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Rapport Batiment Intelligent
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Transcript of Rapport Batiment Intelligent
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ROYAUME DU MAROC UNIVERSITE MOHAMMED V
ECOLE MOHAMMADIA DINGENIEURS
Dpartement Gnie Electrique
Section : Electrotechnique et Electronique de puissance
Rapport de projet Bureau dtude
Ralis par :
Khalidi Nabil
Ayouche Mehdi
Encadr Par :
Mr M.Maaroufi
Btiment Intelligent
Anne Universitaire 2014-2015
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Table des matires Introduction : ......................................................................................................................... 3
Btiment intelligent : ............................................................................................................. 3
1. Dfinition : .................................................................................................................. 3
2. Architecture dun btiment intelligent :...................................................................... 4
Lefficacit nergtique : ....................................................................................................... 6
1. Chauffage infrarouge : ................................................................................................ 7
a) Dfinition : .......................................................................................................... 7
b) Avantages du radiateur infrarouge ...................................................................... 8
2. L'isolation Thermique des Btiments ......................................................................... 9
3. La ventilation dans le btiment ................................................................................. 10
a) Systme Double Flux ........................................................................................ 10
b) Puits canadien .................................................................................................... 11
c) Dalles actives..................................................................................................... 11
La domotique : ..................................................................................................................... 12
1. Dfinition .................................................................................................................. 12
2. Objectifs ................................................................................................................... 12
3. Champs dactions ..................................................................................................... 13
a) Confort Globale ................................................................................................. 13
b) Scurit domestique .......................................................................................... 13
c) Economie dnergie : ........................................................................................ 14
4. Les quipements ....................................................................................................... 15
a) Les dtecteurs et dclencheurs : ........................................................................ 15
b) Les automatismes : ............................................................................................ 15
5. Les modes La communication .................................................................................. 16
a) Cblage domotique :.......................................................................................... 16
b) Domotique sans fil ............................................................................................ 19
3-Domotique par courant porteur (Domotique CPL) : ................................................ 19
6. Logiciels ................................................................................................................... 22
a) DomoTab:.......................................................................................................... 22
b) HomeSeer : ........................................................................................................ 23
c) Active Home : ................................................................................................... 24
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Introduction :
Notre Projet dans les sujets du Bureau dtude est ltude du Btiment intelligent.
Aujourd'hui l'intgration des nouvelles technologies dans l'habitat connat un intrt auprs
des particuliers. Les fournisseurs en matriel lectrique ont conscience du dveloppement
du march et ne manquent pas d'informer les professionnels des nouvelles installations
inities par la nouvelle norme.
Selon lOffice fdral de lnergie, les btiments utilisent environ la moiti de lnergie
primaire consomme pour le chauffage, le climat intrieur, leau chaude sanitaire,
lclairage et les quipements. Or, leur gestion thermique, en particulier celle des
btiments qui bnficient dun fort apport solaire passif, requiert de nouvelles approches.
En effet, mme si ces ouvrages disposent des dernires avances technologiques, les
systmes de rgulation thermique actuels ne sont pas en mesure den tirer pleinement
profit.
On peut imaginer une maison dans laquelle, ds que vous rentrez, la lumire sallume,
votre musique prfre donne un agrable fond sonore, la temprature vous est idale.
Bien sr, vous ne vivez pas forcment seul dans votre maison, chacun peut avoir ses
rglages personnaliss. On peut aussi imaginer quavant de quitter votre travail, vous avez
vrifi sur le site internet de votre maison, que le rfrigrateur est suffisamment rempli
pour quil ny ait pas besoin de faire les courses. Vous lavez aussi prvenue de lheure de
votre retour, afin quelle mette le chauffage en route suffisamment lavance.
Ce cerveau , ddi la gestion de la maison, rend la vie plus simple et agrable ses
occupants. De plus, une gestion intelligente du chauffage, de la climatisation et de
lclairage, aura des retombes sur la conservation de lnergie sans pour autant nuire au
confort de la maison.
Btiment intelligent :
1. Dfinition :
Les btiments intelligents sont ceux qui intgrent les meilleurs concepts, matriaux,
systmes et technologies disponibles afin datteindre voire de dpasser les performances
demandes par les propritaires, gestionnaires, usagers, et collectivits en matire de cots,
de confort, de scurit ou encore de flexibilit long terme. Source: lEuropean Intelligent
Building Group et Intelligent Building
Institute
Un btiment intelligent est celui qui permet un environnement productif et rentable en
misant sur loptimisation et linterrelation des quatre niveaux fondamentaux suivants :
linfrastructure
les systmes
les fonctionnalits
la gestion
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Ceci nest pas suffisant car avec le dveloppement actuel on passe du btiment intelligent
au rseau intelligent Smart Grid, et donc le btiment intelligent sera le btiment
communicant dornavant.
