Internet Of Things – SII Research

Dans le cadre des projets de recherche interne, SII Sud-Ouest a lancé le projet IoT pour Internet Of Things.

Contexte du Projet :

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Ce projet vise à mettre en place une chaîne technologique IoT (Internet of Things, IdO pour Internet des Objets en français) complète pour démontrer et parfaire les connaissances de SII sur les différentes thématiques de cette chaîne – capteur, réseau sans fil pour véhiculer les données, stockage et exploitation des données.

Cela permettra également d’être force de proposition auprès des clients du groupe lors des futures prospections.

Qu’est-ce que l’internet des Objets ?

L’arrivée de dispositifs intégrés et communicants a ouvert la voie à plusieurs nouvelles ambitions technologiques. Désormais des milliards d’objets peuvent être interconnectés et disposer d’adresses uniques au sein du réseau mondial (grâce à l’arrivée de l’IPV6 notamment). C’est dans cette optique que l’internet des objets s’accroît de jour en jour.

La mise en place d’une infrastructure IoT consiste à principalement utiliser les objets pour l’analyse et/ou la collecte des données en vue que ces dernières soient centralisées. Nous pouvons ainsi prévoir pour la mise en place de cette architecture, divers protocoles de communication. Ces protocoles varient du simple NFC à des protocoles de plus grande portée comme TCP utilisé pour l’internet.

Ci-dessous une brève description de quelques technologies nécessaires pour la mise en place d’un réseau IoT :

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L’émergence de l’internet des objets s’est faite grâce à la mise en place de différents protocoles qui s’intéressent principalement à la réduction de la taille des informations et aussi la réduction de la consommation d’énergie nécessaire à leur application. Bon nombre de ces protocoles complètent ou remplacent le modèle déjà mis en place sur la pile TCP/IP. Ci-dessous une comparaison de la pile protocolaire TCP/IP à celle des technologies associées à l’internet des objets :

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Présentation du Projet :

Le projet s’articule autour de plusieurs phases : La détection de présence, la transmission des données, l’enregistrement et la mise à disposition des données et enfin l’exploitation des données. Voici un schéma simplifié de ces phases: Détection, traitement, transmission des données, stockage et analyse statistiques (Cloud et Big Data) :

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L’exploitation des données n’étant pas encore figée, elle n’est pas abordée pour le moment.

Phase 1 : Détection de présence

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Cette phase consiste à mettre en place solution de détection de présence grâce à une caméra classique ou infrarouge.

Phase 2 : Traitement des données
L’installation d’un microcontrôleur ou micro-ordinateurs servira à faire de la reconnaissance de forme et du décompte de personnes. L’identification des personnes ne sera pas effectuée, le décompte des personnes présentes dans la pièce se fera à un instant T.

Phase 3 : Véhiculer la donnée

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Le but principal de cette phase est de mettre en place un réseau IoT (Internet of Things) afin de faire transiter les données récupérées. Diverses cartes sont prévues pour la réalisation de ce projet (SigFox, Sierra Wireless, LoRa). La solution devra prendre en compte une utilisation maximale de ces différentes cartes en vue d’une meilleure démonstration du savoir-faire dans le domaine de l’IoT.

Phase 4 : Stocker et mettre à disposition les données

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Le but est de mettre en place une solution de stockage (Cloud & Big Data) pour faciliter l’utilisation de ces données. Ces données seront réutilisées en vue de faire prédictions et/ou corrélation et ainsi mettre en place d’autres futures solutions qui pourraient en découler (Ex : régulation automatique de température de la salle).

Phase 4 bis : Exploiter les données

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Le but est de pouvoir utiliser les données récoltées afin de pouvoir faire de la prédiction d’affluence et/ou de corréler ces données avec d’autres. Ce projet pourra être étendu à d’autres zones de l’agence, comme par exemple l’exploitation optimum du parking corrélée avec les données météo, les calendriers de congés, l’utilisation des transports en commun, du vélo et du covoiturage.

 

Avancement du Projet :

La réalisation de ce projet nécessite l’étude et l’utilisation de plusieurs technologies liées à l’IoT pour les différentes phases.

Les premières études ont pour objectif de traiter les thématiques suivantes et ont abouti aux démonstrateurs présentés en fin d’article.

La comparaison de différents types de caméra a été effectuée :

  • Caméra Thermique
  • Caméra Infra Rouge
  • Caméra Classique

La caméra classique a été choisie notamment à cause du coût financier de celle-ci mais aussi à cause de la forte probabilité d’erreurs rencontrées lors de l’évaluation des autres caméras.

La détection de personne est également étudiée :

  • Détection de corps et/ou de visage (à travers des filtres de calculs de type Haar et Eigenface)
  • Biométrie (ce thème a été étudié mais ne sera pas choisi notamment dû à sa limitation de calcul et au dossier CNIL imposé)

Des mini-ordinateurs vont également être installés pour le traitement des informations et la communication :

  • Traitement d’image avec une carte Raspberry Pi 0 couplé à la caméra
  • Communication avec une carte Raspberry Pi 3

Les cartes envisagées pour véhiculer les données sont :

  • Mangho et Lora pour la transmission des données utiles
  • SigFox pour la transmission des alertes (moins gourmande en terme de taille de messages)

Le Protocole envisagé pour le monitoring est MQTT à travers les applications suivantes :

  • eMQTT : protocole de messagerie publish-subscribe reposant sur TCP/IP qui permet de recevoir des messages en provenance d’un compte et d’envoyer des messages aux différents abonnés.
  • Carriot : application et environnement de développement spécialisés dans l’IoT et le M2M (machine to machine). Elle permet de récupérer les données fournies par les objets IoT, stocker ces données et créer des APIs liées aux objets IoT.

Un Cloud doit également être mis en place : Un Cloud Computing, c’est l’exploitation de la puissance de calcul ou de stockage de serveurs informatiques distants par l’intermédiaire d’un réseau, généralement internet.

  • Hébergement Distant
  • Hébergement Local

Ci-dessous, l’architecture envisagée pour la mise en place du projet :

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Ci-dessous, le démonstrateur actuel :

figure5_demonstrateur

 

RAF :
Ce projet étant loin d’être fini, il reste pas mal de chose à étudier et à mettre en place.
Plusieurs autres POCs sont déjà à l’étude :

  • Use Case « Salle Server» : mesurer la température de la salle et envoyer une alerte si elle dépasse la limite permise pour l’utilisation des serveurs
  • Use Case « Salle de Réunion» : détecter la présence des personnes et libérer les salles plus rapidement dans l’outil de réservation des salles si elles ne sont pas occupées.
  • Use Case « Parking» : gestion optimale du parking avec décompte des voitures entrantes et sortantes.

Des connaissances en RF, Cloud et Big Data sont encore à acquérir.

 

Si vous souhaitez avoir plus de détail sur le projet, n’hésitez pas à contacter l’équipe (Muriel Fillonneau et Clément Ketchdji)

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