Memoire Finale

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l'Enseignement Supérieur Et de la Recherche Scientifique
Université Larbi Ben M’hidi de Oum El Bouaghi

Faculté des Sciences Exactes et Sciences de la Nature et de la Vie
Département des Mathématiques et d’informatique
MEMOIRE
de fin d’études pour l’obtention du diplôme de
MASTER EN INFORMATIQUE
Option : Architectures Distribuées
Développement d’un système d’IoT (Internet of

Things) pour le Smart Lighting sous la Plateforme
IBM.
Présenté par: RAFAI ABDERRAHMEN
Devant Le Jury :
President Dr. BENABOUD Rohallah MCB Université d’Oum Bouaghi
Examination Dr. MARIR Toufik MCB Université d’Oum Bouaghi
Rapporteur Dr. KOUAH Sofia MCB Université d’Oum Bouaghi
Co-encadreur Dr. LABOUDI Zakaria MCB Uon-iversité d’Oum Bouaghi
C
Promotion Juin 2018

Remerciement
Je tiens à la fin de ce travail à remercier ALLAH le tout puissant de m'avoir donné la foi et de
m'avoir permis d'en arriver là.
Mes vifs remerciements accompagnés de toute ma gratitude vont également à mon encadreur
Mme KOUAH SOFIA. Je lui suis particulièrement reconnaissante pour son soutient, sa
disponibilité, ses précieux conseils avisés, ses orientations et ses encouragements.
Mes remerciements vont également à mes parents, mes oncles et tantes de tous les sacrifices qu'ils
ont consentis pour me permettre de suivre mes études dans les meilleures conditions possibles et
n'avoir jamais cessez de m'encourager tout au long de mes années d'étude.
Je remercie les membres de jury : de m'avoir fait l'honneur d'accepter de participer à mon jury.
Je remercie ceux qui m'ont aidé à l'aboutissement de ce travail ; mon formidable promotion 2018
du département d'Informatique de l'Université d'Oum Bouaghi Larbi Ben M'hidi.
Dédicace
Je tiens tout d'abord à remercier ALLAH le tout puissant et miséricordieux, qui m'a donné
La force et la patience d'accomplir ce Modeste travail.
À Mon père Allah Yarhmo « Tahar », j'espère que tu sois fier et que tu trouves ici le résultat de
longues années de sacrifices et de privations pour m'aider à avancer dans la vie. Puisse Dieu faire
en sorte que ce travail porte son fruit, Merci pour les valeurs nobles, l'éducation et le soutient
permanent venu de toi.
À Ma mère « Naffissa », de par ton amour, ton soutien, tous les sacrifices consentis et tes
précieux conseils, pour toute ton assistance et ta présence dans ma vie, soit ce travail aussi
modeste, l'expression de mes sentiments et de mon éternelle gratitude.
À tous mes frères Yacine et Omar et mes sœurs Imen et Sara.
À toute ma famille.
À mon adorable encadreur Madame «KOUAH Sofia » et monsieur «Laboudi Zakaria »
Spécialement à mes collègues Abd EL Alli (koukou) et Yaakoub et Mohammed et Nadjib.
À mes chères amies : Sofiane, Imad, Nedjemeddine, Aziz, Amel, K Fatima, Walid, roufaida,
Nazim, K Ayoub, Alla, Rahim
À toute la promotion M2 AD 2018.
A tous ceux qui, par un mot, m'ont donné la force de continuer.
MERCI A TOUS.
Rafai abd errahmen

Résumé
L’Internet des objets, OU Intenet of Things (IoT) est un système de dispositifs informatiques
interconnectés, de machines mécaniques et numériques, d’objets, qui sont pourvus d’identificateurs
uniques et de la capacité de transférer des données sur un réseau sans nécessiter des interconnexions
homme-machine. Aujourd’hui l’internet des objets est anticipé avec de nouveaux domaines
d’applications comprenant la surveillance, la sécurité, la santé, les maisons et villes intelligentes ainsi
que les systèmes de logistique et de transportation intelligents.
La ville intelligente est un nouveau concept de développement urbain. Il s’agit d’améliorer la qualité de
vie des citadins en rendant la ville plus adaptative et efficace, à l’aide de nouvelles technologies qui
s’appuient sur un écosystème d’objets et de services. Le périmètre couvrant ce nouveau mode de
gestion des villes inclut notamment : infrastructures publiques (bâtiments, mobiliers urbains,
domotique, etc.), réseaux (eau, électricité, gaz, télécoms) ; transports (transports publics, routes et
voitures intelligentes, covoiturage, mobilités dites douces - à vélo, à pied, etc.).
Les statistiques montrent qu’une rue intelligente dans une ville est l’un des endroits les plus
consommables de l'énergie, en particulier pour l'éclairage public.
Ce projet a pour objectif de proposer une solution matérielle et logicielle intégrée, sous forme d’un
système d'IoT, pour une rue intelligente gérant l’éclairage public. La partie matérielle consiste à
proposer et réaliser un système de capteurs et un réseau sans fil pour équiper la rue. La partie logicielle
consiste implémenter une application IoT, sous une plateforme de gestion d’IoT pour le stockage,
l’analyse et la visualisation des données, en plus d’une application mobile et bureau, pour contrôler et
recevoir des alertes à partir du système d’IoT à distance et en temps réel. La solution proposée utilise la
plateforme IBM ainsi que quelques protocoles de communications dédiés aux systèmes d’IoT tels que
MQTT et le protocole Bluetooth.
Mots clés : Internet of Things, Ville intelligente, protocoles de communication, plateformes de gestion
d’IoT, Smart Lighting.
Abstract
The Internet of the things is a System of inter-connected data-processing devices, mechanical and
digital machines, objects, which are provided with single identifiers and the capacity to transfer from
the data on a network without requiring man-machine interconnections. Today the Internet of the
objects is anticipated with new scopes of application including the monitoring, the security, health, the
intelligent houses and cities as well as the systems of intelligent logistics and transportation.
The intelligent city is a new concept of urban development. It is a question of improving quality of life
of the townsmen while making the city more adaptive and effective, using new technologies which are
based on an ecosystem of objects and services. The perimeter covering this new way of managing of
the cities includes in particular: public infrastructures (buildings, street furniture, house automation,
etc), networks (water, electricity, gas, télécoms); transport (public transport, intelligent roads and cars,
car-pooling, mobilities known as soft - with bicycle, on foot, etc).
The statistics show that an intelligent street in a city is one of the most consumable places of energy, in
particular for public lighting.
This project aims to suggest a material and software solution integrated, in the form of a system of IoT,
for an intelligent street managing public lighting. The material part consists to propose and carry out a
system of sensors and a wireless networking to equip the street. The software part consists to
implement a IoT application, under a platform of management of IoT for storage, the analysis and the
visualization of the data, besides a portable application and office, to control and receive alarms
starting from the system of remote IoT and in real time. The suggested solution is used the platform
IBM like some communication protocols dedicated to the systems of IoT such as MQTT and
Bluetooth.
Keywords: Internet of Things, smart City, communication protocoles, platforms of management of
IoT, Smart Lighting.
Table des matières introduction générale...........................................................................................................2
Chapitre 1.............................................................................................................................................................3
l.Introduction.........................................................................................................................................................3
1.2. Les composants impliqués dans l'Internet des Objets.....................................................................5
1.3. Les caractéristiques d'un système d'IoT..........................................................................................5
1.4. Exemples d'objets connectés...........................................................................................................6
1.5.2. Type des cartes Arduino..................................................................................................................9
> Carte Arduino UNO :...............................................................................................................................9
> Arduino Leonardo..................................................................................................................................11
> Carte Arduino MEGA............................................................................................................................11
1.5.3. Module de connectivité .................................................................................................................... 11
2.5..4. Les capteurs...................................................................................................................................... 11
> Catégories des capteurs :.....................................................................................................................11
> Capteur de mouvements PIR :.............................................................................................................13
> Breadboard 400....................................................................................................................................16
1.5.7. LED'S...................................................................................................................................................17
2. Domaines d'application des systèmes d'IoT ........................................................................................ 17
2.1. Vie intelligente ................................................................................................................................ 17
2.2. Villes intelligentes.............................................................................................................................18
2.3. L'environnement intelligent..............................................................................................................18
2.4. L'industrie intelligente.......................................................................................................................18
2.5. La santé intelligente........................................................................................................................ 19
2.6. L'énergie intelligente ...................................................................................................................... 19
3. Les avantages et les inconvénients des systèmes d'IoT .................................................................... 19
4. Les Plateformes D'IoT : ........................................................................................................................ 19
4.1. La plate-forme AWS IoT (Amazon Web Service) .......................................................................... 20
> Ingestion (Capacité) :............................................................................................................................22
4.3. IBM Cloud Platform......................................................................................................................... 23
4.4. Comparaison des plateformes ....................................................................................................... 25
5. Protocole de communication ............................................................................................................... 27
5.2. Le protocole MQTT ........................................................................................................................ 28
6. Conclusion ........................................................................................................................................... 30
Chapitre 2...........................................................................................................................................................30
1. Introduction............................................................................................................................................31
2. Les villes intelligentes ......................................................................................................................... 31
2.3. Exemples de villes intelligentes...................................................................................................... 32
3. Le développement du concept de la ville intelligente............................................................................35
4. Les accélérateurs de la Smart City........................................................................................................35
> L'internet des objets..............................................................................................................................36
> Les réseaux intelligents.........................................................................................................................36
3. Domaine d'application............................................................................................................................36
5. Smart Streets.........................................................................................................................................38
5.1. Définition...........................................................................................................................................38
5.2. Type de Streets.................................................................................................................................38
5.3. Etude analytique des systèmesd'éclairage public............................................................................39
b) Contrôle de gradation inadéquat...............................................................................................................39
5.3.2. Les Solutions proposés............................................................................................................... 39
5.3.3. Les systèmes d'éclairage existants..............................................................................................40
5.3.3.2. Le système CIRLAMP............................................................................................................41
5.3.3.3. le système Philips .................................................................................................................. 41
6. Conclusion ........................................................................................................................................... 42
Chapitre 3.........................................................................................................................................................43
1. Introduction .......................................................................................................................................... 43
2. Problématique et objectif.....................................................................................................................43
3. Analyse des besoins du système..........................................................................................................44
3.2. Exigences non fonctionnelles.......................................................................................................... 44
4. Vision générale de la solution proposée ............................................................................................. 44
4.1. Besoin materiels .............................................................................................................................. 44
4.2. Besoin Softaware ............................................................................................................................ 45
5. Spécification des fonctionnalités du système ..................................................................................... 45
5.2. Diagramme de séquence ................................................................................................................ 51
> Diagrammes de séquence : Authentification..................................................................................51
> Diagrammes de séquence :Consulter les donnée............................................................................51
> Diagrammes de séquence :gérer compte - utilisateur......................................................................52
> Diagrammes de séquence :gérer compte - Administrateur..............................................................53
> Diagrammes de séquence :stockage des donnée............................................................................54
> Diagrammes de séquence : Gérer l'eclairage.................................................................................55
> Diagrammes de séquence : gérer l'objet.....................................................................................55
Chapitre 4.........................................................................................................................................................57
1. Introduction............................................................................................................................................57
2. Architectures proposées.......................................................................................................................57
> Choix de la carte Arduino :...............................................................................................................58

> Le choix du Bluetooth :..........................................................................................................................59
2.2. Architecture Logicielle du système..................................................................................................59
3. Diagramme de classes..........................................................................................................................60
> Diagramme d'activité d'authentification.................................................................................................62
> Diagramme d'activité « consulter les données »..................................................................................63
> Diagramme d'activité « gérer l'objet »...................................................................................................63
> Diagramme d'activité envoyer/recevoir des commandes.....................................................................64
> Diagramme d'activité contrôler éclairage..............................................................................................64
> Diagramme d'activité stocker les données............................................................................................65
Chapitre 5.........................................................................................................................................................66
1. Introduction............................................................................................................................................66
2. Plateformes logicielles...........................................................................................................................66
2.1. Les langages de programmation .................................................................................................... 66
2.2. Plateformes de développement et outils logiciels...........................................................................67
3. Réalisation de l'objet connecté..............................................................................................................69
S Branchement du détecteur de luminosité.............................................................................................70
S Branchement du Bluetooth....................................................................................................................70
S Branchement de tous les composants de l'objet connecté...................................................................71
4. Description de l'application .................................................................................................................. 72
2. Création d'un service « Internet of things starter »...............................................................................75
3. Enregistrement d'un périphérique dans la plateforme Création et enregistrement d'un type
d'objet :.........................................................................................................................................................79
> Application Node red.............................................................................................................................82
> Application Mobile.................................................................................................................................83
> Application Serveur...............................................................................................................................87
conclusion générale.......................................................................................................................................... 90
Liste des Figure
Figure 1: Nest Smart Thermostat.........................................................................................................5
Figure 2: WeMo Switch Smart............................................................................................................5
Figure 3 : Smart Lock..........................................................................................................................5
Figure 4 : Hydrao First.........................................................................................................................6
Figure 5 : Le t-shirt connecté...............................................................................................................6
Figure 6 : lentille de contact intelligente..............................................................................................6
Figure 7 : Healthpatch Health Monitor................................................................................................7
Figure 8 : Microcontrôleur...................................................................................................................7
Figure 9 : Carte Arduino UNO.............................................................................................................8
Figure 10 : Carte Arduino Yun.............................................................................................................9
Figure 11 : Carte Seeeduino.................................................................................................................9
Figure 12 : Arduino NANO.................................................................................................................9
Figure 13 : Carte Arduino Leonardo..................................................................................................10
Figure 14 : Netduino..........................................................................................................................10
Figure 15 : Carte Arduino MEGA......................................................................................................11
Figure16 : capteur numérique.............................................................................................................12
Figure17 : capteur analogique............................................................................................................12
Figure 18 : Capteur PIR.....................................................................................................................13
Figure 19 : Capteur PIR GROVE.......................................................................................................13
Figure 20 : Capteur ultrason hc-sr04..................................................................................................13
Figure 21 : Capteur ultra son ADAFRUIT VL53L0X........................................................................14
Figure 22 : Capteur TMP36...............................................................................................................14
Figure 23 : Capteur CTN 10K............................................................................................................14
Figure 24 : Capteur DHT 11..............................................................................................................15
Figure 25 : Capteur pro-Grove...........................................................................................................15
Figure 26 : Capteur GPS Shield.........................................................................................................15
Figure 27 : Breadboard 400................................................................................................................16
Figure 28 : Breadboard PCB - Single.................................................................................................16
Figure 29 : les câbles USB.................................................................................................................16
Figure 30 : Les LED...........................................................................................................................17
Figure 31 : Une résistance..................................................................................................................17
Figure 32 : Architecture AWS IoT.....................................................................................................21
Figure 33 : Architecture Google Cloud plateforme............................................................................22
Figure 34 : architecture Ibm waston...................................................................................................24
Figure 35 : smart city.........................................................................................................................32
Figure 36 : La ville intelligente Tokyo...............................................................................................33
Figure 37 : La ville intelligente Amsterdam.......................................................................................33
Figure 38 : La ville intelligente Singapour.........................................................................................34
Figure 39 : La ville intelligente Barcelone.........................................................................................34
Figure 40 : La ville intelligente Santiago du Chili..............................................................................35
Figure 41 : développement de concept de la ville intelligent [32]......................................................35
Figure 42 : Domaines d'application de ville intelligente.....................................................................37
Figure 43 : diagramme de cas d'utilisation du système d'IoT pour l'éclairage intelligent...................46
Figure 44 : diagramme de séquence « authentification »....................................................................51
Figure 45 : diagramme de séquence «consulter les données »............................................................51
Figure 46 : diagramme de séquence « gérer utilisateur »....................................................................52
Figure 47 : diagramme de séquence « gérer Administrateur »...........................................................53
Figure 48 : diagramme de séquence « stockage des données »..........................................................54
Figure 49 : diagramme de séquence « gérer eclairage ».....................................................................55
Figure 50 : diagramme de séquence « gérer objet »...........................................................................55
Figure 51 : l'architecture Matérielle du système.................................................................................58
Figure 52 : l'architecture logicielle du système..................................................................................60
Figure 53 : Diagramme de classes de conception du système............................................................61
Figure 54 : Diagramme d'activité d'authentification...........................................................................62
Figure 55 : diagramme d'activité « consulter les données »................................................................63
Figure 56 : diagramme d'activité « gérer l'objet »..............................................................................63
Figure 57 : diagramme d'activité envoyer/recevoir commande..........................................................64
Figure 58 : diagramme d'activités « controler eclairage »..................................................................64
Figure 59 : diagramme d'activité « stockage des données »...............................................................65
Figure 60 : logo java..........................................................................................................................66
Figure 61 : Logo C++.........................................................................................................................66
Figure 62 : Logo JavaScript...............................................................................................................67
Figure 63 : Logo Android...................................................................................................................67
Figure 64 : Logo Android studio........................................................................................................67
Figure 65 : Node-RED.......................................................................................................................68
Figure 66 : Logo éclipse.....................................................................................................................68
Figure 67 : Arduino IDE....................................................................................................................68
Figure 68 : Visual paradigme.............................................................................................................69
Figure 69 : Carte Arduino UNO.........................................................................................................69
Figure 70 : Fritzing............................................................................................................................69
Figure 71 : Branchement du capteur de distance................................................................................69
Figure 72 : Branchement du capteur de luminosité............................................................................70
Figure 73 : Branchement du capteur de Bluetooth.............................................................................70
Figure 74 : objet connecté..................................................................................................................71
Figure 75 : Diagramme de déploiement.............................................................................................74
Figure 76 : création de compte IBM...................................................................................................74
Figure 77 : Dashboard ibm Cloud......................................................................................................75
Figure 78 : Création d'un service........................................................................................................75
Figure 79 : l'application Street2018....................................................................................................76
Figure 80 : les services et l'application IBM......................................................................................76
Figure 81 : le service street2018-iotf-service Tableau de bord de l'application..................................77
Figure 82 : Carte Arduino UNO.........................................................................................................77
Figure 83 : Devices............................................................................................................................78
Figure 84 : API KEYS.......................................................................................................................78
Figure 85 : Security............................................................................................................................79
Figure 86 : création de type................................................................................................................80
Figure 87 : id device...........................................................................................................................80
Figure 88 : Token device....................................................................................................................81
Figure 89 : information device...........................................................................................................81
Figure 90 : NODE-RED Application.................................................................................................83
Figure 91 : Authentification...............................................................................................................83
Figure 92 : Passerelle Bluetooth.........................................................................................................84
Figure 93 : profile administrateur.......................................................................................................84
Figure 94 : valeur des données...........................................................................................................84
Figure 95 : profile utilisateur..............................................................................................................84
Figure 96 : modifier compte administrateur.......................................................................................85
Figure 97 : ajouter utilisateur.............................................................................................................85
Figure 98 : Liste des utilisateurs.........................................................................................................86
Figure 99 : information utilisateur......................................................................................................86
Figure 100 : graphe de luminosité.....................................................................................................86
Figure 101 : Authentification.............................................................................................................87
Figure 102 : contrôler le serveur........................................................................................................88
Figure 103 : contrôle d'éclairage........................................................................................................88
Introduction générale
Introduction générale
La technologie est présente dans nos vies et elle ne cessera de nous étonner par la qualité et la rapidité
de son évolution. Elle améliore nos vies par sa quantité d'informations ouvertes à tous, elle informe de
tout ce qui se produit partout dans le monde, elle oriente la prise de décision et permette de s'actualiser
facilement. La technologie représente d'énormes avantages pour tout le monde. Ces dernières années, la
technologie s'est répondue dans tous les domaines et son impact sur la vie quotidienne est inévitable
Toujours dans le but de faciliter la vie et de faire éliminer les difficultés autour de l'être humain,
plusieurs technologies sont apparues pour garantir ces besoins, l'une de ces technologies est l'IoT
(Internet Of Things).
L'IoT représente l'extension d'Internet à des choses et à des lieux du monde physique. Alors qu'internet
ne se prolonge habituellement pas au-delà du monde électronique, l'internet des objets connectés
représente les échanges d'informations et de données provenant de dispositifs présents dans le monde
réel vers le réseau Internet
L'Internet des objets devient un sujet intéressant de nos jours, elle a atteint divers domaines tels que
l'agriculture, les soins de santé, la ville intelligente, l'énergie intelligente, etc. Et a ouvert une nouvelle
source d'innovations techniques presque inépuisables, Qui sont également précieux pour une grande
variété d'industries.
La technologie IoT facilite la connexion de toutes sortes d'objet au réseau et le développement
d'applications pour contrôler et gérer les objets. Toute la complexité de la tâche de connectivité est
confiée à la plate-forme IoT. Ainsi d'autres fonctionnalités sont offertes par les plateformes de gestion
des systèmes d'IoT tel que l'analyse, la visualisation et le stockage de données.
La définition d'une plateforme IoT varie en fonction des auteurs, une plateforme IoT peut être déifie,
par exemple, par tous ce qui permet de connecter les objets à un système informatique tout en assurant
l'authentification et la sécurité des objets connectés, ainsi gérer les données et les commandes à
envoyer et recevoir, collecter, visualiser et analyser des données et les intégrer avec d'autres services
Web. Plusieurs plateformes peuvent être distinguées, entre autres celles d4BM, de Google, d'Amazon.
Dans le cadre de notre projet, nous adoptons la technologie d'IoT pour créer, fusionner à la fois des
logiciels et du matériel et différents périphériques connectés pour développer une application pour une
rue piétonne intelligente. Nous visons cette catégorie de rue parce qu'elle consomme plus d'énergie.
Le but de notre projet est de fournir un système d'éclairage intelligent où les lumières s'allument à la
détection des piétons et s'éteignent ou réduisent leurs intensité quand les piétons s'éloignent et ce grâce
un ensemble de capteurs installés sur chaque lampadaire. C'est un système d'éclairage intelligent
engendrant une économie d'énergie.
La solution proposée utilise deux types de capteurs, capteur de luminosité et capteur de mouvements.
Elle s'appuie sur deux modes d'éclairage : faible et fort. Elle est implémentée sous la plateforme IBM
bénéficiant ainsi de plusieurs services, principalement le stockage et la connectivité.
Le manuscrit est organisé en deux parties :
> Partie 1 : Etat de l’art

