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Conception et réalisation d’un
SMART HOME
INTERNET OF THINGS
REALISE PAR : SOUKAINA WARACH ET YOUNES NACIRI
2
Table des matières
Introduction générale ....................................................................................................................4
Chapitre 1 : L’internet des objets (IOT) et le SMART HOME...........................................................5
I. Introduction....................................................................................................................5
II. L’internet des objets IOT .................................................................................................5
III. Le Smart-Home ou la maison intelligente...........................................................................6
IV. Conclusion......................................................................................................................6
Chapitre 2 : Description de projet...................................................................................................7
I. Introduction....................................................................................................................7
II. Le cahier des charges .......................................................................................................7
III. Structure de la maison .....................................................................................................7
IV. Conclusion......................................................................................................................9
Chapitre 3 : Etude de partie matériel et logicielle de projet ...............................................................9
I. Introduction....................................................................................................................9
II. Partie matérielle..............................................................................................................9
1. Le module Wifi ESP8266 12E
............................................................................................9
2. Le capteur humidité & température DHT11 ....................................................................11
3. Le capteur de gaz MQ2 ..................................................................................................13
4. Les LEDs......................................................................................................................14
III. Partie logicielle et web....................................................................................................15
1. L’Arduino IDE..............................................................................................................15
2. Dashboard NODE-RED .................................................................................................16
3. MQTT broker et HIVEMQ ............................................................................................17
IV. Conclusion....................................................................................................................18
Chapitre 4 : réalisation de système Smart-Home ............................................................................18
I. Introduction..................................................................................................................18
II. L’implémentation de notre système .................................................................................19
1. Fonction d’éclairage.......................................................................................................19
2. Fonction d’acquisition des données telles que la température et l’humidité..........................20
3. Fonction de surveillance de fuites de gaz. .........................................................................21
III. Notre Système en totale ..................................................................................................23
IV. Conclusion....................................................................................................................26
Conclusion générale.....................................................................................................................27
Références..................................................................................................................................28
Annexes......................................................................................................................................29
3
Table de figures
Figure 1: ESP8266 12E et leur description 10
FIGURE 2: CAPTEUR DE TEMPERATURE ET D'HUMIDITE DHT11 11
FIGURE 3: ESP8266 12E INTERFACE AVEC DHT11 12
FIGURE 4: FACE BREAKOUT MQ-2 13
FIGURE 5: ARRIERE BREAKOUT MQ-2 13
FIGURE 6: ESP8266 12E AVEC MQ2 14
FIGURE 7: LES LEDS 14
FIGURE 8: ESP8266 12E AVEC UNE LED 15
FIGURE 9: PRESENTATION DE L’INTERFACE INITIALE DU LOGICIEL 15
FIGURE 10: EXEMPLE NODE-RED 16
FIGURE 11: EXEMPLE DASHBOARD NODE-RED 17
FIGURE 12: EXEMPLE D'UTILISATION DE HIVEMQ BROKER 18
FIGURE 13: MONTAGE LED ET ESP8266 12E POUR NOTRE SYSTEME 19
FIGURE 14: CODE ARDUINO POUR L'ECLAIRAGE AUTOMATIQUE 20
FIGURE 15: CODE ARDUINO POUR LE DHT 11 21
FIGURE 16: CODE ARDUINO POUR LE DHT 11 – SUITE 21
FIGURE 17: INITIALISATION DES ENTREES DE MQ2 22
FIGURE 18 : CODE DE FONCTION DE DETECTION DE FUITE DE GAZ 22
FIGURE 19: L'APPLICATION WEB DASHBOARD DE NOTRE SYSTEME 23
FIGURE 20: LA CONFIGURATION NODE-RED POUR NOTRE SYSTEME 23
FIGURE 21: MQTT HIVEMQ DES TOPICS DE NOTRE SYSTEME 24
FIGURE 22: L'ACQUISITION DES DONNEES DE TEMPERATURE ET HUMIDITE 24
FIGURE 23 : MONTAGE DE NOTRE SYSTEME 25
FIGURE 24: NOTRE MINI-SMART-HOME AVEC LES 3 FONCTIONNALITES 25
4
Introduction générale
L'évolution de la technologie et du mode de vie nous permet aujourd'hui de prévoir des
logements mieux adaptés. Aujourd'hui, de plus en plus les fabricants proposent des boîtiers grand
public pour rendre à soi-même sa maison connectée à faible coût, via le pilotage d’un smartphone.
Lorsqu’on dit des objets connectés, donc électroménager connecté et où la démocratisation des
smartphones a changé notre rapport à Internet, certains fabricants cherchent à connecter les appareils
électriques de l’ensemble des maisons par le moyen le plus facile possible, et exploiter l’attrait des
appareils smartphone pour transformer le pilotage en super télécommande. La forte augmentation des
ventes de smart phone et de tablettes électronique se fait en même temps qu’une adoption rapide par
le grand public des technologies de la domotique ainsi que l’autopilotage. Au fond, le smartphone,
avec sa connectivité WIFI intégrée, devient une télécommande universelle pour toute la maison et les
équipements électriques.
Dans ce travail, nous proposons de concevoir un modèle réduit d'une « SMART HOME ».
Cette maquette permettrait d’implémenter des fonctions de domotique à savoir :
La gestion d’éclairage, l’acquisition de la température à l’intérieur de la maison, la détection de fuite
de gaz et de la fumée.
Ces scénarios seront automatisés via des cartes « Arduino » exécutant des programmes informatiques
et aussi via l’interface graphique réalisé avec ‘Dashboard Node-red’.
Le rapport est organisé en quatre chapitres, le premier fait objet d’une présentation générale de la IOT
ainsi que ses applications et les différents types de technologies utilisées.
Le second chapitre est dédié à la description du projet ; la présentation du cahier des charges et les
enjeux envisagés pour notre système smart-home. Le troisième chapitre est consacré à la description
de la partie matérielle et logicielle du projet, les composantes de notre solution vont être détaillées, les
applications et modules basée sur la technologie Arduino et le Dashboard Node-Red, et le mqtt. Le
quatrième chapitre est consacré à la conception et la réalisation de notre projet Maison intelligente.
Nous détaillerons les phases de la mise en place de notre système smart home.
5
Chapitre 1 : L’internet des objets (IOT) et le SMART HOME
I. Introduction
Aujourd’hui les systèmes intelligents ne cessent de croître en complexité. Cette extrême c’est une
suite à une large bande des exigences du marché, de la concurrence interne, de la qualité ainsi que de
la densité et de la diversité des produits qu’ils traitent afin de satisfaire les besoins des Consommateurs
avec une utilisation optimale.
Actuellement les nouvelles technologies et la fiabilité de la technique sans fils a permis l'essor vers
des nouvelles inventions dans plusieurs et diversités domaines tel que : l’armé, l’industrie, l’agriculture
… etc. Parmi ces créations, la maison intelligente qui recevra dans le proche futur un large champ
d’application.
