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Session 2017 BTS Systèmes Numériques Option A Informatique et Réseaux Épreuve E

Session 2017 BTS Systèmes Numériques Option A Informatique et Réseaux Épreuve E4 Page de garde Code : 17SN4SNIR1 Présentation BREVET DE TECHNICIEN SUPÉRIEUR SYSTÈMES NUMÉRIQUES Option A – Informatique et Réseaux Épreuve : E4 ÉTUDE D’UN SYSTÈME NUMÉRIQUE ET D’INFORMATION SESSION 2017 ______ Durée : 6 heures Coefficient : 5 ______ Matériel autorisé : - Toutes les calculatrices de poche y compris les calculatrices programmables, alphanumériques ou à écran graphique à condition que leur fonctionnement soit autonome et qu’il ne soit pas fait usage d’imprimante (Circulaire n°99-186 du 16 novembre 1999, B.O. n° 42 du 25 novembre 1999). - Tout autre matériel est interdit. Ce sujet comporte : A- Présentation du système PR1 à PR2 B- Sujet Questionnaire Partie 1 Informatique S-Inf1 à S-Inf11 Document réponses à rendre avec la copie DR-Pro 1 à DR-Pro 6 Questionnaire Partie 2 Physique SP1 à SP8 Documentation DOC 1 à DOC 8 Dès que le sujet vous est remis, assurez-vous qu’il est complet. Session 2017 BTS Systèmes Numériques Option A Informatique et Réseaux Épreuve E4 Page PR1 sur 2 Code : 17SN4SNIR1 Présentation PRÉSENTATION DU SYSTÈME 1. CONTEXTE L’objectif d’une fondation des Pays de la Loire est de développer des applications innovantes, issues de technologies qui optimisent l’utilisation des énergies renouvelables et décarbonées, pour protéger les océans et la planète des pollutions et émissions massives de CO2. Cette fondation bénéficie d’un soutien engagé de ses nombreux partenaires, qu’ils soient des collectivités, des grands groupes industriels, des instituts de recherche ou des entreprises locales. Le panneau solaire de la fondation est un concept breveté d'encapsulation de cellules solaires dans des matériaux composites, permettant de fabriquer des modules semi- souples dont la masse est extrêmement faible 1,6 kg / m² au lieu de 11 kg / m² pour du verre. Ces innovations permettent l’optimisation de l’énergie solaire dans les transports ferroviaire, routier, l’aviation verte et dans l'habitat. Leur faible masse offre également un débouché d'application sur les bâtiments industriels. 2. EXPÉRIMENTATION À BORD D’UN TRAIN RÉGIONAL Cette étude porte sur la supervision d’une production d'énergie électrique photovoltaïque, produite sur le toit d'un train régional. Le train est mis en service par une grande compagnie ferroviaire nationale, associée à la région « Pays de la Loire ». Cette production d'électricité permet d'alimenter le système d'éclairage à bord du train et le réseau électrique utilisés par les voyageurs (ordinateur portable, tablette, téléphone...), via les prises électriques à bord du train. L'objectif de ce système est de minimiser la consommation d'énergie en provenance du réseau d'alimentation ferroviaire standard. Attention, il ne s'agit pas ici d'alimenter la propulsion du train avec l'énergie produite par les panneaux solaires. Ceci est tout à fait impossible ! Session 2017 BTS Systèmes Numériques Option A Informatique et Réseaux Épreuve E4 Page PR2 sur 2 Code : 17SN4SNIR1 Présentation Le système contribue au développement durable, notamment en diversifiant les sources d'approvisionnement énergétique et en expérimentant l'utilisation d'énergies alternatives. Il permet de mettre au point une technologie photovoltaïque adaptée aux contraintes ferroviaires et de capitaliser les connaissances et le savoir-faire dans le domaine du photovoltaïque pour se préparer à répondre aux sollicitations futures concernant cette technologie. 3. DESCRIPTION DU SYSTÈME DE PRODUCTION ET DE SUPERVISION D’ÉNERGIE PHOTOVOLTAÏQUE Figure 1 : système de production et de supervision d’énergie photovoltaïque Le système de production d’énergie est constitué de panneaux photovoltaïques, d’un système de régulation de l’énergie produite (MPPT), de batteries et du système d’éclairage. Le MPPT (Maximum Power Point Tracker) contrôle la production d'énergie en provenance des panneaux solaires et gère le stockage de l'énergie électrique dans les batteries. Le système d'éclairage est alimenté par l’énergie stockée dans les batteries. L'énergie consommée par l’éclairage est totalement produite par les panneaux solaires. Le système de supervision récupère les informations sur la production d’énergie électrique fournies par le système de régulation. Ces informations sont enregistrées dans une base de données locale, et présentées sur un site web consultable par les voyageurs connectés en WIFI. Le réseau WIFI comporte un ensemble de points d’accès WIFI répartis dans les wagons. Ces points d’accès sont coordonnés par un contrôleur WIFI Cisco 2504. Session 2017 BTS Systèmes Numériques Option A Informatique et Réseaux Épreuve E4 Page S-Inf1 sur 11 Code : 17SN4SNIR1 Partie 1 Domaine professionnel - sujet SUJET Option