S Chapitre 1: L'internet des Objets (définition, les objets connectés, domaine d'application...)
S Chapitre 2: les villes intelligentes et les smart Lighting (définition, domaine d'application,
définition des Smart Street, type de Street...)
> Partie 2 : Contributions
S Chapitre 3: Analyse des Besoins d'un Système de Smart Lighting (diagramme de cas d'utilisation,
besoin fonctionnelle et non-fonctionnelle...)
S Chapitre 4: Conception d'un Système de Smart Lighting (architecture matérielle et logiciel,
diagramme de class et d'activité.)
S Chapitre 5: Implémentation d'un Système de Smart Lighting (réalisation concrète des objets
connectés développement de l'application...)
En fin, nous concluons le travail réalisé.
Première Partie : Etat de l'art
Chapitrel : Internet des Objets
Chapitre 1
Internet des Objets
(Internet Of Things)
1. Introduction
I nternet est l'un des moyens technologiques les plus utilisés à l'époque actuelle, en raison de ses
différents avantages et surtout sa pénétration dans tous les domaines et à différents niveaux. Cette
technologie a été en mesure d'unir le monde et de le rendre reliés entre eux jour et nuit, Cette
technologie facilite la transmission de l'information et des nouvelles entre les différents endroits du monde, à
travers le globe, dans tous ses détails et formes. C'est l'essence de la toile dans sa large diffusion, qui a
pénétré toutes les parties du monde, et a reçu toute cette dépendance répandue et une grande utilisation par
toutes les catégories humaines. Chaque année, nous entendons beaucoup de nouveaux termes, dont la plupart
sont liés au monde moderne et à la technologie. De la même manière, le terme "objet Internet" est apparu
récemment, ce qui signifie la nouvelle génération d'Internet ou de réseau. Ce paradigme donne la possibilité
de se comprendre entre les appareils interconnectés entre eux via un protocole Internet. Ces dispositifs
comprennent des instruments, des capteurs, des actionneurs et divers outils d'intelligence artificielle [1].
Ce chapitre est consacré à l'étude générale des systèmes d'IoT. L'objectif de telle étude est de
comprendre leurs caractéristiques et spécificités, particulièrement la communication, afin de pouvoir
développer un système d'IoT pour la gestion intelligente de l'éclairage public.
2. Internet des Objets (Internet Of Things)
2.1. Définition de l’IoT

Le terme d'Internet des Objets ne possède pas encore une définition officielle et unifiée, qui s'explique par
le fait que l'expression est encore jeune et que le concept est encore en train de se construire.
L'Internet des choses (IoT) est un système de dispositifs informatiques interconnectés, de machines
mécaniques et numériques, d'objets, qui sont pourvus d'identificateurs uniques et de la capacité de transférer
des données sur un réseau sans nécessiter des interconnexions homme-À ordinateur.
Du point de vue conceptuel, l'IoT caractérise des objets physiques connectés ayant leur propre identité
numérique et capables de communiquer les uns avec les autres. Ce réseau crée en quelque sorte une
passerelle entre le monde physique et le monde virtuel [2].
Internet des objets (Internet Of Things)
Du point de vue technique, l'IoT consiste en l'identification numérique directe et normalisée (adresse
IP, protocoles smtp, http . . .) d'un objet physique grâce à un système de communication sans fil qui
peut être une puce RFID (Radio Frequency Identification), Bluetooth ou Wi-Fi [2]. Ainsi, l'Internet des
objets est un nouveau terme technique, symbolisant la nouvelle forme dans laquelle les appareils
techniques ont commencé à communiquer via Internet. Ainsi, le terme Internet est une description de
l'état de communication entre appareils techniques via Internet sans intervention humaine, vous trouvez
maintenant des machines à laver capables d'envoyer un avis, par exemple [3].
2.2. Les composants impliqués dans l'Internet des Objets

Le concept d'Internet des Objets exige la coordination des dispositifs suivants [4] : une étiquette
physique identifie chaque objet / une étiquette virtuelle identifie chaque lieu; un dispositif mobile
(téléphone cellulaire, organiseur, ordinateur portable...) doté d'un logiciel additionnel, qui lit les
étiquettes physiques ou localise les étiquettes virtuelles ; un réseau sans fil reliant le dispositif
portable à un serveur contenant l'information relative à l'objet étiqueté;
> les informations sur les objets sont gérées par des pages web ;
un dispositif d'affichage (écran d'un téléphone mobile) permet de consulter les informations relatives à
l'objet ou à un ensemble d'objets.
2.3. Les caractéristiques d’un système d’IoT
Les caractéristiques fondamentales de l'IoT sont les suivantes [5,6] :
> Inter-connectivité : tout peut être interconnecté avec l'infrastructure globale d'information et de
communication.
> Services liés aux objets connectés: L'IoT est capable de fournir des services liés aux objets dans
les limites des contraintes, telles que la protection de la vie privée et la cohérence sémantique entre
les choses physiques et leurs objets virtuels associés. Afin de fournir des services liés aux choses
(i.e. objets) dans les contraintes sur les choses, les technologies dans le monde physique et le
monde de l'information vont changer.
Hétérogénéité : Les périphériques de l'IoT sont hétérogènes en fonction des plates-formes
matérielles et des réseaux. Ils peuvent interagir avec d'autres appareils ou plates-formes de services
via différents réseaux.
> Changements dynamiques : L'état des dispositifs change dynamiquement, par exemple dormir et
se réveiller, être connecté et / ou déconnecté ainsi que le contexte des dispositifs, y compris
l'emplacement et la vitesse. De plus, le nombre d'appareils peut changer de façon dynamique.
Énorme échelle : Le nombre de périphériques qui doivent être gérés et qui communiquent entre
eux sera d'au moins un ordre de grandeur supérieur à celui des périphériques connectés à Internet.
Encore plus critique sera la gestion des données générées et leur interprétation à des fins
d'application. Cela concerne la sémantique des données, ainsi que la gestion efficace des données.
Sécurité : Comme nous gagnons des avantages de l'IoT, nous ne devons pas oublier la sécurité. En
tant que créateurs et destinataires de l'IoT, nous devons concevoir des mécanismes assurant la
sécurité. Cela inclut la sécurité de nos données personnelles et la
3
sécurité de notre bien-être physique. La sécurisation des points de terminaison, des réseaux et des
données qui les traversent signifie la création d'un paradigme de sécurité qui évoluera.
> Connectivité : La connectivité permet l'accessibilité et la compatibilité du réseau. L'accessibilité se met
sur un réseau alors que la compatibilité fournit la capacité commune de consommer et de produire des
données.
2.4. Exemples d’objets connectés
Il existe de nombreuses applications dans le domaine de l'internet des objets. En voici quelques-
unes :
> N’est Smart Thermos
L'un des éléments les plus populaires de la

technologie d'IoT est le Nest, un thermostat intelligent
connecté à Internet. The Nest apprend les routines de
votre famille et ajustera automatiquement la
température en fonction de votre domicile ou de votre
maison, éveillé ou endormi, chaud ou froid, pour rendre
votre maison plus efficace et vous aider à économiser
sur les factures de chauffage et de refroidissement [7]
Figure 1: Nest Smart Thermostat > Une prise intelligente. Elle se branche dans une prise
WeMo Switch Smart Plug : régulière, accepte le cordon d'alimentation de n'importe
quel appareil et peut être utilisé pour l'allumer et
l'éteindre sur un calen- driver programmé ou lorsque
vous - appuyez sur un bouton sur votre smartphone. Il
Surveille également la quantité d'énergie utilisée par
vos appareils, en vous aidant à rendre votre maison plus
économe en énergie. Vous pouvez voir quand les fiches
sont activées, combien d'énergie elles utilisent [7].
Avec cette serrure intelligente, vous n'aurez jamais

besoin de clés, il se déverrouille automatiquement
Figure 2: WeMo Switch Smart
lorsque vous arrivez à la maison et se verrouille
> Smart Lock : derrière vous lorsque vous fermez la porte. Un
clavier optionnel signifie que vous pouvez définir
un code pour ouvrir votre porte au cas où vous ne
possédez pas de votre téléphone avec vous [7].
Figure 3 : Smart Lock
4
Un pommeau de douche connecté dont la vocation est de vous faire réaliser des économies d'eau.
Grâce à un jeu de LED colorées, vous pourrez adapter votre consommation d'eau lors de la
douche, l'application connectée vous permettra
de savoir combien d'économies ont été
effectuées [7].
Le t-shirt de sport connecté, composé de
nombreux capteurs, qui permet à son utilisateur de
recueillir une multitude d'informations (altimètre,
cardio-fréquence mètre, accéléromètre) et qui lui
sert également de GPS. Reliées au smartphone, les
données sont ensuite sauvegardées à l'aide d'une
application qui permet également de suivre ses
performances [7].
Figure 4 : Hydrao First
> Le t-shirt connecté:
Figure 5 : Le t-shirt connecté
> La lentille de contact intelligente

En ce moment, Google et Microsoft travaillent sur des
lunettes intelligentes. D'autres ont décidé de créer des
lentilles de contact intelligentes. Les chercheurs de
l'Université de Gand se sont attelés à la tâche et
viennent de sortir un prototype. Cette lentille abrite un
écran LCD capable d'afficher des images
(principalement du texte) directement sur votre œil [7]
Figure 6 : lentille de contact intelligente
5
Il peut être utilisé par les médecins, ce qui leur permet d'obtenir la fréquence cardiaque, le taux respiratoire,
la température de la peau, la posture du corps, la détection des chutes et les lectures d'activité à distance.
Healthpatch Health Monitor : Cela peut alerter les
Figure 7 : Healthpatch Health Monitor médecins sur les

problèmes de santé potentiels avant qu'ils ne surviennent, même lorsque leurs patients ne sont pas au bureau
[7].
2.5. Etude détaillée des composants d’un objet connecté

2.5.1. Microcontrôleur
Un microcontrôleur peut être vu comme un ordinateur situé dans un circuit intégré unique qui est dédié à
l'exécution d'une tâche ou à l'exécution d'une application spécifique.
Figure 8 : Microcontrôleur
Il contient les éléments suivants : de la mémoire, des périphériques d'entrée / sortie programmables ainsi
qu'un processeur. Les microcontrôleurs sont principalement conçus pour des applications embarquées et sont
fortement utilisés dans les appareils électroniques à commande automatique tels que les téléphones portables,
6
les appareils photo, les fours à microondes, les machines à laver, etc. [8].
Le microcontrôleur est composé principalement de quatre parties [8] :
> Un microprocesseur qui va prendre en charge la partie traitement des informations et envoyer des
ordres. Il est lui-même composé d'une unité arithmétique et logique(UAL) et
7
d'un bus de données. C'est donc lui qui va exécuter le programme embarqué dans le microcontrôleur.
> Une mémoire de données (RAM ou EEPROM) dans laquelle seront entreposées les données
temporaires nécessaires aux calculs. C'est en fait la mémoire de travail qui est donc volatile.
> Une mémoire programmable (ROM), qui va contenir les instructions du programme pilotant
l'application à laquelle le microcontrôleur est dédié. Il s'agit ici d'une mémoire non volatile puisque le
programme à exécuter est à priori toujours le même. Il existe différents types de mémoires
programmables que l'on utilisera selon l'application. Notamment :
- OTPROM : programmable une seule fois mais ne coute pas très cher.
- UVPROM : on peut la ré-effacé plusieurs fois grâce aux ultraviolets. -EEPROM : on peut la ré-
effacé plusieurs fois de façon électrique comme les mémoires flash.
La dernière partie correspond aux ressources auxiliaires. Celles-ci sont généralement :
- Ports d'entrées / sorties parallèle et série.
- Des Timers pour générer ou mesurer des signaux avec une grande précision temporelle.
- Des convertisseurs A/N pour traiter les signaux analogiques.
2.5.2. cartes Arduino
C'est une plateforme open-source d'électronique programmée qui est basée sur une simple carte à
microcontrôleur, et un logiciel, incontestable environnement de développement intégré, pour écrire, compiler
et transférer le programme vers la carte à microcontrôleur [9].
Il existe plusieurs modèles d'Arduino parmi eux :
> Carte Arduino UNO :
- Alimentation : via port USB ou 7 à 12 V sur Connecteur
- Microprocesseur : ATMega328
- Mémoire flash : 32 kB
- 14 broches d'E/S dont 6 PWM
- 6 entrées analogiques 10 bits
- Intensité par E/S : 40 mA
- Cadencement : 16 MHz
- Bus série, I2C et SPI gestion des interruptions
- fiche USB B
- dimensions : 74 x 53 x 15 mm [10].
Figure 9 : Carte Arduino UNO
8
Arduino Yun
- mémoire RAM : 64 Mb DDR2
- mémoire flash : 32 kB
- 20 broches d’E/S dont 6 PWM
- intensité par E/S : 40 mA
- cadencement : 16 MHz
- bus série, I2C et SPI
- gestion des interruptions
- fiche micro USB
- 1 port Ethernet, 1 port USB et 1 port micro
- Dimensions : 72 x 53 x 17 mm [10].
Figure 10 :Carte Arduino Yun
Arduino Seeeduino : Cette carte présente l’avantage de s’utiliser directement avec les capteurs, ce qui
permet de réaliser vos prototypes sans soudure.
>
alimentation : port USB microprocesseur :

ATMega328P mémoire flash : 32 kB
14 broches d’E/S dont 6 PWM
6 entrées analogiques 10 bits
cadencement : 16 MHz bus série, I2C et
SPI fiche micro-USB
dimensions : 70 x 54 x 13 mm [10].
- alimentation : via port USB 6 à 20 V non

- régulée sur broche 30
Figure 11 : Carte Seeeduino >
- microprocesseur : ATMega328
Arduino Nano
- fiche USB : mini-USB B
- dimensions : 45 x 18 x 18 mm [10].
Figure 12 : Arduino NANO
9
Microcontrôleur : ATmega32u4.
> Arduino Leonardo Operating Voltage : 5V.
Input Voltage (Recommended) : 7-12V.
Input Voltage (limites) : 6-20V.
Digital I/O Pins : 20.
PWM Channel : 7.
Analog Input Channels: 12.
DC Current per I/O Pin: 40 mA.
DC Current for 3.3V Pin: 50 mA.
Flash Memory: 32 KB (ATmega32u4) of which

4 KB used by boot loader.
Figure 13 : Arduino Leonardo SRAM : 2.5 KB (ATmega32u4).
EEPROM : 1 KB (ATmega32u4).
Clock Speed : 16 MHz.
Lenght : 68.6 mm.
Width : 53.3 mm.
- Weight : 20 g.[10]
Netduino : Carte de développement dont la puissance de calcul globale est supérieure à celle de
l'Arduino. Il existe plusieurs modèles disponibles, y compris Netduino 2[10] :
Vitesse : 120MHz, Cortex-M3 32 bits

- Mémoire Flash : 192 KB
RAM : 60 Ko
Imax : 25 mA par broche (Résistance
Ma
x)
Alimentation : 3.3V mais 5V support
Figure 14 : Netduino
1
0
- alimentation : via port USB ou 7 à 12 V sur

Carte Arduino MEGA - connecteur alim
- microprocesseur : ATMega2560
- fiche USB B
- dimensions : 107 x 53 x 15 mm [10]. 2.5.3. Module de connectivité

Deux modes de connectivité sont distingués [11] :
> connectivité sans fil : Un réseau sans fil
Figure 15 : Carte Arduino MEGA
permet à moins deux terminaux de communiquer
entre eux sans aucune liaison filaire, mais uniquement grâce aux signaux radioélectriques.
Examples: Wi-Fi, Bluetooth, Infrarouge, GSM/3G.
> connectivité filaire : Le réseau filaire est un réseau qui comme son nom l'indique est un réseau
que l'on utilise grâce à une connexion avec fil. Ce réseau utilise des câbles Ethernet pour relier des
ordinateurs et des périphériques grâce à un routeur ou à un commutateur.
Exemples : L’Ethernet.
2.5.. 4. Les capteurs
Un capteur est un dispositif permettant de détecter, en vue de le quantifier et de le représenter, un
phénomène physique sous la forme d'un signal, généralement électrique. Le capteur se différencie du
détecteur et du senseur par sa possibilité de délivrer une grandeur physique directement utilisable pour
une mesure ou une commande [12].
> Catégories des capteurs :

