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AMI : l’Assistant virtuel de votre Maison Intelligente Remerciements C’est avec

AMI : l’Assistant virtuel de votre Maison Intelligente Remerciements C’est avec le plus grand honneur que nous avons réservé l’ouverture de notre rapport en signe de gratitude et de reconnaissance à l’égard de tous ceux qui nous ont aidée, de près ou de loin, à la réalisation de ce projet. Nous tenons à adresser nos vifs remerciements à notre encadrante M.me Msadaa Ikbel pour sa présence, son encadrement, ses conseils fournis de façon efficace tout au long de période de réalisation. Sommaire HAMDEN jihen& SMARI Sabra Page 1 AMI : l’Assistant virtuel de votre Maison Intelligente Remerciements.......................................................................................................................................1 Introduction générale..............................................................................................................................5 Chapitre 1 : L’assistant virtuel AMI : Contexte et objectifs du projet....................................................6 1. Introduction................................................................................................................................6 2. Contexte du projet.....................................................................................................................6 3. Etude de l’existant......................................................................................................................8 4. Présentation de l’assistant AMI..................................................................................................9 4.1. Description.........................................................................................................................9 4.2. Présentation des fonctions de domotique proposées......................................................10 4.2.1. Principales fonctionnalités visées par le système.....................................................10 4.2.2. Exigences fonctionnelles du système........................................................................12 4.3. Déroulement du projet.....................................................................................................13 5. Conclusion................................................................................................................................13 Chapitre 2 : IA et IOT...........................................................................................................................13 1. Introduction..............................................................................................................................14 2. L’Intelligence Artificielle...........................................................................................................14 2.1. La reconnaissance faciale.................................................................................................16 2.2. La reconnaissance vocale..................................................................................................17 3. L’Internet des Objets................................................................................................................18 3.1. Node Red..........................................................................................................................20 4. Conclusion................................................................................................................................22 Chapitre 3 : architecture du système.....................................................................................................23 1. Introduction..............................................................................................................................23 2. Environnement de travail.........................................................................................................23 2.1. Choix de carte Raspberry..................................................................................................23 2.2. Etude matérielle...............................................................................................................24 2.2.1. Raspberry..................................................................................................................24 2.2.2. Capteur DHT22.........................................................................................................26 2.2.3. Caméra.....................................................................................................................27 2.2.4. Autre matériel...........................................................................................................27 2.3. Etude logicielle.................................................................................................................28 2.4. Connexion des différents modules...................................................................................29 3. Conclusion................................................................................................................................31 Chapitre 4 : Réalisation et test..............................................................................................................32 HAMDEN jihen& SMARI Sabra Page 2 AMI : l’Assistant virtuel de votre Maison Intelligente 1. Introduction..............................................................................................................................32 2. Réalisation................................................................................................................................33 2.1. Développement du code de commande...........................................................................33 2.2. Câblage dumatériel nécessaire.........................................................................................34 2.3. Node Red..........................................................................................................................35 2.3.1. 2.3.1 Création du flow..............................................................................................35 2.3.2. 