En effet ces systèmes intelligents sont capables de s’adapter à une certaine évolution de
l’environnement à l’intermédiaire des Entrées et Sorties ainsi que des moyens de communications et
même les interfaces électroniques de traitement. Par conséquence, la maison de demain sera une
maison intelligente qui va gérer non seulement la consommation d'énergie, mais aussi sécuriser les
accès et rendre accessible par n’importe quelle pièce de l'habitat.
II. L’internet des objets IOT
L’IoT est l'interconnexion avec l’internet de toutes les choses qui nous entourent, et comprend
les sciences de l’électronique et les sciences des télécommunications, et avec toutes les innovations
possibles dans ce domaine, l'IoT devient encore plus puissant et sa définition devient aussi plus
souple pour suivre le développement technologique.
Donc, l’IoT peut être décrit comme étant le nouveau besoin de toutes les entités pour communiquer
les uns avec les autres, non seulement les choses, mais
aussi les organismes vivants peuvent être une partie de
cette technologie.
Considéré comme la troisième évolution de l'Internet,
baptisé Web 3.0 (parfois perçu comme la
généralisation du Web des objets mais aussi comme
celle du Web sémantique) qui fait suite à l'ère du Web
6
social, l'Internet des objets revêt un caractère universel pour désigner des objets connectés aux
usages variés, dans le domaine de la e-santé, de la domotique ou du quantified self.
L'Internet des objets est en partie responsable d'un accroissement exponentiel du volume de
données généré sur le réseau, à l'origine du Big data.
III. Le Smart-Home ou la maison intelligente
La maison intelligente est le domaine applicatif
dans lequel nous menons nos travaux, c’est un
domaine qui a attiré beaucoup d’attention dans la
communauté de l’intelligence. Une maison
intelligente ou smart home est une résidence
équipée de technologie d’intelligence ambiante,
qui anticipe et répond aux besoins de ses
occupants en essayant de gérer de manière
optimale leur confort et leur sécurité par des
système d’action tout en mettant en œuvre des
connexions avec le monde extérieur.
Par définition cette réalisation intelligente permet à ses propriétaires d’avoir l’accès au confort sans
effort, d’être dans un environnement plus sécuritaire avec un consensus d’amélioration de l’efficacité
énergétique. Maison intelligente est le terme communément utilisé pour définir une résidence équipée
des électroménagers, d’éclairage, de chauffage, de climatisation, de téléviseurs, d’ordinateurs et des
systèmes d’avertissement audio vidéo où tous ces articles sont capables de communiquer entre eux via
un système intelligent.
IV. Conclusion
Dans ce chapitre nous avons présenté l’internet des objets et la maison intelligente et ses
fonctionnalités ainsi que son impact sur la vie de l’individu. Dans le chapitre suivant nous donnons
une présentation générale de notre projet, les objectives et les fonctions de Smart-Home proposée.
7
Chapitre 2 : Description de projet
I. Introduction
En plus de simplifier la vie, une maison intelligente devient tout à la fois confortable,
communicante, évolutive, autonome, sûre et économe. Notre mission consiste à réaliser une maison
intelligente en implémentant des fonctions de domotique à savoir la gestion d’éclairage, l’acquisition
de la température à l’intérieur de la maison et la détection de fuite de gaz .
II. Le cahier des charges
L’objectif de notre travail est d‘établir les 3 fonctions de la domotique suivantes :
➢ Gestion d’éclairage via une interface web facile à utiliser pour allumer et éteindre la lampe
dans la pièce.
➢ Acquisition de la température et humidité par un capteur de température et humidité DHT11
pour contrôler le climat à l’intérieur de la maison.
➢ La surveillance de fuites de gaz par un capteur de gaz MQ2, Il est apte à détecter le GPL, le
butane, le propane, le méthane, l'alcool, l'hydrogène, la fumée. On peut ajouter une alarme pour
informer l’utilisateur en cas de danger.
L'ordinateur est relié au carte par un port USB qui sert à transmettre le code Arduino ainsi qu’à
alimenter en électricité la carte Arduino ESP8266. Les données extérieures des capteurs sont envoyées
à la carte Arduino, qui envoi à son tour les données reçus à la carte ESP8266 12E. De plus, les données
relevées par les capteurs peuvent être visibles sur une page WEB implémenter à l’aide de NODE-RED
Dashboard et le broker MQTT, qui nous permet de contrôler les appareils électriques en fonction des
données reçues et afficher ces données sous format des courbes.
III. Structure de la maison
La première étape consiste à créer une maison. Pour cela, nous avons dessiné la structure
principale. La maquette est de taille de 31 cm sur 28 cm constitue d’une chambre 1, une chambre 2
et une cuisine.
8
• Capteur d’humidité et température :
Ce dispositif permet d’améliorer la gestion d’énergie de la maison. En effet nous avons utilisé un
dispositif prenant en charge la détection de la température et de l’humidité dans l’entourage de la
maison. Nous avons utilisé comme matériel :
o Un capteur DHT 11
o Les câbles
o La carte ESP8266 12E
• Capteur de gaz :
La sécurité est devenue un élément primordial dans le choix d’une maison. Et l’une des plus grande
crainte d’accident reste l’incendie. Ainsi nous avons utilisé un détecteur de gaz dans la cuisine pour
une bonne sécurité. Ce détecteur déclenche une alarme sous format d’une notification. Le matériel
utilisé pour le gaz est le suivant :
o Un détecteur de gaz
o Une LED bleu
o Les câbles
o La carte ESP8266 12E
• Une Lampe (LED) :
Pour simuler la fonction d’éclairage automatique nous avons utilisé comme matériel :
o Une LED blanc
o Les câbles
o La carte ESP8266 12E
9
IV. Conclusion
Dans ce chapitre nous avons présenté les fonctionnalités qu’on va implémenter et la structure
générale de notre SMART HOME de l’individu. Nous allons décrire dans le chapitre suivant, les
composants logiciels et les matériels essentielles pour réaliser notre projet.
Chapitre 3 : Etude de partie matériel et logicielle de projet
I. Introduction
Dans le présent chapitre on va décrire les composants nécessaires pour la réalisation d’un
premier prototype, les caractéristiques et les spécifications de ces composants et la simulation de
montage. Un composant assure les protocoles de communication et la connectivité sans fil (ESP8266),
et d’autre composants jouent le rôle des capteurs qui traitent et analysent les données (DHT11, MQ2).
II. Partie matérielle
1. Le module Wifi ESP8266 12
Pour rendre la maison connectée et commandable à distance nous avons le choix de
travailler soit avec une carte wifi pour Arduino, ce dernier a une zone de commande inférieure à 15
mètres, ce qui nous a obligé d’utiliser le module (WI-FI) l'ESP8266 12 E, dont on a choisi de le
configurer autant que serveur avec une page Web accessible via l’adresse IP.