• Les capteurs numériques : Les capteurs numériques donnent en sortie une valeur finie. Par
exemple, si une grandeur physique croît de manière linéaire, la sortie du capteur qui va la
mesurer donnera soit une information du type “TOR ” (Tout Ou Rien), un train d’impulsion ou
un échantillonnage [13].
S Tout ou rien (TOR) : il informe sur l’état d’un système ne pouvant avoir que deux états
stables comme par exemple une vanne. Si cette vanne est ouverte, on affectera à la sortie du
capteur un “ 0 ” ou un “ 1 ” logique selon la volonté du concepteur du capteur et la sortie prendra
l’autre valeur si elle est fermée. Ce type de montage est dit “
bivalent ” : c'est le fait que la sortie du montage ne peut prendre que deux valeurs (ouvert/fermé,
1/0).
S Train d’ impulsions : chaque impulsion est l'image d'un changement d'état. Par exemple, un
codeur incrémental donne un nombre fini et connu d'impulsions par tour.
1
1
S Echantillonnage: c'est l'image numérique d'un signal analogique sous la forme d'un “
escalier ” (on retrouve cette caractéristique en sortie des convertisseurs analogiques /
TOR non » Etat
Numérique j n n in.
1
Train d'impulsion 0 Fréquence
255 a
Echantillonnage **»»*>«*,
r Niveau
Figure16 : capteur numérique

numériques). Pour un intervalle de tension d'entrée, correspond une seule valeur de la sortie.
• Les capteurs analogiques : Les capteurs analogiques servent à transformer une grandeur physique
en un autre type de variation d’impédance, de capacité, d'inductance ou de tension. Un signal
est dit analogique si l'amplitude de la grandeur physique qu'il représente peut prendre une
infinité de valeurs dans un intervalle donné. Ainsi, on peut dire que la tension de secteur
sinusoïdale (230VAC) est un signal de type analogique [13]
S signal continu : c'est un signal qui varie “ lentement ” dans le temps et qu'on retrouve en
sortie d'une sonde de température, de pression ou encore d'une photo résistance.
S temporel : c'est la forme de ce signal au cours du temps. C'est aussi la trace du signal sur
l'écran d'un oscilloscope.
S fréquentiel : c'est le spectre fréquentiel qui transporte l'information désirée :
Figure17 : capteur analogique
2.5.4. Exemples de capteurs

Il existe plusieurs modèles type de capteur pour chaque modèle. Nous présentons les exemples
suivants :
1
2
> Capteur de mouvements PIR :

Ce module est un détecteur de mouvement basé sur un capteur à infrarouges passifs.
> Alimentation : 5 à 9 Vcc

> Consommation : < 55uA
> Angle de détection : < 100° Distance
> de détection : 7 mètres Température -
> 30°C à 80°C Dimensions : 28 x 13 x 13
> mm Prix : 4.3€ [14].
>
Figure 18 : Capteur PIR

> Capteur de mouvement PIR - Grove
Compatible de l'interface Grove
> Alimentation : 3V - 5V
> Angle de détection : 120°
Distance de détection max : 6m
Temps de réponse : de 0.3s à 25s
> Dimension : 20 mm x 40mm
> Précision : 1,5°C[14]
Figure 19 : Capteur PIR GROVE
> Capteur de distance ULTRASON HC-SR04
Plage de détection : 2cm à 4m >

Angle de détection idéal : 15°
Alimentation : 5V
Consummation : 15mA [14]
Figure 20 : Capteur ultrason hc-sr04
1
3
> CAPTEUR DE DISTANCE ADAFRUIT VL53L0X DE 30-1000 MM
Dans le mode par défaut le capteur

peut mesurer une distance de 30mm à 1,2m
Dans le mode "long range" le capteur peut
mesurer une distance de 1,5m à 2m avec une
bonne surface réfléchissante.
> Dimensions : 21.0mm x 18.0mm
x 2.8mm / 0.8" x 0.7" x 0.1"
> Poids: 1.3g / 0.0oz[14]
Figure 21 : Capteur ultra son ADAFRUIT VL53L0X
> Alimentation : 2,7 à 5,5 Vcc

Plage de mesure : -40°C à +125°C
> Précision : _1°C
Conversion : 10 mV/°C
Tension à 25°C : 750 mV
> Prix : 1,75 € [14].
Figure 22 : Capteur TMP36
> Capteur Thermistance - CTN 10K
> Coefficient thermique = -4,6%/°C

> Précision : ±3%
Résistance à 25°C : 10k?
Température max : +150°C
Température mini : -55°C [14]
Figure 23 : Capteur CTN 10K
1
4
> Capteur d’Humidité DHT11
> Alimentation : 5V
Consommation : 0.5 mA en nominal / 2.5 mA maximum
Etendue de mesure température : 0°C à 50°C ± 2°C
> Etendue de mesure humidité : 20-90%RH ±5%RH[14]
Figure 24 : Capteur DHT 11

> Capteur de Température et humidité Pro - Grove
> Compatible de l'interface Grove

> Plage de Température : 0°C à 50°C ± 0.3°C
> Plage de d'humidité : 20% à 90% RH ± 2% RH[14]
Figure 25 : Capteur pro-Grove

> Capteur de position GPS Adafruit Ultimate GPS
Shield
Sensibilité de -165 DBm, mises à jour à 10 Hz, 66 canaux

Faible puissance, consommation à 20 mA
Compatible Arduino UNO, Leonard, Durmilanove
Slot qSD pour stockage de données
Module RTC pour datation avec batterie incluse (jusqu'à
7 ans de durée)
> LED pour signaler le stockage de données
> Sortie PPS
Antenne interne et connecteur u.FL pour antenne externe
> Zone de prototypage [14]
Figure 26 : Capteur GPS Shield
2.5.5. Les cartes d’essai

Une plaque d'essai est d'une très grande utilité pour réaliser des montages électroniques sans soudure, en
association notamment avec une carte à microcontrôleur telle que les cartes Arduino.
1
5
Il est donc capital de bien savoir les utiliser et de comprendre les principes d'utilisation. Rien de très
compliqué, mais il faut bien comprendre. La plaque d'essai s'utilise avec des straps, bouts de fils en
cuivre monobrin (c'est important !!) de taille et de longueurs différentes. Les extrémités des straps
doivent dénudés sur 1 cm environ [15]
> Breadboard 400
Une platine Labdec (appelé en anglais breadboard,

solderless breadboard, protoboard ou plug-board) est un
dispositif qui permet de réaliser le prototype d'un circuit
électronique et de le tester. L'avantage de ce système est d'être
totalement réutilisable, car il ne nécessite pas de soudure. [14]
Figure 27 : Breadboard 400

> Adafruit Perma-Proto Half-sized Breadboard PCB -
Single
Cette plaque à trou Perma-Proto sur le modèle de

la breadboard 400 points est idéale pour reproduire
vos projets testés sur une breadboard car les liaisons
sont identiques. Il suffit donc de reproduire votre
montage sur la plaque à trou Perma-Proto et de
souder les composants dessus pour reproduire votre
montage à l'identique [14].
Figure 28 : Breadboard PCB - Single

2.5.6. Les câbles
Ces câbles USB Sont nécessaire pour connecter
facilement en USB les cartes Arduino. Il existe plusieurs
types de câble selon le matérielle que nous avons utilisé.
Par exemple USB « 2.0 câble type A/B » .Utiliser pour
connecter Genuino Uno, Genuino Mega 2560, Genuino
101 ou toute carte avec le port USB femelle A de votre
ordinateur. La longueur du câble est d'environ 178cm [14].
Figure 29 : les câbles USB
1
6
2.5.7. LED’S Une LED (en français : DEL : diode

électroluminescente) est un composant électronique
et optique, qui en étant traversé par du courant
électrique, émet une lumière d'une intensité diffuse.
Les LED consomment peu d'électricité [16].
2.5.8. Les résistances

Figure 30 : Les LED
La résistance électrique traduit la propriété d'un

composant à s'opposer au passage d'un courant
électrique (l'une des causes de perte en ligne
matérielle électronique [14].

Figure 31 : Une résistance
d'électricité). Elle est souvent désignée par la
lettre R et son unité de mesure est l'ohm. Elle est
liée aux notions de résistivité et de conductivité
électrique. On utilise une résistance de 560 ? pour
la sécurité des
3. Domaines d’application des systèmes d’IoT
Les applications potentielles de l'IoT sont nombreuses et variées, pénétrant dans pratiquement tous
les domaines de la vie quotidienne des individus, des entreprises et de la société dans son ensemble.
L'application IoT couvre des environnements / espaces «intelligents» dans des domaines tels que:
transport, bâtiment, ville, style de vie, commerce, agriculture, usine, chaîne d'approvisionnement,
urgence, santé, interaction utilisateur, culture et tourisme, environnement et énergie. Dans ce qui suit,
nous présentons quelques domaines d'applications des systèmes d'IoT, pour chaque domaine, nous
citons quelques exemples [17].
3.1. Vie intelligente
Appareils à télécommande: Allumer et éteindre les appareils à distance pour éviter les accidents et
économiser de l'énergie,
1
7
Météo: Affiche les conditions météorologiques extérieures telles que l'humidité, la température, la
pression, la vitesse du vent et la pluie avec possibilité de transmettre des données sur de longues
distances.
Avec un écran LCD indiquant ce qu'il y a à l'intérieur, les aliments qui arrivent à expiration, les
ingrédients que vous devez acheter et toutes les informations disponibles sur une application pour
smartphone.
> Machines à laver vous permettant de surveiller le linge à distance, Ainsi, des gammes de cuisines
menues d'interfaces sur des applications Smartphone permettent le contrôle de la température et la
surveillance de la fonction d'auto nettoyage du four à distance, surveillance de la sécurité: caméras
et systèmes d'alarme à domicile pour se sentir en sécurité dans la vie de tous les jours à la maison.
Ouvertures de portes et infractions pour empêcher les intrus, énergie et utilisation de l'eau:
surveillance de la consommation d'énergie et d'eau pour obtenir des conseils sur la façon
d'économiser les coûts et les ressources, et bien d'autres ...
3.2.Villes intelligentes
Surveillance des vibrations et des conditions matérielles dans les bâtiments, ponts et monuments
historiques.
Eclairage intelligent et adapté aux conditions météorologiques dans les réverbères,
Sécurité: Surveillance vidéo numérique, gestion du feu, systèmes d'annonces publiques,
> Transport: Smart Roads et Intelligent High- des moyens avec des messages d'alerte et des
détournements en fonction des conditions climatiques et des événements inattendus comme les
accidents ou les embouteillages,
Smart Parking: Suivi en temps réel de la disponibilité des places de stationnement dans la ville
permettant aux résidents d'identifier et de réserver les espaces disponibles les plus proches.
Niveaux d'ordures dans les conteneurs pour optimiser les voies de collecte des ordures. Les
poubelles et les bacs de recyclage avec étiquettes RFID permettent au personnel de l'assainissement
de voir quand les ordures ont été jetées
3.3.L’environnement intelligent
Surveillance de la pollution de l'air:
Contrôle des émissions de CO2 des usines et des gaz toxiques générés dans les fermes,
Détection des incendies de forêt: Surveillance des gaz de combustion et des conditions
préemptives d'incendie,
surveillance météorologique:
surveillance de l'humidité, température, pression, vitesse du vent et pluie, séisme
Détection précoce, qualité de l'eau: Étude de la qualité de l'eau dans les rivières et dans la mer
pour l'admissibilité à l'usage potable.
3.4.L’industrie intelligente
Gaz explosifs et dangereux: Détection des niveaux de gaz et des fuites dans les
environnements industriels, environnants des usines chimiques et des mines,
Surveillance des niveaux de gaz toxique et d'oxygène dans les usines chimiques pour assurer la
sécurité des travailleurs et des biens,
Surveillance des niveaux d'eau, de pétrole et de gaz
Réservoirs et Citerne,
> Entretien et réparation:
Les prédictions précoces sur les défaillances d'équipement et la maintenance du service
1
8
peuvent être automatiquement programmées avant une défaillance réelle de la pièce en

installant des capteurs à l'intérieur de l'équipement pour surveiller et envoyer des rapports.
3.5. La santé intelligente
Surveillance des patients: Surveillance des conditions des patients dans les hôpitaux et chez les
personnes âgées,
> Réfrigérateurs médicaux: Contrôle des conditions à l'intérieur des congélateurs stockant des
vaccins, médicaments et éléments organiques,
Détection Automne: Assistance pour personnes âgées ou handicapées vivant indépendants,
Dentaire: Bluetooth connecté avec une brosse à dents, avec une application Smartphone
permettant l'analyse de brossage et donne des informations sur les habitudes de brossage sur le
Smartphone. Ces informations sont peuvent être utiles pour les utilisateurs (vie privée) ou pour
montrer des statistiques au dentiste.
Surveillance de l'activité physique: Capteurs sans fil placés sur le matelas détectant de petits
mouvements comme la respiration et la fréquence cardiaque. en lançant et en tournant pendant
le sommeil, fournissant des données disponibles via une application sur le Smartphone.
3.6. L’énergie intelligente
Smart Grid: Surveillance et gestion de la consommation d'énergie, Eoliennes / Centrale
électrique: Surveillance et analyse du flux d'énergie des éoliennes et des centrales électriques,
et communication bidirectionnelle avec des compteurs intelligents des consommateurs pour
analyser les habitudes de consommation,
Contrôleurs d'alimentation: Contrôleur pour Alimentations AC-DC qui déterminent l'énergie
requise et améliorent l'efficacité énergétique avec moins de gaspillage d'énergie pour les
alimentations liées aux ordinateurs, aux télécommunications et aux applications électroniques
grand public.
Installations photovoltaïques: surveillance et optimisation des performances des centrales
solaires.
4. Les avantages et les inconvénients des systèmes d’IoT

Les objets connectés offrent de nombreux avantages aux utilisateurs principalement la facilitation de la
vie quotidienne. Notamment, dans certains domaines comme la santé, par exemple les patients évitent
certains déplacements vers les établissements de santé, en se servant des objets connectés pour
transmettre des éléments permettant de diagnostiquer leurs états [18]. Dans le domaine de la
domotique, les objets connectés améliorent considérablement la sécurisation et le contrôle des habitats,
notamment, en multipliant les détecteurs d'anomalie dans un domaine, et en automatisant l'envoi
d'alerte vers les autorités, en cas d'intrusion. Les principaux soucis des utilisateurs des objets connectés
resté donc dans le problème de la sécurité des informations (dit objet connecté dit échange
d'informations « la sécurisation des données personnelles confidentielles ») et donc risque
d'interception ou de détournement. On peut dire aussi que Les objets connectés vont nous rendre
fainéants et la maitrise des informations est un peu difficile, auquel les éditeurs et concepteurs
continuent de focaliser leurs efforts et innovations [19]
5. Les Plateformes D’IoT :

Une plateforme IoT permet de faciliter la connexion de toutes sortes d'objet au réseau ainsi que le
développement d'applications pour contrôler et gérer ces objets. Toutes la complexité de la connectivité
est tâche confiée à plate-forme IoT.
1
9
La définition d'une plateforme IoT varie en fonction des éditeurs, une plateforme IOT permet de
• Connecter les objets à un SI.

• Authentifier et sécuriser les objets connectés.
• Gérer les données et les commandes à envoyer et à recevoir.
• Collecter, visualiser et analyser des données.
• Intégration avec d'autres services Web.
La plate-forme IoT garantit une intégration transparente avec différents matériels en utilisant une
gamme de protocoles de communication populaires, en appliquant différents types de topologie
(connexion directe ou passerelle) et en utilisant des SDK (Software Development Kit) si nécessaire.
Grâce aux interfaces d'intégration fournies par la plate-forme, on peut également alimenter les données
IoT collectées dans des systèmes spécifiques de visualisation /stockage de données analytiques /
données et transmettre des données à des périphériques connectés (configuration, notifications) ou
entre eux (contrôles, événements) en utilisant différents types d'applications utilisateur.
Une plate-forme IoT est aussi souvent appelée middleware IoT, ce qui souligne son rôle fonctionnel
comme celui d'un médiateur entre le matériel et les couches applicatives. Les meilleures plates-formes
IoT peuvent être intégrées à presque tous les périphériques connectés et se fondre dans les applications
utilisées par l'appareil [20].
5.1.La plate-forme AWS IoT (Amazon Web Service)
AWS IoT est une plate-forme qui permet de connecter les appareils aux services AWS et à d'autres
appareils. Elle sécurise les données et interactions, traite les données transmises par les différents
appareils et déclenche des actions en conséquence. Nous distinguons les fonctionnalités suivantes :
> Kit SDK pour les appareils AWS IoT : Pour aider les équipements matériels ou les applications
mobiles à connecter facilement et rapidement. Le kit SDK pour les appareils AWS IoT permet la
connexion et l'authentification des appareils, ainsi que l'échange de messages avec AWS IoT, via
les protocoles MQTT, WebSockets ou HTTP. Ce kit SDK prend en charge les langages C,
JavaScript et Arduino.
> Passerelle AWS IoT : La passerelle AWS IoT permet aux appareils de se connecter en toute
sécurité et de communiquer efficacement avec AWS IoT. La passerelle permet l'échange de
messages selon un modèle publication/souscription qui permet des communications de type 1 à 1
ou 1 à plusieurs. Dans le modèle AWS IoT de communication 1 à plusieurs, un appareil connecté
peut diffuser des données à plusieurs abonnés sur un sujet donné.
> Authentification et autorisation : AWS IoT assure l'authentification mutuelle et le chiffrement
sur tous les points de connexion, si bien qu'aucun échange de données ne se produit entre les
appareils et AWS IoT sans que les identités n'aient été vérifiées. AWS IoT prend en charge la
méthode AWS d'authentification (appelée « SigV4 ») ainsi que l'authentification basée sur le
certificat X.509.
Registre : Un registre identifie chaque appareil et permet d'assurer le suivi de ses métadonnées. Le
registre affecte une identité unique à chaque appareil, selon un format cohérent, quel que soit le
type d'appareil et le mode de connexion utilisés. Il intègre également des métadonnées qui
décrivent les caractéristiques de l'appareil. Le registre stocke les métadonnées des appareils sans
frais supplémentaires et pour une durée illimitée tant que la consultation ou mettez à jour le registre
au moins une fois tous les 7 ans.
Versions Shadow : Avec AWS IoT, Avoir la possibilité de créer une version virtuelle persistante,
2
0
ou version « shadow », qui correspond au dernier état de chaque appareil et permet aux
applications et aux autres équipements de lire les messages de l'appareil et d'interagir avec ce
dernier. Les versions Shadow conservent le dernier état transmis et celui souhaité pour chaque
appareil, et ce, même si l'appareil est déconnecté. La version Shadow vous permet de conserver
l'état de chacun de vos appareils pendant un an gratuitement.
Moteur de règles : Le moteur de règles permet de concevoir des applications AWS IoT qui
collectent, traitent et analysent les données transmises par les appareils connectés afin de
déclencher des actions. Le moteur de règles évalue les messages entrants publiés dans AWS IoT et
les convertit afin de les transmettre à un autre appareil ou à un service de Cloud, selon les règles
métier qui est définies. Une même règle peut déclencher une ou plusieurs actions en parallèle [21].
Figure 32 : Architecture AWS IoT
5.2. Google Cloud Platform