2.3.2. Visualisation....................................................................................................36 3. Tests.........................................................................................................................................37 4. Conclusion................................................................................................................................41 CONCLUSION GENERALE...............................................................................................................42 Liste des figures Figure 1 : exemples des enceintes vocales...............................................................................9 Figure 2 : Schéma représentatif de fonctionnement général des équipements domotiques ...................................................................................................................................................12 HAMDEN jihen& SMARI Sabra Page 3 AMI : l’Assistant virtuel de votre Maison Intelligente Figure 3 : Contrôle d’éclairage..............................................................................................13 Figure 4 : Contrôle des volets................................................................................................13 Figure 5 : Contrôle d’accès grâce à la reconnaissance faciale............................................14 Figure 6 : Chronogramme du projet.....................................................................................15 Figure 7 : Les différents domaines d’application d'intelligence artificielle [2].................18 Figure 9 : OpenCV[5].............................................................................................................19 Figure 10 : API Google en Python.........................................................................................20 Figure 11 : L’architecture d’un système IoT.......................................................................21 Figure 12 : l’interface Node Red............................................................................................22 Figure 13 : Constituants d’une palette..................................................................................23 Figure 14 : Composants standards d’une carte Raspberry................................................26 Figure 15 : VS Code sur Raspberry Pi..................................................................................29 Figure 15 : Python, le langage de codage [3]........................................................................30 Figure 16 : Câblage de DHT22 avec Raspberry..................................................................31 Figure 17 : Câblage des LEDs avec Raspberry....................................................................31 Figure 18 : Câblage du ventilateur avec Raspberry............................................................32 Figure 19 : Câblage du camera avec Raspberry..................................................................32 Figure 20 : Circuit électrique final du système....................................................................33 Figure 21 : Organigramme de fonctionnement du système................................................33 Figure 22 : Les bibliothèques utilisées dans le code.............................................................36 Figure 23 : Câblagedu camera avec Raspberry...................................................................36 Figure 24 : Câblage de DHT22 avec Raspberry..................................................................36 Figure 25 : Câblagedes LEDS avec Raspberry....................................................................37 Figure 26 : Création du flow..................................................................................................38 Figure 27 : Dashboard............................................................................................................38 Figure 28..................................................................................................................................39 Figure 29..................................................................................................................................39 Figure 30..................................................................................................................................40 Figure 31..................................................................................................................................40 Figure 32..................................................................................................................................40 Figure 33..................................................................................................................................40 Figure 34..................................................................................................................................41 Figure 35..................................................................................................................................41 Figure 36..................................................................................................................................42 Figure 37..................................................................................................................................42 Figure 38..................................................................................................................................43 Figure 39..................................................................................................................................43 Liste des Tableaux Tableau 1 : Exemples des enceintes vocales disponibles dans le marché...........................10 Tableau 2 : Tableau comparatif des cartes...........................................................................25 Tableau 3 : Les caractéristiques du capteur DHT22...........................................................28 HAMDEN jihen& SMARI Sabra Page 4 AMI : l’Assistant virtuel de votre Maison Intelligente Liste d’abréviations USB: Universal Serial Bus HAMDEN jihen& SMARI Sabra Page 5 AMI : l’Assistant virtuel de votre Maison Intelligente GND: Gemeinsame