A Informatique et Réseaux Partie 1 Domaine Professionnel Durée 4 h coefficient 3 Partie A. Analyse du contexte Figure 1 : synoptique du système étudié Carte Olimex A20 Bus SPI Bus CAN Liaison Ethernet Switch Cisco IE2000 Carte MCP2515 MPPT Grandeurs physiques (V, I...) Ecran LCD 7'' Light weight AP 3700 Liaison Ethernet Liaison Ethernet Système de supervision BATTERIES Grandeurs physiques (V, I...) Contrôleur Cisco WLC 2504 Réseau de consultation WIFI Système de régulation Interface LCD Session 2017 BTS Systèmes Numériques Option A Informatique et Réseaux Épreuve E4 Page S-Inf2 sur 11 Code : 17SN4SNIR1 Partie 1 Domaine professionnel - sujet Le MPPT permet de récupérer les informations sur l'état de charge des batteries et la production d'énergie électrique. Il communique ces informations au système de supervision par le bus CAN. Le système de supervision est constitué de la carte MCP2515, qui est un contrôleur CAN, et de la carte Olimex. La carte Olimex offre quatre services :  récupération des informations en provenance du bus CAN via la carte MCP2515 ;  stockage des informations dans une base de données locale ;  affichage des mesures sur un écran LCD ;  hébergement d’un site Web qui présente aux passagers les informations sur la production électrique des panneaux solaires. Le réseau WIFI est constitué de neuf points d'accès Light weight Acces Point 3700 (LAP) : trois par wagon. Ces points d’accès sont contrôlés par un contrôleur de LAP (WLC 2504). Les passagers peuvent se connecter au réseau WIFI avec leur équipement personnel (smartphone / tablette / PC portable) et ainsi charger la page Web hébergée sur la carte « Olimex ». Lorsqu'un passager est connecté en WIFI, il est lié au point d'accès le plus proche, en accord avec le contrôleur WLC 2504. LES CAS D'UTILISATION Les cas présentés ci-dessous ne couvrent que la supervision des mesures énergétiques. Figure 2 : diagramme de cas d'utilisation Session 2017 BTS Systèmes Numériques Option A Informatique et Réseaux Épreuve E4 Page S-Inf3 sur 11 Code : 17SN4SNIR1 Partie 1 Domaine professionnel - sujet Un « Utilisateur » est, par exemple, un passager du train, alors qu'un « Utilisateur autorisé », comme un technicien SNCF, possède plus de droits. Il existe trois cas d’utilisation principaux :  « Lire les informations sur la production d'énergie », qui permet de visualiser les informations sur la production d'énergie via une page Web adaptée au grand public ;  « Afficher les informations techniques sur la production d'énergie », qui permet d'afficher sous une forme plus technique les informations contenues dans la base de données, à destination de l’utilisateur autorisé ;  « Acquérir les mesures physiques des panneaux solaires », qui permet d’acquérir les informations et de les sauvegarder dans la base de données. Le stockage des informations de mesure est réalisé dans une base de données qui est hébergée sur la carte « Olimex » ; Avant l’enregistrement, il est nécessaire de calculer l'énergie produite par les panneaux solaires. Partie B. Étude du système de supervision de la production d’énergie L'objectif de cette partie est d’analyser et de compléter la spécification technique du système de supervision, notamment à travers la modélisation UML. À l’aide du synoptique du système Figure 1 et du diagramme de cas d'utilisation Figure 2, répondre aux questions concernant la topologie du système de supervision. Q1. Pour chaque question, cocher la case « VRAI » ou « FAUX » dans le document réponses. Q2. Justifier la présence de la relation « include » entre les cas d'utilisation « Sauvegarder les échantillons de mesures et les statistiques » et « Acquérir les mesures physiques des panneaux solaires ». Q3. Justifier la relation « extend » entre les cas d'utilisation « Générer un PDF » et « Lire les informations sur la production d'énergie ». Q4. Dans le document réponses, compléter les liaisons, les composants manquants, les cardinalités et les noms des supports transportant l'information dans le diagramme de déploiement. Session 2017 BTS Systèmes Numériques Option A Informatique et Réseaux Épreuve E4 Page S-Inf4 sur 11 Code : 17SN4SNIR1 Partie 1 Domaine professionnel - sujet Partie C. Étude de la communication entre le MPPT et le système de supervision L'objectif de cette partie est de valider l’architecture de communication sur le bus CAN entre le MPPT et le système de supervision. Le MPPT mesure les caractéristiques (tension et courant) de l’énergie produite par les panneaux solaires, la tension des batteries et la température du système. Ces informations sont encapsulées dans une trame CAN à destination du système de supervision. L’échange d’information entre le MPPT et le système de supervision fonctionne selon un schéma trame de requête / trame de données comme suit :  le système de supervision envoie une trame de requête ;  le uploads/Industriel/btsse-2017-ir.pdf