On peut parler donc du quotient dintelligent dun btiment intelligent :
2. Architecture dun btiment intelligent : En ce qui concerne larchitecture on a plusieurs configurations suivant lvolution des
technologies de calculs numrique et protocoles de communication.
En concordance avec le dveloppement technologique on a de plus en plus moins
dquipement faisant plus de tche complexes.
Niveau suprieur du btiment intelligent qui tablit
des processus requis pour rendre des services de
faon efficace et efficiente aux occupants
Niveau du btiment qui est caractris par un ensemble
de tches accomplies laide des systmes
Niveau dun btiment intelligent qui regroupe tous
les lments actifs lusage de ses occupants
Niveau de base qui favorise linteroprabilit des
systmes
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La structure ancienne consiste en lutilisation
de plusieurs terminaux afin davoir plusieurs
fonction de contrle et gestion.
Ceci cause de la limitation de la technologie
ancienne de traitement et stockage de
donnes.
La technologie de la domotique tait dans son
dbut et les techniques utilises ntaient pas
matures pour donner une accessibilit toutes
les fonctionnalits quon peut avoir.
Le grand nombre dquipement rend le
cblage et toute autre tche de maintenance
ou dveloppement ou bien lajout de
nouveaux services.
Avec lavancement du point de vue
technologie et vitesse de traitement de
donnes, aussi bien que la compacit des
quipements lectronique on arrive
aujourdhui avoir une gestion complte et
entirement centralise. Moins dquipement
de supervision rend la tche de la domotique
plus commode et donc la maintenance ne sera
pas un obstacle. Ceci offre aussi une aisance
pour tendre la porte du systme en ajoutant
dautres fonctionnalits et offre une meilleure
scurit avec la possibilit de la redondance
trs faible cot par rapport aux technologies
anciennes.
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Le btiment intelligent est donc un btiment qui assure :
une flexibilit : afin quil donne naissance un environnement volutif et adaptatif
assurant une continuit de bon fonctionnement avec toute modification du terrain
ou du btiment lui-mme.
la scurit : il assure une scurit maximale de ses utilisateurs contre tous types de
danger qui peuvent affronter ces derniers.
le confort.
une efficacit en ce qui concerne lnergie consomme
Lefficacit nergtique : Lefficacit nergtique dpend galement des techniques de construction du btiment, de
lisolation par exemple. Le concept de btiment intelligent correspond lintgration de
solutions de gestion nergtique dans lhabitat et les btiments dentreprise, notamment
pour parvenir des btiments nergie positive. De nombreuses solutions existent et sont
complmentaires :
Une meilleure isolation des btiments : elle constitue la mthode la plus efficace pour
viter le gaspillage thermique et permet de se passer de chauffage en dehors des priodes
de grand froid (nombreux matriaux : laine de verre, chanvre ou paille) ;
Lobjectif principale du dveloppement dans
ce domaine est davoir le moindre nombre de
terminaux ou serveurs qui grent un trs grand
nombre de services tout en tant connectes et
communiquant entre eux et avec lutilisateur.
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De nouvelles techniques de gnration dnergie : le btiment permet dintgrer
facilement les nergies de sources renouvelables. La toiture permet daccueillir les
panneaux photovoltaques qui compensent voire dpassent les dpenses nergtiques des
habitants ou les capteurs thermiques solaires qui chauffent leau pour le chauffage ou les
sanitaires ;
le dveloppement et le renforcement des systmes de ventilation afin dviter de perdre
le bnfice de lisolation en ouvrant une fentre que ce soit en priode de grand froid ou de
forte chaleur (ventilation double flux ou puits canadien) ;
des systmes de chauffage et de climatisation plus vertueux (pole bois, pompe
chaleur, gothermie) et dautres systmes permettant de mieux rguler la temprature
(thermostat, chaudires performantes, etc.) ;
un choix plus rflchi sur la localisation du btiment en termes de terrain
dimplantation et dorientation afin de tirer le meilleur parti de lisolation, des ouvertures
et des panneaux photovoltaques ;
le dveloppement de la domotique, des quipements consommation dnergie plus
sobre et des systmes de gestion dnergie.
1. Chauffage infrarouge :
a) Dfinition :
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Les metteurs de chauffage lectrique infrarouges longs sont conus pour produire de la
chaleur douce par rayonnement majoritaire, c'est dire par un flux de chaleur compos
d'au moins 50% de radiation. La matire et les formes de ces appareils sont tudies de
faon rduire au maximum la convection naturelle et favoriser le rayonnement
thermique.
b) Avantages du radiateur infrarouge Ce radiateur possde de nombreux avantages en ce qui concerne l'efficacit, le confort, la
praticabilit, l'conomie et les bienfaits pour l'environnement et la sant.
Le radiateur infrarouge est trs efficace :
+La chaleur est quasi instantane et homogne.
+Ne soufflant pas d'air, c'est un appareil silencieux.