10
Figure 1: ESP8266 12E et leur description
Caractéristiques :
▪ Wi-Fi Module - Module ESP-12E similaire à ESP-12 module, mais avec 6 GPIOs
supplémentaires. Module ESP8266 ESP-12E
▪ USB intégré Adaptateur UART série (SiliconLabs CP2102)
▪ Bouton de réinitialisation
▪ Touche d'entrée (également utilisé pour boot loading)
▪ Montage en surface, LED rouge contrôlable par l'utilisateur
▪ Régulateur de tension 500mA 3.3V (LM1117)
▪ Deux entrées d'alimentation protégée par diode (l'un pour un câble USB, une autre pour une
batterie)
▪ Têtes - 2x 2,54 mm en - tête à 15 broches avec accès à GPIO, SPI, UART, CAN et broches
d'alimentation
11
▪ Alimentation - 5V via port micro USB
▪ Dimensions - 49 x 24,5 x 13mm
Présentation :
La puce ESP8266 nécessite 3.3V tension d'alimentation. Il ne doit pas être alimenté avec 5 volts
comme les autres cartes Arduino.
NodeMCU ESP-12E carte de Dev peut être connecté à 5V en utilisant le connecteur micro USB ou
une broche Vin disponible à bord.
Les broches d’E / S de ESP8266 communiquer ou entrée / sortie max 3.3V seulement. Dire que les
broches ne sont pas 5V entrées tolérantes.
Si vous avez à l'interface avec 5V broches d’E / S, vous devez utiliser le système de conversion de
niveau (soit construit vous - même en utilisant la tension de résistance diviseur.
2. Le capteur humidité & température DHT11
Figure 2: Capteur de température et d'humidité DHT11
Présentation :
Le capteur DHT11 mesure et fournit les valeurs d'humidité et de température en série sur un seul fil.
Il peut mesurer l'humidité relative en pourcentage (20 à 90% d'humidité relative) et la température en
degrés Celsius dans la plage de 0 à 50 ° C.
Il a 4 broches ; dont l’un est utilisé pour la communication de données sous forme sérielle.
12
Les impulsions de TON et TOFF différentes sont décodées sous forme de logique 1 ou de logique 0,
d'impulsion de début ou de fin de trame.
Caractéristiques
Alimentation: 3 à 5 Vcc
Consommation maxi: 2,5 mA
Plage de mesure:
- température: 0 à +50 °C
- humidité: 20 à 100 % HR
Précision:
- température: ± 2 °C
- humidité: ± 5 % HR
Dimensions: 16 x 12 x 7 mm
Figure 3: ESP8266 12E interface avec DHT11
13
3. Le capteur de gaz MQ2
Présentation :
Ce capteur utilise le dioxyde d’étain (SnO2) dont la conductivité électrique varie en fonction de la
présence de polluants. Cela permet la détection de gaz à l’aide d’une résistance chauffante (RH) et
d’une résistance (RS) dont la valeur diminue avec l’augmentation de la concentration en gaz. RS est
branchée en série avec une résistance de charge RL (De 1 K Ohm par exemple sur mon breakout).
Figure 4: Face Breakout MQ-2
Ce capteur est très simple à utiliser, il a une sensibilité élevée et un temps de réponse rapide.
Toutefois il ne peut être utilisé que pour des expérimentations et pas pour des dispositifs de sécurité
car il n’est pas homologué pour cela. Il faut par ailleurs attendre 24 heures de préchauffage pour
améliorer la précision des mesures.
Figure 5: Arrière Breakout MQ-2
14
Il est sensible aux gaz suivants : Méthane (CH4), Butane (C4H10), GPL (Propane (C3H8) + Butane),
hydrogène (H2) ainsi qu’aux alcools et aux fumées.
Figure 6: ESP8266 12E avec MQ2
4. Les LEDs
On a utilisé une LED blanche pour simuler une lampe dans notre projet et une LED bleue pour
simuler l’alarme quand il y a une fuite de gaz.
Figure 7: les leds
15
Figure 8: ESP8266 12E avec une LED
III. Partie logicielle et web
1. L’Arduino IDE
Le logiciel Arduino est un environnement de développement (IDE) open source et gratuit,
téléchargeable sur le site officiel Arduino.
L’IDE Arduino permet :
▪ D’éditer un programme : des croquis (sketch en Anglais),
▪ De compiler ce programme dans le langage « machine » de l’Arduino,
▪ De téléverser le programme dans la mémoire de l’Arduino,
▪ De communiquer avec la carte Arduino grâce au terminal.
Figure 9: Présentation de l’interface initiale du logiciel
16
2. Dashboard NODE-RED
Le module Dashboard permet d’ajouter très facilement une (très belle) interface graphique à
un projet Node-RED. Le module Dashboard succède au module UI. Avec ce module on peut ajouter
des afficheurs pour visualiser sous différentes formes des mesures : gauges, graphique, texte,
notification, ou du code HTML libre. On peut aussi ajouter des champs permettant de interactions :
bouton, interrupteur, slider (potentiomètre linéaire), champ de saisie (texte ou numérique), liste de
choix et des formulaires.
Figure 10: exemple NODE-RED
17
Figure 11: exemple Dashboard NODE-RED
3. MQTT broker et HIVEMQ
MQTT permet concrètement aux appareils d'envoyer
des informations sur un sujet donné à un serveur qui
fonctionne comme un broker de messages. Le broker pousse
ces informations vers les clients qui se sont précédemment
abonnés. Pour l'utilisateur, un sujet ressemble à un chemin
hiérarchique. Les clients peuvent s'abonner à un niveau
spécifique de la hiérarchie d'un sujet ou à plusieurs niveaux s'ils utilisent un caractère générique.
HIVEMQ est un courtier MQTT spécialement conçu pour les entreprises, qui se trouvent à l'ère
émergente de la communication entre machines (M2M) et de l'internet des objets.
Il a été conçu dès le départ avec une évolutivité maximale et des concepts de sécurité adaptés aux
entreprises. HiveMQ implémente le protocole MQTT , le standard de messagerie M2M de facto. Grâce
à sa conformité à 100% à la spécification, il est leader en matière d'adoption professionnelle de toutes
les possibilités de l'Internet des objets pour les entreprises.
18
Figure 12: exemple d'utilisation de HIVEMQ broker
IV. Conclusion
Dans ce chapitre nous avons vu la partie matérielle et logicielle dédiée à notre projet. Les
composantes de notre solution ont été détaillées puis, les applications et modules basée sur la
technologie Arduino et NODE-RED et Mqtt ont été présentées.
Ces outils matérielles et logiciels sont nécessaires pour concevoir notre maison intelligente dans le
chapitre suivant.
Chapitre 4 : réalisation de système Smart-Home
I. Introduction
Dans cette partie, nous présentons notre contribution technique et pratique à la fois, qui
s’agissait de la programmation pour le contrôle de la maison (étude avant la réalisation) Puis nous
passons à la concrétisation de la maquette conforme à un modèle une petite maison intelligente
commandée localement par un une centrale (comme par pc) ou bien à distance par une Smartphone.
Notre projet réalisé vise le contrôle, à distance, d'une maison intelligente par un Smartphone ou une
tablette. Le circuit de commande se base sur une carte Arduino.
Le contrôle à distance est assuré à travers une connexion WIFI tandis que le dispositif de commande
(carte Arduino) doit être doté d’une interface de communication Wifi « module WIFI ESP8266 ».