Cette infrastructure permet de gérer les flux de données alimentés par des millions d'appareils
intelligents dans Internet of Things. L'architecture de ce type de traitement de flux en temps réel doit
traiter de l'importation, du traitement, du stockage et de l'analyse de données de centaines de millions
d'événements par heure.
Devices : Les périphériques sont des dispositifs physiques qui interagissent avec le monde et
recueillent des données. En général, ils peuvent être considérés en deux groupes : les
dispositifs contraints et standard.
1. Les périphériques contraints : peuvent être très petits et avoir très peu de ressources en
termes de calcul, de stockage, . . . etc. Ils peuvent communiquer uniquement via des
2
1
2. réseaux qui ne peuvent pas accéder directement à la plate-forme, par exemple via
Bluetooth Low Energy (BLE).
3. Les appareils standards : ressemblent plus à de petits ordinateurs. Ils peuvent acheminer
des données directement sur des réseaux vers la Plateforme passé par une certaine forme de
périphérique de passerelle.
> Ingestion (Capacité) :

1. Cloud Pub/Sub : est un système de messagerie qui peut agir comme un absorbeur de
d'objets, à la fois pour les flux de données entrantes ainsi que les modifications apportées à
l'architecture de l'application. Même les périphériques standards peuvent avoir une capacité
limitée à stocker et à réessayer d'envoyer des données de télémétrie.
2. Stackdriver Monitoring and Stackdriver Logging : Stackdriver Monitoring fournit des
statistiques de séries chronologiques sur les principaux indicateurs de santé et peut vous alerter
dès que des problèmes surviennent dans la flotte de périphériques.
Stackdriver Logging peut collecter des données de démarrage et d'exécution sur les
applications exécutées sur l'appareil et peut servir de source clé pour l'analyse interne des
applications.
Constrained
Devices
Application &
Présentation
App
Engine
Container
Engine
Compute
Engine
Figure 33 : Architecture Google Cloud plateforme

Pipelines : gère les données après son arrivée sur la Plateforme, de la même façon que les pièces
sont gérées sur une ligne d'usine. Cela inclut des tâches telles que :
1. Transformation des données : convertir les données dans un autre format, par exemple, convertir
une tension de signal de périphérique capturée en une unité étalonnée de mesure de la température.
2. Agrégation et calcul des données : En combinant des données, vous pouvez ajouter des contrôles,
tels que la moyenne des données sur plusieurs périphériques afin d'éviter d'agir sur
2
2
3. un seul périphérique, ou de vous assurer que la dispose de données exploitables si un seul

périphérique est hors ligne.
4. Enrichissement des données : combiner les données générées par l'appareil avec d'autres
métadonnées sur le périphérique ou avec d'autres ensembles de données, comme les données
météorologiques ou de trafic, pour une analyse ultérieure.
5. Déplacement de données : stocker les données traitées dans un ou plusieurs lieux de stockage
final.
6. Cloud Dataflow : est conçu pour exécuter toutes ces tâches de pipeline sur les données de lot et
de flux.
Storage : les données du monde physique se présentent sous diverses formes et tailles. La
Plateforme offre une gamme de solutions de stockage, depuis des blocs de données non structurés
avec Google Cloud Storage, tels que des images ou des flux vidéo de caméras connectées, le
stockage structuré d'entités avec Google Cloud Datastore et des bases de données chronologiques
de haute performance avec Google Cloud Bigtable.
> Analytics : est l'endroit où vous extrayez la valeur de l'information à partir des données brutes ou
traitées. Bien que puiser effectuer certaines analyses pendant la diffusion dans le pipeline Cloud
Dataflow, la majeure partie du traitement analytique concerne les données accumulées dans
différents systèmes de stockage. Souvent, la valeur des analyses IoT provient de la combinaison de
données du monde physique avec des données provenant d'autres sources, telles que des données
de relation client ou des systèmes d'information en ligne.
1. BigQuery : fournit un entrepôt de données entièrement géré avec une interface familière,
similaire à SQL.
2. Cloud Dataflow : Cela signifie que vous pouvez appliquer une nouvelle logique de traitement à
de nouvelles données dans le pipeline et également réappliquer la nouvelle logique aux données
historiques maintenant stockées.
3. Cloud Datalab : fournit une Table de travail de données interactif pour explorer les ensembles
de données avec une approche de bloc-notes qui vous permet de combiner code, commentaire et
graphiques.
4. Cloud Dataproc : est une solution de gérée l'exécution de Hadoop et Spark, que vous pouvez
utiliser pour exploiter l'étendue et la portée de ces écosystèmes.
> Applications and presentation : la réalisation de la valeur des données nécessite une action. Cette
action peut être une réponse automatisée par une application longue durée ou la présentation de
données à un décideur humain. Pouvoir utiliser plusieurs services variés pour héberger des
applications sur la plateforme, y compris Google Container Engine pour les applications à base de
conteneurs, les environnements standards et flexibles Google App Engine en tant que plateforme
gérées pour les applications évolutives et Google Compute Engine, offrant des VM à haute
performance pour un maximum la flexibilité [22].
5.3. IBM Cloud Platform
IBM Watson IoT Platform fournit aux applications un accès puissant aux terminaux et aux données IoT
afin de vous aider à composer rapidement des applications d'analyse, des tableaux de bord de visualisation
et des applications IoT mobiles.
Watson IoT Platform vous permet d'effectuer des opérations de gestion de terminaux puissantes, de stocker
des données de terminal et d'y accéder, et de connecter une grande diversité de terminaux et de terminaux
de passerelle. Watson IoT Platform fournit une communication sécurisée vers et depuis vos terminaux à
l'aide de MQTT et de TLS.
2
3
Watson IoT Platform communique avec vos applications et vos terminaux à l'aide de l'API Watson IoT
Platform et du protocole de messagerie Watson IoT Platform. Le tableau de bord Watson IoT Platform se
connecte en tant qu'interface utilisateur initiale pour simplifier les opérations au sein de la plateforme. Les
données de terminal peuvent être stockées ou utilisées à l'aide de solutions d'analyse.
IBM® Bluemix
Watson™ IoT Platform
Applications
API nn
Watson IoT Platform
Applications et services
MQTT
Terminaux IoT HTTF API REST& en * MQTT
HTTP
Applications
temps réel
Cloud Analyses
■*- MQTT Edge Analyses
Intégration de
Tableau de bord chaîne de blocs
Watson IoT «- HTTP
Platform
Internet
Figure 34 : architecture Ibm waston

Organisations : Lorsque vous vous enregistrez auprès de Watson IoT Platform, vous recevez un
ID d'organisation. Votre ID d'organisation est un identificateur unique composé de six caractères
pour votre compte. Les organisations s'assurent que vos données ne sont accessibles que par vos
terminaux et vos applications. Après l'enregistrement, les terminaux et les clés d'API sont liés à
une organisation unique. Lorsqu'une application se connecte au service à l'aide d'une clé d'API,
elle s'enregistre à l'organisation qui est associée à la clé d'API utilisée. Pour votre sécurité, la
communication entre les organisations n'est pas possible. Le seul moyen de transmettre des
données entre deux organisations consiste à créer une application au sein de chaque organisation
qui communiquera avec les applications situées dans l'autre organisation.
> Terminaux : Un terminal peut être n'importe quel élément doté d'une connexion à Internet et qui
peut insérer des données via une commande push dans le service Cloud. Toutefois, les terminaux
ne peuvent pas communiquer directement avec d'autres terminaux, mais ils acceptent des
commandes émises par des applications et envoient des événements à des applications. Les
terminaux dans Watson IoT Platform sont identifiés par un jeton d'authentification unique. Les
terminaux doivent être enregistrés avant de pouvoir se connecter à Watson IoT Platform.
Passerelles : Les passerelles sont des terminaux spécialisés qui possèdent les fonctions combinées
d'une application et d'un terminal, ce qui leur permet de servir de points d'accès pour d'autres
terminaux. Les terminaux qui ne peuvent pas se connecter directement à Internet peuvent accéder
au service Watson IoT Platform en se connectant
d'abord au terminal de passerelle. Les passerelles doivent être enregistrées avant de pouvoir se
connecter au service.
Applications : Une application peut être n'importe quel élément doté d'une connexion à Internet et
qui interagit avec les données des terminaux et contrôle le comportement de ces terminaux. Les
applications s'identifient dans Watson IoT Platform à l'aide d'une clé d'API et d'un ID d'application
unique. Contrairement aux terminaux, les applications individuelles n'ont pas besoin de
2
4
s'enregistrer avant de pouvoir se connecter à Watson IoT Platform. Toutefois, elles doivent utiliser
une clé d'API valide qui a été enregistrée.
Evénements : Les événements constituent le mécanisme par lequel les terminaux publient des
données sur Watson IoT Platform. Les terminaux contrôlent le contenu de leurs messages et
affectent un nom à chaque événement envoyé. Watson IoT Platform utilise les données
d'identification qui sont associées à chaque événement reçu afin de déterminer le terminal qui l'a
envoyé. Cette architecture empêche les terminaux de simuler les droits d'accès d'autres terminaux.
Les applications peuvent traiter des événements en temps réel et voir la source de l'événement et
les données contenues dans ce dernier. Les applications doivent être configurées pour définir les
terminaux et les événements auxquels ils sont abonnés.
Commande : Les commandes représentent le mécanisme qui permet aux applications de
communiquer avec des terminaux. Seules les applications peuvent envoyer des commandes, et ces
dernières sont envoyées à des terminaux spécifiques. Le terminal doit déterminer l'action à
exécuter dès la réception d'une commande donnée. Les terminaux peuvent être conçus pour écouter
n'importe quelle commande ou pour s'abonner à une liste de commandes spécifiée [23].
5.4. Comparaison des plateformes
D'abord, On va présenter une liste des principales caractéristiques qui sont importantes pour toute plate-
forme logicielle IoT, ensuite la comparaison des mesures dans laquelle ces principales caractéristiques ont
été mises en œuvre dans les plates-formes logicielles actuelles IoT.
Gestion d’appareils : La gestion des périphériques est l'une des caractéristiques les plus
importantes attendues de toute plateforme logicielle IoT. La plate-forme IoT doit tenir à jour une
liste des périphériques qui lui sont connectés et suivre leur état de fonctionnement.
Il doit être en mesure de gérer les mises à jour de la configuration, du microprogramme et de
fournir des rapports d'erreur au niveau du périphérique et de la gestion des erreurs. À la fin de la
journée, les utilisateurs des périphériques devraient être en mesure d'obtenir des statistiques de
niveau de périphérique individuel.
> L’intégration : Le soutien à l'intégration est une autre caractéristique importante attendue d'une
plate-forme logicielle IoT. L'API devrait permettre d'accéder aux opérations importantes et aux
données qui doivent être exposées à partir de la plateforme IoT. Il est courant d'utiliser les API
REST pour atteindre cet objectif.
Protocoles de collecte de données : Un autre aspect important qui nécessite une attention est les
types de protocoles utilisés pour la communication de données entre les composants d'une plate-
forme logicielle IoT. Une plate-forme IoT peut avoir besoin d'être mise à l'échelle à des millions
ou même des milliards de périphériques. Des protocoles de communication légers devraient être
utilisés pour permettre une faible consommation d'énergie ainsi qu'une faible fonctionnalité de
bande passante réseau.
> Analyse de données : Les données collectées à partir des capteurs connectés à une plateforme IoT
doivent être analysées de manière intelligente afin d'obtenir des informations significatives. Il
existe quatre principaux types d'analyse qui peuvent être effectués sur les données IoT :
• Analyse en temps réel.
• Analyse en lots.
• Analyse prédictive.
• Analyse interactive.
Les analyses en temps réel effectuent une analyse en ligne (à la volée) des données en continu. Les
2
5
opérations d'exemple comprennent les agrégations basées sur des fenêtres, le filtrage, la
transformation et ainsi de suite.
L'analyse par lot exécute des opérations sur un ensemble de données accumulées. Ainsi, les
opérations par lot se déroulent à des périodes de temps planifiées et peuvent durer plusieurs heures
ou plusieurs jours.
L'analyse prédictive se concentre sur les prédictions basées sur diverses techniques statistiques et
d'apprentissage automatique.
Les analyses interactives exécutent des analyses exploratoires multiples sur les données en flux et
en lots.
visualisation de données : Avec une visualisation rapide et facile, on peut voir les données en
quelques secondes et déduire des informations significatives à partir des visuels.
La visualisation des données est un terme général qui décrit tout effort visant à aider les gens à
comprendre l'importance des données en les plaçant dans un contexte visuel. Les modèles, les
tendances et les corrélations qui pourraient passer inaperçus dans les données textuelles peuvent être
exposés et reconnus plus facilement avec le logiciel de visualisation de données.
Tarification : Action d'établir le prix d'un service fourni par une plateforme IOT. Le client ne paie
que ce qu'il utilise. Les tarifs sont calculés en fonction du nombre de messages publiés sur la
plateforme IoT (coût de publication) et du nombre de messages envoyés par la plateforme IoT vers
les appareils ou applications (coût d'envoi).
> Sécurité de l’information : Les mesures de sécurité de l'information requises pour exploiter une
plate-forme logicielle IoT sont beaucoup plus élevées que les applications logicielles générales et
les services. Des millions de dispositifs connectés à une plateforme IoT signifient que nous devons
anticiper un nombre proportionnel de vulnérabilités. Généralement, la connexion réseau entre les
périphériques IoT et la plateforme logicielle IoT devrait être cryptée avec un mécanisme de
cryptage fort pour éviter les écoutes potentielles [24].
2
6
IBM Platform Google Cloud

AWS Platform
Watson Platform
Gestion oui oui oui

d’appareils
L’intégration REST and REST API REST API

Real-time APIs
Protocoles de MQTT,
MQTT, HTTPS Thread
collecte de HTTP1.1,
données WebSockets
Analyse de Analyse en temps Analyse en temps Analyse en temps

