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Conception et implémentation d’un système de gestion technique du bâtiment Page

Conception et implémentation d’un système de gestion technique du bâtiment Page | i Rédigé et présenté par : DJEUGA NGANGOUE PIERRE D. & ENONGUENE NZO YVAN J. Dédicaces À NOS PARENTS Conception et implémentation d’un système de gestion technique du bâtiment Page | ii Rédigé et présenté par : DJEUGA NGANGOUE PIERRE D. & ENONGUENE NZO YVAN J. Remerciements Nous profitons de l’opportunité que nous offre la rédaction de ce document pour adresser notre profonde reconnaissance et notre gratitude à toutes les personnes qui nous ont accordé de leur temps, de leurs précieux conseils et surtout de leur expérience pour la réalisation de ce travail. Nos remerciements s’adressent à : ➢ Le professeur NNEME NNEME Léandre Directeur de l’ENSET de Douala pour tous les moyens consentis pour améliorer notre formation au sein de l’établissement dont il a la charge ; ➢ Le professeur MBIHI JEAN, Directeur Adjoint, chargé des études à l’ENSET de Douala pour sa rigueur et l’organisation qu’il met en œuvre pour la réalisation des projets de mémoire au sein de l’institution ; ➢ Le Professeur SOSSO MAYI Olivier Thierry, chef de département de génie électrique pour ses initiatives innovantes tendant à augmenter la qualité de la formation dans cette école prestigieuse, et de sa disponibilité face aux problèmes et aux suggestions de ces étudiants ; ➢ M. ANYOUZO’O DANIEL ALAIN d’avoir accepté de nous encadrer dans notre projet de fin d’étude, pour sa disponibilité, ses remarques pertinentes, son implication de fond en comble dans la mise en œuvre de ce projet et la rédaction de ce présent document ; ➢ M. le président du jury qui malgré ses multiples occupations a eu l’amabilité de présider ce jury ; ➢ Aux membres du jury qui ont eu l’amabilité d’assister à ce jury. Conception et implémentation d’un système de gestion technique du bâtiment Page | iii Rédigé et présenté par : DJEUGA NGANGOUE PIERRE D. & ENONGUENE NZO YVAN J. Avant-propos L’école Normale Supérieure d’Enseignement Technique (ENSET) est une institution de l’université de Douala créée par l’arrêté ministériel N° 206/CABPR du 10 Août 1979. Elle assure la formation et l’encadrement des élèves professeurs de l’enseignement technique de la sous-région Afrique Centrale, en particulier le Cameroun et est constituée de deux cycles de formation à savoir : ➢ Un premier cycle d’une durée de trois ans clôturé par l’obtention d’un Diplôme de Professeur d’Enseignement Technique premier grade (DIPET I). ➢ Un second cycle d’une durée de deux ans couronné par un Diplôme de Professeur d’Enseignement Technique deuxième grade (DIPET II). La fin de chaque cycle est marquée par la présentation d’un mémoire qui devra être défendu devant un jury en vue de l’obtention du Diplôme de fin de cycle. Ce travail doit être en conformité avec la filière de l’étudiant, être d’actualité ou alors relever d’un intérêt pédagogique. L’objectif ici vise à développer chez le futur enseignant, un esprit d’analyse, de la créativité, de conception et de réalisation ainsi qu’un esprit de synthèse. Le suivi de ces objectifs nous a conduits à porter notre choix sur le thème : « Conception et implémentation d’un système de gestion technique du bâtiment ». Un travail de long allène dans cette recherche nous permettra dans la mesure du possible de donner le meilleur de nous afin de se conformer aux exigences académiques de fin de formation. Conception et implémentation d’un système de gestion technique du bâtiment Page | iv Rédigé et présenté par : DJEUGA NGANGOUE PIERRE D. & ENONGUENE NZO YVAN J. Table de matière Dédicaces ....................................................................................................................................... i Remerciements ............................................................................................................................ ii Avant-propos .............................................................................................................................. iii Table de matière ......................................................................................................................... iv Liste d’Abréviations ................................................................................................................. viii Liste de Figures ............................................................................................................................ x Liste de Tableaux ....................................................................................................................... xi Résumé ....................................................................................................................................... xii Abstract ..................................................................................................................................... xiii Introduction Générale ................................................................................................................. 1 CHAPITRE I : REVUE DE LA LITTÉRATURE SUR LA GESTION TECHNIQUE DU BATIMENT .......................................................................................................................... 2 I.1. Introduction ....................................................................................................................... 2 I.2. Généralités sur la GTB ...................................................................................................... 2 I.2.1. Définition .................................................................................................................. 2 I.2.2. Genèse ...................................................................................................................... 