Cette carte de commande Arduino joue le rôle du cerveau intelligent qui permettra de recevoir les
commandes puis les exécuter.
19
Les applications que nous avion réussi à les mettre en œuvre sont :
▪ Le contrôle de l'éclairage.
▪ La lecture de différentes données telles que la température et l’humidité.
▪ La surveillance de fuites de gaz.
II. L’implémentation de notre système
1. Fonction d’éclairage
Notre dispositif permet d’allumer à distance la lumière via l’application Dashboard Node-
red, commandée à travers la carte Arduino ESP8266 12E à l’aide du programmation Arduino.
Figure 13: montage LED et ESP8266 12E pour notre système
Après avoir exécuter le code Arduino de déclaration des bibliothèques et d’initialisation (Annexe 1)
et le code Arduino de connexion ESP8266 12E (Annexe 2)
Le branchement de la LED avec ESP8266 12E
ESP8266 12E LED
D2 +
G -
20
Le code Arduino lié à cette fonction :
Figure 14: code Arduino pour l'éclairage automatique
2. Fonction d’acquisition des données telles que la température et l’humidité.
Le programme doit établir une connexion, lire les données reçues, s’il reçoit un "DHT" il lira
la valeur analogique du détecteur de température (DHT11) et transformera cette valeur à son
correspondant en température (°C), puis envoyer cette température au module WIFI pour l’affichage
via l'application web Dashboard créer par Node-red.
Le branchement de DHT11 avec ESP8266 12E
ESP8266 12E Le capteur DHT11
D1 Out
G -
3V +
Ci-dessous le programme dans l’Arduino :
21
Figure 15: code Arduino pour le DHT 11
Figure 16: code Arduino pour le DHT 11 – suite
3. Fonction de surveillance de fuites de gaz.
Elle permet de détecter s’il y a des fuites de gaz dans la cuisine à l’aide du capteur MQ-2 en
affichant sur l'application web Dashboard créer par Node-red de commande un message. Par la suite,
on peut lancer une alarme pour informer l’utilisateur en cas de danger.
Le branchement de MQ2 avec ESP8266 12E
22
ESP8266 12E Le capteur MQ2
AO AO
G GND
3V VCC
ESP8266 12E LED bleu
D7 +
G -
Ci-dessous le programme dans l’Arduino :
Figure 17: initialisation des entrées de MQ2
Figure 18 : code de fonction de détection de fuite de gaz
23
III. Notre Système en totale
Nous avons créé une interface à l’aide de Node-red, centralisant les 3 fonctions dans une seule
interface afin d’interagir directement et facilement avec les modules. Nous avons procédé de
deux étapes :
• La 1ère étape est la création de cette application web (figure 19) a l’aide de NODE-RED
(figure 20)
Figure 19: l'application web Dashboard de notre système
Figure 20: la configuration NODE-RED pour notre système
• La 2éme
étape est la création des topics dans le broker HiveMQ pour mettre la connexion entre
les composants matériels et l’application web et interagir avec.
24
Figure 21: MQTT HiveMQ des topics de notre système
Figure 22: l'acquisition des données de température et humidité
Dans l’exemple de (figure 22), on a sur la sortie COM7 de ESP8266 l’exécution de code Arduino lié
à notre système Smart-Home, pour interagir avec l’interface web c'est-à-dire, contrôler l’éclairage
simuler dans l’interface par lampe (on / off), et l’acquisition des données de la température et
25
l’humidité, et la surveillance de la fuite de gaz quand il y a une fuite de gaz directement la lampe bleu
va être allumé et elle est simulé par une notification comme dans (la figure 19) au haut à droite.
Figure 23 : montage de notre système
Figure 24: Notre Mini-Smart-home avec les 3 fonctionnalités
26
On a dans la figure 24 , notre système Smart-home qui est composée de 3 pièces , ‘ la chambre 1’
caractérisée par une lampe en haut pour simuler la fonction d’éclairage automatique , et ‘la chambre
2’ caractérisée par le capteur de la température et l’humidité pour la fonction d’acquisition de
température et humidité en temps réel , et ‘la cuisine’ caractérisée par capteur de gaz et une lampe
bleu , pour la fonction de surveillance de fuite de gaz ,si il y a de fuite de gaz dans la cuisine il va
allumer la lampe bleu comme une alarme .
IV. Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons présenté en détail la réalisation de notre projet. Nous avons
commencé par la réalisation et la description de notre montage de matériel Arduino et notre
programmation avec IDE Arduino pas à pas.
Nous avons fabriqué une maison dite « intelligente ». Effectivement, nous avons conçu une
maison automatisée. Elle est capable de gérer l'éclairage par l’interface web, de surveiller la fuite de
gaz à l’aide du capture MQ2et de gérer la climatisation par l’acquisition de données avec le capture
DHT11.
27
Conclusion générale
Nous avons fabriqué une maison dite « intelligente ». Effectivement, dans le cadre du thème de la
domotique, nous avons conçu une maison automatisée. Elle est capable de gérer l'éclairage d’une
chambre, de prévenir en cas d'incendie ou dans le cas de fuite de gaz aussi surveillé l'état de la
température et l'humidité.
Nous sommes unanimes pour dire que ce projet nous a permis de nous amuser grâce à la manipulation
du matériel, tout en acquérant de meilleures connaissances des applications de la domotique, ce qui
pourrait nous être fortement utile pour notre vie professionnelle future. Bien sûr tout ce travail s’est
déroulé dans les meilleures conditions possible, en effet une bonne cohésion et une bonne entente ont
permis l’obtention d’un travail abouti et satisfaisant.
Ce projet nous a fait découvrir un secteur que nous ne connaissions pas vraiment et qui nous a
intéressés de plus en plus au fur et à mesure que nous approfondissions nos recherches. En plus de
l’expérience humaine, la rencontre avec des professionnels travaillant dans la domotique nous a permis
de recueillir des informations techniques et des explications nécessaires à la compréhension du
principe de fonctionnement de certaine technologie.
Le seul point « négatif », serait sûrement le manque de temps pour pouvoir encore approfondir ce
travail, car ce dernier ne s'arrête pas ici il a encore plusieurs tache qi peut être amélioré. En effet,
beaucoup de possibilités s’offrent aux passionnés de domotique, tant sur le matériel disponible que sur
les actions à réaliser. Cependant rien ne nous empêche de continuer sur cette voie de notre propre côté
…
Ce projet a été vivant, entraînant et motivant pour la suite de nos études. Nous pensons avoir entraperçu
une partie de notre future vie active.
