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Système de surveillance autonome de détection etd’extinction d’un incendie à distance et par réseau local
Hussein Sammour
To cite this version:Hussein Sammour. Système de surveillance autonome de détection et d’extinction d’un incendie àdistance et par réseau local. Electronique. 2015. �dumas-01807040�
Institut des Sciences
Appliqués et Économiques
Appliqués et Économiques
CONSERVATOIRE NATIONAL DES ARTS ET MÉTIERS
CENTRE ASSOCIÉ DU LIBAN (I.S.A.E.)
M EMOIRE
Présenté en vue d'obtenir
Le DIPLOME D'INGENIEUR CNAM
Spécialité Electronique
Système de surveillance autonome de détection et
d'extinction d'un incendie à distance et par réseau local
Réalisé par : SAMMOUR Hussein
Président: Mr Michel TERRÉ
Membres: Mr Khaled ITANI
Mr Chaouki DIAB
Mr Dany MERHEJ
Mr Mohamad ALWAN
Mr Ali ZOUGHAIB
JURY
Système de surveillance autonome de détection et d'extinction d'un
incendie à distance et par réseau local ISAE-Cnam-Liban-2015
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Remerciements
Je voudrais exprimer ma gratitude à monsieur Wissam SHAMOUN, le CEO de
l’entreprise « Shamoun for Glass & Mirror » dans laquelle j’ai travaillé pendant Cinq ans.
Monsieur SHAMOUN m’a confié d’élaborer ce projet.
J’adresse également mes sincères remerciements à monsieur Abbas MERHI pour filmer le projet.
Aussi, j’aimerais remercier monsieur Mohamad ALWAN de m’avoir encadré tout au long de la
préparation de ce mémoire. En effet, monsieur ALWAN a généreusement consacré de nombreuses
heures pour discuter de la progression de ce projet.
Je remercie également monsieur Khalid ITANI, pour sa disponibilité continue et son attention à
no demandes.
De plus, j’aimerais remercier monsieur Tarek KATAYA, la propriétaire du tour, qui m’a permis
de construire un prototype d’un canon à eau pour mon projet.
Enfin, j’aime dédier ce mémoire à ma famille et à ma chère financée pour son support quotidien.
Système de surveillance autonome de détection et d'extinction d'un
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Sommaire
Résumé ……………………………………………………………………………..…………….9
Glossaire …………………………………..…………………………………………………….11
Introduction Générale …………………………………….……………………….………12
Chapitre 1: Présentation des phénomènes et dangers de feu
1.1 Naissance et progression d’un incendie ……………………………………………………..14
1.1.1 Les ingrédients ………………………………………………………..…………………14
1.1.2 Les causes de démarrage du feu …………………………………………………………15
1.1.3 Le développement du feu ………………………………………………..………………17
1.1.4 Le déroulement d’un incendie …………………………………………………………..18
2.1 Les conséquences d’un incendie ……………………………………………………...……..21
2.1.1 Les pertes en vies ………………………………………………………………………..21
2.2.1 Les pertes en biens ………………………………………………………...…………….22
3.1 Les moyens de prévention et de diminution des conséquences ……………………………..22
3.1.1 Système de détection et d’informations …………………………………………………23
i. La détection d’un incendie ……………………………………………………………..23
ii. L’alarme ………………………………………………………………………………..24
iii. L’alerte.……………………………………………………………………………...….25
iv. L’évacuation …………………………………………………………...………………25
3.1.2 Les moyens d’aide à l’extinction de feu ……………………………………………….25
i. Les R.I.A …………………………………………………………………………….…25
ii. Les extincteurs ………………………………………………………………...……….26
iii. Les sprinklers …………………………………………………………………….…….27
3.1.3 Conclusion ……………………………………………………………………………...28
Chapitre 2: Réalisation et contrôle à distance du canon à eau par Réseau Local
2.1 Objectif et but du système……………………………………………………………….…..29
2.2 Schéma block du système……………………………………………………………….…..30
2.2.1 Description et fonctionnement de système en cas d’incendie……………………….....31
2.3 Mode de fonctionnement et caractéristique des outils et matériels utilisés………………....33
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Partie 1 :
2.3.1 Carte Arduino UNO ……………………………………………………………………33
i. Le Microcontrôleur ……………………………………………………………………...34
ii. Alimentation ……………………………………………………………………………35
iii. Les entrées/sorties ………………………………………………………………..……36
iv. Avantage d’Arduino …………………………………………………………….……..37
v. Caractéristique de la carte Arduino……………………………………………………...39
2.3.2 Détecteur AHSS-871R ………………………………………………………………...39
i. Détecteur de fumé AHSS-871R ………………………………………………………...39
ii. Mode de fonctionnement ……………………………………………………………....40
iii. Mode de branchement ………………………………………………………………...40
2.3.3 Capteur de température LM35 ……………………………………………………….42
i. Mode de fonctionnement du capteur LM35 …………………………………………....43
ii. Arduino avec LM35 …………………………………………………………………...44
2.3.4 Alarme ………………………………………………………………………………..45
2.3.5 Module nRF24L01 sans fil……………………………………………………………45
i. Principe de fonctionnement du module nRF24L01 ………………………………….…45
ii. Fonctionnement d’une liaison SPI ………………………………………………….….46
iii. Dialogue avec le module radio nRF24L01 ……………………………………………47
iv. Mode de branchement………………………………………………………………….49
2.3.6 Algorithme du code utilisé (Emission)………………………………………………..50
2.3.7 Algorithme du code utilisé (Réception)……………………………………………….52
Partie 2 :
2.3.8 Carte Arduino Ethernet Bouclier ……………………………………………………..54
i. Introduction ……………………………………………………………………………..54
ii. Mode de branchement avec Arduino UNO (2) ………………………………………...55
iii. Les codes de bases……………………………………………………………………..56
iv. Spécification du carte Arduino Ethernet……………………………………………….57
2.3.9 Routeur………………………………………………………………………………...59
2.3.10 Le Contrôle ………………………………………………………………………….60
2.3.11 Module GSM ………………………………………………………………….……..61
2.3.12 Camera Network 3Axis Mini Dôme ………………………………………………...62
i. Introduction ……………………………………………………………………………..62
ii. Configuration du camera réseau dôme …………………………………………..……...62
Partie 3 :
2.3.13 Contrôleur de moteur L298N ……………………………………………………….64
i. Introduction …………………………………………………………………………….64
ii. Mode de branchement avec Arduino…………………………………………………..64
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iii. Commandes de fonctionnement ………………………………………………….…....65
iv. Algorithme du code utilisé (Emission) ……………………………………………….65
2.3.14 Canon à eau …………………………………………………………………….…….68
2.3.15 Pompe à eau …………………………………………………………………….……69
Partie 4 :
2.3.16 Capteur à ultrasons HC-SR04 ……………………………………………………….70
i. Introduction ……………………………………………………………………………..70
ii. Mode de branchement avec Arduino…………………………………………….……...71
ii. Mode de fonctionnement ………………………………………………………….……71
2.3.17 Conclusion …………………………………………………………………….……...73
Chapitre 3: Transmission d’un signal via les réseaux de communication
3.1 Transmission d’un signal localement……………………………………………………….74
3.1.1 Introduction …………………………………………………………………………...74
3.1.2 Présentation du DAQ 6009…………………………………………………………....75
i. Introduction ……………………………………………………………………………..75
ii. Spécification du DAQ ………………………………………………………………….75
iii. Pourquoi DAQ ?……………………………………………………………………….76
iv. Les Canaux et les Taches ……………………………………………………………..76
v. Utilisation du DAQ …………………………………………………………………….77
vi. Le joystick avec le DAQ……………………………………………………………….80
3.1.3 TCP/IP et la transmission sous LabVIEW…………………………………………….82
i. Introduction ……………………………………………………………………………..82
ii. Définition du TCP palette ……………………………………………………………...83
iii. Block diagramme du mode de contrôle et transmission ………………………………86
3.1.4 Activation de la pompe d’eau sous LabVIEW ……………………………………….88
3.1.5 Le Navigateur en LabVIEW ………………………………………………………….89
3.1.6 Envoyer un message SMS par LabVIEW ……………………………………………..92
3.1.7 Conclusion……………………………………………………………………….…….99
Conclusion Générale et Perspective …………………………………………………...100
Annexes ………………………………………………………………………………...………101
Bibliographie …………………………………………………………………..………...……..119
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Liste des figures Figure 1.1 : Triangle du feu.............................................................................................................15
Figure 1.2 : Triangle du feu classique.............................................................................................15
Figure 1.3 : Les causes de démarrage de feu en pourcentage......................................................... 15
Figure 1.4 : Réaction de feu ........................................................................................................... 17
Figure 1.5 : Phases d’incendie........................................................................................................18
Figure 1.6 : Temps d’éteindre un feu..............................................................................................19
Figure 1.7 : Les décès par ans......................................................................................................... 21
Figure 1.8 : Détecteur optique de feu et de température ................................................................23
Figure 1.9 : Consignes d’alarme.................................................................................................... 24
Figure 1.10 : Système d’alarme..................................................................................................... 24
Figure 1.11 : Alarme dans un poste de sécurité .............................................................................25
Figure 1.12 : Plaque d’évacuation « Sortie »..................................................................................25
Figure 1.13 : Robinet d’incendie .................................................................................................. 26
Figure 1.14 : Différents types d’extincteurs...................................................................................27
Figure 1.15 : Sprinklers ................................................................................................................ 27
Figure 2.1 : Carte Arduino UNO ...................................................................................................33
Figure 2.2 : Microcontrôleur Atmega 328 ………………………………………………….....… 34
Figure 2.3 : Arduino avec alimentation sur l’ordinateur.................................................................35
Figure 2.4 : Arduino avec alimentation 12V…………………………………………………..….36
Figure 2.5 : Arduino digitale broches ............................................................................................ 36
Figure 2.6 : Arduino analogue broches ......................................................................................... 37
Figure 2.7 : Détecteur de fume AHSS-871R ................................................................................. 40
Figure 2.8 : Arduino avec détecteur de fume AHSS-871R.............................................................41
Figure 2.9 : Code Arduino avec le détecteur ................................................................................ 41
Figure 2.10 : Capteur LM35. ......................................................................................................... 42
Figure 2.11 : Arduino avec LM35 ................................................................................................. 44
Figure 2.12 : Arduino code du capteur LM35.................................................................................44
Figure 2.13 : Moteur Alarme. ........................................................................................................ 45
Figure 2.14 : Module nRF24L01....................................................................................................46
Figure 2.15 : Couche physique du module nRF24L01. ................................................................ 47
Figure 2.16 : Arduino avec module RF.......................................................................................... 49
Figure 2.17 : Code d’émission de l’Arduino (1) vers l’Arduino (2)............................................. 51
Figure 2.18 : Code de réception par l’Arduino (2) ........................................................................ 53
Figure 2.19 : Bouclier Ethernet connecté avec l’Arduino (2).........................................................55
Figure 2.20 : MAC adresse du bouclier Ethernet .......................................................................... 56
Figure 2.21 : Connexion d’Arduino (2) avec le bouclier Ethernet …………………..………..….58
Figure 2.22 : Routeur TP-Link....................................................................................................... 59
Figure 2.23 : Mode de contrôle série – TCP/IP – RF …………………….………………….…...60
Figure 2.24 : Module GSM type BY-W02A.................................................................................. 61
Figure 2.25 : Caméra M3006-V......................................................................................................62
Figure 2.26 : Configuration du caméra .......................................................................................... 62
Figure 2.27 : Connexion du caméra. .............................................................................................. 63
Figure 2.28 : Caméra sur LabVIEW .............................................................................................. 63
Figure 2.29 : Activation des caméras ............................................................................................ 63 Figure 2.30 : Contrôleur du moteur L298N ....................................................................................64
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Figure 2.31 : Code d’émission de l’Arduino (2) vers l’Arduino (3)........................................... 66
Figure 2.32 : Code de réception par l’Arduino (3)....................................................................... 67
Figure 2.33 : Canon à eau .............................................................................................................68
Figure 2.34 : Pompe à eau ........................................................................................................... 69
Figure 2.35 : Relais....................................................................................................................... 69
Figure 2.36 : Capteur ultrasons HC-SR04.....................................................................................70
Figure 2.37 : Ultrasons avec Arduino........................................................................................... 71
Figure 2.38 : Représentation graphique du HC-SR04 (3)............................................................. 71
Figure 2.39 : Code de réception par l’Arduino ........................................................................... 72
Figure 3.1 : DAQ 6009 ................................................................................................................ 75
Figure 3.2 : Broches du DAQ 6009 ............................................................................................. 76
Figure 3.3 : Composant du DAQ 6009 .........................................................................................77
Figure 3.4 : LabVIEW fonction .................................................................................................. 78
Figure 3.5 : Acquérir du signal .................................................................................................... 78
Figure 3.6 : Sélectionner les supports physiques ..........................................................................79
Figure 3.7 : Configuration du DAQ 6009 .................................................................................... 79
Figure 3.8 : Joystick .................................................................................................................... 80
Figure 3.9 : Joystick avec DAQ 6009 ...........................................................................................80
Figure 3.10 : Boite de contrôle ................................................................................................... 80
Figure 3.11 : Block diagramme méthode de contrôle des moteurs............................................... 81
Figure 3.12 : Les TCP palette ……………………………………………………….…………..83
Figure 3.13 : TCP Lire exemple ...................................................................................................85
Figure 3.14 : TCP Ecrire exemple.................................................................................................85
Figure 3.15 : Block diagramme de la contrôle des moteurs via TCP........................................... 86
Figure 3.16 : Block diagramme de l’activation du pompe par TCP ........................................... 88
Figure 3.17 : Code Arduino Émission et réception pour activer la pompe....................................88
Figure 3.18 : Navigateur en LabVIEW ....................................................................................... 89
Figure 3.19 : Invoke Node en LabVIEW...................................................................................... 89
Figure 3.20 : Sélectionner le Class …………………………………………………...…………90
Figure 3.21 : Sélectionner la méthode ....................................................................................... 90
Figure 3.22 : creation d’un contrôle sur URL .............................................................................. 90
Figure 3.23 : Block diagramme finale ……………………………………………………......…91
Figure 3.24 : Block diagramme et panneau frontal final du navigateur....................................... 91
Figure 3.25 : Block diagramme du module GSM ........................................................................ 92
Figure 3.26 : Les fonctions VISA TCP ....................................................................................... 92
Figure 3.27 : La mode texte.......................................................................................................... 93
Figure 3.28 : VISA série ............................................................................................................. 94
Figure 3.29 : Flush Buffer............................................................................................................. 94
Figure 3.30 : Sélectionner la mode texte ……………………………………………………..…94
Figure 3.31 : VISA Ecrire avec la Mode Texte............................................................................ 94
Figure 3.32 : Ecriture du numéro de téléphone …………………………………..……………..95
Figure 3.33 : Sélectionner le numéro désiré ……………………………………….……………95
Figure 3.34 : Property Invoke Node ………………………………………………………….....96
Figure 3.35 : Bytes sur le port....................................................................................................... 96
Figure 3.36 : Lire le nombre d’octet a la porte …………………………….……………………97
Figure 3.37 : Ecrire le message..................................................................................................... 97
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Liste des tableaux
Tableau 2.1 : Les broches du Capteur LM35……………………………………………………...43
Tableau 2.2 : Branchement du module RF……………………………………………………...….49
Tableau 2.3 : Spécification du bouclier Ethernet……………………………………………..……57
Tableau 2.4 : Comparaison des broches entre module RF et bouclier Ethernet………………..….58
Tableau 3.1 : Direction des axis X et Y………………………………………………………...…81
Tableau 3.2 : Définition du TCP ouvrir………………………………………….……………….84
Tableau 3.3 : Définition du TCP Fermer……………………………………….…………………84
Tableau 3.4 : Définition du TCP Lire………………………………………………………….…84
Tableau 3.5 : Définition du TCP Ecrire…………………………………………..………………85
Tableau 3.6 : Direction des Moteurs……………………………………………………………..87
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Résumé
L’incendie est un feu destructeur de la nature et des activités humaines. C’est une réaction
de combustion non maîtrisée dans le temps et l’espace.
