04 Septembre 2017  |  Sensorique
Publié dans La Revue POLYTECHNIQUE 06/2017

Capteurs intelligents, communication de données et visualisation dans l’Internet des objets

Pour fonctionner de manière optimale, les applications pour l’Internet des objets (loT) ont besoin de techniques, de méthodes et de normes appropriées. Cet article décrit les fonctions et les possibilités des capteurs intelligents, ainsi que la transmission des données vers le «cloud» et inversement. Iftest propose, en outre, des solutions standard modernes pour la visualisation des données, ainsi que pour la commande des dispositifs médicaux et des installations industrielles.

Dans le cloud, (informatique en nuage), les données sont rassemblées, enregistrées, archivées, analysées, puis transmises à l’utilisateur sous une forme appropriée. L’ensemble des données est disponible partout et à tout moment, sous forme décentralisée et mobile. La technologie de transmission des données décrite dans cet article expose les possibilités et les moyens disponibles pour transférer des données dans le cloud et pour les en extraire.
 
Modèle de communication
 

Le capteur intelligent
Au départ, le capteur intelligent d’Iftest sert de source de données. Ce type de capteur est désigné par «intelligent», car il dispose, sous une certaine forme, de sa propre intelligence.
Outre la saisie des valeurs de mesure, le capteur intelligent effectue également le traitement complet des signaux. On peut, via différentes interfaces câblées, le relier à des couplages optiques inductifs sans contact ou sans fil au moyen de radiotechniques aussi bien actives que passives.
Les interfaces possibles incluent, entre autres, I²C, Ethernet, PROFIBUS, USB, FireWire, CAN, RFID, Bluetooth, WPAN, WLAN, GSM, UMTS, etc. Le choix des interfaces à utiliser est fonction des besoins et des exigences, comme l’alimentation électrique, la portée ou la miniaturisation.
Le modèle de démonstration d’Iftest inclut une mesure de température de haute précision, une interface Bluetooth BLE de faible puissance, ainsi qu’une alimentation par batterie avec pile bouton. Les avantages de cette architecture sont les suivants:
  • besoins en énergie moindres
  • portée relativement importante
  • faible encombrement
  • composants économiques
  • interface standard pour appareils mobiles, téléphones, PC, tablettes, etc.
Le concept est particulièrement bien adapté aux sondes médicales portées à même le corps (trackers de santé), aux systèmes de diagnostic, aux sondes décentralisées dans les machines et installations, ainsi qu’à de nombreux autres domaines d’application.
 
Le capteur intelligent Iftest
 
 
Principales données:
Alimentation électrique: 3 V
Courant nécessaire: 100 μA env.
Précision:  ± 0,1 °C
Interface:  BLE (Bluetooth Low Energy)
Débit de données:  toutes les 2 secondes
Portée:  > 100 m (maximum théorique)
Protocole:  GATT, GAP
 
 
Tablette
Dans le modèle de démonstration d’Iftest, les données sont transmises via Bluetooth à une tablette PC dotée du système d’exploitation Windows, puis mises sur Internet par le réseau sans fil. Le programme d’application peut être exécuté sur n’importe quel système PC équipé de Windows 8.1. Le téléchargement et l’affichage des données des capteurs s’effectuent à l’aide de PowerBI ou du navigateur du site Web d’Iftest via Internet et le réseau sans fil.
 
Principales données:
Programme d’application:  C#, .net 4.5
Débit de données:  toutes les 5 secondes
 
Cloud
On utilise pour l’enregistrement et le traitement des données, le service cloud Microsoft Azure & PowerBI. La programmation de l’application s’effectue à l’aide de l’outil logiciel Visual Studio. Cet outil permet, à moindre coûts, de représenter les données dans des diagrammes et formats appropriés.
 
Écran de démonstration
 
 
Smartphone
Sur le smartphone, il est possible de représenter les données de température en trois variantes.
 
Variante Demo-App 1
Application avec transmission de données directement du capteur vers le smartphone via Bluetooth. On peut, de cette manière, utiliser le smartphone comme une fenêtre de données.
 
Principales données:
Outil:  Android Studio 2.0
Protocole:  GATT
Débit de données:  toutes les 3 secondes
 
Variante Demo-App 2
Dans cette variante, le téléchargement des données s’effectue à partir du serveur cloud via le GSM ou sans fil. On peut afficher les données à n’importe quel endroit via une liaison téléphonique mobile. La fonction a été réalisée à l’aide de l’application PowerBI de Microsoft.
 
Variante navigateur
Dans la variante navigateur, les données sont visualisées via ce dernier à partir du site Internet d’Iftest. Bien sûr, toutes les possibilités ne sont pas réalisées en pratique. Dans cet article, les différentes variantes ne sont que des exemples de solutions réalisables.
 
Le standard Iftest-MMI.
 
 
Le standard Iftest-MMI
Le standard Iftest-MMI est une solution à carte unique basée sur le concept suivant:
  • processeur multimédia avec LCD et pilote tactile, 450 MHz
  • résolutions et tailles d’écran souples (1,8 à 15’’, QVGA à WVGA)
  • écran tactile résistif ou capacitif
  • haute performance, allant jusqu’à des images animées
  • réalisation rapide, manipulation simple
  • système d’exploitation Linux
  • QT Creator, environnement de développement convivial pour GUI (surface graphique)
  • concept de sécurité excluant tout risque d’erreur
  • nombreuses interfaces disponibles en option (JTAG, Ethernet, USB, CAN, Bluetooth, SD-Card, etc.)
 
Dans les démonstrations présentées ici, les données sont transmises du capteur via l’interface Bluetooth et affichées.
 
Principales données:
Interface:  BLE (Bluetooth Low Energy)
Débit de données:  toutes les 2 secondes
Portée:  > 100 m (maximum théorique)
Protocole:  GAP (publicité)
 
Remarques
De nombreux thèmes concernant l’Internet des objets (IoT) ne sont que brièvement abordés dans cet article, voire pas du tout mentionnés. Il faudrait encore expliquer plusieurs aspects sur des sujets tels que la technologie, l’architecture, les modèles de données, la connectivité et la sécurité, jusqu’aux outils logiciels. Toutefois, Iftest propose dans chaque cas, des solutions pratiques avec des capteurs intelligents, ainsi que des systèmes d’affichage et de commande, y compris pour chaque application spécifique.
 
Iftest AG
5430 Wettingen
Tél.: 056 437 37 37
www.iftest.ch


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