28
Références
https://fr.wikipedia.org/wiki/Internet_des_objets
https://fr.wikipedia.org/wiki/MQTT
https://www.electronicwings.com/nodemcu/nodemcu-mqtt-client-with-arduino-ide
https://www.electronicwings.com/nodemcu/dht11-sensor-interfacing-with-nodemcu
https://www.electronicwings.com/components/mq2-gas-sensor
https://gist.github.com/neonil123/ea1e57233f3376faa3076561e2dd0381
http://arduino.blaisepascal.fr/presentation/logiciel-ide-arduino/
http://dspace.univ-
tlemcen.dz/bitstream/112/11506/1/Ms.Eln.Selma%2BMoulay%20Abdallah.pdf
https://forum.arduino.cc/
29
Annexes
Annexe1 : le code Arduino de déclaration des bibliothèques et d’initialisation
Annexe 2 : la fonction de connexion et reconnexion de ESP8266 avec le
broker MQTT et le routeur
30
Annexe 2 : l’acquisition des données sur la sortie COM6 de température et
humidité et la fuite de gaz

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Conception et réalisation d’un MINI SMART HOME

  • 1. 1 Conception et réalisation d’un SMART HOME INTERNET OF THINGS REALISE PAR : SOUKAINA WARACH ET YOUNES NACIRI
  • 2. 2 Table des matières Introduction générale ....................................................................................................................4 Chapitre 1 : L’internet des objets (IOT) et le SMART HOME...........................................................5 I. Introduction....................................................................................................................5 II. L’internet des objets IOT .................................................................................................5 III. Le Smart-Home ou la maison intelligente...........................................................................6 IV. Conclusion......................................................................................................................6 Chapitre 2 : Description de projet...................................................................................................7 I. Introduction....................................................................................................................7 II. Le cahier des charges .......................................................................................................7 III. Structure de la maison .....................................................................................................7 IV. Conclusion......................................................................................................................9 Chapitre 3 : Etude de partie matériel et logicielle de projet ...............................................................9 I. Introduction....................................................................................................................9 II. Partie matérielle..............................................................................................................9 1. Le module Wifi ESP8266 12E ............................................................................................9 2. Le capteur humidité & température DHT11 ....................................................................11 3. Le capteur de gaz MQ2 ..................................................................................................13 4. Les LEDs......................................................................................................................14 III. Partie logicielle et web....................................................................................................15 1. L’Arduino IDE..............................................................................................................15 2. Dashboard NODE-RED .................................................................................................16 3. MQTT broker et HIVEMQ ............................................................................................17 IV. Conclusion....................................................................................................................18 Chapitre 4 : réalisation de système Smart-Home ............................................................................18 I. Introduction..................................................................................................................18 II. L’implémentation de notre système .................................................................................19 1. Fonction d’éclairage.......................................................................................................19 2. Fonction d’acquisition des données telles que la température et l’humidité..........................20 3. Fonction de surveillance de fuites de gaz. .........................................................................21 III. Notre Système en totale ..................................................................................................23 IV. Conclusion....................................................................................................................26 Conclusion générale.....................................................................................................................27 Références..................................................................................................................................28 Annexes......................................................................................................................................29
  • 3. 3 Table de figures Figure 1: ESP8266 12E et leur description 10 FIGURE 2: CAPTEUR DE TEMPERATURE ET D'HUMIDITE DHT11 11 FIGURE 3: ESP8266 12E INTERFACE AVEC DHT11 12 FIGURE 4: FACE BREAKOUT MQ-2 13 FIGURE 5: ARRIERE BREAKOUT MQ-2 13 FIGURE 6: ESP8266 12E AVEC MQ2 14 FIGURE 7: LES LEDS 14 FIGURE 8: ESP8266 12E AVEC UNE LED 15 FIGURE 9: PRESENTATION DE L’INTERFACE INITIALE DU LOGICIEL 15 FIGURE 10: EXEMPLE NODE-RED 16 FIGURE 11: EXEMPLE DASHBOARD NODE-RED 17 FIGURE 12: EXEMPLE D'UTILISATION DE HIVEMQ BROKER 18 FIGURE 13: MONTAGE LED ET ESP8266 12E POUR NOTRE SYSTEME 19 FIGURE 14: CODE ARDUINO POUR L'ECLAIRAGE AUTOMATIQUE 20 FIGURE 15: CODE ARDUINO POUR LE DHT 11 21 FIGURE 16: CODE ARDUINO POUR LE DHT 11 – SUITE 21 FIGURE 17: INITIALISATION DES ENTREES DE MQ2 22 FIGURE 18 : CODE DE FONCTION DE DETECTION DE FUITE DE GAZ 22 FIGURE 19: L'APPLICATION WEB DASHBOARD DE NOTRE SYSTEME 23 FIGURE 20: LA CONFIGURATION NODE-RED POUR NOTRE SYSTEME 23 FIGURE 21: MQTT HIVEMQ DES TOPICS DE NOTRE SYSTEME 24 FIGURE 22: L'ACQUISITION DES DONNEES DE TEMPERATURE ET HUMIDITE 24 FIGURE 23 : MONTAGE DE NOTRE SYSTEME 25 FIGURE 24: NOTRE MINI-SMART-HOME AVEC LES 3 FONCTIONNALITES 25
  • 4. 4 Introduction générale L'évolution de la technologie et du mode de vie nous permet aujourd'hui de prévoir des logements mieux adaptés. Aujourd'hui, de plus en plus les fabricants proposent des boîtiers grand public pour rendre à soi-même sa maison connectée à faible coût, via le pilotage d’un smartphone. Lorsqu’on dit des objets connectés, donc électroménager connecté et où la démocratisation des smartphones a changé notre rapport à Internet, certains fabricants cherchent à connecter les appareils électriques de l’ensemble des maisons par le moyen le plus facile possible, et exploiter l’attrait des appareils smartphone pour transformer le pilotage en super télécommande. La forte augmentation des ventes de smart phone et de tablettes électronique se fait en même temps qu’une adoption rapide par le grand public des technologies de la domotique ainsi que l’autopilotage. Au fond, le smartphone, avec sa connectivité WIFI intégrée, devient une télécommande universelle pour toute la maison et les équipements électriques. Dans ce travail, nous proposons de concevoir un modèle réduit d'une « SMART HOME ». Cette maquette permettrait d’implémenter des fonctions de domotique à savoir : La gestion d’éclairage, l’acquisition de la température à l’intérieur de la maison, la détection de fuite de gaz et de la fumée. Ces scénarios seront automatisés via des cartes « Arduino » exécutant des programmes informatiques et aussi via l’interface graphique réalisé avec ‘Dashboard Node-red’. Le rapport est organisé en quatre chapitres, le premier fait objet d’une présentation générale de la IOT ainsi que ses applications et les différents types de technologies utilisées. Le second chapitre est dédié à la description du projet ; la présentation du cahier des charges et les enjeux envisagés pour notre système smart-home. Le troisième chapitre est consacré à la description de la partie matérielle et logicielle du projet, les composantes de notre solution vont être détaillées, les applications et modules basée sur la technologie Arduino et le Dashboard Node-Red, et le mqtt. Le quatrième chapitre est consacré à la conception et la réalisation de notre projet Maison intelligente. Nous détaillerons les phases de la mise en place de notre système smart home.