+Les radiateurs infrarouges longs sont la meilleure solution pour les pices
plafond haut, car ils ne chauffent pas l'air, qui sinon va se stocker dans la
hauteur sans maintenir la pice chaude, mais les murs, les meubles et les
personnes. Le rayonnement infrarouge est conique et se porte jusqu' 5m.
+Les radiateurs halognes sont le meilleur moyen pour chauffer une terrasse, une
vranda ou tout autre espace ouvert.
Ce radiateur est trs pratique :
+Il se branche simplement sur le rseau lectrique.
+Il peut tre fix au mur, suspendu ou pos sur pied.
+Il n'a besoin d'aucun entretien car il ne possde pas de conduite ou de brleur.
+Certains types de radiateurs existent avec capteurs de mouvement et s'allument
ds qu'une personne est prsente.
Le radiateur infrarouge est conomique :
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+la lampe infrarouge du radiateur halogne a une longue dure de vie : environ
7000 heures ;
+les radiateurs fonctionnant avec de l'infrarouge C, ou infrarouge long,
consomment en moyenne 60 W/m, contre 100 W/m pour des radiateurs
classiques.
Le radiateur infrarouge prserve l'environnement :
+Il ne brle pas d'oxygne et n'met pas de CO2.
+Ce radiateur n'engendre que trs peu de perte d'nergie : l'lectricit
consomme est presque entirement convertie en rayons infrarouges.
2. L'isolation Thermique des Btiments L'isolation permet de rduire les consommations nergtiques d'un btiment.
L'isolation thermique d'un btiment sera performante si celle-ci couvre l'ensemble du
btiment : isolation des murs, de la toiture, sols et par sa mise en uvre.
En effet, il est primordial d'observer les points suivants :
+Utiliser des isolants performants, ils doivent galement offrir une rsistance
thermique adapte.
+L'tanchit l'air est importante pour rduire au maximum les dperditions
thermiques.
+Une ventilation adapte
+Une pose de qualit est trs importante car elle permettra d'viter les ponts
thermiques, les sources de courant d'air qui sont sources dinconfort et de dperditions
thermiques.
Lisolation peut se raliser soit :
dans la phase de construction du btiment en concevant un systme disolation (matriaux et lpaisseur de la couche ainsi que le type du revtement)
Dans la phase de rnovation du btiment en dfinissant tout dabord les fuites de chaleur laide dune camra infrarouge et trouver des solutions pour limiter ces
pertes thermiques.
Le calcul pratique de l'paisseur minimale de l'isolant (en mtre) :
e(m)= (W/m.K) x R (m.K/W), o = coefficient de conductivit thermique, valeur
fournie par le fabricant de l'isolant. Plus ce coefficient est petit meilleur est l'isolant.
L'isolation thermique doit rester la priorit en construction neuve comme en rnovation.
En construction neuve, il est logique de bien isoler le btiment pour ne pas avoir
recommencer plus tard ou mieux encore d'utiliser des matriaux auto isolants. Le meilleur
Type d'isolant Conductivit thermique (W/m.K)
Laine minrale 0,035 - 0,045
Laine naturelle (chanvre, lin, coton) 0,039 - 0,045
Polyurthane 0,025 - 0,035
Polystyrne 0,030 - 0,045
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rsultat (baisse des consommations de chauffage, diminution des phnomnes de
condensation, et augmentation du confort) sera obtenu en traitant de faon quilibre les
parois (toit, murs, sols).
3ordres de grandeur de rsistance thermique sont respecter en neuf ou en rnovation :
- Toit : R = 6 mK/W
- Mur : R = 4 mK/W
- Sol : R = 4mK/W L'isolation du toit, des parois, comme du sol, permet de rduire considrablement les
missions de gaz effet de serre du fait d'une trs forte diminution de la consommation de
chauffage jusqu' 80% par rapport une maison non isole thermiquement.
3. La ventilation dans le btiment
a) Systme Double Flux
Le principe de cette technique sappuie sur un changeur de chaleur entre lair du btiment
et lair frais, appel centrale double flux, on rchauffe lair frais avec la chaleur de lair
vacu, sans mlanger les flux. On peut rcuprer jusqu 90% des calories extraites,
condition que le btiment soit tanche lair, car tout lair neuf entrant doit passer par
lchangeur de chaleur.
Techniques
Systme double-flux
Puits canadien
Les Dalles Actives
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b) Puits canadien Le puits canadien, permet de rduire la temprature de 5 8C en priode de forte chaleur.
Aussi on diminue la consommation de chauffage en hiver. Il sagit dun systme
gothermique de surface, bas sur le simple constat que la temprature du sol 2m de
profondeur est peu prs constante 17 en t et 4 en hiver.
c) Dalles actives Les dalles actives sont bases sur le mme principe que le chauffage au sol, mais elles
permettent aussi bien de refroidir que de chauffer les locaux. Dans les nouveaux btiments,
leau sanitaire est prchauffe en refroidissant les dalles du btiment. Le gain est double
-
puisquil faut moins dnergie pour chauffer leau des douches, de la cuisine ou encore des
lavabos, et quune source de froid artificielle nest plus ncessaire.