données réel réel réel
Visualization de Oui (tableau de Oui (tableau de

Oui(portail Web)
données bord Google IoT) bord AWS IoT)
IBM affiche trois

tarifs : gratuit pour Gratuit jusqu'à
Tarification les start-up et les 250 000
"amateurs", 24,15 messages par mois,
$ par mois pour les / pendant un an.
"moyennes" Puis 5 $ par million
entreprises, 175,35 de messages
$ pour les grandes.
Link
Encryption
(TLS), Link
Sécurité Link
Authentication Encryption
(IBM Cloud SSO), (TLS),
de Encryption
l’information Identity Authentication
(TLS)
management (SigV4, X.509)
(LDAP)
Table 1 : Comparaisons entre les Platform
7. Protocole de communication
7.1. Protocole http :
Http est un protocole client/serveur qui utilise le principe requête/réponse. Nous avons choisi le http pour
interagir avec le service de base de données « Cloudant ». On utilise la méthode GET pour demander une
ressource et la méthode POST pour stocker les données. Nous avons choisi le protocole http pour plusieurs
raisons :
• Comme le service Cloudant utilise les bases de données NoSQL et stocke les données en tant que
documents avec le format JSON, il est facile d'interroger les données avec une demande http. Ces
données sont traitées alors dans les différentes applications.
2
7
• La réponse de Cloudant est un fichier texte avec le format JSON. Donc Un http est la solution idéale
pour obtenir les données.
• La plupart des langages de programmation tels que java prennent en charge le protocole http sans
avoir besoin de bibliothèques externes.
7.2. Le protocole MQTT
MQTT permet concrètement aux objets 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 [26]
Nous avons choisi le protocole MQTT pour de nombreuses raisons :
• Le MQTT échange les données en temps réel ce qui nous aide à créer et à envoyer des notifications en
même temps qu'une chose anormale détectée.
• Il fonctionne pour les appareils à faible puissance, dans notre cas c'est l'Arduino.
• Un protocole facile à utiliser en raison du principe de publication / abonnement.
Publication / abonnement
Le protocole MQTT est basé sur le principe de la publication de messages et de l'abonnement à des
sujets, ou "pub / sub". Plusieurs clients se connectent à un courtier et s'abonnent aux sujets qui les
intéressent. Les clients se connectent également à courtier et publier des messages sur des sujets. De
nombreux clients peuvent s'abonner aux mêmes sujets et faire avec les informations comme ils veulent. Le
courtier et MQTT agissent comme une interface simple et commune pour tout ce à quoi se connecter [27].
Qualité de service
MQTT définit trois niveaux de qualité de service (QoS). La QoS définit à quel point le courtier / client
essayera d'assurer qu'un message est reçu. Les messages peuvent être envoyés à n'importe quel niveau de
qualité de service, et les clients peuvent tenter de s'abonner aux sujets à n'importe quel niveau de QoS. Cela
signifie que le client choisit la QoS maximale qu'il recevra. Par exemple, si un message est publié à QoS 2
et qu'un client est abonné à QoS 0, le message sera livré à ce client avec QoS 0. Si un deuxième client est
également abonné au même sujet, mais avec QoS 2, il recevra le même message mais avec QoS 2. Pour un
deuxième exemple, si un client est abonné à QoS 2 et qu'un message est publié sur QoS 0, le client
recevez-le sur QoS 0. Des niveaux plus élevés de QoS sont plus fiables, mais impliquent une latence plus
élevée et ont des exigences de bande passante plus élevées[27].
0: Le courtier / client remettra le message une fois, sans confirmation.
1: Le courtier / client remettra le message au moins une fois, avec confirmation requise. 2: Le courtier /
client livrera le message exactement une fois en utilisant une poignée de main en quatre étapes
Mosquitto
Mosquitto est un courtier de messages open source (sous licence BSD) qui implémente le protocole de
transport MQ Telemetry version 3.1. MQTT fournit une méthode légère d'exécution de la messagerie à
l'aide d'un modèle de publication / abonnement. C le rend approprié pour la messagerie «de machine à
machine» comme avec des capteurs de faible puissance ou des appareils mobiles tels que des téléphones,
des ordinateurs embarqués ou des microcontrôleurs comme l'Arduino[27].
Le serveur
1883 : MQTT, unencrypted
8883 : MQTT, encrypted
8884 : MQTT, encrypted, client certificate required
8080 : MQTT over WebSockets, unencrypted
8081 : MQTT over WebSockets, encrypted
Les ports cryptés prennent en charge TLS v1.2, v1.1 ou v1.0 avec des certificats x509 et requièrent le
2
8
support du client pour se connecter. Dans tout cas, vous devez utiliser le fichier d'autorité de certification
mosquitto.org.crt pour vérifier la connexion au serveur. Port 8884 exige que les clients fournissent un
certificat pour authentifier leur connexion. Si vous souhaitez obtenir un certificat client, S'il vous plaît,
faites-le toucher [27].
Principe de fonctionnement : Contrairement au principe du client/serveur utilisé sur le Web, MQTT
utilise celui de la publication/souscription : plusieurs clients se connectent à un serveur unique (appelé
broker) pour soit publié des informations, soit souscrire à leur réception [27]. Avantages de MQTT [27] :
S Légèreté : Beaucoup moins verbeux que HTTP, avec un côté asynchrone natif.
S Flexibilité : MQTT est basé sur la couche réseau TCP/IP, utilisée par les protocoles internet dont
http .On peut donc le trouver sur n'importe quelle plateforme matérielle, que ce soit un Arduino,
un Raspberry Pi, un PC ou même un Cloud Microsoft Azure ou Amazon AWS.De plus, on peut
faire passer n'importe quel message sur les topics, par exemple du binaire ou du JSON, selon les
besoins.
S Sécurité : De nombreuses possibilités de sécurisation sont disponibles. Mot de passe,
authentification par certificats client et serveur, chiffrement SSL/TLS, listes de contrôle
d'accès.. .C'est une qualité à ne pas négliger dans un monde où les objets connectés constituent un
vecteur d'attaque important.
S Intégrité des données : MQTT introduit la notion de qualité de service (QOS) qui permet à un
client de s'assurer qu'un message a bien été transmis, avec différents niveaux de fiabilité. Il y a
aussi une fonctionnalité assez formidable : le will message, qu'on pourrait traduire par “testament”.
Il s'agit d'un topic qui est envoyé automatiquement lorsqu'un client se déconnecte. Cela permet à
n'importe quel client d'être notifié post mortem de la déconnexion d'un autre client et d'agir en
conséquence.
Inconvénients [27]
S Arborescence des topics : Comme nous l'avons vu, les topics forment une arborescence dont les
éléments sont séparés par des “/”. Cette arborescence doit être conçue correctement a priori afin de
pouvoir supporter toute évolution des nouveaux topics susceptibles d'apparaître dans la vie du
projet. Cela permettra de garantir la rétrocompatibilité des clients amenés à se connecter en
MQTT.
S Prix de la sécurité : Il n'y a pas de miracle : comme partout ailleurs, l'utilisation du protocole
SSL/TLS a un coût non négligeable en termes de performances sur de l'embarqué contraint. On ne
peut déployer du MQTT sécurisé qu'avec un matériel suffisamment puissant. Pour donner un ordre
d'idée, il faut l'équivalent de la puissance d'un Raspberry Pi 2 pour que les performances soient
suffisantes. Un Arduino permettra de mettre en place du MQTT non sécurisé mais les couches de
sécurité additionnelles seront trop lourdes pour lui. De plus, l'échange de certificats client/serveur
est relativement compliqué à mettre en œuvre. Un couche de sécurité propriétaire est donc la
bienvenue, mais complexifie le développement.
Implémentations
MQTT depuis sa version 3.1.1 est maintenant un standard OASIS, (Consortium mondial qui travaille
pour la standardisation de formats de fichiers ouvert). Il existe de nombreuses implémentations dans la
plupart des langages de programmation (C, C++, Java, Python, . ,.).La plus connue est nommée mosquitto
(avec deux t), mais des implémentations propriétaires existent aussi comme HiveMQ, qui propose de
meilleures performances et une plus grande facilité de passage à l'échelle sur des serveurs positionnés dans
le Cloud par exemple [27].
MQTT est donc un protocole léger, facile à appréhender, très souple et sécurisable. Il est de plus en plus
2
9
au cœur des projets IoT et supporté par la plupart des services de Cloud. MQTT est un protocole
dynamique qui continue à évoluer. Par exemple, il intègre dorénavant les Web Sockets qui lui ouvrent une
porte sur le monde du Web [27].
8. Conclusion
Ce chapitre a fait l'objet d'une étude sur la technologie d'IoT. Nous avons présenté les différents concepts et
composants ainsi que les caractéristiques des systèmes d'IoT, leurs domaines d'applications et leurs défis.
En particulier, nous avons étudié la communication et les plateformes de gestion des systèmes d'IoT qui
facilitent, aux développeurs, la mise en œuvre de la communication, ainsi, elles permettent d'accélérer et de
réduire le coût de développement des produits et des applications IoT.
D'après l'étude des domaines d'applications, nous pouvons dire que les villes intelligentes englobent
presque tous les domaines d'application d'IoT. De ce fait, le chapitre suivant fera l'objet d'une étude
générale des Smart Cities.
3
0
Chapitre2 : Les Villes Intelligentes des Objets et
les Smart Lighting
Les Villes Intelligentes et les Smart Lighting
Chapitre 2
Les Villes Intelligentes
et les Smart Lighting
1. Introduction
ctuellement les villes intelligentes attirent beaucoup d'attention, car c'est une façon de A
repenser les villes dans un contexte de croissance urbain. En Europe, près des trois quarts des habitants
vivent dans les villes ; et l'un des plus grands défis auxquels l'Union européenne va faire face est la
meilleure façon de concevoir et d'adapter les villes en un environnement intelligent et durable. L'UE
affronte ce défi grâce à l'initiative européenne sur les villes intelligentes, qui s'appuie sur les politiques
européennes et nationales orientées vers l'efficacité énergétique, les bâtiments intelligents, les réseaux
d'approvisionnement en énergie, et enfin la mobilité et les transports [28]. Dans ce travail, nous nous
intéressons particulièrement aux Smart Street et comme domaine d'application nous allons choisir le
Smart Lighting.
2. Les villes intelligentes

2.1. Définition de la ville intelligente
La ville intelligente (voir figure 2.1) est un nouveau concept de développement urbain. Il s'agit
d'améliorer la qualité de vie des citadins en rendant la ville plus adaptative et efficace, à l'aide de
nouvelles technologies qui s'appuient sur un écosystème d'objets et de services. Le périmètre couvrant
ce nouveau mode de gestion des villes inclut notamment : infrastructures publiques (bâtiments,
mobiliers urbains, domotique, etc.), réseaux (eau, électricité, gaz, télécoms) ; transports (transports
publics, routes et voitures intelligentes, covoiturage, mobilités dites douces - à vélo, à pied, etc.) ; les e-
services et e-administrations [29]. Il existe plusieurs définitions des villes intelligentes, telles que celles
définies, respectivement, par Giffinger, Jean Bouinot et Fadela Amara :
Selon Giffinger, « les villes intelligentes peuvent être identifiées (et classées) d’après six critères
principaux ou dimensions principales. Ces critère sont : une économie intelligente, une mobilité
intelligente, un environnement intelligent, des habitants intelligents, un mode de vie intelligent et,
enfin, une administration intelligente. Ces six critères se connectent avec les théories régionales
traditionnelles de la croissance et du développement urbain. Ils sont respectivement basés sur les
théories de la compétitivité régionale, l’économie des transports et des TIC, les ressources
naturelles, les capitaux humains et sociaux, la qualité de vie et la participation des citoyens à la vie
démocratique de la ville » [29].
Pour Jean Bouinot, « la ville intelligente est celle qui sait à la fois attirer et retenir des entreprises
employant de la main-d'œuvre hautement qualifiée »[29].
Pour Fadela Amara, « une ville intelligente l’est à travers le numérique, en utilisant toutes les
31
nouvelles technologies au service des citoyens. C’est également une ville capable de créer de
l’emploi, de mettre au service de ses habitants des tranports de hautee qualité et de garantir une
grande mobilité. S ’ajoutent aussi un logement salubre, un accès aux soins, à l’éducation et au
divertissement » [29].
Figure 35 : Smart City.

2.2. Objectifs des villes intelligentes
Les objectifs de la ville intelligente peuvent être résumés par [30]
> Promouvoir la solidarité sous toutes ses formes, notamment en développant des activités autour de
la ville grâce aux outils du numérique, de l'innovation et de l'individu.
> L'amélioration de l'aménagement urbain et de l'habitat.
> Offrir grâce à des modèles dynamiques, pourvus d'interfaces adaptées, le privilège à chaque citoyen
de connaitre, d'analyser et d'influer sur les données de son environnement.
Rassembler les citoyens qui souhaitent s'engager dans une action visant à améliorer leur quotidien
et faire ressortir quatre grands défis : social, culturel, économique et écologique. Recréer du lien
social entre le citoyen et son territoire.
Sensibiliser l'humain à l'écologie de son territoire et aux énergies propres.
Promouvoir l'économie collaborative.
2.3. Exemples de villes intelligentes
Aux quatre coins du globe, les villes se responsabilisent et mettent en place de nouvelles technologies
de pointe au service de l'environnement. Voici quelques exemples de villes intelligentes [31] :
> TOKYO : elle a examiné les meilleurs projets Smart City pour améliorer la gestion de l'énergie, de
l'urbanisation intelligente, la mobilité ... frappant le déploiement de la technologie
32
NFC (Near Field Communication) dans les transports en commun comme les métros, ou les centres
commerciaux, pour effectuer le paiement de biens ou de services avec un téléphone mobile.
Figure 36 : La ville intelligente Tokyo.
AMSTERDAM: parmi les nombreuses initiatives intelligentes lancées on trouve cette capitale
européenne qui met en évidence le projet «Smart Light". Ce projet consiste en un éclairage de rues
visant à ajuster l'éclairage en fonction de la situation ou le besoin en lumière. Les autorités peuvent
également adapter l'intensité de la lumière en fonction de la météo ou changer la couleur des lampes
consomment moins d'énergie que les classiques.
Figure 37 : La ville intelligente Amsterdam.
> SINGAPOUR: est une autre grande ville intelligente considérée dans le monde. La ville a déployée
un vaste réseau de capteurs connectés à l'Internet pour recueillir des données en temps réel.
L'objectif du fonctionnement de de la ville est d'utiliser les informations pour mener à bien des
initiatives visant à améliorer la vie des citoyens dans la pratique, ces capteurs permettent, par
exemple, de détecter les risques d'inondation des drains, éviter les bourrages, fournir des
informations sur les transports publics, détecter la qualité de l'air, trouver un parking gratuit ou
proche.
33
Figure 38 : La ville intelligente Singapour
BARCELONE: la ville dispose d'un accès gratuit à Internet via le service Barcelona WiFi offert
par la municipalité, Avec 461 points d'accès. C'est le plus grand réseau en Europe.
Figure 39 : La ville intelligente Barcelone
Santiago Du Chili. la capitale du Chili a lancé le premier prototype de la ville intelligente dans le
City Business Park. Parmi les vertus de Smart City Santiago est «la gestion intelligente du réseau
électrique, en augmentant l'efficacité et les soins du système énergétique environnement". Cette
initiative va beaucoup plus loin en intégrant un centre d'affaires de nombreuses innovations
technologiques comme les écrans d'information, les véhicules électroniques, l'accès du public, les
commandes d'éclairage et l'automatisation des bâtiments.
34
Figure 40 : La ville intelligente Santiago du Chili.
3. Le développement du concept de la ville intelligente
Le concept de la Smart City est une notion encore floue qui fait l'objet de nombreux débats [32] :
90C -i-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
■ smort city
■ Intel lisent city
digital city
Figure 41 : développement de concept de la ville intelligent [32]
Les débats portent plutôt sur l'apport et la gestion des nouvelles technologies dans les villes et l'impact
de cette intelligence sur leurs performances, leurs gouvernances composées de nombreux acteurs ainsi
que sur leurs économies et leurs durabilités [32].
4. Les accélérateurs de la Smart City

> Les laboratoires urbains
Ce sont des lieux de travail mêlant collectivités territoriales, universitaires, entreprises privées et start-
up, etc. Ils permettent [33]:
■ de créer de la synergie entre acteurs et de l'interaction de compétences diverses et variées autour de

nouveaux projets;
■ la mise en place sur le territoire d'événements innovants;
35
■ l'adoption de méthodes agiles et innovantes pour conduire à bien des projets utiles au
développement de la Ville intelligente.
L'usager est au cœur des démarches de ces laboratoires.
> L’internet des objets
Principalement portées par la technologie, les Villes intelligentes ont besoin d'avoir des citoyens et des
infrastructures connectés. L'internet des objets, qui repose sur l'interaction entre objets connectés à
l'aide de capteurs, fait donc partie intégrante du développement de ce type de villes. On estime à plus de
25 milliards le nombre d'objets connectés dans le monde d'ici 2020. Ils seront portés par les citoyens et
interagiront avec d'autres capteurs placés dans les rues, les bâtiments, les parkings, les transports
communs, etc., pour améliorer le bien-être des utilisateurs de la ville [33]
> Les réseaux intelligents
Les Smart Grids sont des systèmes capables d'enregistrer de façon intelligente les actions effectuées par
les consommateurs/utilisateurs et les producteurs de ressources (électricité, gaz, eau) afin de maintenir
une distribution d'énergie efficace, économique, durable et sûre. C'est en ce sens que les réseaux
intelligents sont directement liés au développement de la Ville intelligente puisqu'ils permettent
d'améliorer simultanément la consommation des ressources et le budget des citoyens [33]
5. Domaine d’application
Pour se transformer en smart city, une ville dispose de multiples domaines où agir. Six directions
fondamentales d'actions lui permettent d'orienter ses objectifs dans cette voie, selon la définition des
smart cities de Boyd Cohen, un chercheur en développement urbain [34] :
a) La smart économie : Une économie intelligente, c'est un pilier économique dont on se sert
comme vecteur pour l'innovation et la création d'emplois durables pour la ville. Selon
Giffinger, une économie intelligente est basée sur un esprit d'innovation et d'entreprenariat, sur
la productivité et la flexibilité du marché. Elle possède aussi une aptitude à se transformer et à
enchâsser le marché international.
L'analyse d'une multitude de données en plus de l'accès à de nouvelles sources d'information
permettra aux villes de créer de nouvelles opportunités, de la prospérité et de nouveaux
emplois. Une des principales motivations de devenir intelligente est le pouvoir devenir une
ville attrayante sur la scène internationale, mais surtout un désir de développement
économique.
b) La smart gouvernance : La gouvernance à l'ère du numérique est collaborative, plus
connectée et plus transparente grâce aux outils technologiques. C'est-à-dire que les nouvelles
technologies de l'information et des communications servent de levier entre les décideurs, les
acteurs publics ainsi que les citoyens. Pensons notamment à des tableaux électroniques dans
des lieux publics qui peuvent afficher de l'information à l'intention des citoyens ou encore à
une diffusion web simultanée des rencontres du conseil pour permettre à un plus grand nombre
de personnes d'y assister. Cette gouvernance qui est
36
dite intelligente est celle qui saura briser les silos au sein de l'administration et des services
municipaux et qui permettra la collaboration étroite entre les différents acteurs et les citoyens.
La ville devrait interagir avec les citoyens en direct, et ce, grâce à divers outils web dont des
interfaces d'accès instantané.
c) Le smart environnement : La gestion de l'eau, la gestion des déchets et la gestion de l'énergie
sont au cœur de la préoccupation d'une ville en matière d'environnement. Dans une ville
intelligente, les divers outils technologiques permettent notamment une protection et une
préservation de nos ressources naturelles et des milieux naturels, comme par exemple, des
capteurs pour détecter les fuites dans le réseau d'aqueduc, de senseurs pour suivre le transport
des matières résiduelles ou des capteurs pour mesurer le niveau de pollution de l'air. Il s'agit là
de nouvelles technologies qui permettent de fournir une panoplie d'informations en temps réel.
d) La smart mobilité : L'accès aux données de transport en temps réel via des écrans
électroniques dans les stations, dans les wagons de métro ou dans les autobus ou encore via les
téléphones intelligents personnels permettrait aux usagers de connaître une foule
d'informations. C'est-à-dire, l'état de la circulation sur le réseau routier, le temps d'attente aux
arrêts et stations de transport en commun, les pannes et en somme une meilleure gestion des
flux urbains. Une mobilité intelligente qui serait possible grâce aux divers centres de gestion
des données, aux capteurs d'informations et aux caméras. Ainsi, les utilisateurs des transports
deviennent des producteurs de données. Une mobilité intelligente passe aussi par le
développement et l'accès aux applications qui permettront aux usagers de vivre l'expérience
d'une mobilité intelligente.
e) La smart population : Il regroupe les notions écologiques de la ville, de la qualité de l'air, de
la gestion durable des ressources grâce à de nouveaux modèles économiques (plus collaboratifs
et respectueux de l'environnement) et de nouvelles formes d'habitat (éco- quartier, etc.).
f) Les smart conditions de vie : c'est la ville qui se hisse au meilleur niveau en termes de santé
ou de sécurité par exemple.
Culture et
bien-être
transports
Mobilité Sécurité
multimodale
Culture
d'entreprise et durables
d'innovation
Gestion des
Productivité ressources
Connexions Urbanisme
locales et durable
globales nfrastructure
Administration
Services en ligne
Figure 42 : Domaines d’application de ville intelligente

