Dans le cadre de la Journée des Chercheurs en Haute École le 22/11/2018 organisé par SynHERA

1. • 22
nov.2018
22 CLEVERIoT/IMMERSION
Vets Emmanuel, Di Stefano Salvatore
CERISIC
Catégorie Technique

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Internet of Things
• Utilisation des données :
Optimiser les opérations
Améliorer la sécurité
Améliorer la commodité
Réduire les coûts
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• Moyen d’obtenir beaucoup de
données :
 Processus
 Clients
 Environnement

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Exemples d’applications
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New challenges :
• Security
• Cost
• Power
• Network
• Etc.
Connected vehicles
• Real time product feedback
• Monitor system failures
• Change performance based on
external factors
Healthcare
• Monitoring of patients vitals
• Exercise monitoring
• Recording of blood glucose
Industrial
• Automatically order replacement parts
• Monitor hardware from anywhere
• Log faults for easy troubleshooting
Animals & Agriculture
• Pet tracking
• Crop monitoring
Smart cities
• Air quality monitoring
• Traffic monitoring – control
traffic lights based on traffic
• Personalised advertising

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Écosystème général de l’IoT
Objets
Passerelle Internet Application
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Deux projets: IMMERSION
Objets
Passerelle Internet Application
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IMMERSION

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Deux projets: CLEVERIoT
Objets
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CLEVERIoT

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Projets axés sur l’Internet des Objets
IMMERSION
• Lutte contre la pollution de l’air.
• Objectif: développement d’une solution
complète avec des microcapteurs ultra-
basse-consommation.
• Connexion aux réseaux IoT
(LoRa, Sigfox, …) .
• Autonomie (5 à 10 ans).
CLEVERIOT
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• Réduire les coûts de développement
et d’installation de l’IoT
• Objectif: développement d’une
plateforme multiprotocolaire et bon
marché.
• Dans un premier temps:
• EnOcean
• ZigBee

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Le projet IMMERSION
Surveillance Environnementale et
industrielle :
• Température,
• Humidité,
• Détections de gaz polluant
(COV, …)
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Objectif : plateforme de communication faible consommation et
faible coût pour capteurs sans fil de composés volatils et
environnementaux sur base de protocoles de communication
longue distance et bas débit (LoRa et/ou sigfox)
 Contrôle Intelligent des polluants  Smart Cities & smart
industries.
 Quadrillage de sites industriels  sécurité et bien-être.
 Réduction des coûts de maintenance
 Identification de défaillance

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Les technologies LPWAN
Les Technologies LPWAN
(Low Power Wide Area
Network)
• Petite quantité de données
• Faible débit
• Longues distances
• Faible consommation
• Sécurité
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Réseaux M2M & IoT

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La Technologie
LoRa
• LoRa (Long Range) :
Couche physique  Semtech
• LoRaWAN : Protocole de
communication et l’architecture
réseau.
• Protocole ouvert (Proximus, TTN,
Orange, …)
• Bande de fréquence ISM 868 MHZ
EU
• Modulation par étalement de spectre
(CSS)
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Portée déterminée par :
• Bande Passante
• Puissance d’émission du
signal
• Facteur d’étalement

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Exemple de visualisation de données
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Le projet CLEVERIoT: problématique
• Le LoRa est bien adapté au projet
IMMERSION.
• Mais en pratique, certains compromis sont
nécessaires entre:
• Le taux de transmission
• La portée du signal radio
• La durée de vie sur batterie
• Le volume de l’objet
• …
• D’où le grand nombre de standards de
communication pour l’IoT.
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• Se cantonner à un seul protocole n’est pas nécessaire.
• Il est même intéressant de profiter des avantages des uns pour
compenser les désavantages des autres. Exemple:
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L’idée de CLEVERIoT
Installation alternativeInstallation traditionnelle

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Objectifs
• CLEVERIoT est une plateforme (passerelle) de communication
multistandards avec comme objectifs:
• Réduction des coûts de développements en étant prêt à l’emploi.
• Réduction des coûts d’installations en combinant les avantages de
plusieurs protocoles sur une seule installation.
• Surtout centré sur:
• ZigBee: pour son grand nombre d’applications et sa grande base
d’utilisateurs.
• EnOcean: pour son usage des technologies de l’«Energy Harvesting».
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Architecture matérielle
Architecture en deux niveaux:
1. L’unité centrale:
• Comprend le gros de la puissance calculatoire
• Traduit les informations d’un réseau à l’autre
• Effectue l’aiguillage des paquets de données
• Essentiellement un Raspberry Pi
2. Les coprocesseurs (NCP):
• Un par protocole
• Plus modeste, mais spécialisé
• Soulagent l’unité centrale des contraintes en temps réels des protocoles
• S’occupent des détails très bas niveaux des protocoles, comme la partie RF
• Essentiellement un microcontrôleur
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Architecture logicielle
Pour l’unité centrale, deux niveaux:
• Le cœur logique (Home Assistant):
• Envoyer les informations là où elles doivent aller.
• Inventaire des ressources disponibles sur chaque
réseau.
• Les pilotes:
• Contrôler les coprocesseurs.
• Les supplémenter.
Pour les coprocesseurs:
• Un firmware dédié.
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ZIGBEE
D’abord:
• Coprocesseur: EM357
• Firmware: EmberZNet PRO
• Pilote: Zigpy (Python)
Mais, dans un futur proche, le
pilote sera remplacé par:
Cinder
ENOCEAN
• D’abord:
• Coprocesseur: TCM310
• Firmware: Intégré
• Pilote: EnOcean (Python)
• Mais, similairement, j’œuvre
pour remplacer le pilote par:
Abyss
Détails

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Perspectives
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Conclusion
• Le projet IMMERSION
travaille essentiellement sur
la partie « objet » de l’IoT.
• CLEVERIoT concerne surtout la
partie « passerelle ».
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Ces deux projets, plutôt complémentaires, illustrent le souci du
CERISIC de participer pleinement dans le développement de
l’IoT de la Région wallonne.
Développement d’une plateforme
multiprotocolaire et bon marché pour
pallier la diversification des
technologies.
Développement d’une
plateforme environnementale
ultrabasse consommation de
détection de gaz.

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MERCI
Projet FHE CLEVERIoT
Emmanuel Vets | Ingénieur de projet
CERISIC - pôle de recherche
Électricité/Électronique
emmanuel.vets@cerisic.be
Projet FHE IMMERSION
Salvatore Di Stefano |Ingénieur de proje
CERISIC - pôle de recherche
Électricité/Électronique
Salvatore.distefano@cerisic.be