La domotique :
1. Dfinition
Le besoin croissant de confort, de scurit et de convivialit dans la gestion des btiments
a permis lessor de la domotique. La domotique, du latin domus signifiant maison, est
lensemble des technologies de llectronique, de linformation et des tlcommunications
permettant dautomatiser des btiments individuels ou collectifs.
Dans le contexte actuel, la domotique a vu le jour dans les annes 80 pour aider les
ingnieurs et les professionnels dans leur travail. A prsent, elle est ouverte au grand public
et vise essentiellement mettre la porte de lutilisateur la possibilit de contrler son
domicile dune manire simple, efficace et fiable.
Le principe de la domotique consiste faire communiquer ensemble et entre eux les
quipements lectriques dun btiment. On parle alors de btiment intelligent ou de btiment
communicant.
La domotique permet de superviser, de coordonner et de programmer les fonctions du
btiment afin de rpondre aux attentes de lutilisateur en termes de scurit, de confort, de
gestion dnergie et de communication. Elle participe galement laide au maintien
domicile des personnes ges ou handicapes en facilitant leur quotidien.
On va donc mettre en vidence la domotique dans le contexte actuel en dfinissant ses
objectifs et ses fonctionnalits.
2. Objectifs
La domotique avait pour objectif de simplifier la commande et la gestion des quipements
techniques dune maison de faon durable. Cet aspect permet donc lutilisateur de satisfaire
ses besoins et rendre ses activits usuelles plus simples, ou plus gnralement, assurer son
-
confort. En interconnectant ces quipements, la domotique forme alors un systme complet
et compatible. Avec le manque des ressources nergtiques, lobjectif est devenu plus
conomique, on a tendance plutt faire de la gestion nergtique et la sauvegarde de
lenvironnement. Au niveau de la scurit, la domotique peut bien jouer le rle, on peut
simuler une prsence humaine, lancer une alarme et pallier lurgence. De ce fait, la
domotique permet galement dassurer la protection des personnes et des biens.
3. Champs dactions
La domotique peut sinstaller dans une maison neuve comme dans une maison ancienne,
ou dj habite. Le but principal, comme dj dcrit prcdemment, est dautomatiser
lensemble des appareils et dispositifs lectriques dun logement, autrement dit, vous navez
qu imaginer le scnario de votre nouveau mode de vie et de commencer le vivre. Vous
restez bien sr tout moment matre de votre environnement laide des dispositifs de
commande manuels tout en laissant votre systme soccuper des tches rptitives dune
manire automatique.
La domotique sapplique pas mal de domaine, que ce soit scurit et surveillance,
gestion et conomie dnergie, automatisation et commande distance ou autre.
Nous allons tudier de prs ces domaines tout en analysant les besoins et proposer des
solutions.
a) Confort Globale Confort thermique :
Rgler et programmer la temprature des pices diffrents moments de la journe, Eliminer les odeurs ou lhumidit et amliorer la qualit de lair
On utilise pour cela : un thermostat programmable, un gestionnaire dnergie ou un
systme domotique reli au systme de chauffage ou de climatisation, ventilation
mcanique contrle.
Confort lumineux :
Commander louverture et la fermeture de volets ou de stores quips de moteurs lectriques.
Programmer et rgler lclairage On utilise : un Gestionnaire dclairage, Prises lectriques commandes ou
tlcommandes
Confort Sonore et visuel :
Distribuer le son( Radio, interphonie) et des images (TV, vido) dans les diffrentes pices,
Commander distance les appareils de lensemble audio et vido On utilise Systme de distribution du son fonctionnant par liaison cble, systme cbl de
transmission des images dans lensemble des pices.
b) Scurit domestique En termes de scurit, la domotique permet de prvenir les risques provenant de
lextrieur (intrusion, cambriolage) comme ceux provenant de lintrieur (accidents
domestiques). Elle permet galement de surveiller distance les locaux ou lhabitation. On
peut mme tre averti dun incident (alarmes techniques) par SMS et/ou par e-mail.