6. Les défis de la ville intelligente
La concentration de plus en plus forte d'individus en ville incarne des menaces en matière sociétale
(sécurité, fractures sociales, etc.) et environnementale. Les territoires doivent faire face aux risques et
37
préoccupations liés à la dégradation de la qualité de l'air, l'affaiblissement des ressources énergétiques

ou encore le réchauffement climatique, en essayant de limiter les impacts sur la santé publique,
l'alimentation, la gestion des déchets, etc. Afin de réguler ces risques et aboutir à une meilleure gestion
urbaine, il devient nécessaire de chercher des solutions au travers de nouveaux modes de vie, plus
durables et en réduisant les inégalités. Face à ces défis, liés au développement économique, à
l'optimisation des ressources et au bien-être des habitants, le numérique apparaît comme un outil dont il
faut se saisir pour penser et développer la ville de demain. Il représente de formidables opportunités
pour construire ou reconstruire des villes et des territoires « plus intelligents », et réinventer une
nouvelle urbanité. Cette note présente les principaux concepts de la Ville intelligente, en évoque les
principaux acteurs et axes de développement, avec quelques exemples locaux, et présente quelques cas
de villes d'ores et déjà intelligentes [35].
7. Smart Streets
Le domaine d'application qui nous intéresse dans ce projet est le Smart Street, particulièrement le Smart
Lighting ou l'éclairage intelligent. Donc, le reste du chapitre est consacré à l'étude de ce système afin de
dégager les points clés de leur développement.
La consommation mondiale pour l'éclairage public et l'éclairage des bâtiments est de 2 700 TWh,
émettant 1 150 millions de tonnes de CO2. En France, la consommation totale d'électricité liée à
l'éclairage est de 56 TWh, émettant 5,6 tonnes de CO2 (statistiques menues en 2017). Avant le boom
des nouvelles technologies, l'éclairage représentait 14 % de la consommation européenne d'électricité et
19 % de la consommation mondiale d'électricité en 2009. Aujourd'hui, l'UNEP (United Nations
Environnent Program) l'évalue à 15 % au niveau mondial pour 5 % des émissions mondiales de gaz à
effet de serre. 670 millions c'est le nombre de lampes à combustibles utilisées dans le monde selon
l'UNEP produisant 74 millions de tonnes d'émissions de carbone par an. Le passage aux nouvelles
technologies de l'éclairage permettrait selon l'UNEP d'économiser 140 milliards de dollars et de réduire
les émissions de CO2 de 580 millions de tonnes par an [36].
7.1. Définition
Smart Street est défini comme un élément de base de toute ville intelligente. Il ne se concentre pas
uniquement sur les transports (par exemple, par le contrôle et la gestion des signaux) , il couvre d'autres
aspects, tels que la communication de données, la sécurité des citoyens, la consommation d'énergie et
bien d'autres choses [36].
7.2. Type de Streets
Il existe plusieurs type de route, nous distinguons principalement les suivants [37] :
S Route à faible trafic : La propriété « à faible trafic » est utilisée pour représenter une route publique
bitumée au trafic le plus faible. Elle relie généralement d'autre routes plus importante du réseau
routier, comme les routes tertiaires, secondaires, voir même primaires.
A ne pas confondre avec les routes résidentielles, qui elles sont essentiellement en zone urbanisée.
S Route à fort trafic : Si toutes les routes se ressemblent et sont soumises aux mêmes règles de
circulation, elles ne sont pas classées et gérées de la même manière ou par les mêmes entités. C'est
notamment le cas des routes à grande circulation.
S Route piétonne : Route reliant généralement des villages ou des hameaux, ou encore des quartiers à
l'intérieur d'une grande ville. Dans certains payés, par exemple en Belgique, ce sont les routes qui
38
relient les villages ou les aires résidentielles, ou les routes nationales à deux ou trois chiffres plus
une lettre.
S Route résidentielle : Cette balise est utilisée pour les routes dans des zones résidentielles ou
accédant à des zones résidentielles. Si les routes ont un trafic important, les balises « secondaire »
ou « tertiaire » seront Préférées.
S Route de services : La valeur « service » est utilisée pour représenter les voies qui accèdent à un
bâtiment, une station-service sur autoroute, une plage, un camping, une zone industrielle, une zone
d'activité, une allée, une ruelle et une route d'accès à un parking.
7.3. Etude analytique des systèmes d’éclairage public
7.3.1. Les inconvénients des systèmes d’éclairage public

a) La consommation d’énergie et l’émissions du carbone
Les systèmes d'éclairage public conventionnels utilisent un éclairage à illumination constante, ce
qui entraîne une consommation d'énergie élevée représentant jusqu'à 60% de la dépense totale
d'électricité d'une administration municipale [38]. De plus, les prévisions montrent que les dépenses
d'énergie pour les lampadaires devraient augmenter au cours des prochaines années à mesure que la
demande et le prix de l'électricité augmenteront [39].
De nombreuses zones urbaines sont actuellement confrontées à des émissions de carbone élevées
en raison de l'éclairage public, qui est un contributeur connu au changement climatique. Par
exemple, à Harrow, l'éclairage public consomme 6 551 500 kWh d'électricité, ce qui entraîne des
émissions annuelles d'environ 3 900 tonnes de carbone [39].
b) Contrôle de gradation inadéquat
Généralement, la politique d'éclairage public exige que toutes les lumières soient pleinement
opérationnels pendant toute la nuit, pour des raisons de sécurité, c'est une technologie de gradation
inadéquate. Cela conduit à une consommation d'énergie inutile, réduit la durée de vie des lampes et
provoque une pollution lumineuse importante.
Considérant les problèmes ci-dessus des méthodes d'éclairage conventionnelles, il est devenu
de plus en plus important de développer un système radicalement nouveau, à la fois
écologique et rentable.
7.3.2. Les Solutions proposés

Il y a principalement trois options disponibles pour réduire la consommation d'énergie causée par les
lampadaires conventionnels. Ce sont : l'éclairage variable, l'éclairage nocturne et le rognage léger
[40].
S Éclairage variable : Cette méthode garantit que les lumières restent allumés pendant la nuit.
Cependant, le niveau d'intensité des feux dépendra du niveau d'utilisation des rues : par exemple,
les lumières sur une route principale auront une luminosité accrue, tandis que les lumières dans une
région éloignée auront une luminosité réduite.
Limitation: La luminosité des lampes est fixe et ne peut pas faire face à des changements
imprévisibles dans les statistiques de trafic.
S Éclairage nocturne ou partiel de nuit : Cette méthode consiste à éteindre complètement les
lumières pendant certains intervalles de temps, de minuit à cinq heures du matin.
Limitation : Pour des raisons de sécurité, cela pourrait être utilisé uniquement pour les zones
faiblement peuplées et ne pourrait donc pas être largement appliqué pour les zones résidentielles.
39
S Rognage ou garniture : Le rognage consiste à diminuer la durée totale de la nuit pendant laquelle les
lumières sont allumés, à retarder l'allumage le soir et à éteindre l'éclairage le matin jusqu'à 30
minutes.
7.3.3. Les systèmes d’éclairage existants
7.3.3.I. Le système Owlet
Owlet [41], c'est la gamme de solutions de contrôle intelligent proposée par le Groupe Schréder. Grâce
à Owlet, les collectivités peuvent diminuer leur facture d'énergie jusqu'à 85%, gérer leurs dépenses liées
à l'éclairage de manière plus efficace, améliorer l'exploitation de leur installation et garantir une plus
grande sécurité dans l'espace public.
C'est une solution autonome, où chaque luminaire fonctionne indépendamment grâce à sa propre unité
de contrôle. Cette solution est recommandée pour un éclairage intelligent élémentaire. Elle convient
aux espaces dans lesquels l'activité est épisodique comme les zones pédestres, les parcs, les parkings,
les entrepôts. Elle utilise les composants suivants :
S Détecteur de mouvement : La présence de personnes ou de véhicules est détectée par des
capteurs de mouvement (infrarouge ou ondes). En plus de générer une importante économie
d'énergie, cette fonction de lumière à la demande contribue à augmenter la sécurité des lieux.
S Cellule photoélectrique : Disposée en haut du luminaire, une cellule photoélectrique intégrée
allume ou éteint celui-ci en fonction de la luminosité ambiante. Chaque luminaire fonctionne
de manière indépendante. L'installation d'une cellule photoélectrique est très simple et permet
une mise en service immédiate, sans aucune intervention. Il est donc aisé d'ajouter une cellule
photoélectrique sur site à un luminaire déjà installé.
S Horloge astronomique : Une horloge astronomique intégrée permet une adaptation continue du
profil de variation d'intensité en fonction des saisons. Cela garantit que l'éclairage s'accorde
quotidiennement aux besoins réels de chaque jour.
Ce système présente les caractéristiques et les avantages suivants :
S Efficacité : Le réseau sans fil utilisé est basé sur le protocole de communication ouvert ZigBee.
Il communique 50 fois plus vite qu'un système filaire grâce à l'utilisation de 16 canaux de
communication, tous dotés de la bande passante maximale.
S Fiabilité : La fonctionnalité de maillage adoptée permet au réseau de trouver le meilleur chemin
de transmission. Le système surmonte automatiquement les éventuels soucis de réseau pour
toujours transmettre l'information. Même dans le pire des cas, le taux de transmission des
données reste dix fois supérieur à un système par câble exempt de la moindre interférence.
S Liberté : le réseau est basé sur un protocole ouvert permet à tout moment d'incorporer de
nouvelles fonctionnalités et de nouveaux luminaires. Il est donc aisé de créer de
nouveaux scénarios lumière en fonction de changements de configuration des lieux ou du
réseau.
S Evolutivité : Le réseau peut évoluer avec, par exemple, l'ajout de nouvelles fonctionnalités.
Grâce au protocole de communication sans fil ZigBee, il peut aussi être élargi indépendamment
du câblage électrique.
S Accessibilité : Le scénario de variation d'intensité peut être adapté à tout moment en
communiquant simplement avec un luminaire via un PC portable et une connexion sans fil.
Reconfigurer l'installation ne requiert donc aucun outil ni aucune intervention lourde. Une fois
la modification envoyée au luminaire choisi comme point d'entrée, celle-ci se propage
instantanément à l'ensemble du Réseau.
40
7.3.3.2. Le système CIRLAMP

CIRCUTOR a développé un système d'éclairage appelé, CirLAMP [42]. Il permet la gestion
intelligente de l'éclairage public, en augmentant l'efficacité à travers la diminution de la consommation
d'énergie, et en élaborant des outils qui aident l'utilisateur au diagnostic des problèmes et à la
maintenance de l’éclairage [42]
S Principe de Fonctionnement : CirLAMP Manager utilise la technologie PLC (Power Line
Communications) en mettant à profit la ligne électrique existante de l'installation pour sa
communication avec les CirLAMP Nodo, installés sur chaque point de lumière de la voie publique
[42].
S Avantage : ce système présente les avantages suivant :
— Economies d'énergie.
- Coûts de maintenance réduits
— Réduction des émissions de CO2.
— Une meilleure gestion de l'éclairage public dans la prestation de l'utilisateur.
7.3.3.3. le système Philips
Les systèmes d'éclairage Philips offrent confort, productivité et sécurité. Ils embellissent les espaces et
transforment les environnements. Ce système d'éclairage associe des luminaires DEL traditionnels à
des commandes analogiques et numériques qui créent exactement les bonnes ambiances d'éclairage
quand et où nous en avons besoin [43].
En tant que leader de la révolution technologique des DEL, ces systèmes d'éclairage accordent la
priorité à l'efficacité énergétique, la durabilité et la réduction des coûts d'exploitation. Il aide à spécifier
et exécuter des solutions parfaites, en fournissant tout ce qui est nécessaire, de l'éclairage général
fonctionnel à des expériences impressionnantes de changement de couleurs qui encouragent les
interactions sociales et revitalisent les communautés.
S Avantage : ce système présente les avantages suivant :
— Economies d'énergie.
— Coûts de maintenance réduits.
— Gestion facile d'éclairage.
8. Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons présenté le concept des villes intelligentes, leurs objectifs, ainsi que leurs
domaines d'application avec quelques exemples de ces villes. Ainsi, nous avons étudié le concept de
Smart Lighting afin de pouvoir analyser tous les besoins nécessaires pour la mise en œuvre d'un
système d'éclairage intelligent.
41
Chapitre3 : Analyse des Besoins d'un Système de
Smart Lighting
Analyse des Besoins d’un Système de Smart Lighting
Chapitre 3
Analyse des Besoins d'un
Système de Smart Lighting
1. Introduction
C omme nous l’avons signalé précédemment, la ville intelligente englobe presque toutes les
applications des systèmes d’IoT, entre autres le Smart Lighting. En se basant sur l’étude
menée dans le chapitre précédent, nous entamons le développement de notre système, qui
consiste en un système d’IoT pour l’éclairage intelligent (Smart Lighting). Pour ce faire, nous allons
suivre une démarche génie logiciel en procédant par l’analyse des besoins, la conception, la réalisation
et le déploiement du système d’IoT. Pour concrétiser la communication entre les différents composants
du système, nous allons utiliser quelques protocoles de communication dédiés aux systèmes d’IoT. En
outre, l’utilisation d’une plateforme de développement pour la gestion de quelques aspects tel que le
stockage des données est d’une grande importance.
Ce chapitre présente la première phase du développement du système d’IoT, l’analyse des besoins.
Il vise à étudier et analyser les exigences fonctionnelles et non-fonctionnelles ainsi que la désignation
du matériel nécessaire pour la mise en œuvre d’un tel système. Ainsi, un aperçu sur le fonctionnement
global du système est donné par la suite décrivant le « quoi » réaliser.
2. Problématique et objectif
Actuellement, partout dans le monde, une énergie énorme est consommée par les lampadaires, qui sont
contrôlés par des capteurs de lumière intégrés. Il s'allume automatiquement lorsqu'il fait sombre et
s'éteint automatiquement lorsqu'il devient clair. C'est un énorme gaspillage d’énergie réduisant ainsi la
durée de vie des lampes et provoquant une pollution lumineuse importante.
L’objectif de ce projet est de fournir un système d'éclairage intelligent faisant face à ces limitations en
se servir des plateformes et des protocoles de communication sous-jacents aux systèmes d’IoT. Le but
ici est de montrer les facilités offertes par de tels moyens.
Le type de route sur lequel notre système devra être déployé est une route piétonne.
43
3. Analyse des besoins du système
3.1. Exigences Fonctionnelles
Ce sont les exigences liées au fonctionnement du système à développer. Le système de Smart Lighting
devra être capable d'établir les fonctionnalités suivantes :
a)
Assurer l'authentification des différents utilisateurs du système.
b)
Acquérir les mesures des grandeurs physiques issues des capteurs utilisés.
c)
Permettre la consultation des données.
d)
Contrôler, à distance, l'éclairage de manière intelligente.
e)
Gestion des comptes des utilisateurs.
f)
Stockage des données pertinentes.
g)
Analyse des données collectées et visualisation des statistiques sur ces données.
3.2. Exigences non fonctionnelles
1- Sécurité des utilisateurs.
2- Ergonomie.
4. Vision générale de la solution proposée
La solution à développer adopte un mécanisme d'éclairage s'appuyant sur deux types d'éclairage
complémentaires : éclairage faible et éclairage fort. Les règles régissant leur activation et désactivation
seront expliquées par la suite. L'approche est basée également sur la détection des mouvements et la
prise en compte de l'intensité de la luminosité ambiante. Cette application se veut une application
client/serveur dont le développement est sous une plateforme de gestion d'IoT. Une telle solution
nécessite les composants matériels et logiciels suivant :
4.1. Besoin materiels

S Capteur de distance : Un capteur de détection de distance veillera à ce que les lumières ne
s'allument que lorsqu'un objet se rapproche des luminaires. La distance est fixée à 50 unités.
S Capteur de luminosité : Un capteur de détection de luminosité, permettant de mesurer l'intensité
de la luminosité ambiante (hight, low) indiquant les journées nuageuses et la tombé de la nuit.
S Microcontroleur :Carte arduino Uno avec alimentation USB.
S Les LEDs.
S Un Module de connectivité Bluetooth model: HC06.
S Carte d'essai (Bread-Board).
S Fils de connexion.
S Résistances.
S Batterie.
S Serveur Machine sous Windows.
S Réseaux wifi / point d'accès.
S Smart phone.
4.2. Besoin Softaware
S Java sous Eclipse
S Arduino IDE.
S Android studio.
S SGBD.
44
S BDD MySQL.
S La plateforme IBM.
S Protocoles de communication http/MQTT ;
S Visual paradigm.
5. Spécification des fonctionnalités du système
5.1. La vue statique du système d’IoT
Identification des acteurs : nous distinguons les acteurs suivants :
S Administrateur : Son rôle est de gérer le système. Il possède tous les privilèges d'accès. Il a la
possibilité d'utiliser toutes les fonctionnalités du système.
S Utilisateur : Il représente un technicien de maintenance par exemple ou toute autre personne
contribuant suivi de l'éclairage. Cet acteur a des restrictions d'accès au système qui se limite par
la consultation des données.
L'administrateur et l'utilisateur sont des acteurs principaux. Ainsi, nous distinguons les acteurs
secondaires suivants :
S Objet connecté : Représente la source de données du système. Son rôle est d'exécuter des actions et
d'envoyer les données en fonction de la manière dont il a étais programmé.
S SGBD : Acteur secondaire qui permet la consultation et le stockage local des données.
S Plateforme d’IoT : peut-être source ou destination de données. Principalement, un service de la
plateforme sera utilisé pour le stockage distant des données.
> Identification des cas d’utilisation : Il est à rappeler qu'un cas d'utilisation représente une unité
discrète d'interaction entre un utilisateur (humain ou machine) et un système.
La vue statique du comportement fonctionnel du système est représentée par le diagramme de cas
d'utilisation de la figure 3.1.
45
Diagram )
■^>^cquïsition des données^----------
J
«Include»» OBjet
connecté
«Include»» «Include»»
Distance Lumière
utilisateur Smart phone (Application Desktop

A
«Include»» «Extend»»
«Include»» ' ' «

«Include» ...
• «Include»
V/ » «Include»»
administrateur
( Ajouter )
( Supprimer i ( Modifier j
Authentifier
«lnclude>>
«Include»» [
«Include»»
«Include»»
«Include»» SGBD
A
Stockage des donnés Analyse et

Statistique
i
«Include» ! \ù «Include»» ( «Include»» i «lnclude>>
( Lancer \eclairage
> Arrêter IBM CLOUD
stockage
éclairage Distant
Pcwered By Visual Paradk i Cofnmunrty Edition
Cas d’utilisation Consulter les données

Figure 43 : diagramme de cas d’utilisation du système d’IoT pour l’éclairage intelligent.
Acteurs principaux Utilisateur, Administrateur
> Description textuelle S L'administrateur peut utiliser une application smartphone pour
> Cas d’utilisation : Consulter les consulter
données. les données suivantes :
-
Distance.
-
Lumière.
Objectif
-
Statistiques.
S L'utilisateur peut utiliser l'application smart pour consulter l'état
de système.
S L'objet connecté est placé et installé dans son environnement. S

Connexion wifi.
Prés conditions S L'activation du réseau wifi ou Bluetooth du smartphone.
S Lancer l'application.
S S'authentifier.
46
Poste conditions /
S L'administrateur ou l’utilisateur lance son application. S
L’application vérifier les données de s’authentification. S
Scénario nominale
L'administrateur ou utilisateur s’authentifier au système. S
L'administrateur / l'utilisateur consulte les données.
S Si le wifi n’est pas activer alors l’application demande l’activation
du wifi.
S Si l’identifiant incorrect :
Scénario alternative
- l’application indique que les informations saisis sont
incorrects.
- étape 2 du scénario nominale.
> Cas d’utilisation : Traiter les données.

Cas d’utilisation Traiter les données
Acteurs principaux Administrateur
Acteurs secondaires SGBD, IBM Iot
S Pour avoir un éclairage intelligent il faut analyser les différentes
données transmises d'une façon continue par l'objet connecté
avant de prendre la décision d’éclairage :
S Lancer éclairage :
- Automatique ;
Objectif - Manuel ;
S Arrêter l’éclairage.
S L’administrateur a le droit de gérer le stockage des données, soit
localement ou a distant :
S Un stockage local : SGBD
S Un stockage à distance : IBM CLOUDANT
S L’objet connecté est bien placé et bien installé dans son
environnement.
S L’accès au réseau internet.
S L’application serveur fonctionne très bien et toujours en écoute.
Prés conditions
S L’existence d’un compte dans la plateforme IBM Blue mix
S Lancer l’application mobile / Lancer l’application serveur S
S’authentifier.
Poste conditions /
- L’administrateur lancer son application.
- L’application demande de s’authentifier.
- L’administrateur s’authentifier au système.
Scénario nominale - L’application affiche un menu.
1. L’Administrateur appuie sur l’onglet (Bouton) Traitement des
données pour consulter état d’éclairage.
2. L’application affiche la décision d’éclairage :
47
Eclairage automatique
Eclairage manuel
3. L'administrateur peut sélectionner un choix de stockage de
données :
S local
S à distance
• Si le serveur ne fonctionne pas (n'est pas en écoute) l'application
informe que le système est hors ligne.
• Connexion wifi.
• Si les informations de l'identifiant sont incorrects :
• l'application indique que les informations saisis sont incorrects.
• Le scénario reprend de l'étape 2 du scénario nominale.
> Cas d’utilisation : Acquisition des données.