  • 5. 5 Chapitre 1 : L’internet des objets (IOT) et le SMART HOME I. Introduction Aujourd’hui les systèmes intelligents ne cessent de croître en complexité. Cette extrême c’est une suite à une large bande des exigences du marché, de la concurrence interne, de la qualité ainsi que de la densité et de la diversité des produits qu’ils traitent afin de satisfaire les besoins des Consommateurs avec une utilisation optimale. Actuellement les nouvelles technologies et la fiabilité de la technique sans fils a permis l'essor vers des nouvelles inventions dans plusieurs et diversités domaines tel que : l’armé, l’industrie, l’agriculture … etc. Parmi ces créations, la maison intelligente qui recevra dans le proche futur un large champ d’application. En effet ces systèmes intelligents sont capables de s’adapter à une certaine évolution de l’environnement à l’intermédiaire des Entrées et Sorties ainsi que des moyens de communications et même les interfaces électroniques de traitement. Par conséquence, la maison de demain sera une maison intelligente qui va gérer non seulement la consommation d'énergie, mais aussi sécuriser les accès et rendre accessible par n’importe quelle pièce de l'habitat. II. L’internet des objets IOT L’IoT est l'interconnexion avec l’internet de toutes les choses qui nous entourent, et comprend les sciences de l’électronique et les sciences des télécommunications, et avec toutes les innovations possibles dans ce domaine, l'IoT devient encore plus puissant et sa définition devient aussi plus souple pour suivre le développement technologique. Donc, l’IoT peut être décrit comme étant le nouveau besoin de toutes les entités pour communiquer les uns avec les autres, non seulement les choses, mais aussi les organismes vivants peuvent être une partie de cette technologie. Considéré comme la troisième évolution de l'Internet, baptisé Web 3.0 (parfois perçu comme la généralisation du Web des objets mais aussi comme celle du Web sémantique) qui fait suite à l'ère du Web
  • 6. 6 social, l'Internet des objets revêt un caractère universel pour désigner des objets connectés aux usages variés, dans le domaine de la e-santé, de la domotique ou du quantified self. L'Internet des objets est en partie responsable d'un accroissement exponentiel du volume de données généré sur le réseau, à l'origine du Big data. III. Le Smart-Home ou la maison intelligente La maison intelligente est le domaine applicatif dans lequel nous menons nos travaux, c’est un domaine qui a attiré beaucoup d’attention dans la communauté de l’intelligence. Une maison intelligente ou smart home est une résidence équipée de technologie d’intelligence ambiante, qui anticipe et répond aux besoins de ses occupants en essayant de gérer de manière optimale leur confort et leur sécurité par des système d’action tout en mettant en œuvre des connexions avec le monde extérieur. Par définition cette réalisation intelligente permet à ses propriétaires d’avoir l’accès au confort sans effort, d’être dans un environnement plus sécuritaire avec un consensus d’amélioration de l’efficacité énergétique. Maison intelligente est le terme communément utilisé pour définir une résidence équipée des électroménagers, d’éclairage, de chauffage, de climatisation, de téléviseurs, d’ordinateurs et des systèmes d’avertissement audio vidéo où tous ces articles sont capables de communiquer entre eux via un système intelligent. IV. Conclusion Dans ce chapitre nous avons présenté l’internet des objets et la maison intelligente et ses fonctionnalités ainsi que son impact sur la vie de l’individu. Dans le chapitre suivant nous donnons une présentation générale de notre projet, les objectives et les fonctions de Smart-Home proposée.
  • 7. 7 Chapitre 2 : Description de projet I. Introduction En plus de simplifier la vie, une maison intelligente devient tout à la fois confortable, communicante, évolutive, autonome, sûre et économe. Notre mission consiste à réaliser une maison intelligente en implémentant des fonctions de domotique à savoir la gestion d’éclairage, l’acquisition de la température à l’intérieur de la maison et la détection de fuite de gaz . II. Le cahier des charges L’objectif de notre travail est d‘établir les 3 fonctions de la domotique suivantes : ➢ Gestion d’éclairage via une interface web facile à utiliser pour allumer et éteindre la lampe dans la pièce. ➢ Acquisition de la température et humidité par un capteur de température et humidité DHT11 pour contrôler le climat à l’intérieur de la maison. ➢ La surveillance de fuites de gaz par un capteur de gaz MQ2, Il est apte à détecter le GPL, le butane, le propane, le méthane, l'alcool, l'hydrogène, la fumée. On peut ajouter une alarme pour informer l’utilisateur en cas de danger. L'ordinateur est relié au carte par un port USB qui sert à transmettre le code Arduino ainsi qu’à alimenter en électricité la carte Arduino ESP8266. Les données extérieures des capteurs sont envoyées à la carte Arduino, qui envoi à son tour les données reçus à la carte ESP8266 12E. De plus, les données relevées par les capteurs peuvent être visibles sur une page WEB implémenter à l’aide de NODE-RED Dashboard et le broker MQTT, qui nous permet de contrôler les appareils électriques en fonction des données reçues et afficher ces données sous format des courbes. III. Structure de la maison La première étape consiste à créer une maison. Pour cela, nous avons dessiné la structure principale. La maquette est de taille de 31 cm sur 28 cm constitue d’une chambre 1, une chambre 2 et une cuisine.
  • 8. 8 • Capteur d’humidité et température : Ce dispositif permet d’améliorer la gestion d’énergie de la maison. En effet nous avons utilisé un dispositif prenant en charge la détection de la température et de l’humidité dans l’entourage de la maison. Nous avons utilisé comme matériel : o Un capteur DHT 11 o Les câbles o La carte ESP8266 12E • Capteur de gaz : La sécurité est devenue un élément primordial dans le choix d’une maison. Et l’une des plus grande crainte d’accident reste l’incendie. Ainsi nous avons utilisé un détecteur de gaz dans la cuisine pour une bonne sécurité. Ce détecteur déclenche une alarme sous format d’une notification. Le matériel utilisé pour le gaz est le suivant : o Un détecteur de gaz o Une LED bleu o Les câbles o La carte ESP8266 12E • Une Lampe (LED) : Pour simuler la fonction d’éclairage automatique nous avons utilisé comme matériel : o Une LED blanc o Les câbles o La carte ESP8266 12E
  • 9. 9 IV. Conclusion Dans ce chapitre nous avons présenté les fonctionnalités qu’on va implémenter et la structure générale de notre SMART HOME de l’individu. Nous allons décrire dans le chapitre suivant, les composants logiciels et les matériels essentielles pour réaliser notre projet. Chapitre 3 : Etude de partie matériel et logicielle de projet I. Introduction Dans le présent chapitre on va décrire les composants nécessaires pour la réalisation d’un premier prototype, les caractéristiques et les spécifications de ces composants et la simulation de montage. Un composant assure les protocoles de communication et la connectivité sans fil (ESP8266), et d’autre composants jouent le rôle des capteurs qui traitent et analysent les données (DHT11, MQ2). II. Partie matérielle 1. Le module Wifi ESP8266 12 Pour rendre la maison connectée et commandable à distance nous avons le choix de travailler soit avec une carte wifi pour Arduino, ce dernier a une zone de commande inférieure à 15 mètres, ce qui nous a obligé d’utiliser le module (WI-FI) l'ESP8266 12 E, dont on a choisi de le configurer autant que serveur avec une page Web accessible via l’adresse IP.
