Qualit Eau : Système de gestion automatisée de la qualité de l eau des piscines privées

Qualit Eau : Système de gestion automatisée de la qualité de l eau des piscines privées Rapport de projet version finale présenté à Robert Bergevin et Éric Poulin par Équipe 07 Eau-T matricule nom signature 908 309 833 Alexandre Aubé 111 076 774 Michaël Beaupré 111 070 139 Alexis Jalbert 111 040 128 Xavier Kedzierski 111 075 316 Philipe Miningou Université Laval 18 avril 2014

Historique des versions version date description 23 janvier 2014 Création du document 1.0 7 février 2014 Remise du rapport 0 1.1 21 février 2014 Remise du rapport 1 1.2 21 mars 2014 Remise du rapport 2 1.3 18 avril 2014 Remise du rapport final

Table des matières 1 Introduction 3 2 Description 4 3 Besoins et objectifs 5 3.1 Analyse des besoins......................................... 5 3.1.1 Système de commande automatique............................ 5 3.1.2 Centre de gestion....................................... 5 3.1.3 Support aux techniciens................................... 6 3.1.4 Interactions avec l utilisateur................................ 6 3.1.5 Impacts environnementaux................................. 6 3.1.6 Autres considérations.................................... 6 3.2 Analyse des objectifs......................................... 6 3.2.1 Système de commande automatique............................ 6 3.2.2 Centre de gestion....................................... 7 3.2.3 Support aux techniciens................................... 7 3.2.4 Interactions avec l utilisateur................................ 7 3.2.5 Autres considérations.................................... 7 4 Cahier des charges 9 4.1 Tableau des critères......................................... 9 4.1.1 Rapidité des calculs..................................... 9 4.1.2 Résolution des signaux analogiques............................. 10 4.1.3 Fréquence d échantillonnage................................. 10 4.1.4 Fréquence des envois..................................... 10 4.1.5 Volume du boîtier...................................... 10 4.1.6 Robustesse du boitier de commande............................ 11 4.2 Centre de gestion........................................... 11 4.2.1 Capacité de transfert des données.............................. 11 4.2.2 Capacité du système à effectuer les tâches......................... 11 4.2.3 Durée d archivage...................................... 12 4.3 Support aux techniciens....................................... 12 4.3.1 Efficacité du système de localisation............................ 12 4.3.2 Portabilité des appareils................................... 12 4.4 Interaction avec l utilisateur..................................... 13 4.4.1 Ergonomie de l interface locale............................... 13 4.4.2 Ergonomie de l interface en ligne.............................. 13 4.5 Considérations globales....................................... 14 4.5.1 Coût de production..................................... 14 i

TABLE DES MATIÈRES ii 4.5.2 Coût d opération....................................... 14 4.5.3 Temps d implantation et de production.......................... 14 4.5.4 Fiabilité du système..................................... 14 4.6 Maison des qualités.......................................... 16 5 Conceptualisation et analyse de faisabilité 17 5.1 Diagramme fonctionnel........................................ 17 5.2 Élaboration des concepts de solution................................ 18 5.2.1 Calculer les algorithmes de commande........................... 18 5.2.1.1 Nano-ordinateur + ADC + DAC......................... 18 5.2.1.2 Microcontrôleur + DAC.............................. 19 5.2.1.3 Tablette intelligente + périphérique USB.................... 19 5.2.2 Entrée des paramètres locaux................................ 20 5.2.2.1 Affichage 7-segments + boutons tactiles..................... 21 5.2.2.2 Écran tactile intégré................................ 21 5.2.2.3 Écran LCD + boutons physiques......................... 22 5.2.3 Accès aux données...................................... 22 5.2.3.1 Application mobile................................. 23 5.2.3.2 Site internet.................................... 23 5.2.4 Transférer les données.................................... 24 5.2.4.1 Wi-Fi........................................ 24 5.2.4.2 ZigBee....................................... 25 5.2.4.3 Communication satellite VSAT.......................... 25 5.2.5 Archivage des données.................................... 26 5.2.5.1 Disque dur du serveur............................... 26 5.2.5.2 Disque dur externe................................. 26 5.2.5.3 Hébergement des données............................. 27 5.2.6 Traitement des données................................... 27 5.2.6.1 Hébergement cloud................................ 28 5.2.6.2 Hébergement dédié................................ 28 5.2.6.3 Hébergement local................................. 29 5.2.7 Gérer les interventions.................................... 29 5.2.7.1 Tablette intelligente................................ 30 5.2.7.2 Ordinateur portable + Boîtier GPS....................... 30 5.2.7.3 Ordinateurs de poche PDA............................ 30 6 Étude préliminaire 32 6.1 Plan de développement........................................ 32 6.2 Élaboration et évaluation des concepts de solution........................ 32 6.2.1 Concept 1........................................... 32 6.2.1.1 Calcul des signaux de commande : Arduino Mega + DAC MCP3428..... 32 6.2.1.2 Entrée des paramètres locaux : 7-segments + boutons tactiles........ 33 6.2.1.3 Accès aux données : Site internet fait à l étranger............... 34 6.2.1.4 Transfert de données : Zigbee........................... 34 6.2.1.5 Archivage des données : Amazon Glacier.................... 34 6.2.1.6 Traitement des données : Amazon EBS + Amazon EC2............ 35 6.2.1.7 Gestion des techniciens : Android X7Gs avec fonction GPS.......... 35 6.2.1.8 Considérations globales.............................. 36 6.2.2 Concept 2........................................... 36 6.2.2.1 Calcul des signaux de commande : Arduino Mega + DAC MCP3428..... 36 6.2.2.2 Entrée des paramètres locaux : Écran + boutons tactiles........... 36

TABLE DES MATIÈRES iii 6.2.2.3 Accès aux données : Site internet fait par un programmeur indépendant... 37 6.2.2.4 Transfert de données : Zigbee........................... 37 6.2.2.5 Archivage des données : Google Cloud Storage................. 37 6.2.2.6 Traitement des données : Google Compute Engine + Google Cloud SQL.. 37 6.2.2.7 Gestion des techniciens : Android X7Gs avec fonction GPS.......... 38 6.2.2.8 Considérations globales.............................. 38 6.2.3 Concept 3........................................... 38 6.2.3.1 Calcul des signaux de commande : Raspberry Pi + DAC MCP3428 + ADC MCP4728...................................... 38 6.2.3.2 Entrée des paramètres locaux : Écran + boutons tactiles........... 39 6.2.3.3 Accès aux données : Site Internet fait par une firme professionnelle...... 39 6.2.3.4 Transfert de données : Wi-Fi........................... 39 6.2.3.5 Archivage des données : Toshiba Canvio Connect............... 40 6.2.3.6 Traitement des données : Serveur dédié Economy - GoDaddy......... 40 6.2.3.7 Gestion des techniciens : Chromebook C7 de Acer + GEO-302 PTI..... 40 6.2.3.8 Considérations globales.............................. 41 6.2.4 Concept 4........................................... 41 6.2.4.1 Calcul des signaux de commande : Raspberry Pi + DAC MCP3428 + ADC MCP4728...................................... 41 6.2.4.2 Entrée des paramètres locaux : Affichage 7-segments + boutons tactiles... 41 6.2.4.3 Accès aux données : Site Internet fait par une firme professionnelle...... 41 6.2.4.4 Transfert de données : Wi-Fi........................... 41 6.2.4.5 Archivage des données : Amazon Glacier.................... 41 6.2.4.6 Traitement des données : Amazon EC2 + EBS................. 41 6.2.4.7 Gestion des techniciens : Acer N35........................ 42 6.2.4.8 Considérations globales.............................. 42 6.2.5 Synthèse des résultats.................................... 43 7 Concept retenu 48 7.1 Matrice de décision.......................................... 48 7.2 Analyse de la matrice décisionnelle et prise de décision...................... 49 7.3 Description du concept choisi.................................... 49 7.3.1 Schéma physique du concept retenu............................ 50 8 Conclusion 51 A Affichage 7 segments 56 B Liste des sigles et des acronymes 57

Table des figures 3.1 Schéma des objectifs......................................... 8 4.1 Maison des qualités.......................................... 16 5.1 Diagramme fonctionnel........................................ 17 7.1 Schéma physique du concept retenu................................ 50 A.1 Schéma de l affichage à 7 segments................................. 56 1

Liste des tableaux 4.1 Synthèse des critères contenus dans le cahier des charges..................... 9 4.2 Évaluation de la robustesse du boitier............................... 11 4.3 Évaluation du système de localisation............................... 12 4.4 Évaluation de la portabilité des appareils............................. 12 4.5 Évaluation de l ergonomie de l interface locale........................... 13 4.6 Évaluation de l ergonomie de l interface en ligne.......................... 13 4.7 Évaluation de la rentabilité de la production............................ 14 4.8 Évaluation du temps de la production du système......................... 14 4.9 Évaluation de la fiabilité du système................................ 15 5.1 Cotes et rétention des concepts proposés - Calcul de l algorithme de commande........ 20 5.2 Cotes et rétention des concepts proposés - Interface locale.................... 22 5.3 Cotes et rétention des concepts proposés - Accès aux données.................. 24 5.4 Cotes et rétention des concepts proposés - Envoi des données.................. 25 5.5 Cotes et rétention des concepts proposés - Archivage des Données................ 27 5.6 Cotes et rétention des concepts proposés - Traitements des données............... 29 5.7 Cotes et rétention des concepts proposés - Gestion des interventions.............. 31 6.1 Étude préliminaire du système de commande automatique.................... 44 6.2 Étude préliminaire du centre de gestion.............................. 45 6.3 Étude préliminaire pour le support aux techniciens........................ 45 6.4 Étude préliminaire pour les interactions avec l utilisateur..................... 46 6.5 Étude préliminaire pour les autres considérations......................... 46 6.6 Synthèse des résultats des quatre concepts proposés....................... 47 7.1 Matrice de décision.......................................... 48 2

Chapitre 1 Introduction Malgré les températures glaciales en hiver, le Québec offre aussi des températures élevées lors de l été. C est pourquoi les piscines sont devenues si populaires, que ce soit à fin de divertissement ou même de détente. Cependant, l entretien d une piscine est une tâche pouvant s avérer plus compliquée que prévue par la majorité des gens. Il existe une multitude de facteurs contribuant à une eau propre afin de permettre aux gens de profiter pleinement de leurs installations en toute tranquillité d esprit. Une mauvaise gestion de produits chimiques peut entrainer plusieurs conséquences dangereuses pour la santé des utilisateurs. Les couts d entretien dépendent de plusieurs facteurs, tels que les produits chimiques, l électricité ainsi que l eau courante. C est dans cette optique que la société Éco-Piscines, désireuse de maximiser le plaisir des clients en éliminant les soucis liés à l entretien ; a mandaté la firme d ingénierie Eau-τ pour la production d un nouveau système automatisé. Ce système permettra de maintenir une eau de qualité sans la moindre intervention de l utilisateur, afin de rendre la vie plus facile à n importe qui possédant une piscine hors terre. Le rapport subséquent présente d abord la description de la problématique, ensuite l analyse des besoins et objectifs du clients pris en compte afin d élaborer par la suite le cahier des charges. Puis, l analyse de faisabilité précède les études préliminaires, pour finalement présenter les concepts retenus. 3

Chapitre 2 Description Le système pour le maintien de la qualité des eaux demandé par le client se doit d être entièrement automatisé et monitoré par un centre de gestion. Le centre de gestion doit assurer un archivage et un suivi statistique des données relatives aux installations de chaque utilisateur. Il doit aussi permettre, grâce à une planification adéquate, un déploiement rapide des cinq techniciens chargés du service afin d intervenir efficacement dès qu une anomalie survient chez un des 800 propriétaires d une piscine hors-terre de l agglomération de Québec visés par le système. Il doit permettre de prévoir les stocks de matériel utilisés et gérer les commandes internes du système. De plus, le client doit pouvoir interagir avec le système pour régler les paramètres selon ses préférences et gérer son dossier personnel. Le système régule automatiquement le dosage des produits chimiques, le ph, la température et le niveau de l eau, ainsi que d autres paramètres au besoin. Cette automatisation doit réduire la consommation d énergie et de produits chimiques. Une autre considération environnementale est l utilisation d eau de pluie préalablement stockée. Enfin, le dispositif doit assumer un coût total de 750$ par unité sur une période de 5 ans. 4

Chapitre 3 Besoins et objectifs Puisque plusieurs facteurs peuvent influencer la qualité de l eau d une piscine, le client demande un système automatisé pouvant contrôler l ensemble de ces facteurs. La section présentée ci-dessous contient une analyse profonde des requêtes faites par le client afin d en tirer plusieurs besoins et objectifs pour satisfaire l utilisateur. C est en lui offrant une gestion automatisée et sans souci de la qualité de l eau de leur piscine, tout en tenant compte des principes de développement durable, que ce système arrivera à le satisfaire. 3.1 Analyse des besoins Suite à l analyse des demandes du client, nous en sommes venu à diviser les besoins en six sections. 3.1.1 Système de commande automatique Le système Qualit Eau doit être capable de gérer automatiquement les paramètres de l eau de la piscine de chacun des clients. Cette fonction est effectuée dans le dispositif local de commande. Ce dernier doit prendre les mesures des paramètres (température, niveau, ph, taux de chlore) dans l eau circulant dans le système de filtration. Il doit aussi permettre au client de modifier ces paramètres, et de les mémoriser. Ensuite, il calcule des algorithmes pour commander les modifications à apporter. Enfin, toutes les données mesurées, calculées et commandées doivent être envoyées au centre de gestion. Le dispositif local doit être portatif. Les exigences techniques du client sont : 1. Au moins 12 signaux analogiques en entrée et en sortie 2. Les signaux doivent être sur une plage de 1V à 5V 3. Résolution minimale des signaux : 0,015V 4. Fréquence d échantillonnage minimale de 1 Hz 5. Fréquence d envoi minimale de 0,2 Hz 6. Volume maximal du boîtier de 0,04 m 3 3.1.2 Centre de gestion Le système doit gérer les entrées et les sorties de données grâce à un centre de gestion. Celui-ci doit archiver les données provenant du dispositif de commande, ce qui implique les variables mesurées par les senseurs, les variables de commande et les consignes de chacun des dispositifs. Aussi, il doit archiver les dossiers des utilisateurs en sauvegardant leurs coordonnées, l information pertinente sur leurs équipements et leurs historiques d interventions par un technicien. Ce centre de gestion doit compiler les données et calculer des statistiques utiles, en plus de les conserver pendant une période d au moins cinq ans. Il doit aussi être 5

CHAPITRE 3. BESOINS ET OBJECTIFS 6 capable de planifier les interventions et transmettre les directives aux techniciens. Finalement, il doit être en mesure de gérer les biens matériels de l entreprise. 3.1.3 Support aux techniciens Le système doit être accessible aux techniciens à partir d appareils protatifs. Le système doit être capable de générer un calendrier d entretien des diverses installations et de transmettre un itinéraire journalier à chacun des techniciens. Il doit aussi, en cas de panne ou sur demande de l utilisateur, localiser le technicien le plus proche (avec une précision minimale de 50m) et lui envoyer un nouvel itinéraire afin d intervenir efficacement. Les techniciens doivent bénéficier d un accès privilégié au dispositif local de commande pour les différentes opérations sur le système. Enfin, le système doit être capable de comptabiliser et d archiver le temps passé chez un utilisateur en plus du temps de déplacement du technicien pour chaque intervention. 3.1.4 Interactions avec l utilisateur Les utilisateurs doivent avoir la possibilité d interagir avec le système directement sur le dispositif ou à distance. À l aide d une interface locale, le client entre les valeurs souhaitées pour chaque paramètre et voit les lectures du système en temps réel. Chaque client doit posséder un compte personnel pour payer ses factures et être en mesure d observer les données d utilisation archivées par le système. De plus, le système possède une interface web sécurisée avec laquelle le client peut communiquer avec la compagnie et le centre de gestion. Ces éléments doivent tous être sécurisés afin d assurer la confidentialité des renseignements du client. De plus, cette interface doit prévoir une présence simultanée de plusieurs clients à la fois. 3.1.5 Impacts environnementaux Le système Qualit Eau se doit d être écologique. Toute ressource nécessaire (eau, électricité, produits chimiques) doit être consommée le plus efficacement possible. Le système doit donc prévoir une baisse d activité de maintenance si une longue période d absence est prévue. On doit être en mesure de réutiliser l eau de pluie. 3.1.6 Autres considérations Le coût de revenu maximal par dispositif local doit être de 750$ étalés sur 5 ans. Il faut assurer la sécurité physique et informatique de l ensemble du système. Enfin, il faut que le système soit réalisable et commercialisable rapidement. 3.2 Analyse des objectifs 3.2.1 Système de commande automatique Le système Qualit Eau doit fournir au client la paix d esprit en minimisant son implication dans l entretien de sa piscine. En effet, l utilisateur n a qu à entrer ses préférences en terme de température, de niveau de l eau, de taux de ph et de taux de chlore pour que le système s assure automatiquement de maintenir ces paramètres. La stabilité des paramètres doit être maximale en tout temps et l utilisation des ressources doit être réduite au minimum. Pour ce faire, le système de contrôle doit minimiser le temps de réaction aux variations des paramètres et calculer rapidement les valeurs de commande idéales à envoyer afin de contrer les variations, tout en minimisant la consommation de ressources engendrée par ces commandes. De plus, le système doit tenir compte des réalités physiques de son emplacement et doit donc être sécuritaire et avoir une mobilité maximisée.