Pour Lutter contre l’incendie, il est dix fois plus facile, plus avantageux et plus économique
d’étouffer un incendie à ses débuts que quand il a pris d’ampleur.
Alors que ce projet décrit la conception et la réalisation d’un système de protection contre
les incendies dans les entreprises et les industries aux grandes espaces.
Le concept de base de ce projet est d’installer un canon à eau pouvant se déplacer de manière
bidirectionnelle.
Le projet comporte quatre parties : la première vise à détecter l’incendie et de déclencher des
alarmes ainsi d’envoyer des données sans fils vers la chambre de surveillance ; la deuxième partie
présente les matériels, la mode de contrôle, la mode de surveillance et l’interface LabVIEW de
système. La troisième partie traite le fonctionnement du canon ; et dans la quatrième partie nous
présentons un système ultrasons pour assurer la continuité d’eau qui sert à éteindre le feu.
Dans ce projet nous avons travaillé sur un système de surveillance par des IP caméra, un système
d’alerte par SMS et un système de contrôle qui envoie des données à l’ordinateur par USB, ce
dernier les envoi à son tour à un routeur puis vers le bouclier Ethernet de notre Arduino selon le
protocole TCP, afin d’être envoyé sans fils à un autre système qui doit gérer les moteurs de canon
et activer la pompe à eau.
En outre, nous avons travaillé sur un prototype d’un canon à eau comportant quatre axes, deux
parmi eux sont contrôlés par deux moteurs pour assurer une rotation bidirectionnelle du canon
ainsi l’activation du pompe à eau, ce contrôle se fait à travers des donnés transmis sans fil entre
deux système d’Arduino.
Finalement, le système Ultrasons sert à activer une deuxième pompe quand le niveau d’eau dans
le réservoir diminue, alors que ce système va assurer la continuité d’eau à notre canon.
Mots clés : Arduino Uno, Bouclier Ethernet Arduino, nRF24L01, Routeur, Détecteur de feu, DAQ,
Canon de feu, IP camera, GSM Module, Capteur Ultrasons.
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Summary
The fire is destructive of natural and human activities. It is an uncontrolled combustion
reaction in time and space. To fight against the fire in early stages is ten times easier, and cheaper
than when it takes momentum.
This project is focused on the construction and the development of a protection system against
fires inside companies with huge spaces.
This project is based on the principle of installing a cannon water that is capable of moving in a
bidirectional way.
This project consists of four parts: the first part is fire detection and activation of
the operating alarm devices at the company, and then it sends a signal to another system in the
control room, the second part shows the device material, the control method, the surveillance
system and the LabVIEW interface, the third part deals with the work of water cannon, the fourth
part is related to an ultrasonic system consisting of a sensor to ensure continuous flow of water
used in fighting the fire.
In this project we are going to talk about the surveillance control system over IP cameras, an SMS
warning system, and a control system that sends data to the computer via USB and being sent to
the Router then to the Ethernet cart of Arduino over the TCP protocol and at the end it have been
sent by the Wireless to a third device to run the motors and the pump operations.
We've also worked on the water cannon that is composed of four axes, two of them is customed of
spinning process horizontally or vertically, and we was working on the activation mode of the
water pump, and it controls through the wireless data transmitted between two Arduino system.
The ultrasonic sensor is used to activate a second pump to fill the tank when the water level
decreases.
Keywords: Arduino Uno Arduino Ethernet Shield, RF24L01, Router, fire detector, DAQ, Canon
Fire, IP camera, GSM Module, Ultrasonic Sensor.
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Glossaire
AEAI : Association des établissements cantonaux d'assurance incendie.
RIA : Robinets d’incendie Armés.
RF : Radio Fréquence.
SMS : Short Message System.
LabVIEW : Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench.
IP : Internet Protocol.
TCP : Transmission Control Protocol.
RAM : Random Access Memory.
EEPROM : Electrically-erasable programmable read-only memory.
USB : Universal Serial Bus.
N.O : Normally open.
SPI : Serial peripheral interface.
MOSI : Master Output Slave Input.
MISO : Master Input Slave Output.
SCK : SPI Serial Clock.
CE : Cheap Enable.
CS : Cheap Select.
SIM : Subscriber Identity Module.
LAN : Local Area Network.
URL : Uniform Resource Locator.
GSM : Global System for Mobile.
DAQ : Data acquisition card.
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Introduction Générale
L’incendie est un feu destructeur de la nature et des activités humaines. C’est une réaction
de combustion non maîtrisée dans le temps et l’espace. La majeure partie des incendies a des
origines humaines (imprudence, malveillance, cause technique). La cause naturelle la plus
fréquente est la foudre. Les incendies peuvent aussi avoir des causes énergétiques.
Par ailleurs, le non-respect de l’interdiction de fumer et les incidents d’origine électrique
constituent une source importante des incendies.
Pour Lutter contre l’incendie, il est dix fois plus facile, plus avantageux et plus économique
d’étouffer un incendie à ses débuts que quand il a pris d’ampleur.
La prévention du risque d’incendie s’inscrit dans la démarche globale de prévention des risques.
Elle consiste à supprimer les causes de déclenchement d’un incendie en mettant en place des
mesures à la fois techniques et organisationnelles ainsi de limiter l’importance des conséquences
humaines et matérielles par une détection efficace qui permet d’intervenir le temps pour évacuer
les personnes et intervenir avec les moyens internes (extincteur, robinet d’incendie armé – RIA)
sur le début d’incendie.
En conséquence, notre entreprise stocke dans son entrepôt des boîtes en bois qui contiennent des
panneaux de verres alors que toutes les entreprises qui stockent des matières en bois sont affrontes
au risque d’incendie et d’explosion. 10 % des incendies industriels concernent la filière bois.
Les boîtes en bois sont la cause la plus fréquente d’explosions de poussières industrielles, le bois
s’enflamme d’autant plus facilement que ses poussières sont fines.
L’eau est un agent extincteur contre le feu du bois car il étouffe les flammes et refroidit le lieu
d’incendie, ce qui empêche la propagation, de celui-ci ce projet répondre au besoin de tout système
efficace de lutter contre l'incendie à l'intérieur des entrepôts et d’autre part il est un prototype des
canons à eau qui se trouvent sur les véhicules des sapeurs-pompiers ainsi que sous la grande
pression d’eau le canon est capable d’éteindre les incendies complètement.
Donc l'idée était de créer un modèle sous la forme d'un petit canon installé au milieu du hangar
connecté avec deux moteurs qui sert à déplacer le canon dans les divers directions; ce canon doit
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être relié à une pompe d'eau. La manipulation des moteurs se fait à distance via un réseau local
assurera la surveillance et le contrôle sous LabVIEW.
Lors d’un incendie, les détecteurs de feu installés dans le hangar fonctionnent automatiquement
en déclenchant des alarmes centrales tout en passant des données d’alertes sans fils vers un système
situé dans la chambre de surveillance; celui-ci enverra à son tour des messages (SMS) au
responsable de l’entreprise et au sapeur-pompier de la région. A partir d’un système de surveillance
composé des IP caméras, le contrôleur sera capable d’observer la situation et contrôler le canon à
distance par un joystick afin de le diriger vers le lieu d’incendie pour l'éteindre avant que la
situation s’aggrave.
Ce rapport a ainsi pour objectif de fournir les notions de bases d’un incendie, ses causes, ses
conséquences et les moyens de protection. Tout en traitant le principe de fonctionnement et les
bases des matériels utilisés dans notre projet, nous évoquerons la mode de programmation et de
transmission par le programme LabVIEW.
En se focalisant sur plusieurs aspects dans cette étude, on commencera de présente dans un premier
chapitre les phénomènes d’un incendie, les dangers de feu, les causes, les conséquences et les
moyens de prévention contre l’incendie. Au deuxième chapitre on exposera le mode de
fonctionnement du canon et les caractéristiques des outils et matériels utilisés. Présenter dans un
troisième chapitre la mode de transmission d'un signal via les réseaux de communication.
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Chapitre 1 : Présentation des phénomènes et
dangers du feu
Dans ce chapitre, nous présentons les bases du risque d’incendie. Nous décrivons la
naissance et la progression d’un incendie.
Pour bien appréhender les moyens pouvant être mis en œuvre pour préserver le bâtiment, ses
occupants et son environnement, nous présentons une partie des moyens de prévention et de
diminution des conséquences d’un incendie.
1.1 Naissance et progression d'un incendie
1.1.1 Les ingrédients
Les phénomènes à la base de la pyrolyse, de la flamme, du débit de chaleur et de fumée,
etc. sont en interaction ; plus généralement, le feu de bâtiment montre un fonctionnement
systémique où le flux de matières, d’espèces, et de chaleur est interdépendant.
Le « triangle du feu » est un symbole souvent utilisé pour afficher les liens, nécessaires au
feu, entre le combustible, l’oxydant, et la chaleur.