-
Les automatismes seront aussi largement employs pour dtecter les pannes et
dfaillances. Ainsi, on pourra dtecter automatiquement et de manire prventive des
dfaillances diverses dans le fonctionnement du logement et de ses quipements : les fuites
d'eau ou de gaz, le mauvais fonctionnement des quipements mnagers ou des appareils de
chauffage, de climatisation, de fourniture d'eau chaude sanitaire
Pour assurer la scurit il faut :
Vrifier lidentit des personnes qui sonnent la porte et surveiller les
abords immdiats des maisons ou des immeubles sur un cran ou un
tlviseur,
Surveiller les enfants
Dtecter les tentatives dintrusions dans la maison
Etre inform dun risque ou dun dbut dincendie
Contrle des quipements technique afin de sassurer de leur bon
fonctionnement et dtecter les anomalies qui seraient de nature crer des
sinistres: fuites deau ou de gaz, coupure de courant
On peut utiliser : un Contrle daccs, Portier audio/vido, interphone, Protection contre
les intrusions, Dtecteurs de prsence, protection contre les incendies, services de
tlsurveillance, dtecteurs de fuites
c) Economie dnergie : La domotique permet de diminuer jusqu 10 % des factures dnergie. Grce aux
automatismes et des capteurs, les quipements lectriques inter-relis pilotent au plus juste
la consommation nergtique (chauffage, clairage, eau, ventilation, etc.), tout en gardant
sous contrle le confort des zones occupes. La maison intelligente utilise la programmation
domotique via des scenarios quon dtermine en fonction de nos besoins spcifiques, vitant
les pertes thermiques inutiles et palliant les risques doubli ou de scurit. Une maison
intelligente optimise donc les diverses fonctions lectriques et communicantes de lhabitat.
Pour cela il faut :
Controller la consommation
Eviter les consommations inutiles
Eviter les fuites ventuelles
Maitriser les consommations et optimiser le fonctionnement des appareils de
chauffage
On utilise un : Des compteurs individuels, systme domotique permettant le relev des
compteurs et le suivi en temps rel de la consommation, dtecteurs de fuites relis un
systme domotique, Installation de thermostats, de programmateurs de gestionnaires
dnergie pour le chauffage et la climatisation, utilisation de systme domotique permettant
un contrle global du logement et des appareils
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4. Les quipements
On distingue deux types dquipement en loccurrence les detcteurs et declencheurs, et
les automatismes.
a) Les dtecteurs et dclencheurs : Installs en complment des commandes usuelles, les dtecteurs donnent une information
la centrale ou dclenchent directement une raction.
DETECTEUR DE FUMEE ET DE GAZ: Il assure la protection incendie, plac en
plafond dans la cuisine ou dans un local risque, salon avec chemine, chambre d'enfant. Il
peut dclencher directement une sirne et informer une centrale qui peut signaler l'anomalie
par tlphone.
DETECTEURS DE DOMMAGES DOMESTIQUES :
- Dtecteur d'inondation ou fuite d'eau : Il assure la prvention des dgts des eaux
dans les salles de bains et les pices contenant des appareils lectro-mnagers.
- Dtecteur de panne de conglateur : Il protge les aliments congels par dtection
de temprature. Il est plac proximit du conglateur et reli une sonde au milieu
des aliments.
- Dtecteur Hors Gel : Il prvient des risques de gel des pices inhabites.
- Dtecteur de coupure de courant : Il surveille l'alimentation lectrique des appareils
et dclenche une alerte.
MEDAILLON D'APPEL D'URGENCE : Il convient toute personne isole qui peut
avoir besoin d'aide 24 heures sur 24. Il se porte autour du cou et permet de dclencher un
appel distance ou activer un ensemble d'appareils d'alerte.
CENTRALE METEO : Elle optimise efficacement l'efficacit de l'arrosage ainsi qu'elle
peut commander les mouvements des stores et des volets.
CELLULES PHOTOELECTRIQUES : Elles dtectent la luminosit et dclenche un
signal un seuil prdfini. Elles peuvent commander des clairages ou des volets.
DETECTEUR DE PASSAGE OU PRESENCE: le passage d'un vhicule ou d'une
personne devant une cellule peut dclencher un clairage ou l'ouverture d'une porte.
b) Les automatismes : La motorisation de certains quipements contribue au confort en automatisant des gestes
quotidiens.
Relis une centrale, leurs commandes peuvent tre actionnes distance et des dtecteurs
ou alarmes peuvent aussi communiquer vers l'extrieur.
VOLETS : Quel que soit le type de fentre ou porte-fentre, le mode de fermeture, roulant
ou battant, les volets peuvent tre motoriss. La commande peut tre effectue par bouton
inverseur, tlcommande, dclencheur ou dtecteur.
STORES INTERIEURS OU EXTERIEURS, BRISE-SOLEIL OU RIDEAUX : Outre
les commandes manuelles ou tlcommandes, ces appareils peuvent tre activs
automatiquement par des dtecteurs de vent, de soleil ou de pluie.
PORTES ET PORTAILS DE GARAGE : La motorisation de pratiquement tous les types
d'ouverture est possible, portes basculante, battantes, sectionnelles, portail coulissant ou
pivotant. La tlcommande permet de les actionner depuis un vhicule.
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ARROSAGE : Equip d'un dtecteur de pluie, d'un dtecteur d'humidit et d'un
programmateur, l'arrosage automatique assurera une conomie d'eau pour une
humidification optimale.
VERROUS ET GACHES: Les verrous commande lectrique permettent la
condamnation des portes distances.
OUVRE-PORTES : Permettent l'ouverture de portes intrieures ou extrieures, battantes
ou coulissantes par commande ou dtecteur. Un dispositif de scurit dtecte la prsence
d'objet ou de personnes sur l'aire de fonctionnement.