Normdatei GPIO: General Purpose Input Output IOT: Internet Of Things AMI: Assitant virtuel d’une Maison Intelligente IA: intelligence artificielle FR: reconnaissance faciale VR: reconnaissance vocale GFK: Gesellschaft für Konsumforschung RAM: mémoire à accès aléatoire AIOT: Artificial Internet Of Things HDMI : Hight Defenition Multimedia Interface LCD : Liquid Crystal Display RCA : Radio Corporation of America Introduction générale L'évolution de la technologie et du mode de vie nous permet aujourd'hui de prévoir des espaces de travail et de logement mieux adaptés. De même, La majorité des individus, et plus particulièrement les personnes âgées, passent beaucoup de leur temps à domicile, d’où HAMDEN jihen& SMARI Sabra Page 6 AMI : l’Assistant virtuel de votre Maison Intelligente l’influence considérable de l’habitat sur la qualité de vie. L’amélioration du sentiment de sécurité et de confort dans l’habitat apparaît donc comme une tâche d’une grande importance sociale. La domotique ou encore la maison intelligente est définie comme une résidence équipée de technologies d’informatique, d’automatisme et d’électronique, ambiante qui vise à assister l’habitant dans les situations diverses de la vie domestique en améliorant le confort et simplifient un certain nombre de tâches. Notre mission porte sur la réalisation d’un assistant intelligent permettant de piloter la domotique à partir des commandes vocales que fait l'habitant. Les objectifs de notre projet peuvent être divisés essentiellement selon les axes suivants qu’on va les aborder sous des chapitres suivants : Tout d’abord, nous commençons par faire une présentation succincte du sujet en détaillant son contexte et les principales fonctionnalités attendues. Ensuite, dans la Section « Etude de l’existant », nous passons en revue les principaux assistants virtuels existant sur le marché. Enfin, Nous dressons avec plus de détails le cahier des charges de notre projet. Dans le deuxième chapitre nous allons présenter l’IA en premier lieu puis l’IOT en deuxième lieu. Dans le troisième chapitre, nous détaillons l'architecture de notre système. Une conception détaillée de « AMI » a nécessité une familiarisation avec l’environnement Python et Raspberry Pi. Dans le dernier chapitre nous détaillons les taches que nous avons pu réalisées ainsi que les différents tests de validation Chapitre 1 : L’assistant virtuel AMI : Contexte et objectifs du projet 1. Introduction L’objectif de ce chapitre est de mettre notre projet dans son contexte général et d’en définir les principaux objectifs. Tout d’abord, nous commençons par faire une présentation succincte du sujet en détaillant son contexte et les principales fonctionnalités attendues. Ensuite, dans la HAMDEN jihen& SMARI Sabra Page 7 AMI : l’Assistant virtuel de votre Maison Intelligente Section « Etude de l’existant », nous passons en revue les principaux assistons virtuels existant sur le marché. Enfin, Nous dressons avec plus de détails le cahier des charges de notre projet. 2. Contexte du projet La maison intelligente offre aujourd’hui la promesse d’un quotidien simplifié, à portée de tous. Une démocratisation qui s’est intensifiée grâce à la baisse des coûts des équipements et aux efforts des acteurs du secteur en matière d’interopérabilité des systèmes proposés. Autrefois réservée aux consommateurs aguerris, la domotique est devenue ces dernières années davantage compréhensible et accessible au grand public. Désormais connectée, la domotique a su se moderniser et se renouveler sous l’appellation de "Smart Home". Après des débuts hésitants, le marché de la maison intelligente a connu une nette progression. D’après les prévisions de l’institut française GFK [1] il devrait représenter plus de 137 milliards de dollars d’ici 2023 et la tendance pourrait bien s’accélérer, sous l’impulsion de la croissance rapide d’un autre secteur : celui des enceintes intelligentes ou assistants virtuels intelligents.Résultat, ils estiment qu'il y en aura plus de 140 millions dans le monde en 2020. Aux Etats-Unis, un adulte sur cinq en possède déjà une.Google Home est disponible en France depuis août 2017pour 149 euros. Une version mini est vendue59 euros. Amazon Echo sort en France le 13 juin pour 99 euros. Une version mini est vendue 59 euros. Apple HomePod sort en France le 18 juin pour 349 euros. Figure 1 : exemples des enceintes vocales. Ces interfaces de pilotage sont en phase de connaître une véritable révolution avec l’essor des enceintes intelligentes à commande vocale : l’intelligence artificielle fait son entrée chez les particuliers par la grande porte. En s’adressant directement à l’intelligence embarquée de leur enceinte connectée, les détenteurs de ce type d’enceintes peuvent piloter leur maison en HAMDEN jihen& SMARI Sabra Page 8 AMI : l’Assistant virtuel de votre Maison Intelligente communiquant avec elles, ces dernières étant capables de décrypter les commandes vocales et d’y répondre de manière pertinente grâce à l’analyse des habitudes des utilisateurs. La Figure 1 illustre quelques modèles d’enceintes intelligentes à commande vocale. C’est dans ce contexte que se déroule notre projet de synthèse II « Conception et Réalisation d’un prototype d’Assistant vocal d’une Maison Intelligente « AMI » qui consiste à mettre en place un système domotique permettant de piloter, commander, programmer et superviser de façon simple et confortable à l’aide d’une interface vocale plusieurs fonctions de domotique. Ces fonctions concernent principalement le confort (commande à distance d'appareils ou équipements, …), la sécurité (accès sécurisé à l’habitat, détection d'incendie, ...), l'économie d'énergie (gestion du climatiseur/ventilateur, de l’éclairage, …). En effet, notre système sera intégré dans un prototype d’enceinte fabriquée en plastique. 3. Etude de l’existant Le tableau 1 dresse une comparaison entre les produits Amazon ech 3 éme génération, Google Home, Amazon Ech Spt selon les critères suivants : Intelligence artificielle, Services disponibles, Configuration et Installation. Tableau 1 : Exemples des enceintes vocales disponibles dans le marché Amazon ech 3 éme génération Google Home Amazon uploads/Geographie/ rapport-pfa2.pdf