3 I.2.3. Fonctions de la GTB ................................................................................................. 4 I.2.4. Architecture de la GTB ............................................................................................. 5 I.2.4.1. Constitution ........................................................................................................ 5 I.2.4.2. Architecture de conception ................................................................................ 8 I.2.4.3. Différentes architectures d’un réseau GTB ........................................................ 8 I.2.5. Constitution du système de GTB [1] ........................................................................ 9 I.2.5.1. Capteurs et actionneurs ...................................................................................... 9 I.2.5.2. Contrôleurs numériques programmables ......................................................... 10 I.2.5.3. Logiciels ........................................................................................................... 10 I.2.5.4. Réseaux de communication ............................................................................. 12 Conception et implémentation d’un système de gestion technique du bâtiment Page | v Rédigé et présenté par : DJEUGA NGANGOUE PIERRE D. & ENONGUENE NZO YVAN J. I.2.5.5. Station de contrôle ........................................................................................... 12 I.2.6. Fonctionnement de la GTB ..................................................................................... 12 I.2.7. Normes et règlementations ..................................................................................... 13 I.2.7.1. Norme NF CEN/TS & ISO 16484 ................................................................... 13 I.2.7.2. La RT 2012 ...................................................................................................... 13 I.2.8. Les différents domaines d’application de la GTB [7] ............................................ 14 I.2.9. Les avantages et problèmes de la GTB................................................................... 17 I.2.9.1. Les avantages du système ................................................................................ 17 I.2.9.2. Les problèmes du système ............................................................................... 18 I.3. Etat de l’art sur la gestion technique du bâtiment ............................................................ 18 I.3.3.1. Le Réseaux Domestique : ................................................................................ 20 I.3.3.2. L’infrastructure Electrique : ............................................................................. 20 I.3.3.3. L’Infrastructure de Communication : .............................................................. 21 I.4. Contexte et contribution à l’objet des travaux ................................................................ 21 Conclusion .............................................................................................................................. 21 CHAPITRE II : MATERIEL ET METHODE ...................................................................... 22 II.1. Introduction .................................................................................................................... 22 II.2. Cahier des charges ......................................................................................................... 22 II.2.1. Contexte ................................................................................................................ 22 II.2.2. Objectifs ................................................................................................................ 22 II.3. Outils et méthodes.......................................................................................................... 23 II.3.1. Analyse fonctionnelle ............................................................................................ 23 II.3.1.1. La bête à cornes. ............................................................................................. 23 II.3.1.2. Diagramme pieuvre ........................................................................................ 24 II.3.1.3. Diagramme FAST (Function Analysis System Technic) ............................... 26 II.3.2. Schéma synoptique de notre système .................................................................... 29 II.4. Choix et dimensionnement des composants ................................................................... 29 Conception et implémentation d’un système de gestion technique du bâtiment Page | vi Rédigé et présenté par : DJEUGA NGANGOUE PIERRE D. & ENONGUENE NZO YVAN J. II.4.1. Raspberry Pi 3 Modèle B+ : .................................................................................. 29 II.4.1.1. Présentation du Raspberry Pi B+ .................................................................... 29 II.4.1.2. Justification du choix de la Raspberry Pi 3B+ ............................................... 31 II.4.2. La Pi Camera ......................................................................................................... 32 II.4.3. Module de connexion Wifi ESP 8266 ................................................................... 33 II.3.2.1. Description du module de connexion Wifi ESP8266 ..................................... 33 II.3.3.2. Mise sous tension ............................................................................................. 33 II.3.3.3. Principales caractéristiques d’ESP8266 .......................................................... 33 II.4.4. Le Shield de Capteurs : ......................................................................................... 34 II.3.2.1. Capteur de Température et d'Humidité (DHT22) ............................................ 