5. Les modes La communication
La domotique, c'est le fait de pouvoir interagir entre un contrleur (un programmateur,
une tlcommande, ...) et un actionneur (une prise, un moteur, ...). En fonction d'un tat (une
temprature, un niveau,.) et utilisant un capteur, le contrleur peut ragir
automatiquement.
On peut distinguer principalement trois modes de transmission ou de communication qui
sont existants pour permettre linteraction entre ces lments:
Cblage domotique
Domotique sans fil
Domotique CPL ou courant porteur
a) Cblage domotique : La domotique filaire sintgre gnralement dans les nouvelles constructions car elle
ncessite un cblage particulier. Il est indispensable donc de prvoir une telle installation
pendant la construction si lon veut viter de raliser des saignes sur les murs et refaire
toute linstallation lectrique. Cette technologie veille ce que tous les composants
communiquent entre eux avec le mme langage afin quils puissent changer des
informations, les analyser et les traiter. Linformation circule dans les deux sens : une unit
dentre envoie des informations aux rcepteurs de sortie chargs de faire effectuer une tche
prcise des quipements de linstallation lectrique (clairage, ouvrants, chauffage,
alarmes). Ces derniers envoient ensuite des informations concernant leur tat vers la ou
les units dentre.
Linstallation de ce dispositif est compose de deux rseaux :
- un rseau bus filaire reliant les capteurs (dtecteurs, interrupteurs, sondes) aux actionneurs
(clairage, ouvrants, chauffage, produits de puissance),
- un rseau dalimentation reliant les actionneurs au courant fort.
Le protocole KNX :
Faisant appel un support de communication par fils, les solutions filaires sont
principalement reprsentes par la technologie KNX, sappuyant sur un Bus de liaison (bus
de terrain) commun aux priphriques KNX. On peut dire que ce mode nous propose un
moyen de communication quon peut qualifier de robuste, vu que les communications par
cble ne sont pas sujettes aux perturbations. Lchange dinformations est donc garanti quel
que soit l'architecture de la maison et les matriaux utiliss. Voyons cela plus en dtails.
Pour parler un peu du protocole KNX, cest le seul standard ouvert au monde pour la
domotique, il est reconnu depuis novembre 2006 ainsi que tous ses mdias de
communication par ISO/IEC (norme : 14543-3-x) pour la publication comme standard
international, et ses applications concernent lclairage, la commande des stores, la
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ventilation, le chauffage, la climatisation, la surveillance, les systmes dalarme et
finalement les appareils lectromnagers, audio et vido.
Architecture du rseau KNX
La puissance est alimente en 230v ou 400v / 50 Hz. Le circuit de commande est constitu
par une paire torsade (TP : Twisted Pair) ou par une liaison radio (RF : Radio Frequency)
ou infra-rouge (IR : InfraRed). La transmission des donnes peut aussi se faire par courant
porteur (PL : Power Line). Chaque lment connect au bus KNX est capable d'envoyer un
message qui sera "entendu" par les autres lments, mais trait uniquement par l'lment
concern.
Figure : Architecture du rseau KNX
Llment topologique de base dune installation KNX est la ligne. Elle est compose de :
une alimentation spcifique, dite de ligne, un maximum de 64 participants, une longueur de cble totale nexcdant pas 1 000 mtres.
La ligne reprsente linstallation minimale KNX. Certaines prcautions sont alors
respecter sur les distances, notamment :
longueur des cbles entre deux participants < 700 mtres,
longueur des cbles entre deux alimentations < 350 mtres,
longueur des cbles entre un participant et une alimentation < 350 mtres,
longueur des cbles entre deux alimentations > 200 mtres.
Les installations KNX peuvent tre constitues de plusieurs lignes, on parle alors de
zones et plusieurs zones peuvent leur tour tre rassembles pour constituer des installations
plus importantes.
On peut aller ainsi thoriquement jusqu environ 55 000 participants :
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Figure : Schma des participants dans une architecture KNX
Couche physique :
Le media de communication le plus rpandu de KNX est la paire torsade type 1, TP1
qui rpond aux caractristiques suivantes : 9600 bits/s - hritage de EIB. Le bus doit tre
aliment avec une tension 29V continue et les donnes qui forment le message KNX
sont transmises en mode srie diffrentiel avec un dbit de 9600 bits/s en utilisant un cble
2 paires (2 x 2 x 0,8 mm).La paire non utilise (jaune blanc) sert de rserve.
Figure : La paire torsade TP1
-Pour le codage de bits, Les niveaux logiques transmis sur le bus sont superposs une
tension29 V continue, qui sert d'alimentation aux participants.
Figure : Le codage des bits dans le protocole KNX
Il existe deux types dadressages sous KNX : un adressage physique et un adressage
logique, (ou adresse de groupe).