Cas d’utilisation Acquisition des données
Acteurs principaux L'administrateur
Acteurs secondaires Objet connecté
L'objet connecté contient plusieurs capteurs qui sont en liés, pour capter
Objectif
les évènements et envois au serveur.
S L'objet connecté est bien placé et bien installé S L'existence d'un
Prés conditions réseau internet sans fil.
S Le serveur fonctionne est en écoute.
Poste conditions /
1. L'administrateur allume l'objet connecté.
Scénario nominale 2. L'objet connecté captées Les données et envoyer à l'application
serveur.
Si L'objet connecté est en panne il faut résoudre le problème par le repo
sable de maintenance
> Cas d’utilisation : Gérer l'objet connecté

Cas d’utilisation Recevoir des commandes
Acteurs principaux Objet connecté
Acteurs secondaires /
• Après le traitement et l'analyse des données par le serveur ou la

Objectif plateforme IoT, l'objet connecté recevoir des commandes pour :
- Lancer l'éclairage
- Arrêter l'éclairage
48
S L'objet connecté est bien placé et bien installé dans

l'environnement.
Prés conditions
S L'existence d'un réseau internet sans fil.
S Le serveur fonctionne est en écoute.
Poste conditions /
1. L'administrateur allume l'objet connecté.
2. L'objet connecté captées les données
3. L'objet envoyer les données au serveur
Scénario nominale 4. le serveur analysé et traité les données : selon les résultats
obtenus le serveur envoi les commandes à l'objet connecté.
5. L'objet connecté reçoit les commandes et les exécutés
immédiatement.
Si L'objet connecté est en panne il faut résoudre le problème par le repo
sable de maintenance
> cas d’utilisation : gérer compte - utilisateur

Cas d’utilisation Gérer les comptes utilisateurs
Acteurs principaux Administrateur
Acteurs secondaires /
S L'administrateur a la possibilité de gérer les comptes des
utilisateurs :
- Ajouter (nom_util, tel_util, mail_util, pass_util).
- Pouvoir de mettre à jour les informations des utilisateurs
Objectif
de système (pseudo Name - nom d'utilisateur -, numéro
de téléphone, email, mot de passe).
- Peut supprimer compte d'utilisateur.
S L'application serveur fonctionne très bien et toujours en

écoute.
Prés conditions
S Lancer l' application.
S S' authentifier.
Poste conditions /
1. L'administrateur lance son application.
2. L'application demande de s'authentifier.
Scénario nominale 3. L'administrateur s'authentifier au système.
4. L'application affiche un menu contient les fonctionnalités
49
suivants :
S Liste des utilisateurs de système.
S Ajouter un nouvel utilisateur.
5. L'administrateur appuyer sur l'onglet (Bouton) « Liste des
utilisateurs de système ».
5.1 L'application affiche la liste de tous les utilisateurs
inscrits au système.
5.2 Un simple clic sur un choix quelconque l'application
affiche les informations de l' utilisateur concerné avec la
possibilité de :
S Modifier les informations de l'utilisateur.
S Supprimer le compte.
S Effectué un appel téléphonique
6. L'administrateur appuie sur l'onglet (Bouton) « Ajouter un
nouveau utilisateur ».
6.1 L'application affiche un formulaire.
6.2 L'administrateur remplir ce formulaire et s'appuyé sur le
bouton « Enregistrer ».
6.3 L'application ajoute un nouvel utilisateur et l'enregistre
dans la base de données.
• Si le serveur ne fonctionne pas (n'est pas en écoute)
l'application informe que le système est hors ligne.
• Si le wifi n'est pas activer alors l'application demande l'
activation du wifi.
• Si les informations de l'identifiant sont incorrects :
Scénario alternative - l'application indique que les informations saisis sont
incorrects.
- Le scénario reprend de l'étape 2 du scénario nominale.
S Un message de confirmation s'affiche avant que l'application
exécute une opération critique effectué par l'administrateur.
5.2. Diagramme de séquence
50
Nous présentons ci-dessous l'ensemble des diagrammes de séquence correspondants aux cas
d'utilisation présentés précédemment.
> Diagrammes de séquence : Authentification
Figure 44 : diagramme de séquence « authentification »
y Diagrammes de séquence : Consulter les donnée
Figure 45 : diagramme de séquence «consulter les données »
51
> Diagrammes de séquence : gérer compte - utilisateur
Figure 46 : diagramme de séquence « gérer utilisateur »
52
> Diagrammes de séquence : gérer compte - Administrateur
Figure 47 : diagramme de séquence « gérer Administrateur »
53
> Diagrammes de séquence : stockage des donnée
Figure 48 : diagramme de séquence « stockage des données »
54
objet serveur application

connecté Smart
i
I
I
i
I
I
i
I
J
-
I
I
1.3: afficher la décision ()
I
I
t
[lumière=200 et distan ce=50 ] I
I
I
I
4
I
[lumiere>200 ]
I
I
1.7: afficher la décision()
> Diagrammes de séquence : gérer l'objet
Figure 50 : diagramme de séquence « gérer objet »
55
6. Conclusion
Ce chapitre a été consacré l'analyse et la spécification des besoins d'une application de Smart Lighting.
Nous avons décrit toutes les fonctionnalités du futur système, les besoins en matériels et en logiciels
ainsi que le comportement fonctionnel du système. Dans le prochain chapitre, nous allons passer à la
phase de conception qui consiste à élaborer l'architecture du système.
56
Chapitre4 : Conception d'un Système de Smart
Lighting
Conception d’un Système de Smart Lighting
Chapitre 4
Conception d'un Système
de Smart Lighting
1. Introduction
près avoir délimiter les périmètres du système à développer et étudier tous les besoins nécessaires pour
sa mise en œuvre (le quoi), nous passons à la deuxième phase, phase de conception.
Dans ce chapitre, nous allons présenter les différentes architectures proposées (Matérielle et
logicielle) ainsi que la manière dont ces architectures vont être réalisées. Ainsi, le digramme de classe
de conception est donné par la suite avec un ensemble de diagrammes d’activités détaillant les différents
sous traitement réalisés par notre système.
2. Architectures proposées
2.1. Architecture Matérielle du système
D’après l’étude achevée dans phase d’analyse des besoins, désignant les composants matériels et
logiciels permettant d’achever les fonctionnalités requises par notre système, nous proposons
l’architecture matérielle décrite par la figure 4.1.
57
SâBSSJU te
distWKE
Stran Phone
Carte
Arüuino
U|Mur du
Cloudanî
Mi ■TGonWf MC
TT
Flux desdwiintts
ISMCIM
KI
Figure 51 : l’architecture Matérielle du système

Les motivations qui nous ont incités à effectuer certains choix hardware et software sont expliqués
comme suit :
> Choix de la carte Arduino :
S Le prix: les cartes Arduino sont relativement peu coûteuses comparativement aux autres plates-
formes. C’est la moins chère des versions du module Arduino qui peut être assemblée à la main.
S Multi plateforme : le logiciel Arduino, écrit en C, tourne sous les systèmes d'exploitation Windows,
Macintosh et Linux. Sachant que la plupart des systèmes à microcontrôleurs sont limités à
Windows.
S Logiciel Open Source et l’extensibilité : Le logiciel Arduino et le langage C (pour la
programmation de la carte) sont publiés sous licence open source.
58
S Disponibilité : les cartes Arduino sont disponibles dans le marché par rapport aux autres microcontrôleurs.
> Le choix du Bluetooth :

En effet, nous allons optés, au départ, par le choix du moyen de connectivité Wifi Scheild qui répond
convenablement à nos besoins. Malheureusement, sa disponibilité sur le marché est limitée, d’ailleurs on ne
trouve que des versions non-fonctionnelles. De ce fait, nous avons choisis le Bluetooth H-06, qui présente,
malgré sa limite de couverture spatiale, les caractéristiques suivantes :
S Les modules Bluetooth sont peu coûteuses comparativement aux autres modules de connectivité.
S Offre une programmation claire et simple pour la programmation matérielle et logicielle.
S L'échange bidirectionnel de données à très courte distance.
Pour faire face à la limitation du Bluetooth, nous procédons par le développement d’une passerelle assurant
une meilleure connectivité.
> Le choix de la plateforme IBM : ce point a été déjà discuté dans le premier chapitre (voir le tableau
comparatif des plateformes). Effectivement, la principale motivation pour nous c’est la gratuité des services
d’IoT de la plateforme IBM.
2.2. Architecture Logicielle du système

Pour la mise en œuvre de l’architecture matérielle, nous proposons l’architecture logicielle suivante :
L’architecture logicielle est structurée en plusieurs couches :
S Couche physique : représente la couche la plus basse du système, elle est constituée de tous les objets
connectés utilisés dans notre application ainsi que de tous les composants matériels. S Couche de
communication : elle représente le middleware assurant la communication entre la couche physique et la couche
applicative. Elle est constituée de tous les protocoles utilisés ainsi que des services de la plateforme.
S Couche applicative : cette couche est modélisée au moyen du pattern MVC (model, Vue, Controller) offrant
une meilleure séparation des besoins (acquisition des données, traitement de données et présentation de
données) ce qui facilitera des éventuelles changements soit pour des raisons de maintenance ou bien pour
l’extensibilité de l’application.
59
Couche
applicative
Flux de contrôle
Couche de Protocole de communication (TCP/|P,

communicatio MQTT, Bluetooth} + Plateforme IBM
n
Microcontroleurs - Bluetooth - Wifi - Capteurs (directeurde

Couche distance, directeur de lumière/
physique
L
Figure 52 : l’architecture logicielle du système
3. Diagramme de classes
Le diagramme de classe représente l’architecture conceptuelle du système, il exprime de façon générale de la
structure interne du système et montre les relations entre les classes composant le système. Dans cette partie,
nous allons proposer un diagramme de classe conforme à notre projet (Voir figure 4.3)
60
Traitement
SERVEUR
♦ajouter,) ♦modifier!)
-localisation
♦supprimer!)
♦stocker,) ♦lancer ♦recevoir!)
bluetooth edairage() ♦arrêter ♦envoyer!)

IBM CLOUD
éclairage,) ♦connexion!)
♦stocker!) ♦analyser!)
♦ajouter))
♦statistique!)
♦supprimer!)
requet/reponse
♦modifier!)
objet connecté -
♦stockage!)
communiquer
ID
communiquer
gerer
Application mobile
♦traiterfid.trait)
ADMINITRATEUR
MICROCONTROLEUR CAPTEUR ♦envoyer donnéed!) Utilisateur
utiliser
ARDUINO ■♦recevoir donnée!) •id •tel •mai •pass
•RAM ♦modifier compte!)

♦capterf) utiliser
■TYPE ♦envoyer!)
■pass
•MICROCONÎROLEUR relier 1
♦envoyer!) ♦recevoir!) ♦ajouter!)
gerer compte
♦traiter!) ♦supprimer!)
1/
♦modifier!)
possède /
LUMINOSITE
LUMINOSITE DISTANCE
DISTANCE
•valjum ♦capter
•val dist ♦capter compte
lumière!)
distance!)
Prwered By Visual Paradigm Communty

Edition $
Figure 53 : Diagramme de classes de conception du système
classe description
Représenter l’administrateur qui gérer les compte utilisateur et
contrôler éclairage via une application smart
Administrateur
Représenter l’utilisateur qui consulter les rue connecter

Utilisateur
Représente la classe mère des sous classes capteur de distance et

capteur capteur de luminosité
Représenter le contrôleur de l’éclairage
Microcontrôleur
61
Représenter la plateforme qui Simplifier la gestion d’iot

IBM Cloud
Un administrateur qui Fait le traitement soit envoyé de la commande

Serveur reçue des données
4. Diagramme d’activité
Dans la partie qui suit nous allons présenter un diagramme comportemental, le diagramme d'activités qui permet
de représenter le déclenchement d'événements en fonction des états du système.
> Diagramme d’activité d’authentification
Figure 54 : Diagramme d’activité d’authentification
62
> Diagramme d’activité « consulter les données »
Figure 55 : diagramme d’activité « consulter les données »
> Diagramme d’activité « gérer l’objet »
objet envoyer les

donnée au serveur via
bluetooth
Figure 56 : diagramme d’activité « gérer l’objet »
63
> Diagramme d’activité envoyer/recevoir des commandes
Figure 57 : diagramme d’activité envoyer/recevoir commande
> Diagramme d’activité contrôler éclairage
Figure 58 : diagramme d’activités « controler eclairage »
64
> Diagramme d’activité stocker les données
Figure 59 : diagramme d’activité « stockage des données »
5. Conclusion
La conception est une étape très importante qui précède l’implémentation de tout système. Nous
rappelons que dans ce chapitre, nous avons proposé une architecture matérielle et l’architecture
logicielle sous-jacente. Dans le prochain chapitre nous allons décrire les outils permettant la réalisation
de notre système et un aperçu sur les fonctionnalités réalisées.
65
Chapitre5 : Réalisation d'un Système de Smart
Lighting
Réalisation d’un Système de Smart Lighting
Chapitre 5
Réalisation d'un Système
de Smart Lighting
1. Introduction
près avoir terminé la conception du projet, on passe à sa mise en œuvre. Ce chapitre est
consacré à réalisation physique de l’objet connecté, l’implémentation et au déploiement de
l’application. Nous allons décrire les différents outils et langages de programmation
utilisés ainsi que la manière dont le système est réalisé.
2. Plateformes logicielles
On va présenter une description des outils, logicielles et les langages de programmation utilisés dans la
réalisation de l’application. Dans notre application on a choisi :
2.1. Les langages de programmation
S Java : Pour la programmation de l’application mobile et bureaux.
Java est un langage de programmation et une plate-forme

informatique créée par Sun Microsystems en 1995. Il s’agit de
la technologie sous-jacente qui permet l’exécution de
programmes dernier cri, notamment des utilitaires, des jeux et
des applications professionnelles. Java est utilisée sur plus de
850 millions d’ordinateurs de bureau et un milliard de
Java périphériques dans le monde, dont des périphériques mobiles et

des systèmes de diffusion télévisuelle [44].
Figure 60 : logo java
S C+ + : Pour la programmation du matériel. C’est un

langage de programmation compilé, permettant la
programmation sous de multiple paradigmes comme la
programmation procédurale, la programmation orientée
objet et la programmation générique.
Figure 61 : Logo C++
66
S JavaScript : Pour la programmation de l’application

Node-RED. JavaScript est un langage de programmation
de scripts orienté objet principalement employé dans les
pages web interactives mais aussi pour les serveurs avec
l’utilisation (par exemple) de Node.JS. Le JavaScript est
majoritairement utilisé sur Internet. C’est un langage
utilisant le concept de prototype qui permet de
programmer suivant plusieurs paradigmes de
programmation : fonctionnelle, impérative et orientée
objet [45]. Figure 62 : Logo JavaScript

S No SQL : Pour le stockage de données.
Appelée également « Not Only SQL » (pas seulement SQL), la base de données No SQL est une
approche de la conception des bases et de leur administration particulièrement utile pour de très grands
ensembles de données distribuées, pour résoudre les problèmes de performances en matière d’évolutivité
et de Big Data que les bases de données relationnelles ne sont pas conçues pour affronter [46].
2.2. Plateformes de développement et outils logiciels
Dans cette partie on représente brièvement les outils de développement qu’on a utilisé durant le
développement de notre système.
S Android : est le nom du système d’exploitation mobile le plus populaire au monde appartenant à la
société américaine Google.
Android est un projet open source appelé AOSP
(Android Open Source Project). Google utilise ce projet comme base pour créer sa version d’Android,
qui est ensuite utilisée par les autres fabricants. La plate-forme
Android est basée sur le système d’exploitation Linux et comporte
de nombreuses applications développées par Google et par des
développeurs tiers. [47]
S Android Studio est un environnement de développement Pour

développer des applications Android. Il est basé sur IntelliJ IDEA.
(IntelliJ IDEA est un IDE Java commercial développé par
Figure 63 : Logo Android
JetBrains). Android Studio permet principalement d’éditer les
fichiers Java et les fichiers de configuration d’une application
Android. Il propose entre autres des outils pour gérer le
développement d’applications multilingues et permet de visualiser
la mise en page des écrans sur des écrans de résolutions variées
simultanément.
Figure 64 : Logo Android studio
67
J Node-RED : IBM Watson utilise l’outil visuel Node-Red pour la programmation de l’application IOT
et pour connecter les périphériques matériels, les API et les services en ligne dans le cadre d’Internet
des objets.
Il fournit un éditeur basé sur un navigateur qui facilite la

connections des flux en utilisant le large éventail de nœuds
dans la palette qui peut être déployé à son temps d’exécution en
un seul clic. Les flux créés dans Node-RED sont stockés à
l’aide de JSON qui peut être facilement importés et exportés
pour le partage avec d’autres. Des fonctions JavaScript peuvent
être créées dans l’éditeur à l’aide d’un éditeur de texte enrichi.
Une bibliothèque intégrée permet d’enregistrer des fonctions
utiles, des modèles ou des flux pour la réutilisation [48].
Figure 65 : Node-RED
J Éclipse est un environnement de développement (IDE)

particulièrement puissant. Il permet en particulier de
développer en java et en C++, mais offre de nombreuses autres
possibilités grâce à un complexe système de plugins (dans
Éclipse, quasiment tout est un plugin)[49].
Figure 66 : Logo éclipse Arduino IDE : Arduino se compose à la fois d’une carte
de circuit physique programmable (souvent appelée
microcontrôleur) et d’un logiciel, ou IDE (Integrated Développement
Environnement) qui fonctionne sur l’ordinateur, utilisé pour écrire et télécharger du code
informatique sur le tableau physique. L’environnement de développement intégré Arduino - ou
Arduino Software (IDE) — contient un éditeur de texte pour écrire un code, une zone de
message, une console de texte, une barre d’outils avec des boutons pour des fonctions
communes et une série de menus.

Il se connecte au matériel Arduino et Genuino pour
télécharger des programmes et communiquer avec eux. Le
langage de programmation utilisé est le C++, lié à la
bibliothèque de développement Arduino, permettant
l’utilisation de la carte et de ses entrées/sorties [50].
68
V Visual paradigme est un logiciel de modélisation UML.