On trouve à la Figure 1.1 et à la Figure 1.2 trois sommets : la « chaleur » (ou source
d’énergie), le « combustible », et l’oxydant contenu dans « l’air » (ou comburant). Les côtés sont
des arcs bi-orientés. Ce schéma vise à rappeler que le feu fonctionne si :
Combustible et air sont présents et se rencontrent. L’arc entre « air » et « chaleur »
comme celui entre « combustible » et « chaleur » rappellent ces conditions nécessaires au feu.
De la chaleur est produite ; une partie de la chaleur est retournée à un combustible
condensé pour le transformer en gaz (pyrolyse et/ou vaporisation) réagissant avec l’oxygène dans
une flamme (c’est la flèche : « chaleur » vers « combustible »).
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Figure 1.1 : Triangle du feu Figure 1.2 : Triangle du feu classique
Si on supprime le « combustible » ou l’« air » (en bloquant les arrivées d’air), la feu cesse.
Il en va de même si on refroidit le système.
De même le feu cesse si on empêche le rapprochement de l’air et du combustible gazeux
en « fermant » les
frontières de production de ce dernier par une couche imperméable. [1]
1.1.2 Les causes de démarrage du feu
De nombreuses causes peuvent être à l'origine de la naissance d'un incendie. La plupart du
temps, il s'agit de défectuosités de type court-circuit. Dans le Figure 1.3, nous pouvons aussi
remarquer que la foudre entraine un très grand nombre de sinistres. Les sources d’inflammation
sont de nature variée [2] :
Figure 1.3: Les causes de démarrage de feu
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• Thermique (surfaces chaudes, appareils de chauffage, flammes nues, travaux par point
chaud...).Une flamme nue constitue une source d'inflammation active. Les travaux par
points chauds (soudage au chalumeau, oxycoupage...) sont une source majeure de sinistres
dans l’industrie. Dans les habitations, une grande partie des incendies se déclare dans la
cuisine ;
• Electrique (étincelles, échauffement...). La vétusté, des installations non réalisées dans les
règles de l'art ou les surcharges électriques peuvent entraîner des échauffements à l'origine
de bon nombre de départs d'incendies ;
• Electrostatique (décharges par étincelles, ...). L'électricité statique est une cause indirecte
incendies. En effet, elle peut provoquer des étincelles qui interviennent comme apports
d’énergie d'activation ;
• Mécanique (étincelles, échauffement...). Les échauffements et les étincelles d'origine
mécanique, résultant de la friction, de choc et d'abrasion ou de défaillances (roulements,
paliers...) peuvent être à l'origine de températures parfois très élevées ;
• Climatique (foudre, soleil...). Un impact de foudre peut constituer une source
d'inflammation directe ou à distance en induisant des surtensions ou des échauffements
dans les équipements. L’AEAI (Association des établissements cantonaux d'assurance
incendie, Suisse) relève que 40% des sinistres sont dus à la foudre ;
• Chimique (réactions exothermiques, auto-échauffement, emballement de réaction...) ;
• Bactériologique. La fermentation bactérienne peut échauffer le milieu et le placer dans des
conditions d'amorçage d'un auto-échauffement ;
• Cigarettes. L'extrémité d'une cigarette allumée atteint une température qui dépasse 700 °C.
Il est toutefois nécessaire d’ajouter que, comme nous avons vu précédemment, il faut non
seulement une source d’énergie, mais aussi de l’oxygène et la présence de produits combustibles
pour déclarer un incendie. [2]
Pour qu’un incendie se déclare, il faut réunir trois éléments :
Le combustible : propane, bois, huile, ...
Le comburant : généralement l’oxygène de l’air.
La chaleur : fer à souder, cigarette, flamme, chaufferette, lampe…
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1.1.3 Le Développement du feu
Dans la phase de croissance, les objets sont chauffés par le foyer initial. Ils émettent des
gaz de pyrolyse et s’enflamment de proche en proche. La quantité de comburant (air) est suffisante
pour entretenir le régime de combustion. Durant cette phase, l’oxygène de l’air est aspiré vers la
flamme par convection, mouvement qui entraîne par ailleurs la chaleur dans les régions les plus
hautes de la pièce en feu. Les gaz chauds, qui peuvent atteindre jusqu’à 1000°C, se répandent
latéralement du plafond vers le bas, obligeant l’air plus frais à rechercher les niveaux les plus bas.
Propagation du feu :
Le feu se transmet sous l’action des échanges par transfert de chaleur qui agissent séparément ou
simultanément: rayonnement, convection, conduction.
Figure 1.4 : Réaction de feu
Rayonnement :
Plus un matériau a une température élevée, plus il émet d’énergie sous la forme de rayonnement
électromagnétique (rayonnement infrarouge). Ce rayonnement se propage en ligne droite à la
vitesse de la lumière, sans support matériel. Lorsque ce rayonnement atteint un élément, une partie
est réfléchie, tandis que l’autre est absorbée et se transforme en chaleur dans l’élément récepteur.
Ainsi, l’échauffement ou l’inflammation d’un élément va émettre vers les éléments voisins un flux
thermique qui sera susceptible de les enflammer à leur tour.[3]
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Convection :
L’énergie thermique est transférée par les fluides en mouvement. Dans le cas d’incendie, les
échanges de chaleur par convection se font essentiellement à partir des gaz de combustion vers
l’air ambiant. Les fluides se dilatent avec la chaleur et leur masse volumique diminue. Devenus
plus légers que les parties qui les entourent, ils s’élèvent par rapport à elles. Ces courants de
convection entraînent les gaz brûlés, l’air et divers produits de combustion. [3]
Conduction :
C’est le phénomène par lequel la chaleur est transmise par contact direct entre solides ou fluides
en repos, des parties chaudes vers les parties froides, jusqu’à uniformisation de la température. La
quantité d’énergie transférée dépend de la source de chaleur, de la conductibilité du matériau et de
la surface de contact.
Dans la réalité d’un incendie, ces trois formes de transfert d’énergie calorifique coexistent, agissant
les unes sur les autres ou conjointement. Selon les causes de l’incendie, l’un de ces trois modes de
transfert pourra sembler prédominer à un moment ou un autre du développement du feu. [3]
Inflammabilité des gaz de combustion :
Lorsqu’un corps est enflammé, l’énergie libérée par la combustion chauffe le combustible présent
en dégageant des gaz de combustion, ce qui entraîne une augmentation de la température et par
conséquent une accélération du processus de combustion.
1.1.4 Le déroulement d’un incendie
Un incendie se développe en plusieurs phases au cours desquelles la température des gaz
va s'élever progressivement et atteindre un certain pic, a partie duquel elle diminue de nouveau [2]
Figure 1.5 : Phases d’un incendie
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1. Éclosion : La rencontre des éléments du triangle du feu, comme nous l’avons vu précédemment,
va déclencher à la combustion.
A ce stade, le dégagement de chaleur est modéré et les fumées sont peu abondantes.
2. Croissance : La combustion produit de la chaleur (réaction exothermique), le feu entretient et
augmente l'énergie d'activation. Si le combustible et le comburant sont disponibles en quantités
suffisantes, l'incendie s'étend de manière rapide. Nous estimons que pour éteindre un feu sec
naissant, il faut :
• Un verre d'eau durant la première minute,
• Un seau d'eau au cours de la deuxième minute,
• Une citerne d'eau au bout de la troisième minute.
Dans le cas d'un feu clos (par exemple un feu d'habitation), nous estimons que la
température de l'air atteint 600 °C au bout de cinq minutes alors que dans une cage d'escalier, elle
peut atteindre 1 200 °C dans le même temps.
Dans ces conditions, nous pouvons rapidement atteindre un embrasement généralisé.
Figure 1.6 : Temps d’éteindre un feu
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3. Embrasement généralisé : Selon que le feu soit alimenté ou non, nous avons des phénomènes
physiques pourraient avoir lieu :
• Feu alimenté en comburant:
L'embrasement généralisé éclair (en anglais, flashover) est une phase du développement d'un feu
dans un local semi clos. D'un seul coup, toute une pièce se met à brûler dans son intégralité. Ce
n'est pas le feu qui progresse de proche en proche, mais tous les objets, et même l'atmosphère, qui
s'embrasent brusquement. Il est très redouté des sapeurs-pompiers qui n'en ressortent jamais
indemnes.
La chaleur décompose les matériaux (bois, plastiques, tissus...) et produit des gaz inflammables,
c'est la pyrolyse. Soit les gaz brûlent tout de suite et alimentent le feu (feu classique), soit ils
s'accumulent dans une pièce.
Si l'air rentre régulièrement dans la pièce, une inflammation de tout le gaz pourrait avoir lieu. Le
feu occupe alors littéralement tout l'espace, c'est l'embrasement généralisé éclair.
• Feu carencé en comburant:
L'explosion de fumées (en anglais, backdraft) est une explosion qui se produit lors d'un incendie,
en l'absence de toute substance explosive ou de réservoir sous pression. Elle est très redoutée des
sapeurs-pompiers.
Si l'air ne rentre pas (lieu clos), nous avons une atmosphère qui ne contient que du gaz :
Le feu s'éteint (le gaz a besoin d'air pour brûler), mais la chaleur reste ; lorsque l'on ouvre la porte,
l'air entre brusquement et le mélange gaz/air devient explosif, c'est l'explosion de fumées.
4. Déclin : La durée du feu dépend évidemment de la quantité des combustibles présents exposés
au feu.
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2.1 Les conséquences d’un incendie
Tout incendie est une catastrophe, d'autant plus si des victimes sont à déplorer. En France,
nous pouvons déplorer quelques 550 décès par ans. Mais les dégâts matériels, qui peuvent se
chiffrer en millions d’euros, sont eux aussi désastreux pour beaucoup d’entreprises touchées par
un incendie. [4]
2.1.1 Les pertes en vies
Figure 1.7 : Les décès par ans
Ce ne sont pas les flammes qui sont à l’origine des pertes de vies mais ce sont en effet la
fumée et les gaz toxiques qui se dégagent lors d'un incendie, tels que l'oxyde de carbone, le dioxyde
de carbone, l'acide cyanhydrique et l'acide chlorhydrique. Plus des deux tiers des victimes décèdent
suite à l'inhalation de gaz toxiques, qui perturbent la respiration, la circulation sanguine et le
système nerveux. Même l'inhalation d'air chaud et de particules de suie, se trouvant dans la fumée,
a une influence dévastatrice sur les poumons. A ce moment, la victime n'a généralement plus la
possibilité de s'enfuir, la formation de fumée ayant réduit la visibilité de manière considérable. De
nombreux personnes périssent également suite à l'effondrement des constructions ou de certaines
parties des bâtiments. La propagation rapide et inattendue d'un incendie peut littéralement
emprisonner une personne dans un immeuble et rendre toute fuite impossible. [4]
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Page 22
2.1.2 Les pertes en biens
Pour une entreprise, les dégâts subis par les biens mobiliers et immobiliers peuvent avoir
des conséquences dramatiques. L'étendue des dommages matériels ne peut être déterminée
qu'après l'incendie. Documents, fichiers de données, dessins et prescriptions, machines, stocks et
marchandises à livrer, tout disparait en un coup. Il faut alors se concerter, prendre des dispositions,
trouver une solution pour pouvoir continuer ce qui nécessite beaucoup de temps, plus qu’on ne le
croit. Dans ce cas les clients refusent attendre et font appel au service du concurrent. En addition
aux dégâts cités, près de 70 % des sinistres, l’entreprise subira des problèmes économiques et le
personnel se retrouve au chômage. [4]
3.1 Les moyens de prévention et de diminution des Conséquences.
Malgré toutes les mesures de prévention prises, il est toujours possible qu'un incendie survienne.
Le risque « zéro » n'existe pas.
En cas d'incendie, il faut en limiter les effets pour assurer la sécurité des occupants et pour
sauvegarder le maximum de biens. Les moyens de défense contre l'incendie ne s'improvisent pas.
Pour éteindre l’incendie avec un minimum de dégâts, il est important d'agir vite, et qu’on soit alerté
le plus rapidement possible.
Trois actions principales ont lieu de façon simultanée :
• Réaction rapide et appropriée des occupants pour circonscrire le début de l’incendie en
attendant l’arrivée des secours extérieurs ;
• Alerte des secours extérieurs ;
• Déclenchement de l'évacuation rapidement, mais sans précipitation, dans le respect des
consignes et des procédures.
Il est ensuite primordial de faciliter l'intervention des secours extérieurs (sapeurs-pompiers).