Ladresse physique permet didentifier de manire univoque les participants sur une
installation KNX. Cette adresse physique est trs lie la topologie du rseau KNX et la
situation du participant dans la topologie.
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Ladresse de groupe sert quant elle programmer les fonctionnalits de linstallation.
Cette adresse, logique, permet de relier un capteur (ou une entre) un actionneur (ou une
sortie).
Un tlgramme vhicul via une adresse de groupe X par un capteur sera lu par un
actionneur si ce dernier contient cette mme adresse de groupe X correspondant une de ses
fonctionnalits. Le participant rejette tout tlgramme qui ne lui est pas destin.
Figure : tlgramme du protocole KNX
b) Domotique sans fil
La domotique sans fil utilise plusieurs supports technologiques : les ondes radio ou RF
(sur des frquences en MHz) et linfrarouge ou IR, qui a pour inconvnient de ne pas
traverser les murs. On ne va sintresser qu a domotique Radio
Domotique Radio :
Avec la technologie radio, la transmission dinformations seffectue sans fil. Elle
convient particulirement aux travaux de rnovation lgre tant donn quelle est souvent
utilise en complment dune installation filaire traditionnelle. En utilisant les ondes radio,
lmetteur (une commande sans fil) peut ainsi piloter un rcepteur (interrupteur,
prise).Lavantage de la radiofrquence est quelle permet de faire voluer une installation
lectrique sans grands travaux.
Le protocole HomeEasy
Le protocole de transmission RF HomeEasy est utilis par diffrents fabricants de
systmes domotiques tel que Chacon, NEXA, KlikAanKlikUit, HomeEasy, Intertechno ou
Dwi. Ce protocole utilise bien videmment la frquence 433MHz rglemente par lUnion
internationale des tlcommunications. La trame est compose de 32 bits (ON/OFF) ou 36
bits (DIM). Avant les donnes, il y a un front haut de 275us puis un front bas de 2675us. Un
0 est encod par un front haut de 275us puis un front bas de 240us, et un 1 est encod par un
front haut de 275us puis un front bas de 1300us. Les bits de donnes sont encods sous la
forme 0 = 01 et 1 = 10.
Figure : Exemple dun signal du protocole Chacon
3-Domotique par courant porteur (Domotique CPL) :
Le concept de courant porteur est un vieux procd permettant de vhiculer des
informations sur un rseau lectrique. Le principe des CPL consiste superposer au courant
lectrique de 50 ou 60 Hz un signal une frquence plus leve et de faible nergie. Ce
-
signal mis sur l'installation lectrique peut tre reu et utilis distance travers des
modules compatibles.
a- Le protocole X10 :
Le protocole X10 permet sans aucun cblage supplmentaire de commander des
clairages et des appareils lectriques. Des modules metteurs envoient des ordres des
modules rcepteurs auxquels sont connects les appareils. Le principe est d'envoyer un
signal basse tension en superposition du signal 220V-50Hz de linstallation existante.
Chaque composant de linstallation reoit un code didentification compos dune lettre
(le code maison ou groupe) et dun nombre (son identification dans le groupe). Exemple :
un metteur cod B1, allumera lappareil lectrique reli aux modules rcepteurs cod
B1. Il est possible dmettre des ordres destination de tous les modules dun groupe. Si
on veut teindre toutes les lampes du groupe B par exemple.
Les transmissions X10 sont synchronises au dbut des signaux du courant lectrique.
Pour ce faire, un signal carr de rfrence 50 Hz est mis par l'metteur et le rcepteur.
Des signaux de 2.5V sont alors transmis 120kHZ et ceci au plus proche du zro. La
transmission 120 kHz dure 1 milliseconde. Une rafale 1 ms correspond un bit 1. Par
opposition, l'absence de rafale correspond un bit 0. Le signal 120kHz est reprsent en
rouge sur le schma.
Figure : Signal transmis dans le protocole X10
-
Ces rafales de 1ms sont envoyes trois fois, afin de concider avec les croisements zro
des trois phases dans les systmes triphass. L'ensemble du message est transmis sur onze
cycles du courant lectrique (Code Dbut : 2 cycles, Code Maison : 4 cycles, Code Numro :
5 cycles) :
- Le code dbut est transmis sur les deux premiers cycles. Il est toujours gal 1110.
- Le code maison qui correspond une des 16 positions du potentiomtre maison est transmis
sur quatre cycles. Dans l'exemple, il est gale : Code Maison= M4 M3 M2 M1 = 1 1 1 1
ce qui correspond la lettre J.
- les cinq derniers cycles reprsentent soit un code de numro (de 1 16) soit un code de
fonction (On, Off, etc.). Dans l'exemple, le Code numro = N5 N4 N3 N2 N1= 0 1 1 1 1 ce
qui correspond la fonction extension de code.
