NOTES TECHNIQUES N 40 : Surveillance Secteur francis.chatain@free.fr Nov 2016 V2.1
Sommaire Objectifs Description Principes Généraux Architecture Générale Fonctionnement (Cas d'utilisation) Composants HW Description des Boîtiers Assemblage La Page HTML + Configuration de la Box Les SMS WebServices
Objectifs 1/ Détecter une coupure de courant secteur EDF 2/ Signaler la coupure - Signal Radio Interne vers 2 boîtiers (led + signal sonore) - Émettre des SMS vers des téléphones mobile 3/ Gérer l Alarme (Interface de commande et de test) 4/ Archiver sur le Net (Web Services) les relevés de consommation (pour analyse ultérieure)
Principes Généraux Pour répondre aux besoins (sachant que le système d alerte et la box internet sont sur réseau secouru), le parti pris a été d avoir recours aux «Services Web» en général. -Avertisseur d alerte (ou fin) : des SMS Utilisation du service smsapi de Free-Mobile -Manipuler le système : Une interface web standard Le système de surveillance dispose d une interface html -Archiver les données : via un WebService (technologie IOT) Archiver les données vers un site dédié pour consultation et traitements (Visualisation, Analyse).
Architecture Générale Boitier Alarme 1 (sur batterie) Boitier Alarme 2 (sur batterie) Smart Phone SMS Navigateur WebServices (Cloud) Radio 2.4ghz RF24 Liaison Radio GSM/3G Prise mesure Boitier Central Internet (Cloud) Ethernet Alimentation secourue Wifi Système Secouru Box Internet Réseau filaire Terrestre Ethernet PC Maison
Fonctionnement (Use Case #1,2) Cas d'utilisation #1 : Le boîtier Central surveille la ligne EDF (1/2). Si : Pas de consommation courant (testé toutes les minutes) Alors : Perte du réseau Déclenche Alarme Signal Radio Alarme ON vers les boîtiers secondaires Émission des SMS : Message : «PERTE SECTEUR» Cas d'utilisation #2 : Le boîtier Central surveille la ligne EDF. (2/2) Si : Retour consommation courant (testé toutes les minutes) Alors : Retour du réseau Inhibe Alarme Signal Radio Alarme OFF vers les boîtiers secondaires Émission des SMS (Message : «RETOUR SECTEUR»
Fonctionnement (Use Case #3,4,5) Cas d'utilisation #3 : Le boîtier Central réceptionne une requête html «INFOS» Si : Requête réseau INFOS Alors : Retourne la page HTML INFOS du serveur (avec l état du système, l'état du réseau, l'état des Batteries, l'action autorisée ) Cas d'utilisation #4 : Le boîtier Central réceptionne une requête html «ACQ» Si : Requête réseau ACQ (Acquittement Alarme ou test). Alors : Retourne la page HTML INFOS du serveur Actualisé. Prise en compte de la commande : - Arrêt de l alarme (Voyant, son + SMS «ACQUITTEMENT ALARME») Cas d'utilisation #5 : Le boîtier Central réceptionne une requête html «TST» Si : Requête réseau TST (Test Alarme). Alors : Retourne la page HTML INFOS du serveur Actualisé. Prise en compte de la commande : - Déclenchement d une alarme test (Voyant, son + SMS «TEST ALARME»)
Fonctionnement (Use Case #6,7) Cas d'utilisation #6 : Le boîtier Central voit une modification de la consommation Si : Changement de valeur de consommation Alors : Mise à jour du WebService pour archivage et post traitement (Visualisation + Analyse) Cas d'utilisation #7 : Le boîtier Central est mis sous tension Si : Démarrage du système Alors : Emission SMS «SURVEILLANCE SECTEUR DEMARREE»
Choix des composants 1/ Prise de Mesure : SCT013 Système non intrusif type boucle ampèremétrique. (facile à mettre en place et sécurisé) 2/ Système Central : ESP8266 Micro contrôleur + puce Wifi 3/ Radio Interne : Nrf24L01 Facile à mettre en œuvre et basse consommation 4/ Boîtier Alerte : Arduino Pro Mini + Nrf24L01 Sur batterie donc très très basse consommation électrique obligatoire
Composants HW (SCT013)