34 II.3.2.2. Capteur de Gaz et de Fumée : .......................................................................... 35 II.3.2.3. Capteur de Tension ZMPT101B ...................................................................... 36 II.3.2.4. Capteur de courant ZMCT101B ...................................................................... 36 II.4.5. Module Relais ....................................................................................................... 37 II.3.5.1. Description du module ..................................................................................... 37 II.4.6. Le multiplexeur numérique analogique 16 canaux ............................................... 38 II.4.6.1. Principe de fonctionnement ............................................................................ 38 II.4.6.2. Brochage : ....................................................................................................... 38 II.4.6.3. Caractéristiques .............................................................................................. 38 II.4.7. Carte micro SD ....................................................................................................... 39 II.4.8. Autres matériels utilisés ........................................................................................ 39 II.4.9. Logiciels et langages de programmation utilisés pour le projet ............................ 39 II.3.9.1. Logiciels ......................................................................................................... 39 II.4.9.2. Langages de Programmation .......................................................................... 40 Conclusion .............................................................................................................................. 40 CHAPITRE III : REALISATION ET RESULTAT .............................................................. 41 III.1. Introduction .................................................................................................................. 41 Conception et implémentation d’un système de gestion technique du bâtiment Page | vii Rédigé et présenté par : DJEUGA NGANGOUE PIERRE D. & ENONGUENE NZO YVAN J. III.2. Schéma électrique du montage sur Proteus .................................................................. 41 III.3. Réalisation de la maison ............................................................................................... 42 III.3.1. Modélisation du prototype ................................................................................... 42 III.3.2. Réalisation du prototype ...................................................................................... 43 III.4. Principales interfaces Graphique .................................................................................. 44 III.5. Mode d’accès de l’interface web .................................................................................. 45 III.5.1. Application Ngrok ............................................................................................... 45 III.5.2. Avantages de Ngrok ............................................................................................. 46 II.4. Communication sans fil Raspberry – ESP ...................................................................... 46 II.4.1. Technologie MQTT ................................................................................................ 46 II.4. Réalisation physique de la maquette ............................................................................... 47 Conclusion ........................................................................................................................ 47 Conclusion Générale ................................................................................................................. 48 Références bibliographiques .................................................................................................... 49 Annexes ...................................................................................................................................... 51 Conception et implémentation d’un système de gestion technique du bâtiment Page | viii Rédigé et présenté par : DJEUGA NGANGOUE PIERRE D. & ENONGUENE NZO YVAN J. Liste d’Abréviations 3D Trois Dimensions AC Alternating Current APTE Application des Techniques d’Entreprises CEN/TS Comité Européen de Normalisation / Technical Specification CDCF Cahier Des Charges Fonctionnel BEMS Building Energy Management System BMC Baseboard Management Controller BMS Building Management System BT Basse Tension CA Courant Alternatif CSS Cascading Style Sheets CVC Chauffage, Ventilation et Climatisation CTA Centrale de Traitement d’Air DC Direct Current FAST Function Analysis System Technique FC Fonction Contrainte FP Fonction Principale FTP File Transfer Protocol GPIO General Purpose Input/Output GTB Gestion Technique du Bâtiment GTC Gestion Technique Centralisée GPS Global Positioning System HDMI High-Definition Multimedia Interface HTML Hyper Text Markup Language HVAC Heating, Ventilation and Air-conditioning I2C Inter Integrated Circuit IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers ISO International Electrotechnical Commission Conception et implémentation d’un système de gestion technique du bâtiment Page | ix Rédigé et présenté par : DJEUGA NGANGOUE PIERRE D. & ENONGUENE NZO YVAN J. LED Light-Emitting Diode LPG Liquified Petroleum Gas MQTT Message Queuing Telemetry Transport NFC Norme Française Centralisée PPM Partie Par Million PWM Pulse Width Modulation RAM Read Only Memory SGTB Système de Gestion Technique du Bâtiment SPI Serial Peripheral Interface TCP/IP Transmission Control Protocol / Internet Protocol TOR Tout Ou Rien USB Universal Serial Bus VDC Volunteer Defense Corps Conception uploads/Ingenierie_Lourd/ conception-et-implementation-d-x27-un-systeme-de-gestion-technique-du-batiment.pdf