Code Maison Code Numro
Figure : Quelques codes du protocole x10 (Code Maison et code Numro)
Enfin, les technologies par courant porteur sont une alternative pour ne pas avoir de signal
radio ni de cblage refaire. Idal pour la rnovation, un des plus anciens protocoles est le
X10. Ce protocole est maintenant en fin de vie. Mme s'il est encore utilis, les modules ne
sont plus fabriqus. De nombreux stocks existent encore. Ce protocole n'est pas le mme
dans tous les pays. protocole de
communication Performance Economie Simplicit
KNX La technologie la plus fiable et la plus robuste
grce l'utilisation
conjointe d'un bus cbl
et d'un protocole toute
preuve.
L'utilisation du BUS
ncessite d'ajouter des
fils pour les commandes
Il est ncessaire
d'utiliser le logiciel ETS
dont la manipulation
ncessite un peu de
maitrise, donc on est
dpendant de
linstalleur
EnOcean La nature broadcaste des trames radio permet
de raliser de belles
fonctions tout en
prservant la simplicit
Les modules sont chers Facile installer et
configurer et fonctionne
sans pile
-
X10 Faible fiabilit (1 ordre sur 10 en moyenne n'est
pas excut)
il peut tre facilement
perturbable et pas de
retour d'tat
Il nest pas cher Facile installer
Figure : Diagramme Kiviat ou diagramme radar de la comparaison
6. Logiciels
Il sagit ici dune prsentation sommaire des fonctionnalits de quelques logiciels.
Les logiciels prsents ci-aprs sont les plus populaires et ceux ayant une assez bonne visibilit sur
le Web, ils seront dcrits dune manire horizontale et sans trop entrer dans les dtails.
a) DomoTab:
Le projet DomoTab a pour objectif la cration de la partie matrielle dune centrale
domotique open source permettant une indpendance et une flexibilit ingales.
Larchitecture modulaire de cette centrale et son ouverture permettent un accs toutes les
technologies tout en limitant son cot. DomoTab laisse le choix lutilisateur de la suite
logicielle ou de linterface de contrle qui lui convient le mieux.
Avec le DomoTab, vous pouvez prendre le contrle de votre maison en toute simplicit.
Centraliser, programmer et commander votre installation librement devient possible. Conu
pour vous faciliter la vie, le DomoTab centralise la commande des divers lments pilotables
de votre maison (ouvertures, clairage, chauffage, multimdia, scurit, ...) sur un seul
systme homogne, modulable et open-source. Plus besoin de jongler avec les
0
1
2
3
4
5
6X10 (CPL)
EnOcean (sans fil )KNX (filaire)
Comparaison des protocoles
Performant Economique Simple
-
tlcommandes, le DomoTab suffit pour tout contrler. Mais cela ne sarrte pas l,
louverture sans limite du DomoTab sur le monde extrieur vous permet de ladapter vos
besoins et la multiplicit de ses interfaces en fera un lment central dans votre installation.
Le DomoTab (qui sera entre autres dclin en tablette , do la rfrence la dpche)
est une centrale de contrle qui nest lie aucun produit ou protocole particulier, mais au
contraire conue pour permettre le lien entre tous les protocoles existants et futurs par
lintermdiaire de modules matriels simples.
Autre particularit, lutilisateur pourra choisir ou crer les modules ncessaires son
installation, et utiliser les logiciels de son choix pour les piloter, sans dpendre dun
fournisseur, contrairement aux solutions low-cost qui se dveloppent.
Le DomoTab est une centrale de domotique open-source dont la modularit permet
dinter-connecter les divers protocoles existants, quils soient filaires ou non. Dclin sous
diffrentes formes (box, cran mural, tablette, ou simple botier qui sintgre au tableau
lectrique.
Vous pourrez combiner les diffrents modules que nous dveloppons, ceux crs par la
communaut et ceux que vous aurez crs, et ainsi obtenir une solution parfaitement adapte
votre installation domotique. De plus, cette solution sera volutive, et vous pourrez la
modifier et la complter tout moment.
Vous aurez donc compris que le DomoTab est avant tout une solution matrielle. Pour la
partie logicielle, de nombreuses solutions existent en logiciel libre. Vous pourrez donc
continuer utiliser celle que vous prfrez.
b) HomeSeer :
HomeSeer est un logiciel trs complet et il existe en version light tant les fonctions
sont nombreuses.
Il permet de commander linstallation domotique via le web, le port infrarouge de votre
PC ou votre tlphone.
-
c) Active Home :
Il possde un langage orient objet trs intuitif, et permet de :
Crer des macros (suite programme d'actions X10).
Dfinir des actions ou des macros qui se dclenchent une date et une heure
programme.
Possibilit de dfinir la position gographique de votre habitation l'aide de votre
logiciel: Chaque jour, l'heure de coucher et de lever du soleil sont dtermins et votre
logiciel peut donc dcaler chaque jour les actions programmes.
Raliser une simulation de prsence.
Apprendre vos habitudes et reproduire ces commandes.
Contrler directement des modules compatibles X10 partir de votre ordinateur.