Nous commençons par la présentation des systèmes de détection et d’informations. [5]
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Page 23
3.1.1 Systèmes de détection et d’informations
i. La détection incendie
La détection de l’incendie, qu’elle soit manuelle ou automatique, est l’étape précédant toute action
d’évacuation ou d’intervention. Ainsi, en évitant les fausses alarmes, il faut détecter et signaler le
plus tôt possible tout départ de feu. L’objectif de la détection incendie est de réduire le délai de
lutte contre l’incendie et d’évacuation. Une fois la localisation de l’incendie détecté, on pourra de
verrouiller les séparations coupe-feu avant le déclenchement du sprinkler et de sonner l’alarme.[6]
Un système de détection automatique d’incendie comporte au minimum des détecteurs
automatiques et un tableau de signalisation, qui reçoit un signal électrique. Un détecteur est utilisé
pour déceler, dans une zone donnée, une grandeur caractéristique de l’incendie puis de la convertir
en signal électrique. Si ce signal dépasse une valeur seuil, le tableau de signalisation délivre une
alarme sonore et visuelle.
Il ne faut pas oublier que l’homme est un moyen de détection de premier choix. C’est pourquoi
des déclencheurs manuels peuvent être installés. [7]
Les différents types de détecteurs, Figure 1.8
Figure 1.8 : Détecteurs optique de fumées et de température
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Figure 1.9 : Consignes d’alarme
ii. L'alarme
L'alarme est un avertissement donné au personnel (et au public dans certains cas) par un signal
sonore et / ou visuel à l'intérieur de l'établissement Figure 1.10. C'est en fait l'ordre d'évacuer
rapidement et dans le calme l'établissement. Cet ordre d'évacuation s'applique immédiatement et
obligatoirement à toutes les personnes présentes. Il informe d'un danger généralement invisible ou
inodore de l'endroit où l'on se trouve. [8]
Figure 1.10 : Systèmes d’alarme.
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L'alarme peut être restreinte, dans ce cas, un signal sonore et visuel prévient le poste de sécurité,
soit la direction ou le gardien, soit le personnel désigné à cet effet Figure 1.11, lors de la naissance
d'un sinistre. Elle peut aussi être générale et, dans ce cas, la diffusion du signal sonore est faite à
tous les occupants du bâtiment.
Figure 1.11 : Alarme dans un poste de sécurité
iii. L’alerte
L'alerte est la retransmission vers les services de secours publics. Elle est transmise en général par
le téléphone urbain, mais peut également l'être par ligne directe ou avertisseur privé.
iv. L'évacuation
C'est la mise à l'abri d'un danger imminent du personnel et du public, en les dirigeants vers une
zone de sécurité qui sera souvent l'extérieur. L'évacuation est l'objectif essentiel de la sécurité des
personnes. Elle est facilitée par l’installation de plaques d’évacuation.
Figure 1.12 : Plaque d’évacuation "SORTIE"
3.1.2. Les moyens d’aide à l’extinction de feu
i. Les R.I.A.
Les Robinets d'Incendie Armés RIA, Figure 1.13 constituent des moyens de secours de première
intervention. Ils sont implantés à l'intérieur des bâtiments, le plus près possible des risques à
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protéger. Le nombre et le choix de leurs emplacements doit être tels que toute la surface des locaux
puisse être atteinte (dans les locaux à risques importants, tout point de la surface doit pouvoir être
atteint par au moins deux jets de lance) [8].
Figure 1.13 : Robinets d'Incendie Armés – RIA
ii. Les extincteurs
Un extincteur est un appareil contenant un produit extincteur (eau, CO2, poudre) qui peut être
projeté et dirigé sur un feu par l'action d'une pression (permanente ou auxiliaire), ceci ayant pour
but d'éteindre un début d'incendie.
La nature de l'agent extincteur retenu est fonction de la classe de feu la plus probable dans la zone
d'utilisation de l'appareil. [9]
Nous distinguons quatre classes de feux :
• les feux de matériaux solides (bois, papier, tissu, plastiques…), dits de classe A ;
• les feux de liquides ou de solides liquéfiables, ou «feux gras » (essence, alcool, solvants,
paraffine…), dits de classe B ;
• les feux de gaz et d'électricité, dits de classe C ;
• les feux de métaux (magnésium, sodium), dits de classe D.
Les principaux agents extincteurs utilisés sur le matériel portable sont les suivants. Entre
parenthèse, les classes sur lesquelles ils sont utilisables:
• L’eau pulvérisée (A) ;
• L’eau pulvérisée avec additif (AB) ;
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• Les poudres ABC (ABC) ;
• Les poudres BC (BC) ;
• Le dioxyde de carbone (BC) ;
• Les poudres D (D).
Sur la Figure 1.14 ils sont représentés:
a) à eau pulvérisée ;
b) à CO2 / à neige carbonique ;
c) à poudre.
a) à eau pulvérisée b) à CO2 / à neige carbonique c) à poudre
Figure 1.14 : Différents types d'extincteurs
iii. Les sprinklers
L'appellation réglementaire est "installation fixe d'extinction automatique à eau". Une telle
installation a pour but : [10]
• de surveiller en permanence un risque (24 h / 24 h) ;
• de déclencher une alarme en cas d'incendie ;
• d'éteindre ou de contenir un début d'incendie (attaque immédiate du foyer).
On trouve deux types de têtes de sprinkler : avec fusible ou avec ampoule. Leur fonctionnement
est identique. Dès la destruction, soit du fusible, soit de l'ampoule, par la montée en température,
il s'en suit l'arrosage la Figure 1.15:
Figure 1.15 Sprinklers
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Page 28
3.1.3 Conclusion
De ce qui précède on peut conclure, que les objectifs de sécurité incendie sont de réduire
les pertes en vies humaines et en biens, ainsi que les pertes financières dans les incendies de
bâtiment ou de leur voisinage. C'est pourquoi ces mesures de conception, techniques et
d'organisation préventives contre l'incendie sont nécessaire et doivent être par le maître d'ouvrage,
les autorités de protection au feu et le constructeur. Différents concepts de sécurité incendie, ainsi
que le concept de conception, de surveillance et d'extinction sont essentiels pour éviter toute perte
prévue.
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Chapitre 2 : Réalisation et contrôle
à
distance du canon à eau par réseau local
Après avoir présenté, dans le chapitre précèdent les bases de risque et les moyens de
prévention contre un incendie, nous allons s’intéresser dans ce chapitre à traiter les méthodes et
les modes de fonctionnement des outils utilisés dans notre système de sécurité.
2.1 Objectif et but du Système
Prévenir les risques d’incendie et protéger les biens et les personnes doit être pour
l’entreprise une priorité absolue. Le feu est l’une des principales causes d’accident sur le lieu de
travail, et pourra être mortelle, et dramatique sur le plan économique. [6]
Nous proposons d’installer dans l’entrepôt, un système de détection d’incendies tels des détecteurs
de fumée et des alarmes, ainsi qu’un système de manipulation des extinctions à distance, à travers
un réseau local ou sur Internet. Le contrôle sera fait à partir d’un système RF, ainsi le système
permet envoyer un message (SMS) au directeur et aux sapeurs pompier dans la région.
Dans notre entrepôt, nous constatons que les produits sont emballés dans des caisses en bois, dont
la combustion, dans le cas d’incendie pourrait être éteinte par l’eau, c’est pourquoi l’eau est utile
comme agent extincteur vue des caractéristiques fondamentales suivantes :
L’eau est pratiquement le seul liquide qui ne brûle pas.
L’eau est un élément présent partout.
L’eau n’a aucun effet toxique sur les êtres humains, et sur l’environnement.
L’eau est capable d’absorber une grande quantité d’énergie.
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IP
Détecteurs d'incendie Arduino UNO
(1)
ALARME
LM35
Capteur température
Arduino UNO (2)
+
Ethernet shield
Arduino UNO
(3)
Pompe à
Eau
Routeur IP Camera
1 et 2
L298N Motor -1- Motor -2-
ORDINATEUR
LabVIEW
GSM
DAQ
Arduino UNO
(4) Capteur à ultrasons
Pompe à
Eau
nRF24L01
nRF24L01
nRF24L01
nRF24L01
Partie 1
Partie 2
Partie 3
Partie 4
Joystick
CANON A EAU
2.2 Schéma block de système
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Page 31
2.2.1. Description et fonctionnement de système en cas d’incendie
Le système est composé de quatre parties :
Partie 1 :
Lors d’un incendie, le détecteur de feu installé au plafond du hangar fonction automatiquement en
activant son propre alarme et en envoyant un signal +5V vers l’Arduino (1) qui active à son tour
un alarme centrale dans l’entrepôt et une autre dans la maison des employés. De même le capteur
de température LM35 fait activer ces alarmes si la température est supérieure à 60°.
Lorsque l’Arduino (1) reçoit les données du détecteur ou du capteur, il envoie un signal sans fil à
partir du module RF vers un autre module RF qui reçoit ce signal et fait passer les données à la
deuxième Arduino (2) dans la partie 2.
Partie 2 :
L’Arduino (2) reçoit un signal de l’Arduino (1) à partir du module RF.
1- Les données seront passé vers le bouclier Ethernet qui va à son tour envoyer cette donnés
à un routeur, puis vers l’ordinateur à partir du logiciel LabVIEW selon le protocole TCP.
2- Un module GSM est connecté par USB avec l’ordinateur, la programmation sous
LabVIEW sert à envoyer un message SMS au directeur de l’entreprise et à un responsable
dans les sapeurs pompier.
3- Des IP cameras sont installés dans le hangar et sont connectés à un routeur d’où nous
pouvons surveiller la situation sur notre ordinateur à partir d’un navigateur sur LabVIEW.
4- Une boîte de contrôle formée d’un Joystick relié à la carte d’acquisition DAQ sera
connectées par USB avec l’ordinateur, les données seront alors analysées par LabVIEW et
envoyées au routeur puis vers le bouclier Ethernet selon le protocole TCP.
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5- Enfin, le module RF du deuxième Arduino (2) va envoyer les données reçu du bouclier
Ethernet vers un troisième Arduino (3) dans la partie 3 qui va à son tour reçevoir ces
données par son propre RF pour contrôler le canon d’eau.
Partie 3 :
Dans la partie 3 nous pouvons observer que selon les données reçues par le module RF de
l’Arduino (2), l’Arduino (3) fait activer la pompe à eau et contrôler le canon.
Partie 4 :
L’eau en tant que moyen pour éteindre le feu du bois, il est intéressant que l’eau soit toujours
disponible, pour cela nous avons installé sur le réservoir d'eau un quatrième Arduino (4) connecté
à un capteur ultrasons qui détermine le niveau d’eau désiré pour fonctionner la pompe de puits
d’eau qui va remplir le réservoir.
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Page 33
2.3 Mode de fonctionnement et caractéristique des outils et
matériels utilisés dans ce système.
Partie 1 :
2.3.1. Carte Arduino UNO
Le système Arduino est un outil pour fabriquer de petits ordinateurs qui peuvent capter et
contrôler davantage de choses du monde matériel que votre ordinateur de bureau. C'est une
plateforme open-source d'électronique programmée qui est basée sur une simple carte à
microcontrôleur et un logiciel, véritable environnement de développement intégré, pour écrire,
compiler et transférer le programme vers la carte à microcontrôleur.
Figure 2.1 Carte Arduino Uno
Arduino peut être utilisé pour développer des objets interactifs, pouvant recevoir des entrées d'une
grande variété d'interrupteurs ou de capteurs, et pouvant contrôler une grande variété de lumières,
moteurs ou toutes autres sorties matérielles. Les projets Arduino peuvent être autonomes, ou bien
ils peuvent communiquer avec des logiciels tournant sur votre ordinateur. Les cartes électroniques
peuvent être fabriquées manuellement ou bien être achetées préassemblées; le logiciel de
développement open-source peut être téléchargé gratuitement. [12]
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Page 34
i. Le Microcontrôleur
Le microcontrôleur est un composant électronique programmable. Nous le fais programmer par
le biais d’un ordinateur grâce à un langage informatique, souvent propre au type de
microcontrôleur utilisé. [11]
Voici la figure 2.2 du microcontrôleur :
Figure 2.2 Microcontrôleur Atmega 328
Un microcontrôleur est constitué par un ensemble d’éléments qui ont chacun une fonction bien
déterminée. Il est en fait constitué des mêmes éléments que sur la carte mère d’un ordinateur. Si
on veut, c’est un ordinateur (sans écran, sans disque dur, sans lecteur de disque) dans un espace
très restreins.