CHAPITRE 3. BESOINS ET OBJECTIFS 7 3.2.2 Centre de gestion Le centre de gestion a comme objectif principal d optimiser les communications entre tous les acteurs impliqués. Ceci implique de faciliter les communications entre le client et la compagnie et celles dirigées vers les techniciens de Qualit Eau. Il doit maximiser la capacité d accueil des données envoyées par les systèmes locaux, des calculs faits, des informations des clients et optimiser le calcul des statistiques. Enfin, il faut maximiser les capacités d échanges de données entre les organes du système Qualit Eau. 3.2.3 Support aux techniciens Notre client désire un système fiable qui permettra un suivi technique efficace. Pour cela, il est nécessaire de maximiser la précision de la géolocalisation et des calculs d itinéraires afin de réduire les temps de déplacement. Aussi, il est important de produire un système fiable et robuste afin d optimiser sa durabilité et minimiser les risques de pannes. Enfin, il faut faciliter la réparation des appareils pour offrir un suivi plus aisé et minimiser les temps d intervention. 3.2.4 Interactions avec l utilisateur Les interactions entre le système et l utilisateur doivent se faire intuitivement. L interface locale doit posséder des commandes simples afin de permettre à un utilisateur inexpérimenté de pouvoir utiliser le système sans qu il y ait de confusion. Le dispositif local doit aussi être sécuritaire, de sorte que seules les personnes autorisées puissent modifier les paramètres du système. L interface en ligne doit être organisée de façon à ce que tout utilisateur puisse accomplir les tâches souhaitées. De plus, l interface en ligne doit posséder une protection contre toutes tentatives de fraude ou autres attaques afin de protéger les données confidentielles des clients. 3.2.5 Autres considérations Il est nécessaire que le coût total (implantation et opération) soit minimisé et que le système puisse être fabriqué dans un délai d un an, afin de respecter les contraintes d argent et de temps. Il faut aussi maximiser la disponibilité du système.

CHAPITRE 3. BESOINS ET OBJECTIFS 8 Qualit'Eau Gestion des paramètres de l'eau Centre de gestion Support aux techniciens Interactions avec l'utilisateur Autres considérations Maximiser la stabilité des paramètres Faciliter les communications client-compagnie Miminiser les risques de panne Maximiser l'intuitivité des interfaces Minimiser les coûts d'implantation Minimiser le temps de réponse aux variations des paramètres Faciliter les communications compagnietechniciens Faciliter la réparation des appareils Maximiser la sécurité de l'accès au dispositif de commande Minimiser les coûts d'opération Assurer la mémorisation des paramètres voulus Faciliter les communications système local-centre de gestion Minimiser les temps d'intervention Faciliter les échanges en ligne Maximiser la disponibilité du système Maximiser la mobilité du dispositif Maximiser l'espace de stockage des données Maximiser la sécurité des informations confidentielles Optimiser le calcul de statistiques Maximiser les capacités d'échanges entre les différents acteurs Figure 3.1 Schéma des objectifs

Chapitre 4 Cahier des charges 4.1 Tableau des critères Critères d évaluation Pond. Barème Min Max Système de commande automatique 30% 4.1.1 Rapidité des calculs (MIPS) 7% 1 10 r 4.1.2 Résolution des signaux (V) 6% 1 200 R 3 0,015 4.1.3 Fréquence d échantillonnage (Hz) 4% 1 1 f ech 1 4.1.4 Fréquence des envois (Hz) 4% 1 1 5 f env 0.2 4.1.5 Volume du boîtier (m 3 ) 4% 1 (25 V ) 0.04 4.1.6 Robustesse du boîtier de commande 5% Voir tableau 4.2 Centre de gestion 20% 4.2.1 Capacité de transfert des données (Go) 6% 93.2235 f envoi 1 4.2.2 Capacité du système à effectuer les tâches (tâches/s) 9% S 4.2.3 Durée d archivage (Go) 5% 74.588 N a Support aux techniciens 10% 4.3.1 Efficacité du système de localisation 7% Voir tableau 4.3 4.3.2 Portabilité des appareils 3% Voir tableau 4.4 Interactions avec l utilisateur 15% 4.4.1 Ergonomie de l interface locale 5% Voir tableau 4.5 4.4.2Ergonomie de l interface en ligne 10% Voir tableau 4.6 Considérations globales 25% 4.5.1 Coût de production ($) 10% Voir tableau 4.7 750 4.5.2 Coût d opération ($) 5% Voir tableau 4.7 4.5.3 Temps d implantation et de production 5% Voir tableau 4.8 4.5.4 Fiabilité du système 5% Voir tableau 4.9 Tableau 4.1 Synthèse des critères contenus dans le cahier des charges 4.1.1 Rapidité des calculs Le système doit calculer un algorithme relativement simple afin d envoyer des commandes précises et idéales. C est pourquoi l unité de calcul de l appareil devra avoir une capacité de calcul maximisée. La 9

CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES 10 rapidité de calcul peut être calculée en MIPS 1. Évidemment, il ne faut pas nécessairement une unité de calcul de plusieurs dizaines de milliers de MIPS comme les processeurs d ordinateurs personnels modernes, mais il faudrait au moins une dizaine de MIPS. Donc, ce critère, qui compte pour 7% de la note, est calculé avec la règle : 1 10 (4.1) r où r est la rapidité de calcul en MIPS. Bref, à 10 MIPS, la note est de 0, et plus la rapidité de calcul augmente, plus la note tend vers 1. 4.1.2 Résolution des signaux analogiques La qualité et l exactitude des mesures transmises à l appareil dépendent de la résolution des signaux analogiques. Ceci tient compte de la qualité des conducteurs, des connecteurs et des appareils de mesure des paramètres de l eau. Une résolution élevée permet de faire de meilleures conversions analogique/numérique, ce qui est souhaitable afin d améliorer la précision des calculs de commande. On attribue la note de 6% pour ce critère qui est calculé selon la relation : 1 200 R (4.2) 3 où R correspond à la résolution (une résolution minimale de 0.015V est demandée, donc, à 0, R correspond à cette valeur, mais une résolution plus précise donne une meilleure note.) 4.1.3 Fréquence d échantillonnage Une fréquence accrue de lecture des paramètres de l eau permet d améliorer la justesse des algorithmes de commande. Ainsi, plus la fréquence d échantillonnage est grande, mieux c est. Par contre, si la fréquence d échantillonnage est trop élevée, le système de calcul est saturé, ce qui n est pas souhaitable. La valeur minimale demandée est de 1 Hz, ce qui correspond au minimum requis (note de 0), et plus la fréquence est élevée, plus la note tend vers 1. La cote, qui vaut 4%, est donc calculée de la façon suivante : 4.1.4 Fréquence des envois 1 1 f ech (4.3) Les données mesurées et calculées par le système local doivent être envoyées au centre de contrôle. La fréquence minimale stipulée est de 0.2 Hz. En augmentant la fréquence d envoi, on rend le calcul de statistiques plus juste, ce qui est souhaitable. La fréquence minimale de 0.2 Hz donne une cote de 0, et plus la fréquence augmente, plus la note tend vers 1. On attribue une importance de 4% à ce critère. La règle de calcul de la note est : 1 1 (4.4) 5 f env 4.1.5 Volume du boîtier La valeur maximale demandée est de 0.04m 3, mais il peut être intéressant pour le client d avoir un boîtier plus petit afin de faciliter le remisage. En effet, il faut absolument que le boîtier soit amovible et facilement portable, et un petit volume permet d aider à la portabilité. Donc, plus le volume est petit, plus la note attribuée s approche de 1. On attribue une importance de 4% à ce critère. La règle qui régit cette note est : 1. Millions d instructions par seconde 1 25 V (4.5)

CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES 11 4.1.6 Robustesse du boitier de commande Le système Qualit Eau visant la gestion des piscines, il est évident que les appareils doivent être suffisamment étanches pour fonctionner correctement en milieu humide. Nous attribuons donc à ce critère une cote de 5%. Nous évaluerons ce critère selon l indice de protection (IP) de la Commission électrotechnique internationale relatif à l étanchéité. On donne pour ce critère, les cotes présentes dans le tableau 4.2. IP 64 1 IP 54 0.75 IP 44 0.5 IP inférieur à 40 0 Tableau 4.2 Évaluation de la robustesse du boitier 4.2 Centre de gestion 4.2.1 Capacité de transfert des données La capacité de notre système à recevoir les données est un autre aspect pris en considération afin de développer un système fonctionnel. On le quantifie en calculant le nombre de Gigaoctets que les dispositifs envoient au système pour un mois. On calcule la multiplication des 800 dispositifs, des 24 E/S 2, du 16 bits du système et des 31557600 secondes dans 1 année. On divise, ensuite, par 8 pour avoir une représentation en octets et par 12 pour avoir une représentation mensuelle. Après conversion, cela nous donne 93.2235 Go 3. Les derniers facteurs à considérer pour la capacité de transfert sont les autres données externes provenant des interfaces personnes-machines. On assume que ces valeurs sont négligeables en comparaison avec celles des dispositifs. La pondération de ce critère est de 6% en raison de l importance du système à gérer tous les données entrantes. On calcule, donc, la capacité de transfert des données du système, en Go, selon la relation : 93.2235 f envoi (4.6) où f envoi est le la fréquence d envoi du dispositif vers le centre de gestion. Pour une capacité de transfert inférieure à 18.647 Go, un concept reçoit la note de 0. Pour 93.2235 Go et plus, on attribue la note de 1. 4.2.2 Capacité du système à effectuer les tâches Le système de gestion informatique doit effectuer une multitude de tâches au niveau du processeur afin de renvoyer les bonnes données aux endroits appropriés dans des délais raisonnables. Chaque requête reçue des dispositifs, des clients via l interface web et des différents techniciens représente une tâche. Naturellement, plus la valeur est haute, plus performant est notre système. Ce critère a une pondération de 9% en raison de l importance du système à fournir. Il s agit de mesurer la capacité du système à effectuer ces tâches en tâches/seconde selon : 1 (4.7) S où S est le temps moyen pour exécuter une tâche. Pour un système qui effectue moins de 200 tâches par seconde, un concept reçoit la note de 0. Pour 1000 et plus, on attribue la note de 1. 2. Entrées/Sorties 3. Gigaoctets

CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES 12 4.2.3 Durée d archivage Le mandat du client comprend un besoin d archivage d une durée de 5 ans minimum. Cette obligation représente un nombre d années minimum de rétention de données. Le maximum d années pour la rétention des données n est pas défini, mais nous considérons 10 ans comme étant le maximum. Après 10 ans, la rétention de données devient superflue, car les systèmes risquent d être remplacés et les données inutiles. On peut facilement quantifier ce critère en prenant le nombre minimum de données transférées pour les 4 mois d opération de 74.588 Go, définie lors du calcul de la capacité de transfert des données, et en le multipliant par le nombre d année que l on désire N a. Un archivage inférieur à 372.94 Go reçoit la note de 0. Pour un archivage de 3728.94 Go et plus, on donne la note de 1. La pondération de ce critère est de 5% car il crucial de respecter le 5 ans d archivage. 74.588 N a (4.8) 4.3 Support aux techniciens 4.3.1 Efficacité du système de localisation Le système Qualit Eau doit localiser le technicien disponible le plus proche du lieu d intervention et lui transmettre le meilleur itinéraire pour y arriver. Il est donc nécessaire que le système détermine avec une grande précision les positions des différents techniciens. La disponibilité du support technique étant essentielle, nous attribuons donc à ce critère un pourcentage de 7%. Pour ce critère nous évaluerons le sytème selon le rayon d incertitude de la localisation. Nous établirons à cet effet le barème présent dans le tableau 4.3. Entre 5 et 10 m 1 Entre 10 et 15 m 0.85 Entre 15 et 50 m 0.6 Plus de 50 m 0 Tableau 4.3 Évaluation du système de localisation 4.3.2 Portabilité des appareils Dans l optique de réaliser un support technique efficace, il est important que les appareils des techniciens soient aisément transportables afin de faciliter les interventions. Nous attribuons à ce critère une pondération de 3%. Nous mesurerons ce critère selon la taille en pouces, des écrans des appareils utilisés. Nous évaluerons ce critère selon le tableau 4.4. Moins de 7 pouces 1 Entre 7 et 10 pouces 0.75 Entre 15 et 10 pouces 0.5 Plus de 15 pouces 0 Tableau 4.4 Évaluation de la portabilité des appareils

CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES 13 4.4 Interaction avec l utilisateur 4.4.1 Ergonomie de l interface locale L utilisateur contrôlera par le biais de l interface locale, les différents paramètres du système Qualit Eau. Puisque l interface locale représente la seule partie du système où il y a interaction avec l utilisateur, sa pondération est établie en conséquence à 5%. Cette interface locale doit être ergonomique et avoir un fonctionnement rapide, efficace et facile d utilisation pour l utilisateur. Via l interface locale, l utilisateur doit pouvoir visualiser les informations actuelles de son système. Or, l ergonomie du dispositif de commande représente la partie critique du dispositif. Le tableau 4.5 indique comment le critère d efficacité est évalué. Interface très rapide, facile d utilisation 1 Interface rapide, facile d utilisation 0.75 Interface lente, facile d utilisation 0.50 Interface rapide, utilisation complexe 0.25 Interface lente, utilisation complexe 0 Tableau 4.5 Évaluation de l ergonomie de l interface locale 4.4.2 Ergonomie de l interface en ligne Une interface en ligne est à la disposition des utilisateurs pour qu ils puissent visualiser leur dossier contenant diverses informations. L utilisateur peut utiliser ce service pour effectuer le paiement des frais de services. Il est donc primordial que cette plateforme en ligne soit extrêmement sécuritaire, lui attribuant donc une pondération de 10%. L utilisateur doit être apte à utiliser toutes les fonctions de l interface en ligne avec aisance. Le tableau 4.6 regroupe le barème d évaluation utilisé. Interface très sécuritaire, facile d utilisation 1 Interface très sécuritaire, utilisation complexe 0.75 Interface sécuritaire, facile d utilisation 0.50 Interface sécuritaire, utilisation complexe 0.25 Interface plutôt sécuritaire, peu importe la facilité de l utilisation 0 Tableau 4.6 Évaluation de l ergonomie de l interface en ligne

CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES 14 4.5 Considérations globales 4.5.1 Coût de production Afin de rendre le système le plus rentable possible, il est impératif de minimiser le coût de ses composantes. Chaque composante du système influence le coût de fabrication et doit être choisie en conséquence et le coût total ne doit pas dépasser 750$ sur 5 ans. Étant donné qu un coût trop élevé rend impossible la mise en marché du système Qualit Eau, cet objectif a une pondération de 10%. Le tableau 4.7 présente le barème des cotes en tenant compte du prix. [0 ; 350[ Excellent [350 ; 600[ Bon [600 ; 750] Satisfaisant Plus de 750 Insatisfaisant Tableau 4.7 Évaluation de la rentabilité de la production 4.5.2 Coût d opération Les opérations, bien qu automatisées, nécessiteront tout de même des ressources humaines dont le coût est à considérer. Cependant, en optimisant le travail des techniciens, cette facture peut être diminuée. Le coût d opération tient compte aussi de toutes les activités liées au centre de gestion (main-d oeuvre, consommation électrique, service à la clientèle, etc) ayant une importance relative de 5%. Toutefois, comme le coût total à ne pas dépasser inclut à la fois les coûts de production et d opération, ces deux critères sont évalués ensemble, pour un total de 15% de la note, selon le tableau 4.7. 4.5.3 Temps d implantation et de production Le client ayant donné une contrainte de temps, soit l obtention du système au plus tard le 31 janvier 2015, il est important d en minimiser le temps de production. Il faut, par conséquent, utiliser des composantes existantes sur le marché. Puisqu il est primordial de respecter la contrainte, l importance de ce critère est de 5%. Le barème présenté dans le tableau 4.8 sera utilisé pour en faire l évaluation. Avant le 1er octobre 2014 1 Au mois d octobre 2014 0.8 Au mois de novembre 2014 0.6 Au mois de décembre 2014 0.4 Au mois de janvier 2015 0.2 Après le 31 janvier 2015 Inadmissible Tableau 4.8 Évaluation du temps de la production du système 4.5.4 Fiabilité du système La fiabilité du dispositif est un paramètre très important car il permet d avoir une idée de la durée de vie du système. Nous lui attribuons donc une cote de 5%. Ce critère est évalué selon le temps de garantie global de l ensemble du système qui sera déterminé par le plus petit temps de garantie parmi des appareils du dispositif. En prenant 7 ans comme valeur idéale, nous évaluerons ce critère selon le tableau 4.9.

CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES 15 7 ans et plus 1 Entre 3 et 7 ans 0.75 Entre 1 et 3 ans 0.5 Moins d un an 0 Tableau 4.9 Évaluation de la fiabilité du système

CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES 16 4.6 Maison des qualités 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Objectifs Gestion des paramètres de l'eau Centre de gestion Support aux techniciens Interactions avec l'utilisateur Impacts environnementaux Considérations globales Matrice relationnelle Légende: Corrélation forte Corrélation moyenne Corrélation faible Charges Maximiser la stabilité des paramètres Minimiser le temps de réponse aux variations des paramètres Mémoriser les paramètres voulus Maximiser la mobilité du dispositif Faciliter les communications client-compagnie Faciliter les communications compagnie-techniciens Faciliter les communications système local-centre de gestion Maximiser l'espace de stockage des données Optimiser le calcul de statistiques Maximiser les capacités d'échanges entre les différents acteurs Maximiser la précision de la géolocalisation Optimiser les calculs d'itinéraire Maximiser la fiabilité du système Minimiser les risques de panne Faciliter la réparation des appareils Minimiser les temps d'intervention Maximiser l'intuitivité des interfaces Maximiser la sécurité de l'accès au dispositif de commande Faciliter les échanges en ligne Maximiser la sécurité des informations confidentielles Optimiser le dosage de produits chimiques Optimiser l'utilisation de la pompe et du chauffage Minimiser la consommation d'eau courante Minimiser les coûts d'implantation Minimiser les coûts d'opération Maximiser la disponibilité du système Rapidité des calculs Résolution des signaux Fréquence d'échantillonnage Fréquence des envois Volume du boîtier Robustesse du boîtier de commande Capacité de transfert de données Capacité du système à effectuer des tâches Durée d'archivage Efficacité du système de localisation Portabilité des appareils Ergonomie de l'interface locale Ergonomie de l'interface en ligne Coût de production Coût d'opération Temps d'implantation et de production Fiabilité du système Bornes minimales 0.015 V 1 Hz 0.2 Hz Bornes maximales 0.04 m^3 750$ Figure 4.1 Maison des qualités

Chapitre 5 Conceptualisation et analyse de faisabilité 5.1 Diagramme fonctionnel Pour créer ce diagramme, nous sommes partis de chaque fonction que le système devra effectuer, et nous avons relié les intrants et extrants du système global et de chaque fonction ensemble. Il y a donc les intrants du système, soient les clients et leurs apports aux système, ainsi que les lectures analogiques des différents paramètres de l eau. En sortie globale, il y a les informations données au client sous forme d interface web, et les signaux de commande des appareils de la piscine. Figure 5.1 Diagramme fonctionnel 17

CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 18 5.2 Élaboration des concepts de solution Chaque fonction trouvée a été analysée et différentes pistes de solution sont présentées dans cette section. Certaines sont très prometteuses et sont retenues, d autres répondent assez bien aux exigences pour être retenues, mais il y aurait place à l amélioration et enfin, certains concepts sont rejetés. 5.2.1 Calculer les algorithmes de commande Pour cette fonction, le système reçoit en entrée les valeurs des paramètres spécifiées par l utilisateur, ainsi que les signaux analogiques (1V à 5V) de lecture des paramètres de l eau. À partir de ces données, il devra calculer un algorithme de commande, afin d assurer une stabilité optimale des paramètres. En sortie, la fonction doit retourner des signaux analogiques (1V à 5V) qui serviront à commander les appareils propres à la piscine (hors de notre système), ainsi que les informations à envoyer au centre de gestion. Il faut considérer que les signaux analogiques devront être convertis en signaux numériques afin que les appareils de calcul puissent fonctionner, puis les résultats devront être reconvertis en signaux analogiques. Le système retenu devra donc effectuer ces deux sous-fonctions. Trois scénarios sont proposés pour effectuer cette fonction. Comme il existe des sous-fonctions à cette dernière, certains concepts effectueront les tâches séparément, alors que d autres permettent de tout faire avec un seul appareil. Aspects économiques : Le concept doit avoir le meilleur ratio qualité/prix Le concept doit contenir des composantes facilement assemblables pour minimiser le coût d assemblage Aspects physiques : Le concept doit être robuste et bien intégré Le concept doit prévoir les intempéries Aspects socio-environnementaux : Le concept doit consommer peu d énergie Aspects temporels : Le concept doit être fiable Le concept doit être facile d entretien Pour ce qui est de l algorithme de commande, nous prioriserons le type PID 1 pour tous les scénarios proposés, puisqu il est employé dans 95% des boucles de rétroaction en industrie. De plus, comme la résolution minimale des signaux analogiques est de 0,015 V, il faut, au minimum, des conversions sur 9 bits. Donc, les modèles devront tous assurer ce minimum. De plus, les prototypes doivent impérativement répondre aux exigences minimales du client. 5.2.1.1 Nano-ordinateur + ADC + DAC Caractéristiques du concept : Le premier prototype est un montage basé sur un nano-ordinateur, soit le Raspberry Pi, qui est à la base une carte mère très abordable fonctionnant sur GNU/Linux et comportant plusieurs connexions. Son coût unitaire est de moins de 45$, mais il est possible de se le procurer avec d autres périphériques de base en "kit" pour quelques dollars de plus. Avec sa vitesse d horloge de 700 MHz, le processeur est beaucoup plus lent que les processeurs modernes, mais beaucoup plus rapide que les microcontrôleurs. Sa taille est comparable à celle d une carte de crédit, et il possède deux ports USB 2.0 2. Pour répondre à nos besoins, il faut lui ajouter quelques composantes, 1. Proportionnelle, Intégrale, Dérivée 2. Universal Serial Bus

CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 19 puisque le produit de base arrive dépourvu au maximum afin que l on ne paye que pour ce dont nous avons besoin. Premièrement, pour recueillir les entrées analogiques et les traiter, il faut ajouter un convertisseur analogique/numérique, qui peut être implanté assez facilement grâce à trois ADC de modèle MCP3428, toujours en production chez Microchip. On peut ensuite brancher le convertisseur à l aide de l interface USB du Raspberry Pi. Selon la même logique, on peut implanter un convertisseur numérique/analogique en sortie avec des DAC de modèle MCP4728. On peut facilement changer le nombre d entrées ou de sorties analogiques du système en ajoutant des ADC et des DAC, qui coûtent entre 2$ et 3$ et qui supportent quatre canaux chacun. Au niveau logiciel, le système d exploitation est ouvert, et il est possible de programmer les processeurs ARM en assembleur de façon gratuite. Par contre, le temps de développement en assembleur est plus important, alors nous comptons au maximum 500$ de coût de développement. Sinon, le système étant basé sur Linux, des langages plus haut niveau peuvent être considérés pour une baisse des coûts, mais aussi des performances. Références : [1], [2], [3] Décision : Retenu Justification : Ce système semble très performant pour le prix relativement bas qu il coûte. Le côté modulaire permet une intégration et un entretien faciles, tout en réduisant les coûts. La connectivité est également très intéressante. De plus, le choix de langage de programmation est très grand. La communauté d aide en ligne pour Raspberry Pi est très grande, ce qui assure un soutien et une disponibilité des pièces à long terme. 5.2.1.2 Microcontrôleur + DAC Caractéristiques du concept : Le second prototype est basé sur un microcontrôleur, plus précisément l Arduino Mega, dont l avantage dans notre cas est qu il possède directement 16 entrées analogiques. Sa panoplie de ports supplémentaires (54) permet par la suite d envoyer plusieurs données au centre de gestion, et de convertir les signaux de sortie en signaux analogiques avec les mêmes DAC que le prototype précédent. Ces sorties digitales peuvent aussi alimenter un affichage 7 segments. L Arduino Mega possède un port USB 3 qui permet une intégration et un développement faciles avec des téléphones et tablettes Android, ce qui pourrait simplifier l entretien par les techniciens. De plus, la programmation se fait en langage C, ce qui permet un codage rapide et performant, dont le prix devrait être d environ 250$. Le coût du contrôleur est d environ 70$ pour notre volume de production souhaité. La performance de ce modèle est estimée à 16 MIPS, ce qui est une vitesse de calcul très inférieure à un ordinateur, mais qui a l avantage de consommer beaucoup moins d énergie. Références : [4], [5] Décision : Retenu Justification : Ce prototype a des performances suffisantes pour nos besoins, tout en représentant un bas coût et une intégration facile (les «Shields» permettent une expansion et un entretien facile du système. De plus, c est le concept le plus éco-énergétique, et probablement le plus facile à implanter. 5.2.1.3 Tablette intelligente + périphérique USB Caractéristiques du concept : Les tablettes tactiles ont l avantage d avoir une bonne puissance de calcul, une interface intégrée, ainsi que des connectivités sans fil et USB 4 intéressantes. Pour s en servir dans notre système, il faudrait implanter un périphérique USB qui reçoit les signaux analogiques, les convertit et les envoie à la tablette où les calculs se feraient, et qui reçoit les signaux de commande 3. Universal Serial Bus 4. Universal Serial Bus

CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 20 et les transmet en format analogique. Le même périphérique devrait également assurer l alimentation électrique de la tablette. Le défaut ce ce système est la relative fragilité des tablettes, considérant le fait que le système devra résister aux intempéries pendant l été. Il faut donc faire un caissier imperméable dans lequel nous pourrions mettre la tablette, les connecteurs, et le périphérique USB. Les tablettes varient beaucoup en format, en coût et en fiabilité, mais celles qui ont retenu notre attention sont la Google Nexus 7 pour la qualité globale, le Samsung Galaxy S Wifi 4.2 pour le format compact et la fiabilité, et la Nvidia Tegra 7 pour le rapport qualité/prix. Sinon, on peut opter pour une tablette relativement coûteuse mais réellement faite pour résister à l eau telle que la Sony Xperia Z. Il faut donc faire le choix entre le coût d implantation et la fiabilité. Références : [6], [7], [8], [9] Décision : Rejeté Justification : Le fait que le système serait presque entièrement développé apporte une certaine facilité d implantation, qui est toutefois compensée par le fait que la plupart des tablettes n ont qu un seul port USB, ce qui apporte de grands défis techniques pour le périphérique USB à implanter, qui devrait à la fois s occuper de l alimentation et des conversions A/N et N/A. De plus, le concept non modulaire des tablettes occasionne des dépenses inutiles (car nous n avons pas besoin de la plupart de leurs fonctionnalités), et rend plus compliquées les réparations par nos propres techniciens. Même si ce concept apporterait de plus belles interfaces pour le client, à cause de l expansion rapide du marché, il est difficile de prédire la fiabilité à long terme des produits, particulièrement pour les tablettes à faible coût, d autant plus que de conserver des tablettes dehors pendant plusieurs mois est risqué au point de vue des intempéries et des vols. Concept Faisabilité Économique Physique Socio-env. Temporel Décision Nano-ordinateur Oui Oui Oui, mais Oui Retenu Microcontrôleur Oui Oui Oui Oui Retenu Tablette Non Oui, mais Oui Oui, mais Rejeté Tableau 5.1 Cotes et rétention des concepts proposés - Calcul de l algorithme de commande 5.2.2 Entrée des paramètres locaux Parmi les divers composants du système, l utilisateur n entre en interaction qu avec l interface du dispositif local. Celui-ci reçoit en entrée les changements commandés par l utilisateur et envoie par la suite les nouveaux paramètres au système local afin d apporter les corrections demandées. Le dispositif local doit donc disposer d un écran sur lequel sont affichés les divers paramètres du système. L utilisateur peut modifier certains paramètres à sa guise grâce à cette interface. Les critères serviront à étudier les divers concepts d interface locale dont le système pourrait être doté. L interface locale pourrait être commandée par l entremise d un écran avec une application intégrée ou par de simples boutons. Cette fonction est à la base de toutes les fonctions entrantes du système puisque l usager interagit seulement avec cette partie du système Qualit Eau. Aspects économiques : Le concept doit avoir le meilleur ratio qualité/prix Aspects physiques : Le concept doit être simple d utilisation Le concept doit être portatif pour le remisage lors de la saison hivernale Le concept doit être imperméable Aspects socio-environnementaux :

CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 21 Le concept doit être plaisant d utilisation par l utilisateur Le concept doit être ergonomique Aspects temporels : Les pièces de rechange doivent être disponibles en tout temps 5.2.2.1 Affichage 7-segments + boutons tactiles Caractéristiques du concept : L interface dotée de l affichage minimaliste représente le format le plus simple et le plus abordable des deux concepts présentés. Il est composé de 5 écrans 7-segments LED à affichage double affichant la température, le niveau d eau, le taux de ph et de chlore ainsi que le nombre de litres filtrés par minute. L utilisateur peut modifier ces différents paramètres à l aide de boutons situés au dessus et en dessous des écrans. Les écrans 7-segments sont extrêmement durables et ne consomment presque pas d énergie grâce à leur affichage LED. De plus, ils sont très abordables puisqu ils coutent 1.50$ l unité, avec la possibilité de réduire le coût total si ils sont achetés en vrac. De plus, il est extrêmement facile de les implémenter dans un circuit logique. Les boutons tactiles de 4,5mm 4,5mm ont un prix de 0,107$ l unité lors d un achat en vrac de 8000 capteurs s il y en a 10 par système. La fiabilité de ces capteurs est excellente, estimée à 200 000 cycles d utilisation. Les composants seront recouvert d un vinyle qui respecte le critère d étanchéité expliqué dans la section 4.1.6. La figure A.1 est un aperçu de l affichage minimaliste décrit auparavant. Le moniteur du niveau d eau affiche le niveau de l eau par rapport au niveau de référence qui est à la moitié de l écumoire présent dans la piscine. Il peut afficher un nombre de centimètre négatif jusqu à une concurrence de 9 centimètres. Toutefois, le système aura normalement corrigé la situation bien avant que le niveau soit négatif. Le nombre de litres filtrés par minute peut être incrémenté afin d augmenter la vitesse de la pompe, ce montant est toutefois limité afin de préserver la vie de celle-ci. Références : [10], [11] Décision : Retenu, mais Justification : L ergonomie de cet interface peut ne pas correspondre aux goûts de chaque utilisateur, habitués à interagir avec des interfaces utilisateur plus dynamiques. Par contre, l utilisation d un affichage simple et de contrôles minimalistes rend le système beaucoup moins coûteux, en plus d être à l abri des bris puisque ces composants possèdent une excellente durée de vie puisqu ils sont sur le marché depuis très longtemps. De plus, l interface, bien que moins dynamique, est très simple et convient à tout le monde, y compris les gens moins à l aise avec la technologie. 5.2.2.2 Écran tactile intégré Caractéristiques du concept : Il est possible d utiliser un écran tactile afin d afficher les différents paramètres du système local. Plusieurs écrans respectant les dimensions du boitier local sont disponibles sur le marché. Il y a premièrement l écran Adafruit PiTFT Mini Kit, doté d une dimension de 2.8 pouces, d une résolution de 320 par 240 pixels et d un jeu de couleur 16 bits, il peut être acquis au coût de 27,96$ l unité lors d un achat en vrac de plus de 100 unités. Ce dernier vient avec tous les composants nécessaire afin d être utilisé comme périphérique de sortie du nano-ordinateur Raspberry Pi décrit à la section 5.2.1.1. L écran est tactile et plusieurs composants comme des boutons physiques peuvent être ajoutés et configurés afin d effectuer des fonctions spécifiques. Deuxièmement, l écran Adafruit TFT, doté du même prix et des mêmes caractéristiques que le PiTFT Mini Kit, est disponible sur le marché. La seule différence entre ces deux composants est sa compatibilité avec le microcontrôleur Arduino Mega. Références : [12], [13] Décision : Rejeté

CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 22 Justification : L utilisation d un écran tactile améliore grandement l ergonomie de l interface. En contrepartie, la performance de notre système est notre priorité, et l utilisation des ces écrans n améliore pas cette dernière. De plus, les dimensions de ces écrans ne sont pas assez élevées afin d être utilisés comme centre de contrôle par le client. Pour ce qui en est de la durabilité, les écrans à cristaux liquides sont plus ou moins résistants aux chocs et ne peuvent être réparés, ils doivent être remplacés par un nouveau dispositif en cas de bris. 5.2.2.3 Écran LCD + boutons physiques Caractéristiques du concept : L affichage des paramètres du systèmes peut aussi être fait sur un écran LCD traditionnel. Ils sont disponibles sous plusieurs dimensions, offrant donc une variété d option de présentation. Le premier écran est le EastRising TFTM050, disponible à un coût unitaire de 21.71$ lors d un achat en vrac. Cet écran a une dimension de 5 pouces et une résolution de 480 par 272 pixels et peut être utilisé par un microcontrôleur tel que le l Arduino Mega décrit à la section 5.2.1.2. Le second écran s agit du EastRising TFT070, disponible pour 37.56$ l unité lors d un achat en vrac. Avec une dimension de 7 pouces et une résolution de 800 par 480 pixels, cet écran peut aussi être utilisé par un microcontrôleur tel que le l Arduino Mega. Ces écrans n étant pas tactiles, il faut implémenter les boutons tactiles décrits à la section 5.2.2.1 à l interface, afin que l utilisateur puisse modifier les paramètres du système. Références : [14], [15] Décision : Retenu Justification : L utilisation des écrans à dimensions plus élevées est devenue très courante dans notre entourage. L utilisateur est donc en mesure de bénéficier des mêmes standards qu il possède pour d autres outils technologiques. Grâce à la forte utilisation des écrans LCD dans le monde entier, le coût de ces écrans est faible et la disponibilité des pièces de rechange est extrêmement bonne. Pour ce qui en est de la durabilité, les écrans à cristaux liquides sont plus ou moins résistants aux chocs et ne peuvent être réparés, ils doivent être remplacés par un nouveau dispositif en cas de bris. Toutefois, puisque l écran n est pas tactile, les chances de bris sont diminuées. Concept Faisabilité Économique Physique Socio-env. Temporel Décision Affichage 7-segments + boutons tactiles Oui Oui Oui, mais Oui Retenu Écran tactile intégré Oui, mais Non Oui Oui Rejeté Écran LCD + boutons physiques Oui, mais Oui Oui Oui Retenu Tableau 5.2 Cotes et rétention des concepts proposés - Interface locale 5.2.3 Accès aux données Pour accéder aux données archivées du système, l utilisateur doit pouvoir accéder à une plateforme en ligne quelconque. Celle-ci doit être sécuritaire et ergonomique. Cette plateforme doit aussi servir aux techniciens, qui doivent avoir accès aux informations du client archivées sur le serveur de la compagnie. Pour cette fonction, l archivage de données et l accès à distance des techniciens représentent donc les intrants du système, pour afficher en sortie les informations disponibles. Cette fonction doit aussi être sécuritaire puisqu elle doit gérer les paiements en ligne. Il faut donc déterminer quel genre de plateforme utilisée pour permettre aux clients et aux techniciens de retrouver certaines informations et d effectuer le paiement mensuel du système. Aspects économiques : Le concept doit être le peu coûteux à produire

CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 23 Aspects physiques : N/A Aspects socio-environnementaux : Le concept doit être sécuritaire Le concept doit être portable sur plusieurs plateformes Le concept doit être ergonomique Aspects temporels : Le concept doit être disponible pour tous le plus rapidement possible 5.2.3.1 Application mobile Caractéristiques du concept : La majorité des gens possède des tablettes ou des téléphones intelligents et c est pourquoi une application mobile serait intéressante à concevoir. Elle permettrait aux clients de consulter les informations recueillies par le système en plus de leur permettre de défrayer les frais mensuels du système directement via cette plateforme mobile. Cette plateforme se doit d être compatible avec plusieurs systèmes, majoritairement avec les produits Android, Apple et Windows. Selon plusieurs sources, une application mobile pour les appareils visés pourrait coûter facilement plusieurs milliers de dollars dépendamment des fonctionnalités qu il faudrait intégrer dans l application. Références : [16], [17] Décision : Rejeté Justification : Les coûts reliés à la conception d une application mobile sécuritaire sont tout simplement trop élevés. De plus, l application devra être mise à jour en même temps que les mises à jours des systèmes d exploitation des appareils, engendrant des frais supplémentaires. 5.2.3.2 Site internet Caractéristiques du concept : Le système Qualit Eau doit envoyer des informations au centre de gestion, il est donc justifié d assumer que chaque utilisateur possède une connexion internet. Une panoplie de fonctionnalités peuvent être intégrées aisément à un site internet, réduisant les coûts de conception. Il existe plusieurs systèmes de paiements sécurisés pouvant être intégrés au site internet, permettant aux clients de payer les frais de services mensuels en toute tranquillité d esprit. Par exemple, Paypal offre un service de paiement en ligne extrêmement sécuritaire pouvant être intégré au site internet, permettant à quiconque possédant un compte Paypal ou une carte de crédit valide de payer une facture électronique. Il y a un frais de base de 30$ par mois et des frais de 2.9% + 0.30$ par transaction. En d autres mots, si le client effectue un paiement de 100$, 3.20$ de frais iraient à Paypal, et le reste (96.80$) reviendrait à Qualit Eau. De plus, la conception d un site internet nécessite une main d oeuvre moins qualifiée que la conception d applications mobiles, donc moins coûteuse pour l entreprise. Puisque l entreprise doit déjà avoir un serveur pour stocker les données recueillies par le centre de gestion, les frais mensuels pour la mise en ligne du site internet sont compris dans le coût mensuel du serveur. Il faudrait simplement acheter un domaine pour un montant de 9.25$, renouvelable chaque année. Le site internet peut avoir une version mobile, afin de faciliter l utilisation du site internet à partir de n importe quel appareil mobile. Plusieurs compagnies offrent des services, gratuits ou non, de conversion de site internet classique vers un affichage pour appareils mobiles. Toutefois, cela peut aussi être fait par quiconque ayant une connaissance en langage HTML 5 et CSS 6. La conception d un site internet respectant nos besoins peut être faite par plusieurs types de compagnie, dont à l étranger pour quelques milliers de dollars, ou encore par une firme professionnelle pour quelques dizaines de milliers de dollars. 5. Hypertext Markup Language 6. Cascading Style Sheets

CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 24 Références : [18], [19], [20] Décision : Retenu Justification : La conception et l utilisation d un site internet classique engendrent peu de coûts comparativement à l utilisation d une application mobile. De plus, il existe une multitude de fonctionnalités intéressantes pouvant être intégrées au site internet, réduisant donc les coûts de conception et augmentant la sécurité du site internet. Concept Faisabilité Économique Physique Socio-env. Temporel Décision Application mobile Non N/A Oui Oui, mais Rejeté Site internet Oui N/A Oui, mais Oui Retenu Tableau 5.3 Cotes et rétention des concepts proposés - Accès aux données 5.2.4 Transférer les données Pour le projet Qualit Eau, la fonction de transfert des données est primordiale puisqu il faut que les données enregistrées par le dispositif local de commande soient envoyées au centre de gestion pour être archivées. Pour cette fonction, le système reçoit en entrée des bits contenant les informations du calcul d algorithme et il en sort ces mêmes bits, mais au centre de gestion. Trois concepts sont proposés pour cette fonction. Aspects économiques : Le coût des pièces doit être minimal Le concept doit être facilement implémentable pour réduire le coût Aspects physiques : Les données doivent pouvoir être transférées à tout moment pendant l été. La taille des composantes requises doit être minimale. Le concept doit être fiable et robuste Aspects socio-environnementaux : Le système doit éviter la saturation des transferts de données sur des systèmes déjà existants Aspects temporels : N/A 5.2.4.1 Wi-Fi Caractéristiques du concept : Le Wi-Fi est un réseau local sans-fil qui répond à la norme 802.11 et permet de connecter plusieurs types de périphériques à internet. Celle-ci est un ensemble de spécifications concernant l implémentation de réseaux numériques locaux sans-fil. Il existe plusieurs révisions de cette norme offrant différentes caractéristiques. La forme la plus répandue est la norme 802.11b, qui offre une portée de 50 à 200 mètres à un débit de 11 Mo/s 7 sur une bande de fréquence de 2.4 GHz 8. Une carte réseau permettant de se connecter à ce type de réseau coûte en moyenne 30$. Le signal Wi-Fi est disponible à peu près partout dans la ville de Québec et la plupart des gens ont déjà un réseau Wi-Fi résidentiel. Références : [21] Décision : Retenu 7. Megaoctets par seconde 8. Gigahertz

CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 25 Justification : La portée est amplement suffisante pour que le système Qualit Eau situé près de la piscine puisse se relier au réseau Wi-Fi. De plus, il s agit d une des solutions les moins coûteuses et elle est disponible en tout temps, à moins qu il y ait une panne de courant. Finalement, la vitesse de transfert est amplement suffisante pour les données à transférer. Par contre, ce ne sont pas tous les clients qui possèdent ce type de connexion, et les obstacles tels que les murs des maisons atténuent parfois la portée du réseau, ce qui fait que le système pourrait être trop loin du routeur dans certains cas. 5.2.4.2 ZigBee Caractéristiques du concept : Le ZigBee est basé sur la norme IEEE 9 802.15, qui est un protocole qui gère les réseaux de type WPAN 10. Il permet de relier plusieurs appareils entre eux pour l échange de données. Il crée ainsi un réseau personnel. Cette technologie est moins chère et plus simple que d autres technologies similaires comme le Bluetooth. Le réseau peut être constitué de plus de 65 000 nœuds et a une portée de 100 mètres. Le coût des nœuds ZigBee est estimé à 1,10$ par unité. Cette technologie fonctionne sur une bande de fréquence de 2.4 GHz et a une vitesse de transfert de 250 ko/s 11. L un des grands avantages de cette technologie est sa très faible consommation d énergie. Par contre, ZigBee consommera autant que le Wi-Fi ou le Bluetooth en utilisation continue. Références : [22], [23] Décision : Retenu Justification : Le ZigBee n ayant qu une portée de 100 mètres, il devra être connecté au routeur internet du client, ce qui ne règle pas le problème des clients qui n ont pas de connexion internet, mais qui permet au moins de desservir les clients qui ont uniquement une connexion filaire dans leur maison. De plus, ce système, puisqu il n est ni coûteux ni énergivore, est une solution intéressante. 5.2.4.3 Communication satellite VSAT Caractéristiques du concept : La communication satellite couvre une très grande partie de la terre, même les océans. Ces réseaux sont moins nombreux que les réseaux terrestres et donc moins compétitifs. Cette technologie offre de plus faibles débits et est plus coûteuse. Elle nécessite l installation d une antenne parabolique d un diamètre d environ 1,2 mètres. La compagnie Xplornet offre un forfait de base à 44.99$ par mois avec un débit jusqu à 1,5 Mo/s. L installation (antenne, fils, etc.) peut coûter près de 3500$. Références : [24], [25] Décision : Rejeté Justification : Puisqu il ne faut pas dépasser les 750$ de coût de revient pour le système Qualit Eau, la communication par satellite est beaucoup trop coûteuse pour être utilisée pour le transfert des données. Concept Faisabilité Économique Physique Socio-env. Temporel Décision Wi-Fi Oui Oui Oui N/A Retenu Zigbee Oui Oui, mais Oui N/A Retenu Satellite VSAT Non Oui Oui N/A Rejeté Tableau 5.4 Cotes et rétention des concepts proposés - Envoi des données 9. Institute of Electrical and Electronic Engineers 10. Wireless Personal Area Network 11. Kilooctets par seconde

CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 26 5.2.5 Archivage des données Toutes les données reçues par le centre de gestion de la part des dispositifs doivent être sauvegardées pendant une période minimale de 5 ans. On doit, donc, emmagasiner ces données dans de la mémoire fiable et sécuritaire. Les données recueillies doivent être gérées d une manière efficace et rapide en assurant une grande fiabilité. La fonction d archivage des données prend toutes les données des dispositifs après traitement et les archive sur de la mémoire dite morte. Ces données peuvent être récupérées par le serveur en tout temps. Aspects économiques : Le concept doit apporter des coûts de développement raisonnables Le concept doit avoir des coût de maintenance raisonnables Aspects physiques : Le concept doit être fiable et sécuritaire Aspects socio-environnementaux : N/A Aspects temporels : Le concept doit pouvoir archiver les données pendant au moins 5 ans 5.2.5.1 Disque dur du serveur Caractéristiques du concept : À la base, un serveur comporte les même genres de pièces qu un ordinateur normal. On assume, ainsi, que la plupart des serveurs sur le marché comportent un semblant de disque dur. Par example, le serveur dédié de GoDaddy 5.2.6.2 à une capacité de stockage de 320 Go. Ce système est plutôt fiable en terme de matériel, mais n est pas très intéressant en terme de sécurité. On considère comme mauvaise pratique de garder les données d archivage sur le même serveur que celui qui traite les requêtes. Les coûts qui s y attachent sont directement liés au choix de serveur que l on fait. De plus, le stockage de 320 Go est fixe, ce qui veut dire qu on ne peut pas dépasser ce nombre de données sans changer de serveur, ou du moins de disque dur. Références : [26] Décision : Rejeté Justification : Sauvegarder la mémoire directement sur le serveur est une solution économique, mais qui n ai pas très sécuritaire. En plus, cette méthode ne nous assure pas un minimum de 5 ans d archivage en raison de l espace mémoire relativement faible de 320Go du serveur choisi. 5.2.5.2 Disque dur externe Caractéristiques du concept : Un disque dur externe est une boîte qu on branche à un ordinateur ou un serveur aidant la sauvegarde de données à l extérieur de la machine. Le disque dur externe est très utile pour sauvegarder plusieurs types de fichiers qu on veut protéger en cas de bris. Il est physiquement très petit et s apporte partout. Il est aussi compatible avec tous les systèmes d exploitation. Un disque dur externe comme le Canvio Connect de Toshiba peut prendre jusqu à 2 To 12 de données en mémoire et transférer des données grâce à un fil USB 13 3.0 à un taux de 5Go/s 14. En terme de sécurité, ce produit supporte l encryption des données et offre un système de sauvegarde supplémentaire en cas de bris. En plus, il est possible de programmer des sauvegardes automatiques sur le disque à partir de l internet ou de la machine qui s y connecte. Le Canvio ne coûte qu environ 176$ et vient avec une garantie de 2 ans. Références : [27] Décision : Retenu, mais 12. Teraoctets 13. Universal Serial Bus 14. Gigaoctets par seconde

CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 27 Justification : Le disque dur externe comble tous les critères de faisabilité. Il faut, cependant, se rappeler qu il y a toujours un risque de perdre ou de se faire voler le disque. On assume que les gens qui travaillent pour l entreprise sont assez compétents pour que ce risque soit évité. 5.2.5.3 Hébergement des données Caractéristiques du concept : Il existe des services d hébergement cloud strictement pour archiver des données comme le Storage Cloud de Google et le Glacier d Amazon. Ceux-ci servent à archiver les données que nous n utilisons plus très souvent en traitement, mais que l on veut garder en banque. Ce système offre une facilité d intégration exceptionnelle et permet d accéder aux données en tout temps. Il est fiable et propice à la durée d archivage que l on détermine. En plus, ce type d archivage Cloud supporte le SSL 15 et l encryption des données. Les coûts sont extrêmement minimes. On parle de 0.01$ par Go pour le Glacier d Amazon et de 0.12$ par Go pour le Storage Cloud de Google. Références : [28], [29] Décision : Retenu Justification : L archivage des données sur un service d hébergement de données cloud est idéale pour notre système. Les coûts de développement et de maintenance sont très minimes. De plus, la réputation d Amazon et celle de Google nous assure la fiabilité du service et de la durée d archivage que nous désirons. Concept Faisabilité Économique Physique Socio-env. Temporel Décision Disque dur du serveur Oui Non N/A Non Rejeté Disque dur externe Oui Oui, mais N/A Oui Retenu, mais hline Hébergement des données Oui Oui N/A Oui Retenu Tableau 5.5 Cotes et rétention des concepts proposés - Archivage des Données 5.2.6 Traitement des données Il s agit ici de coordonner les entrées, les algorithmes, l archivage, et les sorties des données qui proviennent de chaque partie distincte de l entreprise. Ainsi, c est le coeur du centre de gestion. Tout d abord, le système reçoit les données des dispositifs locaux. Il traite ces données avec certains algorithmes pour créer de nouvelles données pertinentes. Le système place ensuite ces données dans une base de données quelconque. Lorsqu un technicien ou un client change l état des paramètres d un dispositif à l aide d une interface à distance, le système met à jour les données et renvoie les nouveaux paramètres à ce dispositif. Le même principe de requêtes, mise à jour et réponse s applique pour les interactions avec les techniciens et les utilisateurs. Il est donc primordial que le système soit capable de recevoir et d envoyer les données sans problème de connexion. Un serveur semble la solution la plus simple afin de gérer toutes ces tâches. Aspects économiques : Le concept doit limiter les coûts d entretien Le concept doit limiter les coûts de développement Aspects physiques : Le concept doit être fiable Le concept doit avoir une vitesse de processeur suffisante Le concept doit avoir une capacité de transfert suffisante Aspects socio-environnementaux : 15. Secured Sockets Layer

CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 28 N/A Aspects temporels : N/A 5.2.6.1 Hébergement cloud Caractéristiques du concept : Le cloud est une façon de configurer les serveurs de manière flexible qui permet une infrastructure très abordable, fiable et évolutive. Le gros avantage de l hébergement cloud est que le serveur s adapte à mesure que la demande augmente. Un autre atout de ce système est le déploiement aisé du code en production. Par exemple, les services EC2 16 d Amazon ou Compute Engine de Google permettent de déployer une application avec une facilité étonnante. Il s agit en grande partie d exécuter un Push avec Git, un logiciel libre de gestion de versions, de notre code sur les serveurs d Amazon ou de Google. En quelques minutes, notre application se retrouve sur le web. Une fois déployés, ces systèmes offrent plusieurs fonctionnalités afin de gérer le serveur. On peut déterminer la puissance de processeur requise, la location du serveur, le système d exploitation, la mémoire requise, l utilisation du protocole sécuritaire HTTPS, et beaucoup d autres fonctionnalités. En plus, Google et Amazon offrent le cloud SQL 17 et le EBS 18 pour des coûts supplémentaires très minimes. Ces 2 services sont des compléments intéressants pour héberger les bases de données sur le cloud, et ainsi, séparer traitements et données. Ceux-ci optimisent la sécurité du système et, aussi, sa rapidité. Le cloud est protégé contre les bris d équipement et le ralentissement du serveur en raison d applications communes qui peuvent saturer le serveur. Les prix de ce service varient selon l utilisation, mais restent très abordables. Les prix peuvent varier de 5$ à 100$ selon l utilisation dont le système a besoin. Sur 5 années, cela représente un investissement entre 300$ et 5000$. En terme de transfert de données, ces services peuvent aller jusqu à entre 100 To et 1000 To de transfert par mois, ce qui est amplement assez. Références : [30], [31], [32], [33] Décision : Retenu Justification : Solution très intéressante en raison de sa fiabilité, sa sécurité et sa flexibilité. L avantage du paiement selon l utilisation est très avantageux car le système ne marche que 4 mois par années à temps plein. Aussi, il n y aucun coût supplémentaire à considérer pour les bris d équipement et le maintien du système. Ainsi, la contrainte de l aspect physique est éliminée. 5.2.6.2 Hébergement dédié Caractéristiques du concept : Un hébergement dédié implique qu un client loue un serveur pour lui tout seul. Cette solution présente plusieurs avantages comme la fiabilité et la sécurité grâce à des parefeux dédiés. Comme la solution cloud, il n y a aucun coût en terme d équipement et de maintenance. Aussi, le serveur n est pas à risque de devenir saturé car il n y a qu une seule application qui l utilise. Le déploiement du code sur le serveur se fait entre 3 et 5 jours. Ceci est relativement rapide, mais beaucoup plus lent que sur le cloud. Par contre, une solution comme le serveur dédié économique clé en main de GoDaddy, permet de déléguer tous les tâches de déploiement et de maintenance aux programmeurs de GoDaddy. Comme le cloud, plusieurs autres services intéressants viennent avec ce forfait. En contrepartie, on ne peut pas ajuster la mémoire et la force du processeur à moins de changer de serveur complètement. De plus, la localisation du serveur et la capacité de transfert de données est fixe à 5 To pour le serveur de GoDaddy. Le coût de ce système est plus ou moins intéressant. On parle ici d environ 300$ par mois pour le service de GoDaddy. 16. Elastic Compute Cloud 17. Structured Query Language 18. Elastic Block Store

CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 29 Références : [26], [34] Décision : Retenu, mais Justification : Le serveur dédié possède tout ce dont nous avons besoin, mais fait un travail similaire au cloud sans avoir tous ses grands avantages. La plus grosse contrainte de ce système représente son coût plus élevé. 5.2.6.3 Hébergement local Caractéristiques du concept : L hébergement local permet de faire fonctionner notre système sur notre propre machine. Ce système assume l achat d un serveur et une connexion Internet extrêmement fiable. Il faut aussi penser à faire le développement local du serveur et toutes les configurations qui s y rattachent. Une sauvegarde secondaire des données du serveur doit s effectuer sur un dispositif secondaire afin d assurer de ne pas perdre des données en cas de bris. Le gros avantage d un système local est qu on le configure comme on veut. On achète ainsi le système spécifiquement en fonction de nos besoins. Par contre, ce système pose beaucoup de contraintes. Il demande une certaine expertise pour le développement et le maintien du logiciel du serveur, ainsi que pour l installation de l équipement. En plus les risques de bris du serveur présentent un désavantage financier majeur et risquent de bouleverser considérablement l opération de l entreprise. Un serveur coûte entre 400$ et 3000$, selon le niveau de performance recherché. Un serveur dans les environs de 700$ comme le PowerEdgeT20 de Dell est amplement performant pour ce que nous cherchons à faire. Références : [35], [36], [37], [38] Décision : Rejeté Justification : Les coûts de développement et de maintenance sont beaucoup trop importants pour considérer cette solution. En plus, il y a un risque beaucoup plus élevé de bris du matériel et de perte de données. Un risque que l entreprise ne peut pas prendre. Concept Faisabilité Économique Physique Socio-env. Temporel Décision Hébergement cloud Oui Oui N/A N/A Retenu Hébergement dédié Oui mais Oui N/A N/A Retenu, mais Hébergement local Non Non N/A N/A Rejeté Tableau 5.6 Cotes et rétention des concepts proposés - Traitements des données 5.2.7 Gérer les interventions Cette fonction consiste à rendre possible la communication des techniciens avec le système. Pour cela le système doit recevoir les informations des techniciens et organiser les interventions. En d autres termes, il doit recevoir la localisation des techniciens, leur envoyer les directives et comptabiliser les temps de service et de déplacement. Il est aussi essentiel que les techniciens accèdent à l interface web à partir d appareils mobiles. Le concept devra donc émettre et enregistrer les données GPS 19, et assurer le service de messagerie. Aspects économiques : Le concept doit avoir un bon ratio qualité/prix Aspects physiques : Le concept doit être peu encombrant Le concept doit être facilement transportable 19. Global Positioning System

CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 30 Aspects socio-environnementaux : Le concept doit être simple d utilisation Aspects temporels : N/A 5.2.7.1 Tablette intelligente Caractéristiques du concept : Les tablettes tactiles sont peu encombrantes (entre 7 et 12 pouces de taille) et sont de ce fait facilement transportables. Des applications souvent pré-installées permettent aux tablettes d assurer un service de messagerie efficace grâce à une connexion Internet. Elles possèdent aussi des navigateurs web qui permettront aux techniciens d accéder à l interface web. De plus, les tablettes récentes sont équipées maintenant de puces GPS intégrées avec des précisions entre 5 et 10 m. Enfin, les tablettes sont relativement peu coûteuses et assez fiables ; elles présentent un excellent rapport qualité/prix. Le défaut de ce système concerne la localisation GPS qui est fortement influencée par des paramètres externes. La tablette tactile 7" Android X7Gs avec fonction GPS est un modèle intéressant, très rentable et performant. Références : [39] Décision : Retenu Justification : La tablette répond bien au besoin du client. Elle est peu encombrante et présente les fonctionnalités requises pour un prix abordable. Même si la précision de la localisation est influencée par certains paramètres, elle demeure acceptable pour les besoins du client. 5.2.7.2 Ordinateur portable + Boîtier GPS Caractéristiques du concept : Les ordinateurs portables présentent de larges fonctionnalités en matière de communication via Internet. Divers logiciels et applications web permettent de partager de l information grâce à Internet. Aussi il sera aisé d accéder à l interface web à partir d ordinateurs portables. Cependant la localisation de ces appareils reste difficile à mettre en oeuvre du fait qu elle est liée au réseau internet auquel ils sont connectés. Pour cela, nous choisirons d ajouter dans ce concept des boitiers GPS embarqués dans les véhicules des techniciens permettant de localiser précisément chaque technicien et permettant d enregistrer les données GPS. Ce concept sera moyennement encombrant du fait de la taille des ordinateurs portables. Les ordinateurs portables et les boitiers GPS sont assez fiables. Pour ce concept, notre attention s est porté sur le Chromebook C7 de Acer comme ordinateur pour son format compact et sa rentabilité et sur le GEO-302 PTI comme traceur GPS embarqué. Références : [40], [41] Décision : Retenu Justification : Le concept correspond bien aux besoins du client ; il assure les fonctionnalités requises pour la tâche qui lui est destinée. 5.2.7.3 Ordinateurs de poche PDA Caractéristiques du concept : Les PDA 20 sont des ordinateurs transportables de très petite taille. Ils possèdent de façon standard, un agenda, un gestionnaire de taches, un logiciel de messagerie, des outils bureautiques. Ils sont de plus en plus utilisés pour des usages de GPS. Ils sont d une manière générale très compacts donc facilement transportables et les systèmes GPS embarqués sont souvent très performants (précision de 5 à 10 m). Les coûts des PDA sont légèrement élevés (autour de 500$ pour 20. Personal Digital Assistant

CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ 31 les systèmes avec GPS intégré). Le Acer N35 se révèle être un modèle intéressant du fait du sa petite taille et de ses fonctionnalités remarquables. Références : [42] Décision : Retenu Justification : Les PDA correspondent parfaitement aux besoins du client en terme de portabilité et de fonctionnalité et le rapport qualité/prix est hautement élevé. Concept Faisabilité Économique Physique Socio-env. Temporel Décision Tablettes Oui Oui Oui N/A Retenu Ordinateurs portables + Boitiers GPS Oui Oui Oui N/A Retenu Ordinateurs de poche Oui Oui Oui N/A Retenu Tableau 5.7 Cotes et rétention des concepts proposés - Gestion des interventions

Chapitre 6 Étude préliminaire 6.1 Plan de développement 6.2 Élaboration et évaluation des concepts de solution 6.2.1 Concept 1 6.2.1.1 Calcul des signaux de commande : Arduino Mega + DAC MCP3428 Rapidité des calculs Ce microcontrôleur délivre une puissance de calcul d environ 16 MIPS 2 [5], ce qui devrait être amplement suffisant pour mettre à bien toutes les tâches demandées, soit d accepter toutes les lectures en entrée, calculer l algorithme PID 3, et retourner les valeurs des signaux de commande. Résolution des signaux L Arduino Mega possède déjà 16 entrées analogiques qui peuvent être transformées en signaux de 10 bits, ce qui permet d avoir une résolution d entrée de moins de 5 mv, ce qui est bien moindre à la résolution minimale voulue. Par contre, il faut intégrer nos propres DAC 4 pour les signaux de sortie. Notre choix s arrête sur le MCP3428, qui est peu coûteux et contient 4 canaux chacun (il faut donc en prévoir 3 par unité pour le nombre de signaux minimal). Permettant de faire les conversions sur 16 bits, les signaux de sortie pourraient donc avoir une résolution extrêmement précise de 76µV. Fréquence d échantillonnage Nous estimons qu une fréquence de 5 Hz est amplement suffisante, car les paramètres de la piscine ne changent pas nécessairement à une grande vitesse, et l Arduino, même s il a une bonne puissance de calcul, ne devrait pas être inutilement surchargé. Également, en augmentant la fréquence, notre DAC pourrait avoir une résolution moins précise [43]. La valeur minimale de fréquence voulue étant de 1 Hz, le concept reste encore très efficace. Fréquence des envois Comme au point précédent, nous estimons qu il serait inutile de choisir une fréquence d envoi abusive, d autant plus qu une fréquence trop élevée pourrait engendrer des coûts significatifs pour les clients qui n ont pas un forfait Internet très permissif au niveau des données montantes. De plus, un trop grand échange risque de ralentir la connexion globale des clients. L Arduino serait amplement capable de transmettre des données à 1 Hz, ce qui est tout de même 5 fois plus élevé que la fréquence minimale demandée. Volume du boîtier Pour ce concept, le boîtier contiendrait le microcontrôleur, mesurant environ 10 5 3 cm, une plaquette soudée contenant minimalement les 3 DAC de 2 1 1 cm ainsi que la puce Zigbee de 8 8 mm, et finalement l interface avec les boutons et l affichage. En superposant 2. Millions d instructions par seconde 3. Proportionnelle, Intégrale, Dérivée 4. Digital/Analogic Converter 32

CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE 33 l Arduino, la plaquette et l interface, et en ajoutant un peu d espace pour les fils, nous estimons avoir besoin d un boîtier d environ 12 6 6 cm, ce qui représente un volume de 0,000432 m 3, donc 100 fois moins que le volume maximal permis. Il est à considérer que pour rendre le produit portable, il faut penser à des connecteurs analogiques à au moins 12 contacts pour pouvoir facilement connecter le module de commande aux différents appareils de la piscine. Un modèle de boîtier qui correspond parfaitement à tous ces besoins est le Polycase WP-23F, qui mesure 11.5 8.9 5.5 cm, possède des trous pour être accroché facilement, et est complètement imperméable (norme IP 65). À notre échelle de production, le boîtier coûte 7.99$ par unité. [44] Coûts d assemblage et de conception Comme nous devons intégrer 4 puces à l Arduino, connecter l affichage 7 segments aux sorties du microcontrôleur, et mettre le tout dans un boîtier, il faut considérer un temps de montage en usine relatif. Il s agit de faire près de 200 de soudures, ce qui prend une main d oeuvre assez qualifiée et beaucoup de temps. On estime le coût d usinage à environ 50$ par appareil, ce qui est assez cher. Par contre, l installation à la piscine se fait facilement grâce aux connecteurs mentionnés au paragraphe précédent. De plus, la programmation, bien que très sommaire, doit être prise en compte dans ces coûts. Comme le code est fait en langage C et que beaucoup d aide est apportée en ligne pour programmer les Arduinos, nous estimons qu environ 10 heures risquent d être amplement suffisantes pour un programmeur professionnel, ce qui engendrerait des coûts d environ 250$, en considérant le salaire moyen des techniciens en informatique au Québec [45]. Coûts d opération Comme l Arduino est très peu énergivore, les factures d électricité devraient être très faibles. Selon certaines estimations d internautes [46], il est vraiment préférable d utiliser des batteries pour limiter les pertes d énergie, on pourrait alors avoir une consommation de moins de 0.3 W par heure. Autrement, on peut connecter directement le courant via une prise standard (en considérant qu il faudra alors enfouir un fil d alimentation entre la maison et le module), et les pertes d énergie de la conversion courant alternatif/courant continu, bien que plus importantes, devraient être largement compensées par l économie d énergie du système global. De toute façon, tous ces coûts seront assumés par les clients et non la compagnie. Fiabilité Microchip garantit toutes ses pièces pendant un an [47], mais Arduino n offre aucune garantie [48]. La faiblesse de ce concept provient du fait que plusieurs soudures sont employées, ce qui pourrait créer des problèmes tels que des faux contacts avec le temps. 6.2.1.2 Entrée des paramètres locaux : 7-segments + boutons tactiles Ergonomie du système L affichage 7-segments avec boutons tactiles représente un juste milieu entre un affichage classique et un affichage moderne. Un affichage minimaliste ainsi que des contrôles instinctifs permettent à l utilisateur de gérer avec aisance les différents paramètres du système local. L utilisation de ce type d affichage maximise les performances du système puisque l utilisateur a accès à tous les réglages du système directement sur le même dispositif. Fiabilité du système Les composants utilisés dans ce modèle d affichage sont tous des composants dotés d une forte fiabilité et d une durée de vie prolongée. Toutefois, s il advient un bris quelconque, le dispositif devra être remplacé en grande partie à cause de la façon dont ces composants sont assemblés. Coûts d installation Les composants de ce type d affichage sont très peu coûteux et peuvent être remplacés pour de faibles coûts. Ces pièces peuvent être achetées en vrac et à faible coût puisqu elles sont sur le marché depuis plusieurs années. Coûts d opération L affichage 7-segments à LED consomme une très petite quantité d énergie même si l affichage est actif à toute heure de la journée, contrairement à un écran LCD qui consomme beaucoup plus d énergie et dégage plus de chaleur, ayant donc un impact potentiel sur les composants du boîtier.

CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE 34 6.2.1.3 Accès aux données : Site internet fait à l étranger Ergonomie du système L utilisation d un site internet permet à n importe qui ayant une connexion internet d accéder aux données de leur compte. De plus, les techniciens peuvent accéder aux données des clients avec un compte spécial ayant plus de permissions qu un compte client. Le site internet peut détecter quel appareil tente d y accéder, affichant donc une interface optimisée pour un appareil mobile s il s agit d un téléphone intelligent ou une tablette, au lieu d un affichage traditionnel. Puisque nous décidons entièrement des caractéristiques de l interface, celle-ci répondra à nos besoins. Fiabilité du système Une fois le site internet construit, la fiabilité de celui-ci est assurée. C est la fiabilité du serveur sur lequel il est hébergé qui importe. Les caractéristiques du serveur choisi peuvent être vues à la section 6.2.1.6. Coûts de conception Il est pratique courante de profiter des salaires moindres d autres pays pour faire faire des sites web à coût moindre grâce à la sous-traitance externe. Selon le site designquote.com, [49] qui fait des estimations de coûts de conception de sites web, notre propre site web devrait coûter 4600$. Par contre, le point faible de faire faire le site à l étranger est qu il faut souvent passer par une compagnie tierce, ou encore utiliser des langues étrangères, ce qui peut rendre les communications difficiles. Coûts d opération Le coût d opération le plus élevé pour opérer un site internet est déjà couvert par le coût d opération d un serveur pour héberger le site. Par contre, il y a certain frais d utilisation pour le système de paiement utilisé jusqu à concurrence de 2.90% + 0.30$ par transaction de 100$ par exemple 5.2.3.2. 6.2.1.4 Transfert de données : Zigbee Fiabilité du système La technologie Zigbee étant très récente, sa fiabilité est moins éprouvée que d autres technologies. Par contre, celle-ci a subi une grande amélioration dans les dernières années, ce qui l approche de la fiabilité des autres systèmes, et continuera à s améliorer grandement dans les années à venir. La fiabilité du Zigbee est suffisante pour qu il puisse être inclus dans le système Qualit Eau. Sécurité du système Le système Zigbee comporte ses failles de sécurité, mais la plupart sont dues à une mauvaise installation du système. Une personne malicieuse peut physiquement attaquer le système ou manipuler les clés à distance. Ces failles ne sont pas négligeables, mais puisque le système n utilisera pas un réseau Zigbee à grande échelle, il est moins probable que quelqu un s infiltre dans le système que si plusieurs systèmes étaient tous reliés ensemble. Coûts d installation Le coût très faible est l une des grandes forces de cette technologie. La puce utilisée dans le concept sera la CC2538 de Texas Instruments. Celle-ci a un coût de moins de 3$. Il faut aussi prendre en compte le coût du kit de développement qui est de 299$, mais ce coût est divisé parmi tous les systèmes produits [50], [51]. Ce coût est plus que raisonnable pour satisfaire la demande du client. 6.2.1.5 Archivage des données : Amazon Glacier Durée d archivage Le système de stockage des données Glacier de Amazon peut garder en mémoire plus de 5 Po 5 par mois. Nos 376 Go nécessaires ne posent, donc, aucun problème pour ce système. Coûts d installation Les coûts d installation s incluent normalement dans les coûts de conception du site Internet, discutés à la section 6.2.1.3. Les procédures d implantation du Glacier porte une documentation extensive et assez facile à comprendre pour un développeur expérimenté. Coûts d opération Le coût du stockage [52] grossit de 20 Go à chaque mois pendant les 4 mois d opération et reste constant pendant les 8 autres mois où chaque Go de mémoire coûte 0.01$ supplémentaire. 5. Petaoctets

CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE 35 Ainsi, le coût devrait monter de 0.20$ durant chaque mois d opération. Le tout nous donne un total de 216$, donc 0.27$ par dispositif, pour 5 ans. Fiabilité du système La fiabilité du cette solution est entièrement dépendante d Amazon et du type de système utilisé. L avantage du cloud est que les données se séparent sur plusieurs machines, donc il n y a pratiquement aucune chance de perte de données à moins d une catastrophe. De plus, Amazon nous assure qu il n y aura aucune chance de perte de données en cas de bris. Amazon est une compagnie gigantesque, il y alors très peu de chance que la compagnie disparaisse. On peut, ainsi, assumer que notre système va être en service pour plusieurs années sans complications. 6.2.1.6 Traitement des données : Amazon EBS + Amazon EC2 Capacité de transfert Tout comme la plupart des produits Amazon, le EC2 et le EBS ne nous limite pas en terme de capacité de transfert de données. On atteint facilement notre demande de 20 Go par mois de transfert. Capacité du processeur On prend un échantillon de 60 secondes et on calcul que notre système reçoit environ 12005 requête durant ce temps. Le temps moyen pour exécuter une tâche(s) est de 0.005, en divisant 60 par 12005. Ceci nous permet d utiliser notre critère et de conclure que notre système doit être capable d effectuer 200 tâches par secondes durant les mois d opérations, pour être suffisamment performant. Le banc d essai DBENCH [53] stipule que le processeur que nous utilisons, le EC2 m3.medium, donne une performance de 32.87 Mo/s. Par la suite, on peut transformer [54] cette performance en tâche par seconde en effectuant 32.87 50 1024, où 50 représente généreusement la taille de chaque tâche en Ko. Ceci nous donne une estimation de 673 tâches par seconde pour notre système, respectant amplement notre demande de 200 tâches par seconde. Coût d installation Les coûts d installation de EC2 et EBS sont moindres. En fait, Amazon suggère aux développeurs d intégrer la plate-forme avant d entrer en production lors du développement d application. Ceci permet de se familiariser avec l environnement sans avoir à payer de frais tant que les échanges commerciaux ne commencent réellement. Il est donc une bonne pratique de faire ainsi lors de la conception. On peut, ainsi, assumer que les coûts d installation sont inclus dans les coûts de conception web 6.2.1.3. Coût d opération EBS et EC2 sont utilisés à pleine capacité durant les 4 mois d opération. Durant ces 4 mois, le système doit effectuer 13 824 000 E/S par jour(800 12 60 24). Pour le EBS [55], cela représente 0.05$ par million de E/S en coût. On ajoute 0.10$ à la fin du mois pour inclure 2Go de mémoire permanente. Le tout donne un total de 20.88$ par mois et 83.52$ pour les 4 mois d opération. Pour les 8 mois restants, on calcule 0.10$ pour les E/S et 0.10$ pour les 2Go de mémoire par mois. Ceci donne 0.12$ par mois pour un total de 0.90$ pour les 8 mois qui restent. On a donc un coût de 84.42$ par année, au total 422.10$ sur 5 ans, et 0.53$ par dispositif sur 5 ans. Le EC2 [56] opère avec le processeur m3.medium, durant les 4 mois d opération, qui revient à 0.07$ de l heure. Le reste du temps, on utilise le processeur t1.micro à 0.009$ pour une capacité de 56%. Ceci nous donne un total de 1499.52$ pour 5 ans en considérant le rabais de la première année offert par Amazon. Le tout nous revient à 1.88$ par dispositif. Le combo revient a 2.44$ du dispositif pour un total de 1952$ sur 5 ans. Fiabilité du système Les services EC2 et EBS assurent une fiabilité de presque 100%. La technologie cloud permet à Amazon d assurer qui n y a jamais de bris ou de temps hors ligne. Amazon étant une multinationale très importante, on peut être certain que notre service va persister pour plusieurs années. 6.2.1.7 Gestion des techniciens : Android X7Gs avec fonction GPS Réception des directives d intervention La gestion des interventions se fera au travers d un site web, accessible à partir d un navigateur internet. La tablette Android X7Gs, avec fonction GPS, est livrée avec un navigateur Google Chrome pré-installé et plusieurs autres navigateurs sont téléchargeables

CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE 36 gratuitement depuis le Google Play Market en cas de besoin. La tablette pourra donc très bien permettre aux techniciens d accéder au site. Efficacité de la localisation La puce GPS dont la tablette est munie permet d obtenir une géolocalisation précise avec une erreur variant entre 10 et 15 m. La tablette offre donc une performance adéquate, adaptée aux besoins du client. Portabilité des appareils La tablette Android X7Gs avec fonction GPS possède un écran de 7 pouces. Elle est de ce fait peu emcombrante et suffisamment grande pour être facile à utiliser. Fiabilité du système La tablette Android X7Gs avec fonction GPS est garantie pendant 1 an et les tablettes électroniques sont facilement réparables. D une manière générale, les tablettes sont assez fiables pour leur utilisation par les techniciens. Coûts d installation Le prix moyen unitaire de cette tablette sur le marché est d environ 200$. Le coût total pour l ensemble des huit techniciens reviendra donc à 1600$. De plus, un abonnement internet est essentiel pour la mise en oeuvre de ce concept. La compagnie Rogers propose un forfait affaires destiné aux entreprises [57], qui nécessite des frais de connexion qui s élèvent à 15$ par ligne, ce qui nous donne au total 120$ de frais de connexion. Les coûts d installation s élèveront en somme à 1720$. Coûts d opération Le forfait internet que délivre la compagnie Rogers est un internet de 6 Go de données pour les huits appareils à un coût mensuel de 165$. Selon nos prévisions, sur une période de 5 ans, les coûts d opération s élèveront à 9900$ 6.2.1.8 Considérations globales Coûts de production du concept Nous estimons une somme totale de 118 245$ pour l implantation ce concept, ce qui revient à 147.81$ par appareil. Coûts d opération du concept Nous estimons une somme totale de 10 023$ pour entretenir ce concept, ce qui revient à 12.53$ par appareil. Temps d implantation du concept À cause de la relative complexité d usinage due aux nombreuses soudures, nous estimons que le système devrait être prêt en décembre 2014. Fiabilité générale du concept Comme l Arduino n offre aucune garantie, ce critère est limité à la note 0. 6.2.2 Concept 2 6.2.2.1 Calcul des signaux de commande : Arduino Mega + DAC MCP3428 Voir la solution à la section 6.2.1.1. Sauf mentionné, les éléments restent les mêmes. Coûts d assemblage et de conception La différence avec le premier concept est que la connexion utilisée pour relier le microcontrôleur à l affichage n est pas pareille. En effet, il faut plutôt utiliser les ports SPI 6, ce qui fait passer le nombre de soudures de 140 à 4 pour l affichage, ce qui devrait diminuer énormément le coût d usinage du dispositif. Nous estimons maintenant les coûts d assemblage à 20$ par unité. Fiabilité En réduisant le nombre de pièces et de soudures, la fiabilité du système de calcul devrait être accrue. 6.2.2.2 Entrée des paramètres locaux : Écran + boutons tactiles Ergonomie du système L utilisation d un écran afin d afficher les différents paramètres du système et de boutons tactiles pour les modifier peut sembler plus attrayant par le consommateur puisque l affichage 6. Serial Peripheral Interface

CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE 37 se rapproche de celle employée dans les outils technologiques couramment utilisés quotidiennement (tablettes, téléphone intelligents, GPS, etc...). Fiabilité du système Les composants utilisés dans ce type d affichage sont fiables, mais aussi fragiles. Advenant une défaillance quelconque au niveau de l écran, celui-ci devra être remplacé par un nouveau puisqu ils ne sont pas réparables. Les boutons tactiles, quant à eux, peuvent être remplacés dépendamment du problème, mais remplacer le dispositif par un nouveau serait plus rapide. Evidemment, l écran est interchangeable ; un dispositif peut être remplacé en gardant le même écran si ce ne sont que les boutons tactiles qui font défaut et vice-versa. Coûts d installation Un écran possède un coût de base de 15.61$ et il faut additionner les 10 boutons tactiles permettant à l usager de modifier les paramètres du système. Le coût total de ce type d affichage revient donc à 16.67$ par dispositif. Coûts d opération Un écran LCD consommera plus d énergie qu un affichage 7-segments LED, mais sans grande répercussion sur la consommation du système puisqu il y aura déjà une forte économie d énergie due à l utilisation du système Qualit Eau. 6.2.2.3 Accès aux données : Site internet fait par un programmeur indépendant Même qu au concept 1, voir la section 6.2.1.3. Le site serait cependant fait par un programmeur local indépendant, ce qui est plus cher (le coût monterait à 10120$ selon [49], mais qui facilite grandement la communication puisque le programmeur est embauché spécialement pour le projet. Par contre, la maintenance risque d être moins fiable. 6.2.2.4 Transfert de données : Zigbee Même qu au concept 1, voir la section 6.2.1.4. 6.2.2.5 Archivage des données : Google Cloud Storage Durée d archivage Le Cloud Storage de Google a une capacité d archivage de plus de 100 To. Ceci représente plus de 100 fois plus ce dont nous avons besoins sur 5 ans afin de satisfaire notre critère. On estime une mémoire minimum d archivage nécessaire de 376 Go. Coûts d installation Les coûts d installation et de développement de la base de données s incluent normalement dans les coûts de conception du site internet 6.2.1.3. Les procédures d implantation du Cloud Storage porte une documentation extensive et assez facile à comprendre pour un développeur expérimenté. Coûts d opération Le coût du storage[28] est une calcul croissant. On calcule que le storage grossit de 20 Go à chaque mois pendant les 4 mois d opération et reste pareil pendant les 8 autres mois. Chaque Go de mémoire coûte 0.026$ et on considère que 0.10$ pour les opérations effectuées sur le système pour l année. Ainsi, le coût devrait monter de 0.52$ durant chaque mois d opération. Le tout donne un total de 358.8$ et, donc, 0.45$ par dispositif sur 5 ans. Fiabilité du système La fiabilité du cette solution est entièrement dépendante de Google et du type de système utilisé. L avantage du cloud est que les données se séparent sur plusieurs machines. Il n y a donc pratiquement aucune chance de perte de données à moins d une catastrophe. En plus, Google nous assure qu il n y a aucune chance de perte de données en case de bris. Google est une compagnie gigantesque, il y alors très peu de chance que la compagnie disparaisse. On peut, ainsi, assumer que notre système va encore être en service pour plusieurs années. 6.2.2.6 Traitement des données : Google Compute Engine + Google Cloud SQL Capacité de transfert Le Compute Engine, ainsi, que le Cloud SQL peuvent recevoir plus de 10To en transfert de données par mois. On sait que 20Go par mois de transfert suffisent.

CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE 38 Capacité du processeur Notre critère doit satisfaire 200 tâches/secondes comme calculé dans le concept 1 6.2.1.6. Le banc d essai UnixBench [58] dit que le processeur que nous utilisons, le Google compute n1-standard-1, donne une performance d environ 625 tâches par seconde. Ce nombre répond à notre demande de 200 tâches par seconde. Coût d installation Les coût d installation sont inclus dans la conception de l application web. Coût d opération Comme mentionné à la section 6.2.1.6 du concept 1, on trouve une nécessité de 13 824 000 E/S par jour. Pour le Cloud SQL [32], cela représente 0.10$ par million de E/S en coût. On ajoute aussi 1.46$ par jour pour un forfait de haute capacité et 0.24$ à la fin du mois pour inclure 2Go de mémoire permanente. Le tout donne un total de 83.04$ par mois et 332.15$ pour les 4 mois d opération. Pour les 8 mois restants, on assume que une heure d opération du système devrait être amplement suffisante. On calcule 0.10$ par jour plus 0.10$ pour les E/S du mois et 0.48$ pour le 2Go de mémoire. Ceci donne 3.58$ par mois pour un total de 28.64$ pour les 8 mois qui reste. On a donc un coût de 360.79$ par année, au total 1803.95$ et 2.26$ par dispositif sur 5 ans. Le Compute Engine [31] a un coup d opération de 0.070$ par heure à temps plein pendant les 4 mois d opération plus 0.01$ par Go de transfert. On estime 1 heure d opération par jour pour le 8 mois restant. Cela fait une total de 1097$ et 1.38$ par dispositif sur 5 ans. En combo, on a 2912$ et 3.64$ sur 5 ans. Fiabilité du système La fiabilité du système dépend de Google, qui garantit ses services en cas de panne. Google ne devrait pas fermer ses porte d ici peu. 6.2.2.7 Gestion des techniciens : Android X7Gs avec fonction GPS Même qu au concept 1, voir la section 6.2.1.7. 6.2.2.8 Considérations globales Coûts de production du concept Nous estimons une somme totale de 111 133$ pour l implantation ce concept, ce qui revient à 138.92$ par appareil. Coûts d opération du concept Nous estimons une somme totale de 13 292$ pour entretenir ce concept, ce qui revient à 16.62$ par appareil. Temps d implantation du concept Les éléments limitants de ce concept sont surtout la programmation des interfaces et l usinage (quoique relativement simple), nous estimons que le système devrait être prêt en novembre 2014. Fiabilité générale du concept Comme l Arduino n offre aucune garantie, ce critère est limité à la note 0. 6.2.3 Concept 3 6.2.3.1 Calcul des signaux de commande : Raspberry Pi + DAC MCP3428 + ADC MCP4728 Rapidité des calculs Selon des tests, le Raspberry Pi est capable d effectuer jusqu à 725 MIPS 7 en utilisation normale [59], ce qui signifie que la puissance devrait être amplement suffisante pour notre utilisation. Résolution des signaux En entrée, les convertisseurs analogique/numérique choisis sont de 12 bits, ce qui permet une résolution de 1.22 mv. En sortie, c est la même chose que dans les autres concepts, soit 76µV. Fréquence d échantillonnage Étant donnée la très bonne puissance de calcul du Raspberry Pi, nous pouvons nous permettre une très grande fréquence d échantillonnage, ce qui permettrait d optimiser les calculs de signaux de commande. Nous proposons donc une fréquence de 100 Hz. 7. Millions d instructions par seconde

CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE 39 Fréquence des envois Pour ce concept, nous proposons une fréquence un peu plus élevée, soit de 5 Hz, ce qui est encore très peu coûteux en terme de transfert de données, mais qui permet au centre de gestion d obtenir assez d informations pour compiler des statistiques intéressantes. Volume du boîtier Le Raspberry Pi a un format de 9 6 2 cm environ. Il faudra ajouter une plaquette soudée avec les DAC et les ADC qui devrait avoir des dimensions similaires au nano-ordinateur. De plus, l écran proposé a une dimension de 5.7 4.3 cm, ce qui est plus petit et donc facile à intégrer. On estime donc qu un boîtier de 10 7 6 cm, soit un volume de 0.00042 m 3, ce qui est très similaire aux autres concepts. Le boîtier trouvé pour les autres concepts 6.2.1.1 serait utilisable ici aussi. Coûts d installation Assembler le dispositif local de commande nécessitera encore de l usinage. Puisque l on doit ajouter un convertisseur analogique/numérique à 12 canaux en plus du même convertisseur numérique/analogique que les autres concepts, il faudra penser à des coûts de pièces et de main d oeuvre légèrement accrus (estimés à 30$). Par contre, le reste de l assemblage est très simple puisque l écran se branche par port HDMI tout simplement. Pour ce qui est de la programmation, puisque la machine est basée sur Linux, une panoplie de langages de programmation est envisageable. Toutefois, comme nous voulons maximiser l efficacité des calculs, et puisque l algorithme PID est relativement simple, nous proposons de faire le code en langage assembleur ARM. Le coût de développement pourrait grimper à environ 500$ pour 20 heures de travail, toujours selon les statistiques moyennes de l institut québécois de la statistique [45], mais le calcul sera beaucoup plus efficace qu avec un langage de haut niveau. Coûts d opération Le fait que le processeur du Raspberry Pi est plus puissant que celui de l Arduino vient avec un désavantage : la consommation d énergie risque d être un peu plus élevée. Fiabilité Le Raspberry Pi est reconnu pour sa grande fiabilité. La compagnie offre une garantie d un an [60]. En général, la modularité de ce système, bien qu elle augmente la probabilité d obtenir des faux contacts, permet des réparations faciles. De plus, comme l écran est facilement branché via un port HDMI, c est la connexion la plus simple de tous les concepts. 6.2.3.2 Entrée des paramètres locaux : Écran + boutons tactiles Même qu au concept 2, voir la section 6.2.2.2. 6.2.3.3 Accès aux données : Site Internet fait par une firme professionnelle Même site qu au concept 1 et 2 (6.2.1.3), mais fait par une firme professionnelle qui pourra offrir une garantie de fiabilité et faire une maintenance professionnelle. Le coût monterait à 20 240$. 6.2.3.4 Transfert de données : Wi-Fi Fiabilité du système La technologie Wi-Fi a fait ses preuves du côté de la fiabilité. Il est rare que le réseau Wi-Fi tombe en panne, à moins qu il y ait une panne de courant dans le secteur ou qu une mauvaise température cause un arrachement des fils servant à fournir le Wi-Fi à la résidence. La fiabilité est donc amplement suffisante pour inclure cette technologie dans le système Qualit Eau. Sécurité du système Le réseau Wi-Fi comporte ses failles de sécurité, mais celles-ci peuvent être réduites par l installation d une protection WPA 8 et l utilisation d un protocole HTTPS 9. Coûts d installations C est la puce MRF24WG0MB de Microchip qui est utilisée dans ce concept. Celle-ci a un coût unitaire de 21,89$, ce qui est très raisonnable pour la contrainte de coût donnée par le client [61]. De plus, l installation est relativement facile, ce qui donne un coût faible pour le salaire des techniciens qui l installeront. 8. Wi-Fi Protected Access 9. HyperText Transfer Protocol Secure

CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE 40 Coûts d opération Puisque le système utilisera le réseau personnel de l utilisateur, les coûts d opération sont assumés par celui-ci et ne sont donc pas pris en compte dans le total du coût du système Qualit Eau. 6.2.3.5 Archivage des données : Toshiba Canvio Connect Durée d archivage Le disque dur externe Canvio Connect de Toshiba a une capacité de stockage de 2To. Ceci est assez de mémoire pour combler notre exigence minimale de 376 Go. Par contre, si les fréquences d envoie de données augmentent, 2To peut devenir insuffisant. Coûts d installation Les coûts d installation sont inclus normalement dans les coûts de conception du site internet 6.2.3.3. L installation du disque dur en tant que telle est trivial. Coûts d opération Le montant fixe du disque [27] est de 176$. Ceci donne un coût de 0.22$ par dispositifs sur 5 ans. Fiabilité du système En ce qui concerne le Canvio Connect, une garantie de seulement 2 ans s y attache. Même si le produit est extrêmement robuste, cette garantie n est pas suffisante.. 6.2.3.6 Traitement des données : Serveur dédié Economy - GoDaddy Capacité de transfert Le serveur dédié Linux de GoDaddy permet une bande passante de 5To. Cela suffit amplement notre besoin. De plus le serveur comprend 2 blocs de mémoire de 160Go chacun. Ceci nous permet de garder une grande partie des données sur le serveur si on le désire. Capacité du processeur En raison du manque de banc d essais pour le serveur dédié Economy de GoDaddy, on utilise un serveur similaire [62] qui provient de la même compagnie. Celui-ci donne un bon aperçu sur la performance d un serveur de cette compagnie. On peut même penser que notre serveur doit être de meilleure performance que celui-ci en raison du type de service haute gamme que nous adhérons. Malgré tout, le 3762 tâches par seconde obtenue par ce banc d essai est amplement performant et comble notre minimum de 200 6.2.1.6 tâches par seconde. Coût d installation Les coûts d installation entrent directement dans les coûts de conception web 6.2.3.3. De plus, GoDaddy offre un support complet en tout temps afin d aider les développeurs à facilement intégrer leur serveur. Le service clé en main nous permet même de laisser les experts de chez GoDaddy installer notre serveur. Coût d opération Le serveur Economy [26] a un prix fixe de 220.49$ par mois. De plus, pour des questions de sécurité, on ajoute un pare-feu, un raid 1, et un service de sauvegarde des données automatique. Le tout nous donne un total de 305.97$ par mois pour un total de 18358.20$ sur 5 ans. Ceci revient à 22.95$ par dispositif. Fiabilité du système Ce genre de serveur est toujours plus propice aux bris d équipement. Par contre, comme nous avons le service clé en main d hébergement dédié, GoDaddy prend en charge tous les ennuis que nous pouvons rencontrer et se fait un devoir de régler les problèmes le plus rapidement possible. GoDaddy est aussi une grosse compagnie d hébergement. On peut, donc, être confiant que la compagnie demeurera active pendant de nombreuses années. 6.2.3.7 Gestion des techniciens : Chromebook C7 de Acer + GEO-302 PTI Réception des directives d intervention L ordinateur portable Chromebook C7 de Acer est un outil informatique complet qui possède le navigateur google chrome pré-installé. Les techniciens pourront donc aisément accéder au site internet dédié par ce biais. Efficacité de la localisation Le GEO-302 PTI est capable de localiser chaque technicien dans un rayon de 5m. Portabilité des appareils Le Chromebook C7 de Acer possède un écran de 11,6 pouces. Il se trouve être plus encombrant que les tablettes et PDA, mais il demeure facilement transportable.

CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE 41 Fiabilité du système Le Chromebook C7 de Acer et le GEO-302 PTI sont tous deux garanti pendant 1 ans. D une manière générale ces appareils sont assez fiables pour l utilisation que l on compte en faire. Coûts d installation Le prix moyen unitaire du Chromebook C7 de Acer sur le marché est environ de 235$ et celui du GEO-302 PTI est de 400$ Le coût total pour l ensemble des techniciens revient donc à 5080$. La connexion internet demeure également essentielle à ce concept. Considérant l offre de la compagnie Rogers, les frais de connexion s élèveront à 120$. Coûts d opération Le forfait internet que délivre la compagnie Rogers revient à un coût mensuel de 165$, ce qui équivaut, sur une période de 5 ans, à un total de 9900$ de coûts d opération. 6.2.3.8 Considérations globales Coûts de production du concept Nous estimons une somme totale de 159 132$ pour l implantation ce concept, ce qui revient à 198.92$ par appareil. Coûts d opération du concept Nous estimons une somme totale de 28 596$ pour entretenir ce concept, ce qui revient à 35.75$ par appareil. Temps d implantation du concept Les éléments limitants de ce concept sont surtout la programmation des interfaces et l usinage (quoique relativement simple), nous estimons que le système devrait être prêt en novembre 2014. Fiabilité générale du concept Comme la garantie la plus faible des éléments de ce concept est d un an, ce concept reçoit la cote de 0.5. 6.2.4 Concept 4 6.2.4.1 Calcul des signaux de commande : Raspberry Pi + DAC MCP3428 + ADC MCP4728 Même qu au concept 1, voir la section 6.2.3.1. Coûts d assemblage Comme l affichage 7-segments est utilisé pour ce concept, il faut considérer des coûts d usinage plus élevés, tout comme dans le premier concept, où 50$ sont estimés. Pour réussir à avoir assez de sorties pour cet affichage, il faut également ajouter un petit circuit logique avec des démultiplexeurs et d autres portes logiques. La série de portes logiques de Texas Instruments devrait amplement faire l affaire. Ce sont des portes qui ont largement fait leurs preuves et qui coûtent moins de 25 sous [63]. 6.2.4.2 Entrée des paramètres locaux : Affichage 7-segments + boutons tactiles Même qu au concept 1, voir la section 6.2.1.2 6.2.4.3 Accès aux données : Site Internet fait par une firme professionnelle Même qu au concept 3, voir la section 6.2.3.3 6.2.4.4 Transfert de données : Wi-Fi Même qu au concept 3, voir la section 6.2.3.4. 6.2.4.5 Archivage des données : Amazon Glacier Même qu au concept 1, voir la section 6.2.1.5. 6.2.4.6 Traitement des données : Amazon EC2 + EBS Même qu au concept 1, voir la section 6.2.1.6.

CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE 42 6.2.4.7 Gestion des techniciens : Acer N35 Réception des directives d intervention Le Acer N35 possède un navigateur web pré-installé et optimisé pour les agendas électroniques. Les techniciens pourront donc accéder au site internet dédié par le biais de ce navigateur. Efficacité de la localisation La puce GPS incorporée au PDA, offre une géolocalisation de précision entre 5 et 10 m, ce qui répresente une performance fort appréciable. Portabilité des appareils Le Acer N35 possède un écran de 3.5 pouces, il présente donc un encombrement très réduit, pratiquement minimal. Fiabilité du système Le Acer N35 est également garanti pendant 1 ans et d une manière générale, les agendas électroniques, tout comme les tablettes tactiles, sont assez fiables. Coûts d installation Le prix moyen unitaire du Acer N35 sur le marché est environ de 665$. Le coût total pour l ensemble des techniciens revient donc à 5320$. La connexion internet demeure essentielle à ce concept. Considérant l offre de la compagnie Rogers, les coûts d installation reviendront à 5440$ pour une période de 5 ans. Coûts d opération Le forfait internet que délivre la compagnie Rogers revient à un coût mensuel de 165$, ce qui équivaut, sur une période de 5 ans, à un total de 9900$ de coûts d opération. 6.2.4.8 Considérations globales Coûts de production du concept Nous estimons une somme totale de 169 724$ pour l implantation ce concept, ce qui revient à 212.16$ par appareil. Coûts d opération du concept Nous estimons une somme totale de 12 164$ pour entretenir ce concept, ce qui revient à 15.21$ par appareil. Temps d implantation du concept À cause de la relative complexité d usinage due aux nombreuses soudures, nous estimons que le système devrait être prêt en décembre 2014. Fiabilité générale du concept Comme la garantie la plus faible des éléments de ce concept est d un an, ce concept reçoit la cote de 0.5.

CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE 43 6.2.5 Synthèse des résultats

CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE 44 Plan de développement du système de commande automatique Rapidité des calculs 4.1.1 Procédure Évaluer quantitativement la puissance de calcul de l unité de commande. Hypothèse On suppose que les différents «bancs d essai» qu on peut retrouver sur Internet reflètent assez bien la réalité pour tout type de condition. Résolution des signaux 4.1.2 Procédure Évaluer quantitativement la résolution des signaux analogiques. Hypothèse On suppose que la résolution est fonction du nombre de bits des convertisseurs A/N et N/A. On ne considère pas le bruit. Fréquence d échantillonnage 4.1.3 Procédure Évaluer quantitativement la fréquence à laquelle le système de commande reçoit des lectures. Hypothèse On estime que la puissance de calcul des appareils de commande est suffisante pour traiter des fréquences bien plus élevées que la fréquence minimale requise. Nous estimons aussi qu il est superflu d avoir une fréquence inutilement élevée, selon le contexte réel. Fréquence des envois 4.1.4 Procédure Évaluer quantitativement la fréquence à laquelle les données du système local sont transmises au centre de gestion. Hypothèse Nous assumons que tous les clients de Qualit Eau possèdent une connexion Internet stable d au moins 10 Ko/seconde, ce qui est vraiment très pessimiste selon la situation de Québec en 2014. Volume du boîtier 4.1.5 Procédure Évaluer quantitativement le volume du boîtier de l interface locale. Hypothèse Nous estimons que nous pourrons trouver des boîtiers qui correspondent à nos besoins en terme de volume et de robustesse. Nous supposons que les pièces pourront être assemblées de façon à limiter l espace, et que la chaleur dégagée par l unité de calcul ne sera pas si élevée que l on doive installer un système de ventilation. Robustesse du boitier 4.1.6 Procédure Evaluer la robustesse du boitier de commande selon la norme IP de la Commission électrotechnique internationale. Hypothèse Les spécifications du fabricant seront considérées comme vraies. Tableau 6.1 Étude préliminaire du système de commande automatique

CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE 45 Plan de développement du centre de gestion Capacité de transfert 4.2.1 Procédure Évaluer quantitativement le nombre de données transférés vers le centre de gestion. Hypothèse On suppose que le nombre de transferts de données des interfaces sont négligeables comparé aux transferts des dispositifs. Capacité du système à effectuer les tâches 4.2.2 Procédure Calculer : 1) Prendre un temps de test de 60 secondes ; 2) Déterminer le nombre de E/S requis dans 60 secondes ; 3) Trouver S en divisant 60 secondes sur le nombre de E/S requis ; 4)Trouver le nombre de tâches q un système effectue. Hypothèse On suppose que les différents «bancs d essai» qu on peut retrouver sur Internet reflètent assez bien la réalité pour tout type de condition. On suppose que les IOPS 1 trouvés dans les «bancs d essai» sont équivalents aux tâches/secondes. Durée d archivage 4.2.3 Procédure Évaluer quantitativement la mémoire requise sur une période d année. Hypothèse On assume qu archiver plus que 10 ans est inutile. Tableau 6.2 Étude préliminaire du centre de gestion Plan de développement pour le support aux techniciens Efficacité du système de localisation 4.3.1 Procédure Evaluer qualitativement la précision de la localisation. Hypothèse Les spécifications du fabricant seront considérées comme vraies. Portabilité des appareils 4.3.2 Procédure Évaluer qualitativement la facilité à transporter les appareils des techniciens destinés à établir la communication avec le centre de gestion. Hypothèse Les spécifications du fabricant seront considérées comme vraies et nos estimations seront considérées adéquates. Tableau 6.3 Étude préliminaire pour le support aux techniciens

CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE 46 Plan de développement pour les interactions avec l utilisateur Ergonomie de l interface locale 4.4.1 Procédure Procéder à une évaluation qualitative sur l ergonomie de l interface locale par les membres du projet. Hypothèse Nous faisons confiance au jugement de la part des membres du projet quant à leur appréciation de l ergonomie de l interface locale. Suite à la présentation de divers interfaces, l équipe saura choisir celle qui comblera le mieux les besoins des clients. Ergonomie de l interface en ligne 4.4.2 Procédure Procéder à une évaluation qualitative sur l ergonomie de l interface en ligne par les membres du projet. Hypothèse On suppose que les logiciels utilisés afin de gérer l interface en ligne sont entièrement sécuritaires puisqu ils sont utilisés couramment sur divers sites Internet depuis plusieurs années. Ces logiciels sont testés et mis à jour fréquemment afin d en assurer sa fiabilité et sa sécurité. Tableau 6.4 Étude préliminaire pour les interactions avec l utilisateur Plan de développement pour d autres considérations Coût de production 4.5.1 Procédure Évaluer quantitativement le coût de production total des composants du système. Hypothèse Le coût des vis et autres petites pièces servant à tenir les composants ensemble est négligé. Coût d opération 4.5.2 Procédure Évaluer quantitativement le coût total d opération du système. Hypothèse On suppose que le coût des différents services utilisés ne changera pas durant la période de 5 ans. Temps d implantation et de production 4.5.3 Procédure Évaluer le temps requis pour produire et implanter le système et estimer la date à laquelle il sera prêt. Hypothèse On considère que la production du système peut débuter dès maintenant. Fiabilité du système 4.5.4 Procédure Évaluer la durée de vie du système en fonction de la garantie des pièces qui le constituent. Hypothèse Nous considérerons les spécifications du fabricant comme vraies et nous assumons que les appareils seront utilisés dans les conditions prévues par le fabricant. Tableau 6.5 Étude préliminaire pour les autres considérations

CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE 47 Critères d évaluation Concept 1 Concept 2 Concept 3 Concept 4 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 Système de commande local Arduino Mega Arduino Mega Raspberry Pi Raspberry Pi 4.1.1 Rapidité des calculs (MIPS 10 ) 16 16 725 725 4.1.2 Résolution des signaux de lecture (mv) 4.88 4.88 1.22 1.22 4.1.2 Résolution des signaux de commande (µv) 76 76 76 76 4.1.3 Fréquence d échantillonnage (Hz) 5 5 100 100 4.1.4 Fréquence des envois (Hz) 1 1 5 5 4.1.5 Volume du boîtier (m 3 ) 0,000432 0,000432 0,00042 0,00042 4.1.6 Robustesse du boîtier IP 68 IP 68 IP 68 IP 68 Centre de gestion Glacier + Storage + Convio Connect Glacier + EBS + EC2 Compute + SQL + Dédié EBS+ EC2 4.2.1 Capacité du système de transfert des données (To) 1000 10 5 1000 4.2.2 Capacité du système à effectuer les tâches 673.18 625 3762 673.18 4.2.3 Durée d archivage (To) 5120 1000 2 5120 Support aux techniciens Android X7Gs Android X7Gs PC + GPS Acer N35 4.3.1 Efficacité du système Précision variant Précision variant Précision variant Précision variant de localisation 10 à 15 10 à 15 5 à 10 5 à 10 4.3.2 Portabilité des appareils Ecran de 7 po Ecran de 7 po Ecran de 11.6 po Ecran de 3.5 po Affichage Écran et Écran et Affichage Interactions avec l utilisateur 7 segments Boutons Boutons 7 segments + Site Web + Site Web + Site Web + Site Web 4.4.1 Ergonomie de Interface très Interface Interface Interface très l interface rapide facile rapide facile rapide facile rapide facile locale à utiliser à utiliser à utiliser à utiliser 4.4.2 Ergonomie de Interface Interface Interface Interface l interface sécuritaire facile sécuritaire facile sécuritaire facile sécuritaire facile en ligne à utiliser à utiliser à utiliser à utiliser Considérations globales 4.5.1 Coût de production ($) par appareil 147.81 138.92 198.92 212.16 4.5.2 Coût d opération ($) par appareil 12.53 16.62 83.25 15.24 4.5.3 Temps d implantation Décembre 2014 Novembre 2014 Novembre 2014 Décembre 2014 et de production 4.5.4 Fiabilité du système (Plus petite garantie) (ans) 0 0 1 1 Tableau 6.6 Synthèse des résultats des quatre concepts proposés

Chapitre 7 Concept retenu 7.1 Matrice de décision Critères d évaluation Pond. Concept 1 Concept 2 Concept 3 Concept 4 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 Système de commande automatique 30.0% 20.93 20.93 27.19 27.19 4.1.1 Rapidité des calculs 7.0% 2.63 2.63 6.90 6.90 4.1.2 Résolution des signaux de lecture 3.0% 2.03 2.03 2.76 2.76 4.1.2 Résolution des signaux de commande 3.0% 2.99 2.99 2.99 2.99 4.1.3 Fréquence d échantillonnage 4.0% 1.92 1.92 2.38 2.38 4.1.4 Fréquence des envois 4.0% 2.40 2.40 3.20 3.20 4.1.5 Volume du boîtier 4.0% 3.96 3.96 3.96 3.96 4.1.6 Robustesse du boîtier 5.0% 5.00 5.00 5.00 5.00 Centre de gestion 20.0% 17.06 16.63 17.68 17.06 4.2.1 Capacité de transfert des données 6.00% 6.00 6.00 6.00 6.00 4.2.2 Capacité du système à effectuer les tâches 9.00% 6.06 5.63 9.00 6.06 4.2.3 Durée d archivage 5.00% 5.00 5.00 2.68 5.00 Support aux techniciens 10.0% 8.20 8.20 8.50 10.00 4.3.1 Efficacité du système de localisation 7.00% 5.95 5.95 7.00 7.00 4.3.2 Portabilité des appareils 3.00% 2.25 2.25 1.50 3.00 Interactions avec l utilisateur 15.0% 15.0 13.75 13.75 15.0 4.4.1 Ergonomie de l interface locale 5.00% 5.00 3.75 3.75 5.00 4.4.2 Ergonomie de l interface en ligne 10.00% 10.00 10.00 10.00 10.00 Considérations globales 25.0% 17.00 18.00 18.00 19.50 4.5.1 Coût de production 10.0% 10.00 10.00 10.00 10.00 4.5.2 Coût d opération 5.00% 5.00 5.00 2.50 5.00 4.5.3 Temps d implantation et de production 5.0% 2.00 3.00 3.00 2.00 4.5.4 Fiabilité du système 5.0% 0.00 0.00 2.50 2.50 Cote globale 100.00% 78.19 77.51 85.12 88.75 Tableau 7.1 Matrice de décision 48

CHAPITRE 7. CONCEPT RETENU 49 7.2 Analyse de la matrice décisionnelle et prise de décision Nos deux premiers concepts, qui récoltent respectivement des cotes de 78.19% et 77.51%, étaient des concepts fonctionnels qui malheureusement, ne jouissaient pas des performances et de la fiabilité des deux autres. En effet, les concepts 3 et 4 misaient beaucoup plus sur la qualité. Cependant, le dernier s avère moins coûteux et plus simple, et obtient une solide cote de 88.75%, ce qui en fait un concept très satisfaisant et qui dépasse la plupart des exigences minimales des clients. 7.3 Description du concept choisi Tout d abord, au niveau du système local de commande, les signaux analogiques de lecture entre 1 V et 5 V et d une résolution de 0.00122 V entrent dans les convertisseurs analogique/numérique Microchip MCP4728 de 12 bits à une fréquence de 100 Hz. Ces signaux, devenus numériques, permettent au Raspberry Pi (alimenté par un fil enterré) de calculer l algorithme PID 1 qui permet d établir la valeur des signaux de commande en sortie. Ces signaux sont convertis par les convertisseurs numérique/analogique Microchip MCP3428 de 16 bits, qui permettent une résolution de 0.000076 V entre 1 V et 5 V à une fréquence de 100 Hz. En plus de ces signaux qui sont envoyés aux différents acteurs de régulation des paramètres de la piscine, d autres informations, numériques cette fois, partent du processeur vers la puce Wi-Fi MRF24WG0MB de Microchip, qui envoie par la suite ces données au modem Internet du client, ce qui permet ensuite le transfert de données via Internet vers notre centre de gestion à une fréquence d envoi de 5 Hz. Ensuite, pour ce qui a trait à l interaction avec l utilisateur, celui-ci pourra effectuer les divers changements au niveau des paramètres de son système Qualit Eau via un affichage local à 7 segments muni de boutons tactiles. Les caractéristiques du système sont affichées en permanence sur le dispositif local, permettant à l utilisateur d avoir une idée réelle de la condition de sa piscine. D un autre côté, l utilisateur peut accéder, via un site internet professionnel, à certaines données archivées par le centre de gestion. De plus, un service de paiement entièrement sécurisé est disponible afin de défrayer les coûts mensuels du système. Le client peut aussi informer le centre de gestion s il prévoit s absenter pour une période prolongée, afin que le système fonctionne en conséquence. Pour le centre de gestion, les données se dirigent à une fréquence de 200 entrées par seconde vers le serveur cloud EC2 2, qui lui peut accommoder 673 tâches par seconde. Celui-ci va traiter ces données avec l aide du EBS 3, où repose notre base de donnée active. Une fois les données mises à jour, EC2 va diriger les données inactives vers le block permanent d archivage cloud Glacier, qui peut contenir jusqu à 5 Po 4. Le cloud EC2 et le EBS se charge, aussi, des requêtes acheminées par les utilisateurs et les techniciens via l interface web. En autres mots, le EC2 et le EBS sont le coeur qui coordonne toutes les opérations. Pour ce qui est de la gestion du support technique, le système sera capable de localiser les techniciens grâce à l ordinateur de poche Acer N35 dont chacun sera muni. Le centre de gestion émettra les directives d intervention en fonction des différents paramètres et les rendra disponible sur le site internet du système. Les techniciens pourront alors utiliser l ordinateur de poche Acer N35 pour se connecter au site internet et recevoir ces directives. De plus, les temps de travail et de déplacement de chaque technicien seront comptabilisés par le centre de gestion grâce à l enregistrement des données GPS 5 reçues de chaque technicien. 1. Proportionnelle, Intégrale, Dérivée 2. Elastic Compute Cloud 3. Elastic Block Store 4. Petaoctets 5. Global Positioning System

CHAPITRE 7. CONCEPT RETENU 50 7.3.1 Schéma physique du concept retenu Figure 7.1 Schéma physique du concept retenu

Chapitre 8 Conclusion Le projet Qualit Eau visait une automatisation de la qualité de l eau des clients. L équipe Eau-T a réussi à trouver une solution qui respectait largement tous les besoins et toutes les contraintes de l entreprise Éco-Piscines et de l environnement qui nous entoure. En établissant clairement les besoins et les objectifs, nous avons identifié les problématiques majeures à solutionner. Ensuite, en établissant les critères, nous nous sommes dotés d un outil qui permet d évaluer efficacement et en toute objectivité les différents concepts et solutions. Enfin, nous avons considéré des concepts permettant d effectuer chaque fonction nécessaire, et nous avons assemblé ces concepts en 4 solutions intéressantes. Pourtant, la quatrième s est démarqué entre toutes. Par sa créativité, sa rigueur et sa méthodologie, Eau-T propose une solution axée sur la qualité, la fiabilité et la tranquilité d esprit, tout en proposant des prix très raisonnables. Avec le système clé en main Qualit Eau, les clients seront assurés de ne vivre aucun tracas avec leur piscine, et pourront être satisfaits d avoir contribué à l effort écologique mondial en ayant opté pour ce choix. 51

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Annexe A Affichage 7 segments Figure A.1 Schéma de l affichage à 7 segments 56

Annexe B Liste des sigles et des acronymes Acronymes : ACID Atomicité, cohérence, isolation et durabilité CSS Cascading Style Sheets EBS Elastic Block Store EC2 Elastic Compute Cloud GPS Global Positioning System HDMI High Definition Multimedia Interface HTML Hypertext Markup Language HTTPS HyperText Transfer Protocol Secure IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers LCD Liquid Crystal Display LED Light-Emitting Diode PDA Personal Digital Assistant PID Proportionnel, Intégrale, Dérivée SGBD Système de gestion de base de données SQL Structured Query Language SSL Secured Sockets Layer USB Universal Serial Bus WPA Wi-Fi Protected Access WPAN Wireless Personal Area Network Unités : GHz Gigahertz Go Gigaoctets Go/s Gigaoctets par seconde Hz Hertz ko/s Kilooctets par seconde Mo Megaoctets Mo/s Megaoctets par seconde Po Petaoctets To Teraoctets E/S Entrées/Sorties IOPS Entrèes/Sorties par seconde 57