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Introduction...................................................................

Introduction....................................................................................................................................................4 Résumé...........................................................................................................................................................6 Abstract..........................................................................................................................................................6 Chapitre 1 : Généralité sur station météo et Smartgrid......................................................................................7 I. Introduction.............................................................................................................................................8 II. Les stations météos connectées...............................................................................................................8 1. Définition.............................................................................................................................................8 2. Les types des stations météos..............................................................................................................9 3. Les appareils prédictifs d’une station météo.....................................................................................11 III. Généralités sur les Smartgrid.............................................................................................................12 1. Réseau électrique...............................................................................................................................12 2. Problématique du fonctionnement des réseaux électriques...............................................................12 3. Définition de réseau intelligent.........................................................................................................13 4. Intérêt du réseau intelligent...............................................................................................................14 5. L’architecture des Smartgrid.............................................................................................................14 6. Les principales composantes de smartgrid........................................................................................15 7. Exemple de réseaux intelligent..........................................................................................................16 IV. Conclusion.........................................................................................................................................18 Chapitre 2 : Réalisation d’une station météorologique connectée sans fil.......................................................19 I. Introduction...........................................................................................................................................20 II. Schéma synoptique................................................................................................................................20 III. Choix de lieu de l’installation de notre station météo.......................................................................20 IV. Chaîne de mesure et d’acquisition.....................................................................................................21 1. Capteur de température et d’humidité DHT22..................................................................................21 2. Capteur de vitesse du vent (anémomètre).........................................................................................23 3. Capteur de direction du vent (girouette)............................................................................................23 4. Capteur de pluie (pluviomètre)..........................................................................................................24 5. Le capteur de pression (BMP280).....................................................................................................25 6. Capteur de rayonnement solaire (plaque photovoltaïque 5V)...........................................................25 V. Montage et acquisition des données......................................................................................................25 1. Configuration de la carte en fonction du type de capteur météo utilisé............................................26 2. Assemblage de la platine pour une utilisation sur une carte au format Grove..................................26 VI. Acquisitions et traitements des données :..........................................................................................27 1. L’Arduino UNO................................................................................................................................27 2. NodeMCU ESP32.............................................................................................................................28 VII. Test des différents capteurs avec la carte Arduino............................................................................29 1. Test de la girouette............................................................................................................................29 2. Test de l'anémomètre.........................................................................................................................30 VIII. Transmission et stockage des données..............................................................................................30 1. Envoi de données par signal radio : Module radio nRF24L01+.......................................................31 2. Schéma bloc du système réalisé........................................................................................................32 3. Support de stockage et d'affichage :..................................................................................................33 IX. Résultats sur la ThingSpeak :............................................................................................................34 X. Conclusion.............................................................................................................................................37 Chapitre 3. Modélisation et identification des paramètres climatique au profit d’un système de prédiction du climat de la région rabat...................................................................................................................................38 I. Introduction...........................................................................................................................................39 II. Modélisation et Identification du climat...............................................................................................39 III. Identification paramétrique...............................................................................................................40 1. Modèle de BROIDA..........................................................................................................................40 2. Modèle de STREJC...........................................................................................................................40 3. Modèle de CALDWELL...................................................................................................................41 IV. Identification numérique...................................................................................................................42 1. Estimation au sens des moindres carres............................................................................................43 2. Méthodes récursives..........................................................................................................................43 V. Méthode N4SID-VAR pour l'identification de systèmes multivariables à temps linéaire discret........44 VI. Choix des paramètres........................................................................................................................45 VII. Application de N4SID pour l’identification des modèles d’état.....................................................48 VIII. Validation de modèle.........................................................................................................................50 1. Prédiction de la température.............................................................................................................50 2. Prédiction de