Nous avons présenté les différents éléments qui composent un microcontrôleur typique et
uniquement ceux qui vont nous être utiles.
La mémoire elle en possède 4 types :
La mémoire Flash: C'est celle qui contiendra le programme à exécuter (celui que vous allez
créer!).Cette mémoire est effaçable et réinscriptible (c'est la même qu'une clé USB par exemple).
RAM : c'est la mémoire dite "vive", elle va contenir les variables de votre programme. Elle est
dite "volatile" car elle s'efface si on coupe l'alimentation du microcontrôleur (comme sur un
ordinateur).
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Page 35
EEPROM : C'est le disque dur du microcontrôleur. Vous pourrez y enregistrer des infos qui ont
besoin de survivre dans le temps, même si la carte doit être arrêtée. Cette mémoire ne s'efface pas
lorsque l'on éteint le microcontrôleur ou lorsqu'on le reprogramme.
Les registres : c'est un type de mémoire utilisé par le processeur.
La mémoire cache : c'est une mémoire qui fait la liaison entre les registres et la RAM.
Le processeur C'est le composant principal du microcontrôleur. C'est lui qui va
exécuter le programme que nous lui donnerons à traiter. On le nomme souvent le CPU
ii. Alimentation
Elle a lieu sous une tension de 5 Volts. Elle peut provenir soit de la prise USB lorsque la carte est
reliée à l'ordinateur comme indique la figure 2.3, soit d'un bloc secteur externe (tension entre 7 et
12 Volts, 1 Ampère) via la prise jack standard. [12]
La carte peut également être alimentée par une simple pile 9 V.
Figure 2.3 Arduino avec alimentation sur l’ordinateur
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Page 36
Dans notre projet nous avons alimenté l’Arduino par une batterie de 12V avec un régulateur de 9V
pour qu’elle fonctionne le plus tôt possible, ce travail est accompli avec un système backup pour
garantir la continuité du système.
Figure 2.4 Arduino avec alimentation 12V
Les régulateurs montés sur la carte permettent de fournir des tensions stabilisées à 3,3 ou 5 Volts
pour alimenter des périphériques (Capteurs, Bouclier…).
iii. Les entrées/sorties
Ce sont les deux rangées de connecteurs de part et d'autre de la carte qui permettent sa connexion
au monde extérieur. [12]
* Les entrées/sorties numériques D0 à D13:
Figure 2.5 Arduino digitale broches
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Page 37
Chacun des connecteurs D0 à D13 peut être configuré dynamiquement par programmation en entrée ou
en sortie.
Les signaux véhiculés par ces connecteurs sont des signaux logiques compatibles TTL, c'est-à-dire qu'ils
ne peuvent prendre que deux états HAUT (5 Volts) ou BAS (0 Volt).
En pratique, les connecteurs D0 et D1 réservés pour la liaison série asynchrone (port COM virtuel via le
câble USB) ne sont pas exploités pour d'autres utilisations.
* Les entrées analogiques A0 à A5:
Figure 2.6 Arduino analogue broches
Par défaut et contrairement aux entrées/sorties numériques qui ne peuvent prendre que deux états
HAUT et BAS, ces six entrées peuvent admettre toute tension analogique comprise entre 0 et
5 Volts. [10]
iv. Avantage d’ARDUINO
Il y a de nombreux microcontrôleurs et de nombreuses plateformes basées sur des
microcontrôleurs disponibles pour l'électronique programmée. Tous ces outils prennent en
charge les détails compliqués de la programmation des microcontrôleurs et les intègrent dans une
présentation facile à utiliser. De la même façon, le système Arduino simplifie la façon de
travailler avec les microcontrôleurs, tout en offrant plusieurs avantages pour les enseignants, les
étudiants et les amateurs intéressés par les autres systèmes [13]:
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Pas cher : les cartes Arduino sont relativement peu coûteuses comparativement aux autres
plateformes. La moins chère des versions du module Arduino peut être assemblée à la
main.
Multiplateforme : Le logiciel Arduino, écrit en Java ou C, tourne sous les systèmes
d'exploitation Windows, Macintosh et Linux. La plupart des systèmes à microcontrôleurs
sont limités à Windows.
Un environnement de programmation clair et simple: L'environnement de programmation
Arduino (= le logiciel Arduino) est facile à utiliser pour les débutants, tout en étant assez
flexible pour que les utilisateurs avancés puisse en tirer profit également. Pour les
enseignants, il est basé sur l'environnement de programmation : les étudiants qui
apprennent à programmer dans cet environnement seront déjà familiarisés avec l'aspect du
logiciel Arduino.
Logiciel Open Source et extensible : Le logiciel Arduino et le langage Arduino sont publiés
sous licence open source, disponible pour être complété par des programmateurs
expérimentés. Le langage peut être aussi étendu à l'aide de librairies C++, et les personnes
qui veulent comprendre les détails techniques peuvent reconstruire le passage du langage
Arduino au langage C pour microcontrôleur AVR sur lequel il est basé. De la même façon,
vous pouvez ajouter du code du langage AVR-C directement dans vos programmes
Arduino si vous voulez.
Matériel Open source et extensible : Les cartes Arduino sont basé sur les microcontrôleurs
Atmel ATMEGA8, ATMEGA168, ATMEGA 328, etc...
les concepteurs de circuits expérimentés peuvent réaliser leur propre version des cartes
Arduino, en les complétant et en les améliorant. Même les utilisateurs relativement
inexpérimentés peuvent fabriquer la version sur plaque d'essai de la carte Arduino, dans le
but de comprendre comment elle fonctionne et pour économiser de l'argent.
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v. Caractéristique du carte ARDUINO
Voici ses caractéristiques principales pour le modèle le plus courant [14] :
Hardware
une carte de 5.5 cm sur 7 cm d’une épaisseur de 1.5 cm.
avec un microcontrôleur Atmel.
des connecteurs pour toutes les entrées et sorties, numériques et/ou analogiques.
des composants permettant l’utilisation du port USB en programmation et en
communication.
un connecteur USB type B (standard carré).
un connecteur d’alimentation.
Software
un environnement de programmation unique regroupant éditeur de code, compilation et
debug.
un langage C/C++ avec des simplifications pour les débutants, compatible avec d’autres
sources.
et des bibliothèques de code open source permettant d’étendre les fonctionnalités du
microcontrôleur.
2.3.2 Détecteur AHSS-871R
i. Détecteur de fumé AHSS-871R
Le détecteur de fumée permet d’aider à limiter les conséquences d’un début d’incendie. Il
surveille en permanence l’air ambiant de la situation. Le détecteur de fumée est programmé pour
détecter les fumées et alerter aussitôt grâce à une alarme sonore.
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Figure 2.7 Détecteur de fumé AHSS-871R
ii. Mode de fonctionnement
La fumée est constituée de fines particules. Lorsque la fumée pénètre dans la chambre
d’analyse, les particules réfléchissent des rayons de lumière en traversant le faisceau émis par la
source lumineuse.
Ces détecteur sont les plus récents et les mieux adaptés aux incendies domestiques car ils réagissent
aux incendies à progression lente qui peuvent couver pendant de nombreuses heures avant de
s’enflammer (ex : feux provoqués par une cigarette, …). Ces détecteurs sont composés d’une diode
électroluminescente (LED), d’une chambre optique, et d’une cellule photo-électrique. Lorsque la
fumée arrive au niveau du détecteur, la diode diffuse de la lumière sur la cellule photo-électrique
produisant à son tour un courant qui permet de déclencher l’alarme. Ces détecteurs sont
particulièrement efficaces pour les incendies domestiques qui peuvent parfois couver pendant
plusieurs heures avant de voir apparaitre les premières flammes. Ces feux à évolution lente sont
d’ailleurs les plus nombreux et les plus dangereux. [6]
iii. Mode de branchement
Lors d’un incendie ce détecteur fonctionne et envoie un signal de +5V a l’Arduino qui sera le
responsable d’envoyer un signal sans fil à un autre Arduino pour fonctionner des autres systèmes.
Le détecteur de fumée possède 3 fils (Bleu : NO – Orange : COM – Brun : NC).
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Nous connectons le fil COM a +5 Volt et nous relions le NO à une résistance connectée à la masse
puis la broche 2 de l’Arduino avec le fil COM avant la résistance comme montre la figure 2.8,
ainsi que dans la figure 2.9 nous présentons le code de programmation en Arduino. Voir Annexe(1)
Figure 2.8 Arduino avec détecteur de fumé AHSS-871R
Figure 2.9 Code Arduino avec le détecteur
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Nous avons créé trois éléments Firsens, Alarme, valsens en mode « int » ;
Firsens : C’est la broche 2 Digital dans l’Arduino qui sera connecté au détecteur de feux. Elle
travaille comme un entré, lors de l’incendie le détecteur fait passer un signal de +5V a cette broche.
valsens : C’est un variable pour le stockage qui va lire le valeur reçue du détecteur en broche 2
(Firesens).
Alarme : C’est la broche 4 Digital dans l’Arduino qui sera connecté à un alarme, cet alarme
fonction selon la valeur stocké dans valsens ; si la valeur dans valsens = +5V (HIGH) alors l’alarme
fonctionne si valsens = 0 (LOW) l’alarme est éteinte.
2.3.3 Capteur de température LM35
Le capteur retenu pour ce montage permettant la mesure de température est le LM35 car il est très
simple à mettre en œuvre, il est étalonné directement en usine.
Il permet de faire des mesures de températures assez précises de 0 à 100 degrés.
Il fournit une tension proportionnelle à la température mesurée. Celle-ci augmente de 10 mV par
degré : Il fournit 0 V pour 0 degré, 250 mV pour 25 degrés, etc. et un maximum de 1 volt pour 100
degrés. [15]
Figure 2.10 Capteur LM35
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Ce capteur est acceptable pour mesurer la température de l'air atmosphérique ou d'une enceinte
dont la température varie très lentement.
i. Mode de fonctionnement du capteur LM35
Broches Désignation
VS Alimentation du capteur
OUT Sortie proportionnelle à la température
GND Masse du capteur
Tableaux 2.1 Les broches du Capteur LM35
Par défaut la tension de référence utilisée par les convertisseurs analogique-numérique de
l'Arduino est de 5 V. Comme la tension maximale délivrée par le LM35 n'est que de 1 V nous
utilisons l'instruction analogReference(INTERNAL) permettant d'optimiser les mesures grâce à
une tension de référence de 1.1 V au lieu de la tension de référence par défaut de 5V.
Ainsi pour la tension maximale en entrée de 1V, le convertisseur fournira une valeur en sortie de
1 V * 1024 / 1.1 V soit 931 alors que si nous avons gardé la tension de référence par défaut de 5V,
nous n'aurons eu en sortie que 1 V * 1024 / 5 V soit 205. Un incrément de 1 fourni par le
convertisseur correspond à 1.1 V / 1024 V soit environ 1 mV au lieu de 5 V / 1024 soit environ 41
mV. La résolution est donc ainsi bien meilleure (multipliée par environ 40).
Les paramètres utilisables avec l'instruction analogReference(INTERNAL) sont les suivants :
- DEFAULT : La tension de référence est de 5 Volts
- INTERNAL : La tension de référence est de 1.1 Volts
- EXTERNAL : La tension de référence est celle appliquée sur la patte AREF de l'Arduino. [16]
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ii. Arduino avec LM35
Figure 2.11 Arduino avec LM35
La figure 2.12 montre le code pour le LM35 avec l’Arduino : Voir Annexe (1)
Figure 2.12 Arduino code du Capteur LM35
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2.3.4 Alarme
Une alarme est un signal avertissant d'un danger. À ce titre, l'alarme est une information
émise afin de provoquer une réaction. L'alarme nécessite une connaissance préalable du danger.
En effet, il n'y a pas d'alarme tant que le danger n'est pas connu.
Figure 2.13 Moteur Alarme
Comme nous avons vu les deux codes dans les figures 2.9 et 2.12 nous remarquons que l’Alarme
fonctionne directement lorsque le détecteur de feux ou le capteur LM35 détecte un incendie.
2.3.5 La Module nRF24L01 sans fil
i. Principe de fonctionnement du module nRF24L01
Les modules nRF24L01 sont des émetteurs / récepteurs qui utilisent la bande de fréquence
2.4 GHz comme le radio, d'utilisation libre sans licence. Ils comportent une antenne intégrée.
La communication entre la puce et l’Arduino est assurée par un bus SPI.
La vitesse de fonctionnement maximale est de 2 Mbps, avec une faible consommation électrique.