Le logiciel Visual paradigme est open-source cédé par son
ancien éditeur sous licence GNU GPL, dédié aux
plateformes Windows, il est développé en Delphi [51]. Nous
avons utilisé Visual paradigme comme outil pour la
modélisation des diagrammes présentés dans le chapitre
précèdent.
Figure 68 : Visual paradigme
V Cloudant
Figure 69 : Cloudant
^ri±z i m g
Figure 70 : Fritzing
est une base de données nonrelationnelle et distribuée. IBM
Cloudant est une DBaaS (Database as a Service) de documents
JSON entièrement managée et optimisée en termes de
disponibilité, durabilité et mobilité des données. IBM Cloudant
est idéal pour les applications mobiles et Web qui évoluent et se
développent rapidement [52].
V Fritzing est un logiciel open-source multiplateforme

permettant de construire des schémas des circuits que nous
utilisons avec Arduino [53].
3. Réalisation de l’objet connecté
> Branchement des capteurs
V Branchement du détecteur de distance
69
70
S Branchement du détecteur de luminosité
Figure 72 : Branchement du capteur de luminosité.
S Branchement du Bluetooth
Figure 73 : Branchement du capteur de Bluetooth.
71
S Branchement de tous les composants de l’objet connecté
Figure 74 : objet connecté.
72
4. Description de l’application
> Les codes Arduino pour les déférant capteurs
S Code Arduino pour le capteur de distance :
const int trigPin = 9;
const int echoPin = 10;
int distance;
int safetyDistance;
void setup() {
pinMode(trigPin, OUTPUT); // Sets the trigPin as an Output
pinMode(echoPin, INPUT); // Sets the echoPin as an Input
pinMode(ledPin, OUTPUT);
pinMode(ldrPin, INPUT); //initialize the LDR pin as an input
Serial.begin(9600); // Starts the serial communication
Serial.println("Données des capteurs
BTSerial.begin(9600);
void loop() {
digitalWrite(trigPin, LOW);
delayMicroseconds(2);
digitalWrite(trigPin, HIGH);
delayMicroseconds(10);
digitalWrite(trigPin, LOW);
duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
// Calculating the distance
distance = duration * 0.034 / 2;
safetyDistance = distance;
// Prints the distance on the Serial Monitor
Serial.print("Distance: ");
Serial.println(distance);
73
S Code Arduino pour le capteur de Luminosité :
const int IdrPin = A0; //the number of the LDR pin
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
pinMode(ldrPin, INPUT); //initialize the LDR pin as an input
Serial.begin(9600); // Starts the serial communication
Serial.println("Données des capteurs
void loop() {
// Clears the trigPin
int ldrStatus = analogRead(ldrPin);
// Prints the Lumière on the Serial Monitor
Serial.print("Lumière : " );
Serial.print(ldrStatus);
S Code Arduino du Bluetooth

#include <SoftwareSerial.h>
#define pinRX 7 //rx pin num
#define pinTX 12 //tx pin num
SoftwareSerial BTSerial(pinRX, pinTX); byte buffer[1024];
void setup() {
void loop() {
BTSerial.print(distance);
BTSerial.print(",");
BTSerial.print(ldrStatus);
74
> Diagramme de déploiement :
Figure 75 : Diagramme de déploiement
> Utilisation de la plateforme IBM

1. création d’un compte dans IBM :
Figure 76 : création de compte IBM.
Pour crée un compte sur ibm on va suivi l’étape suivant :

S Entrez dans le site Web suivant https://www.ibm.com/account/reg/ et remplir les
informations
S Ibm envoyer un mail de confirmation de votre compte
75
S Après la confirmation de compte et Sign in to IBM Nous créons le service iot starter
2. Création d’un service « Internet of things starter »
Figure 77 : Dashboard ibm Cloud.

• On clique sur crée ressource pour trouver IoT starter
Figure 78 : Création d’un service.
76
Figure 79 : l’application Street2018.
IBM BLUEMIX crée 2 services principaux et une application pour la gestion d’un projet IoT :
Application Node-Red : Node-RED est un outil de programmation pour câbler les périphériques
matériels, les API et les services en ligne de manière nouvelle et intéressante.
No SQL BD : c’ est un serveur de base de données pour stocker les données des objets connectés.
Internet of Things Platform : c’est une plateforme d’internet d’objets pour la gestion de
connexion des périphériques et l’analyse et visualisation des données.
Figure 80 : les services et l’application IBM
77
Apres la création de service à partir du service « street2018-iotf-Service » cliquer sur Launch pour accéder
au tableau de bord de l’application.
Figure 81 : le service street2018-iotf-service
Tableau de bord de l’application
Figure 82 : Dashboard de street2018

Boards : contient des cartes pour afficher l’utilisation de données, visualiser les données provenant de
périphérique sous forme de texte ou de graphe et l’affichage des notifications en temps réel.
78
Devices : à partir de ce menu, il est possible d’enregistrer un ou plusieurs périphériques pour recevoir les
données. Chaque périphérique est défini par un type, un id et un jeton d’authentification (token).
Figure 83 : Devices
APPs : générer une APP KEY qui permet aux applications de se connecter à la plateforme et inscrire pour
recevoir des données pour les analyser, puis envoyer des notifications ou des commandes aux périphériques
déjà enregistrer. Chaque APP KEY est définie par un type d’application, un id, un jeton et une date
d’expiration
Figure 84 : API KEYS
79
Security : permet de configurer des stratégies pour améliorer la sécurité de la connexion et contrôler
Figure 85 : Security
L’accès au serveur à partir des périphériques. Ce service contient 3 types d’opérations :
1. connection security : Configurez le niveau de sécurité pour la connexion de l’appareil.
2. Blacklist : Bloquer l’accès à partir d’adresses IP spécifiques et de pays. L’activation d’une liste noire
désactive une liste blanche active.
3. whitelist : Autoriser l’accès à partir d’adresses IP spécifiques et de pays. L’activation d’une liste blanche
désactive une liste noire active.
3. Enregistrement d’un périphérique dans la plateforme
Création et enregistrement d’un type d’objet :
À partir du Devices, choisissez l’onglet : device types.
Cliquer sur + Create Type
Dans la fenêtre qui apparaît, cliquer sur add device.
> Entrer le nom de type ainsi qu’une description, puis cliquer sur Next.
80
Figure 86 : création de type
Cliquer sur Next et remplir les formulaires d’informations supplémentaires.
Figure 87 : id device
81
Figure 88 : Token device
Figure 89 : information device

> Application (Node-Red)
Cette application représente la couche de communication de notre système. Elle est située dans le service
cloud d’IBM et fonctionne tout le temps. Nous avons utilisé les différents nœuds fournis par IBM et d’autres
nœuds personnalisés pour créer cette application. Cette application possède les fonctionnalités suivantes :
1. Recevoir des données : L’utilisation du nœud « ibm IoT » dans le menu « input » offre la possibilité de
recevoir les données de nos appareils. Dans ce noeud, nous devons spécifier les informations nécessaires de
chaque appareil créé, telles que l’id, le jeton, « MQTT topic » et le type d’événement (event/command).
2. Définition et application des règles : Dans cette partie, nous avons défini les règles de chaque mesure.
82
Ces règles sont créées en utilisant les nœuds « function » et « switch » dans le menu « function ». Certaines
règles ont besoin d’un seuil supérieur ou inférieur tel que la température, l’humidité, la température de l’eau,
le niveau d’eau et la fréquence cardiaque.
3. Création de notification : Après la définition des règles, nous devons maintenant les appliquer au flux
de données provenant de nos appareils. Si la condition est vérifiée, nous créons une notification. Chaque
notification a comme caractéristique : le type, la valeur, le message et le temps. Nous avons utilisé le format
JSON pour créer cette notification.
4. L’envoi de la notification : Après la préparation de la notification à l’aide du nœud "function" et le
format de texte JSON, nous sommes maintenant prêts à l’envoyer au « broker » puis à toutes les applications
souscrites à ce sujet de notification. Pour envoyer une notification avec le protocole MQTT, nous avons
besoin d’un noeud « ibmiot » dans le menu « output ».
5. Le stockage des données : Après avoir reçu les données de notre appareil, nous devons maintenant les
stocker dans une base de données. Comme nous l’avons mentionné précédemment, IBM Watson utilise la
base de données NoSql « Cloudant » pour stocker les données en tant que documents avec le format json.
Pour stocker les données, nous avons besoin d’un noeud « cloudant » dans le menu « storage » puis
connectez-le avec les nœuds « ibmiot » utilisés pour recevoir les données.
6. Sauvegarder les paramètres des différentes applications : Les paramètres de l’application mobile et
l’application de serveur sont gérées et stockées dans l’application « Node Red ». L’utilisateur peut obtenir
ses derniers paramètres lorsqu’il se connecte à nouveau. Pour ce faire, nous avons besoin de variables
globales pour stocker le paramètre à l’intérieur de l’application « Node Red ».
7. La synchronisation entre les applications : En fusionnant les différents nœuds , nous avons réussi à
faire la synchronisation des paramètres entre l’application mobile et l’application de bureau. L’utilisateur
peut utiliser une application pour modifier les paramètres et l’autre application recevra la modification en
temps réel.
8. L’utilisation des Web services SMS et e-mail : Pour envoyer la notification par courrier électronique
ou SMS dans le cas où l’utilisateur n’utilise pas les applications mobile / bureau, nous avons utilisé les
services Web pour envoyer une alerte en temps réel.
Nous avons utilisé le service Gmail pour envoyer des courriels et le service Twilio pour envoyer une
notification par SMS.
83
Figure 90 : NODE-RED Application

> Application Mobile
Cette application représente une autre partie de la couche de présentation. Nous utilisons la plateforme
Android pour implémenter l’application mobile. Cette application envoyer et recevoir les données de
l’objet connecté. L’application Android fournit un seul moyen de connectivité en ligne. Il peut se
connecter aux objets à l’aide de Bluetooth. Ainsi, l’administrateur au l’utilisateur Peut explorer les
données provenant des capteurs. Avec Bluetooth, nous offrons aussi la possibilité de contrôler la
lumière de la smart Streets.
Remarque : le serveur peut être lancé si non l’application mobile ne fonctionne pas
1- L’authentification : L’utilisateur de cette application doit d’abord s’authentifier. Un nom
d’utilisateur et un mot de passe sont nécessaires pour des raisons de sécurité.
Figure 91 : Authentification
84
2- Passerelle : utiliser pour récupérer les données des capteurs via Bluetooth (si le Bluetooth
est connecter avec HC-06 il envoyer les données directement ou SGBD et a distant No SQL IBM)
Figure 92 : Passerelle Bluetooth

3- consulter profile : l’utilisateur ou l’administrateur peut consulter les données après
l’authentification
dans l’application Android
Figure 93 : profile administrateur Figure 94 : valeur des données Figure 95 : profile utilisateur
85
3-modifier compte
Réalisation d’un administrateur
Système : l’administrateur peut modifier l’information de son compte (dans
de Smart Lighting
le menu administrateur cliquer sur gérer mon compte), après la modification il faut enregistrer la
modification
Figure 96 : modifier compte administrateur

4-ajouter utilisateur : l’administrateur a le droit d’ajouter des utilisateurs puis remplir le formulaire
et cliquer enregistré
Figure 97 : ajouter utilisateur
Figure 100 : graphe de luminosité
86
5-liste de l’utilisateur : l’administrateur peut consulter la lister des utilisateurs, puis il peut supprimer
ou modifier un compte utilisateur (Un simple clic sur un choix quelconque l’application affiche les
informations, effectué un appel téléphonique)
U
12
□@ SJ « O ^=5 ..II. %IL Œ) 23:18
Smart_Street
LISTE DES UTILISATEURS
rafai
06986367
11GJAGJ
123
hfhch
1
r
BIENVENUE* a* k. J
Figure 98 : Liste des utilisateurs

6-Graphe : le graphe représenté les données de
capteur
> Application serveur Figure 99 : information utilisateur
Cette application représente la couche de
831 LJ ri B T. .d 80% Û 20:41
AI_Application
Graphe du lumière
18:13:27 18:13:38
7! !5 723 723
70
/
/
à
■■ ■ ■ Graphe du lumière
Graphe du lumière
724
721 721 721
présentation de notre système. Nous avons utilisé java SE et l’IDE d’éclipse pour créer cette
87
application. Cette
Réalisation d’un application
Système utilise
de Smart la bibliothèque MQTT Eclipse Paho pour envoyer et recevoir les
Lighting
données des différents appareils et la bibliothèque JSON pour analyser les données entrantes. Et pour
l’interface graphique, nous utilisons le Framework Java fx qui suit le modèle MVC.
La couche applicative : contient 3 couches
S Acquisition des données : contient les package qui assurer la réception des donnée et lui
stocker dans le SGBD ou a distant
Package : db.entity, db.service, db.servicesImpl, db.util
Class : Administrateur, utilisateur, data, AdministrateurCRUDServiceImpl,
UtilisateurCRUDServiceImpl, DataCRUDServiceImpl
S Présentation des données : contient les interfaces qui représentent les données de ce système
S Traitement des données : pour le traitement des données (contrôle d’éclairage)
Cette application possède les menus suivants :
1-authetification : dans l’application serveur seulement l’administrateur peut utiliser cette application
Figure 101 : Authentification
Figure 100 : graphe de luminosité
88
2-contrôle de serveur : l’administrateur peut lancer ou arrêter le serveur
Figure 102 : contrôler le serveur
4- gestion d’éclairage : l’administrateur peur contrôler l’éclairage soit manuellement ou

Automatiquement
Figure 103 : contrôle d’éclairage

5. Conclusion
Dans ce dernier chapitre, nous avons exposé une étude de cas, en essayant de présenter les notions
essentielles relatives à l’implémentation de notre Projet. Nous avons présenté le maximum des
89
concepts relatifs à l’environnement de développement ainsi que la présentation de notre application.
90
Conclusion générale
Dans ce projet, nous avons travaillé sur les domaines de « Internet of Things » pour créer une rue
intelligente pour les passagers. Dans le cadre de notre projet, nous profitons de l'IoT et de la
connectivité pour créer, fusionner à la fois des logiciels et du matériel, différents objets connectés pour
une rue intelligent.
Pour créer ce système IoT, nous avons utilisé un serveur desktop et la plate-forme IBM Watson IoT
pour la gestion des objets
Ce qui concerne la partie matérielle, on va proposer uns objets connectés c'est l'objet de
l'environnement
Un objet de l’environnement : cet objet placé dans la rue a des capteurs pour mesurer différentes
valeurs liées à la rue intelligente, telles que la distance, la lumière. Cet objet est également utilisé
comme passerelle entre les autres objets et la plateforme IoT grâce au module Bluetooth.
Quant à la partie logicielle, nous avons créé trois applications dans différentes plates-formes. Une
application serveur pour gérer le système d'éclairage.
Une application mobile sous Android pour la récupération de la donnée via Bluetooth Une
application node-red pour la gestion de l'application dans la plateforme ibm Concernant l'échange et la
manipulation de données, nous avons utilisé deux protocoles pour l'échange de données. Le premier
protocole est MQTT, Nous avons utilisé ce protocole pour échanger les données entre le serveur et la
plate-forme IoT. Le second est le protocole Http que nous avons utilisé pour interagir avec la base de
données pour interroger et stocker les données. Pour le stockage de données nous avons utilisé le
system de gestion de base de données No SQL à l'aide de service IBM Cloudant.
Conclusion générale
La prochaine étape de ce projet est de créer un système plus évolué, et d'associer ces systèmes à un
centre de surveillance fournissant des applications logicielles pour recevoir les alertes et les
coordonnées des cas d'urgence pour intervenir immédiatement. En raison des données massives
provenant des objets connectés, nous devrons intégrer le module du BigData pour gérer ces données.
Bénéficiant de ces données massives, nous pouvons aussi utiliser les techniques de l'informatique
décisionnelle pour prendre des décisions afin d'améliorer la sécurité de la rue tel que :
❖ Un module WIFI SHIELD au lieu du Bluetooth, pour un échange plus rapide de données et ce
depuis le capteur directement à la plateforme Iot.
❖ Un module GPS pour la localisation des objets.
❖ Capteur de vitesse pour la détection de passager si humain ou véhicule
❖ Capteur de direction l'orientation de passager

bibliographie
[1] Dave Evans, L'Internet des objets Comment l'évolution actuelle d'Internet transforme-t-elle le
monde ?, Avril 2011.
[2] Objetconnecte.Net, Article, http : //www.objetconnecte.net/histoire-def initions-objetconnecte/,

page consultée le 03 02 2018.
[3] Objetconnecte.Net, Article, http ://www.objetconnecte.net/definition -internet-of- things/,page

consultée le 03 02 2018.
[4] Alain Coulon Secrétaire d'ADELI l'internet des objet

[5] Dr. Ovidiu Vermesan SINTEF, Norway, Dr. Peter FriessEU, Belgium, “Internet of Things— From
Research and Innovation to Market Deployment”, river publishers' series in communications, 2014
[6] [http://www.reloade.com/blog/2013/12/6characteristics-wifhin-intemet-things-iot.php].
[7] Beebom, https ://beebom.com/examples-of-internet-of-things-technology/, page consultéele
15/03/2018
[8] http://www.dsi.cnrs.fr/RMLR/textesintegraux/volume4/43-adu14-09-1990(3).htm
[9] Arduino, site officiel , https ://www.Arduino.cc/, page consultée le 15/02/2018.
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[11] Jean-Paul Mesters et Patrick Collignon. Monter son réseau Wi-Fi ou Ethernet
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Département des Mathématiques et d’informatique

Développement d’un système d’IoT (Internet of

Présenté par: RAFAI ABDERRAHMEN

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> Choix de la carte Arduino :...............................................................................................................58

Le manuscrit est organisé en deux parties :

> Partie 1 : Etat de l’art

> Partie 2 : Contributions

2. Internet des Objets (Internet Of Things)

2.1. Définition de l’IoT

2.2. Les composants impliqués dans l'Internet des Objets

L'un des éléments les plus populaires de la

Avec cette serrure intelligente, vous n'aurez jamais

Figure 3 : Smart Lock

> Le t-shirt connecté:

Figure 5 : Le t-shirt connecté

> La lentille de contact intelligente

Figure 6 : lentille de contact intelligente

Figure 7 : Healthpatch Health Monitor médecins sur les

2.5. Etude détaillée des composants d’un objet connecté

Figure 9 : Carte Arduino UNO

Figure 10 :Carte Arduino Yun

alimentation : port USB microprocesseur :

- alimentation : via port USB 6 à 20 V non

Figure 12 : Arduino NANO

Flash Memory: 32 KB (ATmega32u4) of which

Vitesse : 120MHz, Cortex-M3 32 bits

- alimentation : via port USB ou 7 à 12 V sur

- dimensions : 107 x 53 x 15 mm [10]. 2.5.3. Module de connectivité

> Catégories des capteurs :

TOR non » Etat

Train d'impulsion 0 Fréquence

Figure16 : capteur numérique

Figure17 : capteur analogique

2.5.4. Exemples de capteurs

> Capteur de mouvements PIR :

> Alimentation : 5 à 9 Vcc

Figure 18 : Capteur PIR

Figure 19 : Capteur PIR GROVE

> Capteur de distance ULTRASON HC-SR04

Plage de détection : 2cm à 4m >

Figure 20 : Capteur ultrason hc-sr04

> CAPTEUR DE DISTANCE ADAFRUIT VL53L0X DE 30-1000 MM

Dans le mode par défaut le capteur

Figure 21 : Capteur ultra son ADAFRUIT VL53L0X

> Alimentation : 2,7 à 5,5 Vcc

Figure 22 : Capteur TMP36

> Capteur Thermistance - CTN 10K

> Coefficient thermique = -4,6%/°C

Figure 23 : Capteur CTN 10K

> Capteur d’Humidité DHT11

Figure 24 : Capteur DHT 11

> Compatible de l'interface Grove

Figure 25 : Capteur pro-Grove

Sensibilité de -165 DBm, mises à jour à 10 Hz, 66 canaux