  • 10. 10 Figure 1: ESP8266 12E et leur description Caractéristiques : ▪ Wi-Fi Module - Module ESP-12E similaire à ESP-12 module, mais avec 6 GPIOs supplémentaires. Module ESP8266 ESP-12E ▪ USB intégré Adaptateur UART série (SiliconLabs CP2102) ▪ Bouton de réinitialisation ▪ Touche d'entrée (également utilisé pour boot loading) ▪ Montage en surface, LED rouge contrôlable par l'utilisateur ▪ Régulateur de tension 500mA 3.3V (LM1117) ▪ Deux entrées d'alimentation protégée par diode (l'un pour un câble USB, une autre pour une batterie) ▪ Têtes - 2x 2,54 mm en - tête à 15 broches avec accès à GPIO, SPI, UART, CAN et broches d'alimentation
  • 11. 11 ▪ Alimentation - 5V via port micro USB ▪ Dimensions - 49 x 24,5 x 13mm Présentation : La puce ESP8266 nécessite 3.3V tension d'alimentation. Il ne doit pas être alimenté avec 5 volts comme les autres cartes Arduino. NodeMCU ESP-12E carte de Dev peut être connecté à 5V en utilisant le connecteur micro USB ou une broche Vin disponible à bord. Les broches d’E / S de ESP8266 communiquer ou entrée / sortie max 3.3V seulement. Dire que les broches ne sont pas 5V entrées tolérantes. Si vous avez à l'interface avec 5V broches d’E / S, vous devez utiliser le système de conversion de niveau (soit construit vous - même en utilisant la tension de résistance diviseur. 2. Le capteur humidité & température DHT11 Figure 2: Capteur de température et d'humidité DHT11 Présentation : Le capteur DHT11 mesure et fournit les valeurs d'humidité et de température en série sur un seul fil. Il peut mesurer l'humidité relative en pourcentage (20 à 90% d'humidité relative) et la température en degrés Celsius dans la plage de 0 à 50 ° C. Il a 4 broches ; dont l’un est utilisé pour la communication de données sous forme sérielle.
  • 12. 12 Les impulsions de TON et TOFF différentes sont décodées sous forme de logique 1 ou de logique 0, d'impulsion de début ou de fin de trame. Caractéristiques Alimentation: 3 à 5 Vcc Consommation maxi: 2,5 mA Plage de mesure: - température: 0 à +50 °C - humidité: 20 à 100 % HR Précision: - température: ± 2 °C - humidité: ± 5 % HR Dimensions: 16 x 12 x 7 mm Figure 3: ESP8266 12E interface avec DHT11
  • 13. 13 3. Le capteur de gaz MQ2 Présentation : Ce capteur utilise le dioxyde d’étain (SnO2) dont la conductivité électrique varie en fonction de la présence de polluants. Cela permet la détection de gaz à l’aide d’une résistance chauffante (RH) et d’une résistance (RS) dont la valeur diminue avec l’augmentation de la concentration en gaz. RS est branchée en série avec une résistance de charge RL (De 1 K Ohm par exemple sur mon breakout). Figure 4: Face Breakout MQ-2 Ce capteur est très simple à utiliser, il a une sensibilité élevée et un temps de réponse rapide. Toutefois il ne peut être utilisé que pour des expérimentations et pas pour des dispositifs de sécurité car il n’est pas homologué pour cela. Il faut par ailleurs attendre 24 heures de préchauffage pour améliorer la précision des mesures. Figure 5: Arrière Breakout MQ-2
  • 14. 14 Il est sensible aux gaz suivants : Méthane (CH4), Butane (C4H10), GPL (Propane (C3H8) + Butane), hydrogène (H2) ainsi qu’aux alcools et aux fumées. Figure 6: ESP8266 12E avec MQ2 4. Les LEDs On a utilisé une LED blanche pour simuler une lampe dans notre projet et une LED bleue pour simuler l’alarme quand il y a une fuite de gaz. Figure 7: les leds
  • 15. 15 Figure 8: ESP8266 12E avec une LED III. Partie logicielle et web 1. L’Arduino IDE Le logiciel Arduino est un environnement de développement (IDE) open source et gratuit, téléchargeable sur le site officiel Arduino. L’IDE Arduino permet : ▪ D’éditer un programme : des croquis (sketch en Anglais), ▪ De compiler ce programme dans le langage « machine » de l’Arduino, ▪ De téléverser le programme dans la mémoire de l’Arduino, ▪ De communiquer avec la carte Arduino grâce au terminal. Figure 9: Présentation de l’interface initiale du logiciel
  • 16. 16 2. Dashboard NODE-RED Le module Dashboard permet d’ajouter très facilement une (très belle) interface graphique à un projet Node-RED. Le module Dashboard succède au module UI. Avec ce module on peut ajouter des afficheurs pour visualiser sous différentes formes des mesures : gauges, graphique, texte, notification, ou du code HTML libre. On peut aussi ajouter des champs permettant de interactions : bouton, interrupteur, slider (potentiomètre linéaire), champ de saisie (texte ou numérique), liste de choix et des formulaires. Figure 10: exemple NODE-RED
  • 17. 17 Figure 11: exemple Dashboard NODE-RED 3. MQTT broker et HIVEMQ MQTT permet concrètement aux appareils d'envoyer des informations sur un sujet donné à un serveur qui fonctionne comme un broker de messages. Le broker pousse ces informations vers les clients qui se sont précédemment abonnés. Pour l'utilisateur, un sujet ressemble à un chemin hiérarchique. Les clients peuvent s'abonner à un niveau spécifique de la hiérarchie d'un sujet ou à plusieurs niveaux s'ils utilisent un caractère générique. HIVEMQ est un courtier MQTT spécialement conçu pour les entreprises, qui se trouvent à l'ère émergente de la communication entre machines (M2M) et de l'internet des objets. Il a été conçu dès le départ avec une évolutivité maximale et des concepts de sécurité adaptés aux entreprises. HiveMQ implémente le protocole MQTT , le standard de messagerie M2M de facto. Grâce à sa conformité à 100% à la spécification, il est leader en matière d'adoption professionnelle de toutes les possibilités de l'Internet des objets pour les entreprises.
  • 18. 18 Figure 12: exemple d'utilisation de HIVEMQ broker IV. Conclusion Dans ce chapitre nous avons vu la partie matérielle et logicielle dédiée à notre projet. Les composantes de notre solution ont été détaillées puis, les applications et modules basée sur la technologie Arduino et NODE-RED et Mqtt ont été présentées. Ces outils matérielles et logiciels sont nécessaires pour concevoir notre maison intelligente dans le chapitre suivant. Chapitre 4 : réalisation de système Smart-Home I. Introduction Dans cette partie, nous présentons notre contribution technique et pratique à la fois, qui s’agissait de la programmation pour le contrôle de la maison (étude avant la réalisation) Puis nous passons à la concrétisation de la maquette conforme à un modèle une petite maison intelligente commandée localement par un une centrale (comme par pc) ou bien à distance par une Smartphone. Notre projet réalisé vise le contrôle, à distance, d'une maison intelligente par un Smartphone ou une tablette. Le circuit de commande se base sur une carte Arduino. Le contrôle à distance est assuré à travers une connexion WIFI tandis que le dispositif de commande (carte Arduino) doit être doté d’une interface de communication Wifi « module WIFI ESP8266 ». Cette carte de commande Arduino joue le rôle du cerveau intelligent qui permettra de recevoir les commandes puis les exécuter.