La distance de transmission est relativement élevée et permet le pilotage de robots, la transmission
à distance de données (alarmes, mesures de capteurs de station météo, jeux, jouets, périphériques
d'ordinateurs...).
Le module avec antenne incorporée (visible en zigzag sur le circuit) peut transmettre à environ
100 mètres (transmission 1 mW), en terrain dégagé et avec une transmission sur 250 kHz
Augmenter la vitesse réduit la portée de transmission. [17]
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Pour de la plus longue portée (1 km) il existe des module analogues mais amplifiés et avec une
plus grande antenne supplémentaire à brancher dessus.
Figure 2.14 Module nRF24L01
ii. Fonctionnement d’une liaison SPI
Une liaison SPI s'établit entre un maître et un esclave, ce qui permet d'avoir un échange de
données par série entre ces derniers. L’échange de données peut s’effectuer dans les deux sens.
Cette liaison s’effectue par l’intermédiaire de trois fils notés MOSI (Master Output Slave Input),
MISO (Master Input Slave Output) et SCK (SPI Serial Clock). [18]
iii. Dialogue avec le module radio nRF24L01
Afin de pouvoir envoyer des données en passant par le module radio, il faut d’abord le
configurer mais aussi s’adapter à son protocole de communication. Comme nous l’avons vue
précédemment, pour communiquer avec le module radio il faut utiliser une liaison SPI. [18]
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Nous allons d'abord commencer à expliquer la couche « physique » pour ce module :
Figure 2.15 Couche physique du module nRF24L01
Les broches VCC et GND servent à la liaison SPI
Les broches MISO, MOSI, SCK et CSN servent pour la liaison SPI, sur la broche MISO il
y a les informations qui vont du module radio jusqu’au micro-ordinateur alors que sur la
broche MOSI on a les informations qui vont du microcontrôleur jusqu’au module radio, la
broche SCK est celle où est envoyée le signal d’horloge créer par le microordinateur pour
cadencer la liaison SPI, quand t’a la broche CSN c’est celle qui sert à « sélectionner » le
périphérique SPI avec lequel on souhaite discuter (puisque à titre de rappel, la liaison SPI
permet de dialoguer avec plusieurs périphériques à tours de rôle), cette broche doit être
mise à 0 pour communiquer avec le module radio.
La broche CE, cette broche est mise à uniquement quand on veut envoyer ou recevoir des
données, (le module renvoie alors les données reçues qu’il a en mémoire (s’il en a) et le
microcontrôleur doit y transmettre les données à envoyer), quand cette broche est à 1 le
module est dans un état « bloqué » il faut la repasser à 0 pour qu’il puisse se remettre à
écouter et c’est au passage à 0 qu’il envoie ce que le microcontrôleur lui avait envoyé.
La broche IRQ, cette broche sert comme avertisseur configurable, elle peut permettre de
nous avertir de l’arrivée d’un message, de l’envoie d’un message ou d’une erreur de
transmission (on peut configurer le module pour choisir l’information que l’on veut qu’elle
nous donne) c’est une sortie en « tout ou rien ». Dans notre cas nous n’utilisons pas cette
broche, car le microcontrôleur demande lui-même au module s’il y a des données reçues,
ou l’état des transmissions, ça permet de réduire le câblage et de libérer une entrée.
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Ensuite concernant la configuration du module il faut regarder de près les différents registres, dans
notre cas nous allons présenter uniquement les plus importants :
Le registre « R_RX_PAYLOAD » : C’est celui auquel on fait appel pour récupérer les
données que le module radio a reçu.
Le registre « W_TX_PAYLOAD » : C’est celui dans lequel on vient écrire les données qui
seront à envoyer par liaison radio.
Le registre « CONFIG » : il sert notamment à régler les interruptions que l’on veut définir
sur la sortie « IRQ » du module radio (pour qu’il avertisse par exemple de l’arrivée d’une
trame, ou d’une erreur de transmission ou d’un envoie effectué) dans notre cas nous
n’utilisons pas cette fonction.
Le registre « RF_SETUP » : Il permet de définir la vitesse de transmission et la puissance
d’émission.
Le registre « RX_ADDR_P0 » : Permet de configurer l’adresse de réception n°1 du module
(il peut y en avoir jusqu’à 6)
Le registre « TX_ADDR » : Permet de configurer l’adresse d’émission du module.
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iv. Mode de Branchement
Nous présentons sous forme de tableau la connexion entre les broches d’Arduino et les
broches du module RF
Dans la figure ci-dessous 2.16 nous observons la mode de branchement comme nous avons déjà
indiqué dans le tableau 2.2 précédant.
Figure 2.16 Arduino avec module RF
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v. Algorithme du code utilisé (Emission)
Préparation du module pour écrire
Fonctionnement du module
Création d’un memoire de stockage
Création d’un objet RF s’appelle Radio
Choisir d’une adresse pour
assurer la communication
Stockage dans la première case
du mémoire le numéro 110
Stockage dans la première case
du mémoire le numéro 111
Radio
0xF0F0F0F0E2LL
Sensor [1]
Activation du Radio
Ouvrir le Radio écrire
Si
Alarme
Active
Inactive
Sensor [0] =111
Sensor [0] =110
Radio écrire
Désactiver le Radio
Activer le Radio
Délai
La désactivation
puis l’activation
du module Radio
assure une bonne
transmission
Emission du contenu
de la case mémoire.
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Enfin, nous montrons le code utilisés en mode de transmission entre Arduino(1) connecté aux
détecteurs (Emission) et l’Arduino(2) dans la chambre de surveillance (Réception).Voir Annexe
(2).
Figure 2.17 Code d’Emission de l’Arduino(1) vers Arduino (2)
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Lire un octet du donné stocké
dans l’adresse déjà indiqué et
stocke le résultat dans la
mémoire capteur
Vrai
Préparation du module pour lire
le contenu de l’adresse spécifiée.
Fonctionnement du module
Création d’un memoire de stockage
Choisir une adresse pour
assurer la communication
Création d’un objet RF s’appelle Radio
vi. Algorithme du code utilisé (Réception)
Radio
0xF0F0F0F0E2LL
Sensor [1]
LED rouge / LED vert
Activation du Radio
Ouvrir le Radio lire
Radio commence a écouter
Si
Radio disponible
Donne = faux
Faux
Donne = vrais
Radio Lire
Si
capteur
= 110 LED vert
Active
LED rouge
Inactive
LED rouge
Active
= 111
LED vert
Inactive
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Figure 2.18 Code de réception par Arduino (2)
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Partie 2 :
2.3.6 Carte Arduino Ethernet Bouclier
i. Introduction
Le module Ethernet Arduino permet à une carte Arduino de se connecter à internet.
Ce module est basé sur le circuit intégré Wiznet W5100. Il suffit d'utiliser la librairie Ethernet pour
se connecter à l’internet en utilisant ce module. Le module Ethernet se connecte à une carte
Arduino grâce à ses longues broches qui dépassent du circuit imprimé. Ainsi le brochage de la
carte Arduino n'est pas modifié et permet d'enficher un autre module par-dessus et laisse l'accès
aux broches de la carte Arduino. [19]
La carte Arduino communique avec le W5100 (Ethernet) en utilisant le bus SPI (via le connecteur
ICSP).
Bien que les broches 13, 12 et 11 du module soient directement connectées aux broches 13,12 et
11 de la carte Arduino, il faut bien comprendre que la connexion SPI entre le module et la carte
Arduino se fait via le connecteur ICSP et pas par la connexion directe des broches 13,12 et 11.
Le SPI interface est un protocole de données série synchrone utilisé par les microcontrôleurs pour
communiquer avec un ou plusieurs périphériques rapidement sur de courtes distances. Il peut
également être utilisé pour la communication entre deux microcontrôleurs. [19]
Avec une connexion SPI, il y’a toujours un dispositif maître (généralement un microcontrôleur)
qui contrôle les périphériques. Typiquement, il y a trois lignes communes à tous les appareils:
MISO (Master In Slave Out) - La ligne de Slave pour envoyer des données au master.
MOSI (Master Out Slave In) - La ligne Master pour l'envoi de données vers les périphériques.
SCK (horloge de série) - Les impulsions d'horloge qui synchronisent la transmission de données
généré par le Master.
SS (Slave Select) - la broche sur chaque appareil que le maître peut utiliser pour activer et
désactiver des dispositifs spécifiques.
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ii. Mode de branchement avec Arduino UNO (2)
Figure 2.19 Bouclier Ethernet connecte sur l’Arduino(2)
Les matériels dont nous avons utilisés :
Une Arduino
Le bouclier Ethernet
Un routeur
Un câble Ethernet
Tout d’abords, nous connectons le bouclier Ethernet à notre carte Arduino, puis nous connectons
le carte Arduino à l’ordinateur via son câble et nous connectons le bouclier Ethernet avec le câble
Ethernet vers la router.
Ensuite, nous démarrons la plateforme de développement Arduino, il est recommander d’avoir une
version du logiciel supérieure ou égale à 1.0 nous travaillons sur la version 1.0.6 qui simplifie les
réglages au niveau de l’Adresse IP.
En effet, pour trouver l’adresse IP que le routeur associe à votre bouclier, il existe un programme
tout fait, que vous trouvez dans le logiciel Arduino :
Fichiers –> Exemples –> Ethernet –> DhcpAddressPrinter.
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Une fois ouvert, nous devons changer l’adresse MAC écrite dans le programme. Pour cela, nous
allons recopier l’adresse présente sur le dos du bouclier, sur un autocollant.
Figure 2.20 MAC adresse du bouclier Ethernet
iii. Les codes de base
Tout d’abord, il vous faut inclure au début de chacun de vos programmes incluant le bouclier
Ethernet ces deux lignes afin d’intégrer les bibliothèques nécessaires :
#include <SPI.h>
#include <Ethernet.h>
Ensuite, il vous faut définir l’adresse MAC et l’adresse IP, pour cela nous utilisons :
byte mac[] = { 0x90, 0xA2, 0xDA, 0x0F, 0xEA, 0x3B }; // adresse MAC
IPAddress ip(192,168,0,100); // adresse IP c’ est que le programme
// DhcpAdressPrinter nous a donné.
Nous allons ensuite concentrer sur le mode server du bouclier, c’est à dire que c’est lui qui
héberge des données comme une page web. C’est le mode le plus utile.
Pour utiliser le server avec un port, on inclue donc la ligne :
EthernetServer server(8000);
Cette ligne définie que nous créons un objet de type EthernetServer s’appelant server. Le serveur
est activé sur le port 8000, qui est le port que nous allons travailler sur elle.
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Puis, dans la fonction setup de votre programme, nous ajoutons cette ligne pour activer le
serveur:
Ethernet.begin(mac, ip);
Pour récupérer les nouveaux clients qui viennent se connecter à votre Arduino, on utilise :
EthernetClient client = server.available();
Dans le si (client) nous pouvons récupérer les données envoyez par le client tant qu’il y en a de
disponible en utilisant :
if (client.connected()) { // s'éxectute si il y a un client
char c = client.read();//analyse du caractère envoyé stocker dans c.
}
Nous allons maintenant concentrer sur le mode d’écrire par le serveur vers le client c’est comme
nous savons que lors d’un incendie l’Arduino (2) vas reçu un donné de l’Arduino (1) à travers le
RF, alors que l’Arduino (2) va passer cette donnée vers le ordinateur (LabVIEW programme) en
mode Ethernet, alors nous devons utilisé le ligne suivant :
if (digitalRead(Ledred) == HIGH)
{server.println('3');}
voire complet code dans l’Annexe (2).
iv. Spécifications de la carte Arduino Bouclier. [20]
Microcontrôleur ATmega328
Tension de fonctionnement 5V
Branchez la tension d'entrée (recommandé) 7-12V
Tension d'entré (limités) 6-20V
Entrée / Sortie numériques broches 14 (dont quatre fournissent sortie PWM)
Arduino broches réservé:
10, 11, 12, 13 pour l’interface SPI
4 pour le SD carte
Broches d'entrée analogique 6
Tableau 2.3 Spécification du bouclier Ethernet
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Nous travaillons sur un projet qui nécessite l'utilisation à la fois un type Ethernet
Wiznet W5100 bouclier et une radio nRF24L01 dans le même temps.
Le problème était que ces deux périphériques utilisent le même protocole SPI, et nous ne pouvais
pas obtenir les deux travaillant simultanément (le bouclier Ethernet a ses broches câblées au
matériel SPI).