Composants HW (l'esp8266) Cette puce : - Intègre un micro Contrôleur performant - Intègre la puce de gestion de la liaison Wifi (communique avec la box internet) - A suffisamment de mémoire pour héberger un petit site Web Et.. - pilote le module radio NRF (Bus SPI) - via son entrée ADC lit le capteur SCTO13
Composants HW (Le NRF24L01) http://arduino.esp8266.com/versions/1.6.5-1084-ga39ce29/doc/reference.html
Description Boîtier Central Ligne à surveiller Controleur + Wifi + Led Alarme 1m 1m Secteur secouru NRF24L01 Liaison Radio Interne
Description Boîtier Alarme Clignotement Led + Buzzer avec modulation Liaison Radio Interne Micro-Contrôleur Sur Batterie Reçoit les commandes radio : -Alarme : - Réveil du Micro contrôleur - Clignotement Led + Modulation son (Buzzer) -Fin Alarme - Mise en sommeil sauf écoute radio Retourne les accusés des commandes radio + l état de charge de la batterie
Assemblage L'ESP8266 (packaging ESP12) Nota : La Led de l'esp est utilisée pour le signal lumineux Nota : La Led D13 est utilisée pour le signal lumineux Actuateur : Buzzer Capteur : SCT013 Arduino ProMini Nota : Destruction de la led de présence secteur (réduction consommation) Alimentation Régulateur 3.3v Nota : Destruction de la led de contrôle NRF24L01 (ici 2 version : une avec antenne séparée et l'autre avec une antenne dessinée sur circuit)
Page HTML : Configuration Box Au préalable : Il faut configurer la box (Ici cas des Free Box) : - Pour rediriger les requêtes HTML du port extérieur vers l'esp avec son numéro de port pré-configuré Nota : Pour faciliter l'accès à sa Box Internet : Faire la demande d'une adresse DNS (gratuit auprès de free). L'adresse sera du type <mon nom adresse>.hd.free.fr
Page HTML Nom DNS Numéro du Port Utilisé Clé d'accès Etat du Secteur Consommation Etat de L'Alarme Bouton Test Alarme Tension Batterie des Boîtiers d'alerte #1 et #2. Vert = Acquittement reçu Violet : Pas d'acquittement https://mcuoneclipse.com/2014/12/14/tutorial-iot-datalogger-with-esp8266-wifi-module-and-frdm-kl25z/
Page HTML Cas d'une Alarme en cours Acquitter l'alarme pour stopper les signaux sonores + clignotement Ici le 2ième boîtier d'alerte sonore est OFF!!
Émettre des SMS Configurer le forfait mobile pour l'envoi des SMS - Aller sur son espace abonné - Saisir identifiant et code Si oublié : - Dans l'espace Abonné : - Cliquer sur «Gérer.. Mes Options» - En bas de la page Activer les Notifications - Cliquer sur tout est dit - Recopier la ligne dans le Navigateur - Le SMS est reçu qqs secondes plus tard. https://smsapi.free-mobile.fr/sendmsg?user=xxxxxxxx&pass=xxxxxxxxxxxxxx&msg=hello%20world%20! https://www.freenews.fr/freenews-edition-nationale-299/free-mobile-170/nouvelle-option-notifications-par-sms-chez-free-mobile-14817
Émettre des SMS Astuce Sécurité : Contrôler le serveur distant avec d'émettre une requête. http://forums.futura-sciences.com/internet-reseau-securite-generale/753923-envoi-de-sms-gratuits.html
SMS Vu sur mon smart Phone
WebServices : ThingSpeak - Ce créer un compte - Récupérer son identifiant - Récupérer la clé d'écriture - 5 lignes de code pour manipuler le WebService - Aller sur le Site pour voir le relevé des data - Utiliser la puissance de Matlab pour faire des Traitements et des Visualisations dédiées. http://www.instructables.com/id/esp8266-wifi-temperature-logger/ http://community.thingspeak.com/tutorials/arduino/send-data-to-thingspeak-with-arduino/
Conclusions Petit Projet intéressant, très utile et pragmatique qui permet de manipuler beaucoup des concepts de type IOT (ESP, WebServices ). Passé (pas mal d'heures xxxh) ;-), la difficulté essentielle étant de trouver les bons composants, la bonne application et la bonne façon de procéder. Pas hésiter à essayer : Dans la première version je pilotais une puce GSM. La solution a été abandonnée pour plusieurs raisons. La solution ESP s'étant avérée beaucoup plus puissante et économique pour ce cas de fonctionnement.