  • 19. 19 Les applications que nous avion réussi à les mettre en œuvre sont : ▪ Le contrôle de l'éclairage. ▪ La lecture de différentes données telles que la température et l’humidité. ▪ La surveillance de fuites de gaz. II. L’implémentation de notre système 1. Fonction d’éclairage Notre dispositif permet d’allumer à distance la lumière via l’application Dashboard Node- red, commandée à travers la carte Arduino ESP8266 12E à l’aide du programmation Arduino. Figure 13: montage LED et ESP8266 12E pour notre système Après avoir exécuter le code Arduino de déclaration des bibliothèques et d’initialisation (Annexe 1) et le code Arduino de connexion ESP8266 12E (Annexe 2) Le branchement de la LED avec ESP8266 12E ESP8266 12E LED D2 + G -
  • 20. 20 Le code Arduino lié à cette fonction : Figure 14: code Arduino pour l'éclairage automatique 2. Fonction d’acquisition des données telles que la température et l’humidité. Le programme doit établir une connexion, lire les données reçues, s’il reçoit un "DHT" il lira la valeur analogique du détecteur de température (DHT11) et transformera cette valeur à son correspondant en température (°C), puis envoyer cette température au module WIFI pour l’affichage via l'application web Dashboard créer par Node-red. Le branchement de DHT11 avec ESP8266 12E ESP8266 12E Le capteur DHT11 D1 Out G - 3V + Ci-dessous le programme dans l’Arduino :
  • 21. 21 Figure 15: code Arduino pour le DHT 11 Figure 16: code Arduino pour le DHT 11 – suite 3. Fonction de surveillance de fuites de gaz. Elle permet de détecter s’il y a des fuites de gaz dans la cuisine à l’aide du capteur MQ-2 en affichant sur l'application web Dashboard créer par Node-red de commande un message. Par la suite, on peut lancer une alarme pour informer l’utilisateur en cas de danger. Le branchement de MQ2 avec ESP8266 12E
  • 22. 22 ESP8266 12E Le capteur MQ2 AO AO G GND 3V VCC ESP8266 12E LED bleu D7 + G - Ci-dessous le programme dans l’Arduino : Figure 17: initialisation des entrées de MQ2 Figure 18 : code de fonction de détection de fuite de gaz
  • 23. 23 III. Notre Système en totale Nous avons créé une interface à l’aide de Node-red, centralisant les 3 fonctions dans une seule interface afin d’interagir directement et facilement avec les modules. Nous avons procédé de deux étapes : • La 1ère étape est la création de cette application web (figure 19) a l’aide de NODE-RED (figure 20) Figure 19: l'application web Dashboard de notre système Figure 20: la configuration NODE-RED pour notre système • La 2éme étape est la création des topics dans le broker HiveMQ pour mettre la connexion entre les composants matériels et l’application web et interagir avec.
  • 24. 24 Figure 21: MQTT HiveMQ des topics de notre système Figure 22: l'acquisition des données de température et humidité Dans l’exemple de (figure 22), on a sur la sortie COM7 de ESP8266 l’exécution de code Arduino lié à notre système Smart-Home, pour interagir avec l’interface web c'est-à-dire, contrôler l’éclairage simuler dans l’interface par lampe (on / off), et l’acquisition des données de la température et
  • 25. 25 l’humidité, et la surveillance de la fuite de gaz quand il y a une fuite de gaz directement la lampe bleu va être allumé et elle est simulé par une notification comme dans (la figure 19) au haut à droite. Figure 23 : montage de notre système Figure 24: Notre Mini-Smart-home avec les 3 fonctionnalités
  • 26. 26 On a dans la figure 24 , notre système Smart-home qui est composée de 3 pièces , ‘ la chambre 1’ caractérisée par une lampe en haut pour simuler la fonction d’éclairage automatique , et ‘la chambre 2’ caractérisée par le capteur de la température et l’humidité pour la fonction d’acquisition de température et humidité en temps réel , et ‘la cuisine’ caractérisée par capteur de gaz et une lampe bleu , pour la fonction de surveillance de fuite de gaz ,si il y a de fuite de gaz dans la cuisine il va allumer la lampe bleu comme une alarme . IV. Conclusion Dans ce chapitre, nous avons présenté en détail la réalisation de notre projet. Nous avons commencé par la réalisation et la description de notre montage de matériel Arduino et notre programmation avec IDE Arduino pas à pas. Nous avons fabriqué une maison dite « intelligente ». Effectivement, nous avons conçu une maison automatisée. Elle est capable de gérer l'éclairage par l’interface web, de surveiller la fuite de gaz à l’aide du capture MQ2et de gérer la climatisation par l’acquisition de données avec le capture DHT11.
  • 27. 27 Conclusion générale Nous avons fabriqué une maison dite « intelligente ». Effectivement, dans le cadre du thème de la domotique, nous avons conçu une maison automatisée. Elle est capable de gérer l'éclairage d’une chambre, de prévenir en cas d'incendie ou dans le cas de fuite de gaz aussi surveillé l'état de la température et l'humidité. Nous sommes unanimes pour dire que ce projet nous a permis de nous amuser grâce à la manipulation du matériel, tout en acquérant de meilleures connaissances des applications de la domotique, ce qui pourrait nous être fortement utile pour notre vie professionnelle future. Bien sûr tout ce travail s’est déroulé dans les meilleures conditions possible, en effet une bonne cohésion et une bonne entente ont permis l’obtention d’un travail abouti et satisfaisant. Ce projet nous a fait découvrir un secteur que nous ne connaissions pas vraiment et qui nous a intéressés de plus en plus au fur et à mesure que nous approfondissions nos recherches. En plus de l’expérience humaine, la rencontre avec des professionnels travaillant dans la domotique nous a permis de recueillir des informations techniques et des explications nécessaires à la compréhension du principe de fonctionnement de certaine technologie. Le seul point « négatif », serait sûrement le manque de temps pour pouvoir encore approfondir ce travail, car ce dernier ne s'arrête pas ici il a encore plusieurs tache qi peut être amélioré. En effet, beaucoup de possibilités s’offrent aux passionnés de domotique, tant sur le matériel disponible que sur les actions à réaliser. Cependant rien ne nous empêche de continuer sur cette voie de notre propre côté … Ce projet a été vivant, entraînant et motivant pour la suite de nos études. Nous pensons avoir entraperçu une partie de notre future vie active.
  • 29. 29 Annexes Annexe1 : le code Arduino de déclaration des bibliothèques et d’initialisation Annexe 2 : la fonction de connexion et reconnexion de ESP8266 avec le broker MQTT et le routeur
  • 30. 30 Annexe 2 : l’acquisition des données sur la sortie COM6 de température et humidité et la fuite de gaz