Après beaucoup des recherches, finalement nous avons trouvé une solution qui a fonctionné de
manière fiable. La solution était une modification dans la librairie RF24 par un remplacement des
broches qui doit être connecté à l’Arduino. Cela permet au bouclier Ethernet à réquisitionner
joyeusement les matériels broches SPI, tandis que le nRF24L01 peut fonctionner sur un bus SPI
séparée. [21]
Figure 2.21 Connections d’Arduino (2) avec bouclier Ethernet
Enfin nous allons indiquer les broches réservé sur l’Arduino par le module RF et le bouclier
Ethernet
Broches nRF24L01 Bouclier Ethernet Wiznet W5100
Voltage
3.3 V
3.3V et 5V
Analogue Broches
A0 - A1 - A2 (SPI interface)
Libre
Digitale Broches
6 (CE) – 7 (CS)
10 – 11 – 12 – 13 (SPI interface)
Tableau 2.4 Comparaison des broches entre module RF et bouclier Ethernet
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2.3.7 La Routeur
Les routeurs sont les machines clés d'Internet car ce sont ces dispositifs qui permettent de
choisir le chemin qu'un message va emprunter. Lorsqu’une machine demande une adresse, le
routeur choisit la prochaine machine à laquelle il va faire circuler la demande de telle façon que le
chemin choisi soit le plus court (en matière de distance, parfois de temps).
Un routeur est comme opposé à un switch réseau, qui relie les lignes de données d'un seul réseau.
Quand un paquet de données arrive sur l'une des lignes, le routeur lit l'information d'adresse dans
le paquet afin de déterminer sa destination finale.
Un routeur sert à enviée les informations sur l'endroit où il devrait être.
Si le routeur reçoit des paquets en provenance du réseau A, pour le réseau B, il va tout simplement
diriger les paquets sur le réseau B... [22]
Dans notre projet nous avons travaillé avec un routeur de type TP-Link d’où nous avons connecté
4 câbles Ethernet avec elle de la façon suivant :
1* Deux câbles pour les deux IP caméra.
2* 1 câble connecté au bouclier Ethernet de l’Arduino.
3* 1 câble connecté à l’ordinateur.
Le rôle de notre routeur est d’envoyer les données selon l’IP spécifié du bouclier Ethernet vers
l’ordinateur pour donner une alerte dans la salle de contrôleur, d’autre part le routeur sert à envoyer
les données de l’ordinateur vers le bouclier Ethernet qui va à son tours envoyer ces données par la
module RF pour contrôler les moteurs.
Figure 2.22 Routeur TP-Link
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Page 60
2.3.8 Le contrôle
L’outil de contrôle se fait par un joystick relié au module DAQ, qui est connecté à un
ordinateur, les commandes passent à partir d’un programme LabVIEW qui doit comparer les
données et les envoyés par des blocks TCP vers le bouclier Ethernet d’Arduino à partir d’un
routeur, comme indique la figure 2.23 suivante.
Ainsi que dans le chapitre suivant nous allons longuement parler sur ces modules.
Figure 2.23 Mode de contrôle Série – TCP/IP – RF
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Page 61
2.3.9 Module GSM
Dans notre projet nous avons travaillé sur un module GSM de type BY-W02A qui sert à
envoyer un message SMS pour alerter les responsables.
Dans cette partie nous allons parler sur les caractéristiques et la mode de configuration de ce
module, ainsi que dans le chapitre suivant nous serons concentré sur la mode de programmation
de ce module.
Notre modem comprend plusieurs interfaces:
1* Une LED verre qui indique l'état de fonctionnement.
2* Une antenne externe.
3* Câble série RS232 vers USB.
4* Entrés alimentation DC 7.5V
5* Carte SIM.
Pour configurer le modem, nous traitons les étapes suivantes:
1* Appuyez sur le Support éjecteur de la carte SIM (touche jaune).
2* Insérez la carte SIM dans le support.
3* Vérifier les ajustements de la carte SIM dans le support correctement.
4* Connectez l'antenne à son connecteur.
5* Reliez le premier côté du câble série par le module et la deuxième côté USB par
l’ordinateur.
6* Branchez le câble d'alimentation à la source d'alimentation.
7* Branchez le câble d'alimentation dans le modem.
Maintenant, le modem est prêt à travailler.
Figure 2.24 Module GSM type BY-W02A
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2.3.10 Camera Network 3Axis Mini Dôme
i. Introduction
La caméra réseau mini-dôme Axis Communications M3006-V 3 MP fixe (HDTV 720p)
est couramment utilisée dans les systèmes de surveillance intérieure des maisons, des casinos, des
magasins et des restaurants. Elle Fournir une superbe qualité vidéo pour les petits espace, l'AXIS
M3006-V avec 1.3 MP de résolution offre une vue à 360 ° lorsque elle est situé au plafond et un
vue de 180 ° quand elle est au mur. [23]
Figure 2.25 Caméra M3006-V
ii. Configuration du Camera Réseau Dôme
Pour afficher et configurer la caméra via le réseau LAN (Local Area Network), nous
somme besoin de connecter la caméra réseau dans le même sous-réseau avec l’ordinateur.
Ensuite, on Install le logiciel « IP Search » puis nous commençons à la recherche des adresses IP
des caméras en appuyant sur le bouton « Start Search » comme indique la figure 2.26
Figure 2.26 Configuration du caméra
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La figure suivante montre la connexion du câble de réseau caméra et ordinateur :
Figure 2.27 Connexion du caméra
Après avoir obtenu l’adresse IP des caméras, nous les écrivons dans la case URL, ensuite la page
du camera s’ouvre directement et on commence à remplir ‘User Name’ par « admin » et le
‘Password‘ par « admin », comme indique la figure 2.28
Figure 2.28 Camera sur LabVIEW
La figure 2.29 montre l’affichage des caméras pour la surveillance :
Figure 2.29 Activation des cameras
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Partie 3 :
2.3.11 Contrôleur de Moteur L298N
i. Introduction
Ce contrôleur de moteur est un module qui nous permettra de contrôler facilement et de
manière indépendante deux moteurs jusqu'à 2A chacun dans les deux directions.
Il est idéal pour les applications robotiques et bien adapté pour la connexion à un microcontrôleur
nécessitant seulement un couple de lignes de commande par moteur. [24]
ii. Mode de branchement avec Arduino
Dans cette partie nous expliquons comment utiliser ce module avec Arduino Uno pour
contrôler deux moteurs à courant continu.
Module GND - Arduino broches GND
Module 12V - Pour source d'alimentation Batterie de 12 V
Sortie Module 1 & 2 - Connectez le premier moteur DC de 12 V (A)
Sortie Module 3 & 4 - Connectez le deuxième moteur DC de 12 V (B)
IN1 Module - Arduino broches 5
IN2 Module - Arduino broche 4
IN3 Module - Arduino broches 3
IN4 Module - Arduino broches 2
Figure 2.30 Contrôleur du moteur L298N
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iii. Commandes de fonctionnement
Faire tourner le moteur A à droite : IN1=H, IN2=L.
Faire tourner le moteur A à gauche : IN1=L, IN2=H.
Faire tourner le moteur B à droite : IN3=H, IN4=L.
Faire tourner le moteur B à gauche : IN3=L, IN4=H
Création de port Ethernet,
sélectionner le Mac adresse et le IP
Choisir une adresse pour
assurer la communication
Création d’un objet RF s’appelle Radio
Char C = 2
Char C = 1
iv. Algorithme du code utilisé (Emission)
Radio
0xF0F0F0F0E1LL
Ethernet
Port / Mac / IP
Activation du Radio
Ouvrir le Radio écrire
Activation du Ethernet
Mac et IP
Récupération des clients
Si
il y’en a un client
Lire les données du client
Si
Envoyer un numéro 1
par Radio
Vrais
Faux
Fonctionnement du module RF
Préparation la module pour écrire
Envoyer un numéro 2
par Radio
Activation du
moteur (A) à droite
Activation du
moteur (A) à gauche
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Enfin, nous montrons les codes utilisés en mode de transmission entre l’Arduino (2) dans la
chambre de surveillance (Emission), et la troisième Arduino qui doit contrôler les deux moteurs
(Reçu). Voir annexe (2) et (3)
Figure 2.31 Code d’Emission de l’Arduino(2) vers l’Arduino(3)
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Dans cette partie nous allons lire la donnée stockée dans la mémoire message et selon la valeur
stockée nous activons les broches du contrôleur de moteur L298N qui va contrôler le canon dans
les diverses directions.
Figure 2.32 Code de Réception de l’Arduino(3)
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2.3.12 Canon à eau
Un canon à eau est un dispositif qui injecte de l'eau à haute pression. En générale, les
canons à eau sont efficaces sur quelques dizaines de mètres et nécessitent un réservoir important.
Ils trouvent une utilisation dans la lutte contre l'incendie. [25]
Pour cela, nous avons créé un prototype d’un canon à eau, ce canon est formé de 4 axes
d’aluminium. Le premier axe est pour l’installation sur le mur, le deuxième axe est pour installer
le moteur DC qui assure la rotation horizontal du canon, le troisième axe est pour installer le
deuxième moteur DC qui assure la rotation verticale du quatrième axe du canon, le quatrième axe
comporte le tube d’eau.
Dans la figure 2.33 nous pouvons observer notre canon :
Figure 2.33 Canon à eau
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2.3.13 Pompe à eau
Une pompe à eau est un dispositif qui fonctionne selon le principe d’aspiration et de
refoulement. La pompe permet de récupérer l’eau d’un niveau de profondeur bas vers un niveau
plus élevé. Les éléments tournants pouvant être actionnés par un moteur électrique ou mécanique.
Dans notre travail nous avons utilisé cette pompe pour éteindre le brulement.
Figure 2.34 Pompe à eau
Dans ce qui suit nous allons citer brièvement quelques caractéristiques de la pompe, pour citer
dans le chapitre suivant son mode de programmation et d’activation [25]:
PKm60 série de pompes à eau.
Très économique, fiable, avec une utilisation facile.
Haute pression, avec une faible consommation d'énergie
Il est conçu pour un usage domestique, bien ou piscine pompage, jardin arrosage, irrigation et
jardin applications etc.
Max. température du fluide jusqu'à + 40 °C
Totale hauteur d'aspiration jusqu'à 9 mètre
La pompe est connectée à un relais qui est relié avec la carte Arduino qui sert à donner la
commande pour activer la pompe. Notre pompe possède deux fils d’alimentation le premier est
relié directement vers la source électrique et la deuxième est connecté vers le relais ainsi que le
broche commande du relais est connecté à la broche 8 dans la carte Arduino comme indique la
figure 2.35.
Figure 2.35 Relais
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Partie 4 :
2.3.14 Capteur à ultrasons HC-SR04
i. Introduction
D’abord, sur la face avant on peut voir l’émetteur US et son récepteur. Ce sont des petites cellules
piézo-électriques qui vont soit vibrer lorsqu'une tension est appliquée (émetteur), soit au contraire
produire une tension lorsque une vibration est reçue (récepteur).
Sur la face arrière on trouve plusieurs petits circuits permettant la génération du signal et le
traitement de ce dernier. Ainsi, un composant va générer une onde de 40 kHz lors d'un "top départ"
et la partie restante s’occupera de la mise en forme de la réception (amplification et filtrage) et de
mettre en forme cela proprement sur une broche de sortie. [26]
Nous Parlons d'ailleurs des broches sont 4 :
Les premières sont comme toujours VCC et GND qui vont accueillir l'alimentation
(respectivement 5V et masse). Ensuite la broche "écho" sur laquelle sera présent le signal de sortie.
Enfin, une broche nommée "Trig". Cela signifie "Trigger" soit "déclencheur" ou "gâchette".
Figure 2.36 Capteur ultrasons HC-SR04
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ii. Branchement
Les branchements sont eux-mêmes assez simples. Il suffira de relier 5V et GND à leurs
broches respectives sur Arduino et mettre "Trig" et "Echo" sur des I/O numériques dans notre
projet j’ai connecté (Trig=12 et Echo = 11).