l’humidité....................................................................................................................51 3. Prédiction de rayonnement................................................................................................................51 4. Prédiction de la vitesse du vent.........................................................................................................51 5. Prédiction de la pression....................................................................................................................52 IX. Supervision en temps réel du climat de la région rabat par station météo........................................52 X. Conclusion :..........................................................................................................................................54 Conclusion générale.....................................................................................................................................55 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES.....................................................................................................56 ANNEXE.....................................................................................................................................................57 Introduction Les énergies renouvelables, notamment l'éolien et le solaire, se développent rapidement et ont une production qui est immédiatement et instantanément influencée par les conditions météorologiques. Cela signifie que le secteur de l'électricité est sensible à la variabilité climatique dans toutes ses régions, de la production à la consommation. La puissance électrique produite par une centrale photovoltaïque peut être réduite de moitié en quelques secondes par le passage d'un nuage devant le soleil. La rotation des pales d'une éolienne sera immédiatement affectée par un changement de vitesse ou de direction du vent. De ce fait il est primordial de prévoir le climat caractéristique du site de production d’énergie de source éolienne ou photovoltaïque. La prédiction du climat en la zone de rabat vise à offrir une source d’information sure et précise pour permettre au régulateur de distribution et de conversion d’énergie de mieux gérer la consommation et la production d’énergie. C’est grâce au système de prévision météorologique il est possible de dimensionner tous les éléments d’une ligne de distribution d’énergie. L’idée est de prédire pour mieux Controller les chutes de tension imprévisible due à un mauvais ensoleillement ou à une faible vitesse de rotation des éoliennes, ou tout simplement due à une forte consommation. Aussi la prédiction des facteurs climatique permet d’éviter toute perte d’énergie produite sur site en dimensionnant correctement les batteries de stockage conformément à la puissance produite qu’est naturellement proportionnel aux facteurs climatiques. En plus les panneaux solaires ne sont plus des panneaux disposés d’un angle fixe. La prédiction du rayonnement peut servir à donner au régulateur les informations d’en est besoin pour Controller l’actionneur responsable d’adapter la disposition du panneau à la direction du maximum du rayonnement. Le système de prévision météorologique est une sorte de maximisation de la production d’énergie et d’optimisation de son stockage et de sa consommation. En industrie agricole la qualité et la quantité de la production agricole est un défi réel pour les agriculteurs. C’est le facteur majeur définissant la compétitivité d’un produit agricole. La croissance optimale d’un produit agricole est tellement définie par les valeurs des conditions météorologiques. Pour définir une méthode d’irrigation intelligente il est nécessaire de définir le besoin en eau des plantes ce qui est lié à la nature d’ensoleillement et d’hygrométrie en air. Compte tenu que la durée de l’évolution d’un produit agricole est corrélée avec la valeur du rayonnement, les agriculteurs ont un besoin réel de prédire la phase de récolte pour en préparer le logistique nécessaire et pour en adapter la quantité produite au besoin du marché pour éviter tout dégradation du produit agricole due à une forte production en une période de l’année. Le suivi en permanence des paramètres climatiques constitue un challenge international. Le maroc et à travers La cop 22 a montré son intérêt à une coopération sérieuse aux programmes de lutte contre le réchauffement climatique. Les équipes de recherche en environnement ont déclaré un besoin réel en matière d’équipement de suivi et de supervision du climat. Pour pouvoir tracer une stratégie nationale d’amélioration du climat marocaine assurant le bien être de la population, des animaux et de la couverture verte. La supervision du climat est tellement une nécessité vitale pour le peuple marocain. En ce projet nous avons pris le défi de s’investir en la réalisation d’un système de prédiction météorologique capable de répondre au besoin des agriculteurs, des sites de production d’énergie et des équipes de recherche en environnement. Le projet consiste à faire la réalisation d’une station météorologique connectée qui utilise un modèle de prédiction météorologique comme élément central. Des capteurs surveillant la température, l'humidité, la pression, la vitesse et la direction du vent ainsi que le rayonnement solaire sont introduit en une station météorologique installée à la région de rabat. Ainsi l’ensemble de mesures est canalisé vers une plateforme interactive permettant à l’utilisateur de profiter de son service qui se résume en : la mesure, la prédiction, la visualisation et l’enregistrement en temps réel des paramètres climatiques de la zone rabat. Afin de rendre plus visible la substance de notre rapport, nous l'avons structuré selon le titre que nous lui avons donné en proposant trois chapitres. Dans le premier chapitre Nous avons souligné la complexité du sujet traité en présentant des généralisations sur les stations météorologiques et des réseaux connectées. Des détails sur les stations météorologiques, les réseaux connectés et la relation entre les deux systèmes sont fournis. Le second chapitre se concentrera sur la sélection des capteurs pour l'acquisition des signaux météorologiques ainsi de la plateforme de mesure et la mise en forme des signaux D'entrée/sorties compatibles avec le climat, afin de réaliser une station de mesure météorologique sans fil connecter. Le dernier chapitre s'est concentré sur l'identification et la validation d'un modèle de prédiction pour mieux approcher la station en l'état de la prédiction climatique sur la région de Rabat, afin de créer une plateforme à la fois facile à utiliser et agréable pour les utilisateurs sans aucune connaissance préalable des techniques ou des outils de modélisation Résumé Ce projet est réalisé dans le cadre du projet de fin d’étude au cycle master à ENSAM de rabat. Dans ce projet nous avons réalisé une station météorologique installée à la zone de rabat, elle réalise des mesures en temps réel des paramètres climatiques caractéristique de la météo de la zone de rabat. Les mesures collectées sont enregistrées sur un Cloud permettant à l’utilisateur de visualiser en temps réel leurs évolutions. Un prédicteur à base de la méthode N4SID est réalisé pour prévoir l’évolution future des paramètres climatiques. Une plateforme graphique est développée pour faciliter à l’utilisateur le profit des fonctionnalités de la station de mesure et de prévision météorologique. Nous avons réussi à réaliser le projet en globalité avec respect le plus fidèlement possible aux exigences du cahier de charge. La station a prouvé sa capacité de fonctionner correctement en condition climatiques pénible en offrant une accessibilité totale via internet. Ainsi la solution technologique que nous avons proposée a été validé suite à une phase de test en diffèrent modes de fonctionnement et en diffèrent situation météorologique. Abstract This project is carried out as part of the end-of-study project at the master's cycle at ensam of rabat. In this project we have realised a weather station installed in rabat, it performs real-time measurements of the climatic parameters characteristic of the weather in rabat. The measurements collected are recorded on a Cloud allowing the user to visualize their evolutions in real time. A predictor based on the N4SID method is produced to predict the future evolution of climatic parameters. A graphical platform has been developed to facilitate to the user to take advantage of the functionalities of the weather measurement and forecasting station. We succeeded in uploads/Geographie/ pfe-2022-station-meteo.pdf