Figure 2.37 Ultrasons avec Arduino
iii. Mode de fonctionnement
Le fonctionnement du module est le suivant :
Il faut envoyer une impulsion niveau haut (à + 5v) pendant au moins 10 µs sur la broche ‘Trig
Input’; cela déclenche la mesure. En retour la sortie ‘Output’ ou ‘Echo’, va fournir une impulsion
+ 5v dont la durée est proportionnelle à la distance si le module détecte un objet. Afin de pouvoir
calculer la distance en cm, nous utilisons la formule suivante : mémoire pour le stockage
Distance = (durée de l’impulsion (en µs) / 2) / 29.1
Voici une représentation graphique du fonctionnement du module :
Figure 2.38 Représentation graphique du HC-SR04
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Enfin, nous allons présenter dans la figure 2.39 le code utilisé avec le capteur ultrason :
Figure 2.39 Arduino code du capteur ultrason
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2.3.15 Conclusion
On peut conclure que grâce à la communication entre les maquettes d’Arduino à travers le
module RF, nous pourrons enfin détecter l’incendie et alerter tous les responsables afin de diriger
le canon à la situation désiré.
Suite à cette étude nous développerons, dans le chapitre 3, une programmation en LabVIEW
permettant :
La transmission des données à travers un réseau local, L’activation du module GSM, ainsi que la
création d’un page navigateur pour assurer la mode de surveillance.
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Page 74
Chapitre 3 : Transmission via les réseaux
de communication
Dans ce chapitre, nous présenterons une application locale de LabVIEW, programmée en
utilisant des blocs de TCP/IP dont la transmission est locale. Pour cela nous avons programmé un
bloc consacré pour le DAQ (NI data acquisition carde). En envoyant les données nécessaires pour
contrôler sans fils les moteurs.
3.1 Transmission d'un signal dynamique localement
3.1.1 Introduction
LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) est un logiciel de
développement d'applications d'instrumentation. Mis au point par la société américaine National
Instrument, ce logiciel, utilisable dans un grand nombre de domaines, est plus particulièrement
destiné à l'acquisition de données et au traitement du signal. En effet, il offre de larges possibilités
de communication entre l'ordinateur et le monde physique (par cartes d'acquisitions analogiques
ou numériques, cartes GPIB, réseau, liaisons série et parallèles, USB etc.) ainsi que d'importantes
bibliothèques mathématiques permettant de réaliser de multiples traitements sur les signaux
mesurés.
L'idée de LabVIEW est de remplacer les instruments de mesures et d'analyse d'un laboratoire par
un ordinateur muni de cartes spécifiques et d'un logiciel approprié. Dans le cadre de la mesure, les
cartes permettent de convertir des signaux électriques provenant de capteurs, en données
numériques. Ainsi, un seul ordinateur muni d'une carte d'acquisition analogique et de LabVIEW
est capable de remplacer un voltmètre, un fréquencemètre ou un oscilloscope. De plus, on pourra
traiter, analyser et archiver sur disque automatiquement les mesures effectuées.
Ce langage, disponible sous de nombreuses plates-formes (Windows, Linux, PDA) permet de
mettre au point rapidement des instruments de mesures. Particulièrement destiné au monde
industriel, c'est un langage de très haut niveau s'appuyant sur une machine virtuelle et qui rend
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accessible la programmation à un public non spécialiste, ce qui peut entrainer des difficultés de
maintenance d'un code de ce type.
Etant donné que LabVIEW possède la capacité de communiquer avec des périphériques externes,
il peut donc naturellement servir à envoyer des données vers ces périphériques afin de les contrôler
(un robot par exemple) même si ce n'est pas son objectif premier. [27]
3.1.2 Présentation du DAQ 6009
i. Introduction.
L'USB-6009 de National Instruments est un boîtier qui fournit des fonctionnalités
élémentaires d'acquisition de données pour des applications telles que l'enregistrement de données
simple, les mesures portatives et les expériences en laboratoire. Elle permet de mesurer la tension.
[28]
Figure 3.1 DAQ 6009
ii. Spécifications Du DAQ.
1 compteur numérique.
2 sorties analogiques 12-bits.
8 entrées analogiques 14-bits.
12 Digital I / S.
Port USB pour connecté à l’ordinateur.
Génération automatique de code.
Soutien NI-DAQ.
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Figure 3.2 Broches du DAQ 6009
iii. Pourquoi DAQ ?
Le DAQ est choisi pour l'acquisition de ce projet parce qu'il est:
• Compatible avec LabVIEW comme étant à la fois des produits NI.
• Faible coût et il est disponible dans l'université.
• Capable de connecter avec la manette de commande
iv. Les Canaux et les Taches
Les canaux correspondent aux voies. LabVIEW fait la différence entre les voies physiques
(réelles), et les voies virtuelles : les voies physiques correspondent aux entrées sorties existant sur
la carte. Leur nom est codifié, et cela permet de définir précisément sur quels branchements de la
carte un signal sera lu ou écrit. [29]
Dev0 veut dire : numéro de périphérique 0 (c’est-à-dire la carte d’acquisition PCI- Il est
possible de monter plusieurs cartes en même temps, même si ce n’est pas le cas ici).
ai0 veut dire : analogue input 0, c’est-à-dire la voie numéro 1 pour mesurer une tension.
En montage différentiel, il y a huit voies de mesure, numérotées de 0 à 7.
ao0 veut dire : analogue output 0, c’est-à-dire la voie numéro 0 de sortie analogue : la carte
peut générer une tension quelconque entre -10 V et +10 V. Il y a deux voies de sortie
analogue (ao0 et ao1).
port0 veut dire : port 0, cela représente l’octet numéro 0. Il peut être utilisé en entrée (pour
lire des valeurs) ou en sortie (pour en écrire) digitale sur huit bits.
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port0/line0 correspond au bit numéro 0 du port 0. Il y en a huit (line0 jusqu’à line7), et
peuvent être utilisés en lecture ou écriture. À chaque bit correspond un branchement de la
carte, accessible depuis le bornier. Une valeur "false" correspond à 0 V, une valeur "true"
correspond à 5 V. Il n’y a pas de valeur intermédiaire, puisqu’il s’agit d’un port digital.
Pour utiliser les voies physiques, LabVIEW crée des voies virtuelles, qui sont des objets au sens
informatique, pointant vers les voies physiques et contenant les informations relatives à la
configuration des voies (notamment le gain associé à la voie). LabVIEW crée ensuite des tasks,
qui configurent la carte pour la mesure (ou l’écriture) à effectuer, avec notamment les informations
relatives au déclenchement et à l’échantillonnage. Grâce à la versatilité de cette carte, il est possible
d’envisager des configurations complexes, où différents appareils sont synchronisés pour faire des
mesures dans des séquences bien précises et bien chronométrées.[29]
v. Utilisation du DAQ
Quand nous retirons le périphérique de son emballage, nous constatons que les composants ne
sont pas liés donc on les relie selon la figure suivante:
Figure 3.3 Composant du DAQ 6009
Ces périphériques sont livrés avec des étiquettes de signaux. On applique ces étiquettes aux blocs
de connexion à vis pour faciliter l’identification des signaux. Les étapes d'utilisation du DAQ sont:
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1. Relier le DAQ à l'ordinateur à travers le câble USB.
2. Ajouter le DAQ Assistant Express VI au bloc diagramme.
Measurement I/O --> NI-DAQmx --> DAQ assistant.
Figure 3.4 LabVIEW fonction
3. Une fenêtre de configuration s'ouvre pour configurer le DAQ.
4. Sélectionner Acquire signal -> Analog Input -> Voltage pour faire la mesure.
Figure 3.5 Acquérir du signal
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5. Sélectionner Dev1 -> ai0 et ai5 comme canal physique.
Figure 3.6 Sélectionner des supports physiques
6. Cliquer Finish.
7. Mettre le rang du signal d'entrée "Signal input Range" dans settings dans un intervalle
de "10 à -10 V" ainsi que notre range est entre -1.6V et 5V
8. Mettre le mode d'acquisition "Acquisition Mode" a "1 sample (On Demand)".
La figure 3.7 montre la configuration des connexions du DAQ 6009
Figure 3.7 Configuration du DAQ 6009
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vi. Le Joystick avec DAQ.
Un joystick est formé comme une résistance de 10K dans les deux sens, avec un culbuteur
de direction différente, Ce module utilise une alimentation de 5V, l'état initial de X et Y est une
tension de ≈ 2,5 V.
Figure 3.8 Joystick Figure 3.9 Joystick avec DAQ 6009
D’abord la connexion avec le DAQ se fait par les étapes suivantes:
1- Une seul Vcc et la masse GND du module joystick sera connecté par les broches Vcc et GND
du DAQ. Verre
2- La broche S-X du module est connectée à la broche ai0 du DAQ.
3- La broche S-Y du module est connectée à la broche ai5 du DAQ.
Ces modules sont stockés dans une boite de contrôle comme indique la figure suivante :
Figure 3.10 Boite de contrôle
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La figure montre le block diagramme de la mode de connexion du DAQ qui sert a contrôlé le
canon d’eau.
Figure 3.11 Block Diagramme contrôle des moteurs
Le DAQ est connecté à un split signal pour séparer le voltage (ai0 et ai5), ensuit chacun des deux
signaux entre dans des cases de structure selon le voltage envoyer par le joystick pour préciser la
direction des Moteurs.
Dans les tableaux suivants nous avons indiqué le voltage que chacun de X et Y prend selon leur
direction:
Direction
Gauche
Centre
Droite
X >2.5 ≈ 2.5 <2.5
Direction
Bas
Centre
Haut
Y >2.5 ≈ 2.5 <2.5
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Tableau 3.1 Direction des axis X et Y
3.1.3 TCP / IP et la transmission sous LabVIEW
i. Introduction
L'IP (Internet Protocol), et le TCP (Transmission Control Protocol) sont les outils de
communication de base via réseau. Le nom TCP/IP est dérivé des deux protocoles les plus connus
de la suite de protocoles Internet : Transmission Control Protocol et Internet Protocol. Vous pouvez
utiliser le protocole TCP/IP pour communiquer sur un réseau unique ou sur plusieurs réseaux
interconnectés. Les différents réseaux peuvent être séparés par de grandes distances
géographiques. Le protocole TCP/IP envoie des données d'un ordinateur connecté à un réseau ou
à Internet à un autre. Comme le protocole TCP/IP est disponible sur la plupart des ordinateurs, il
permet de transférer des données entre divers systèmes.
Le protocole IP se charge du service de bas-niveau que représente le transfert de données entre
ordinateurs. Le protocole IP regroupe les données en composants appelés datagrammes. Un
datagramme contient les données et un en-tête qui indique les adresses de source et de destination.
Le protocole IP détermine le chemin que le datagramme doit suivre sur le réseau ou Internet, et
envoie les données à la destination indiquée.
Le protocole IP ne peut pas garantir que les données seront reçues. En fait, il se peut que le
protocole IP délivre les données plusieurs fois si le datagramme est dupliqué à la transmission. En
général, les programmes utilisent les protocoles TCP et UDP plutôt qu’IP.
Le protocole TCP assure une transmission fiable sur les réseaux et délivre les données de
manière séquentielle sans erreur, sans perte et sans duplication. Le protocole TCP retransmet le
datagramme jusqu'à ce qu'il reçoive un accusé de réception.
Le protocole TCP est un protocole basé sur les connexions, ce qui signifie que les sites doivent
établir une connexion avant de transférer des données. La transmission des données s'effectue entre
un client et un serveur. Le protocole TCP permet d'avoir plusieurs connexions simultanées.
Vous initiez une connexion en attendant une connexion entrante ou en recherchant activement une
connexion avec une adresse spécifiée. Pour établir des connexions TCP, vous devez spécifier
l'adresse et un port à cette adresse. Les différents ports d'une adresse donnée identifient les
différents services à cette adresse.
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Utilisez la fonction TCP Ouvrir une connexion pour établir activement une connexion avec une
adresse et un port spécifiques. Si la connexion est établie, la fonction renvoie un refnum de
connexion réseau qui identifie cette connexion de manière unique. Utilisez ce refnum de connexion
pour faire référence à la connexion dans les appels ultérieurs du VI.
Dans mon projet j’ai utilisé la technique suivante pour attendre une connexion entrante :
J’ai utilisé le VI TCP Connexion Ouverte pour créer une liaison et faire une connexion TCP
acceptée au port spécifié. Si la connexion est établie, le VI renvoie un refnum de connexion,
l'adresse et le port du client TCP distant.
Lorsqu’on aura une connexion, j’ai utilisé les fonctions TCP Lire et TCP Écrire pour lire et écrire
des données dans l'application distante.
Enfin j’ai utilisé la fonction TCP Fermer la connexion pour fermer la connexion avec l'application
distante. [30]
ii. Définition du TCP palette
Figure 3.12 Les TCP palette
1. TCP Ouvrir une connexion
Ouverture d’une connexion sur un
port TCP distant
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Explication de la palette
• Ouvre une connexion TCP sur le port spécifié du
serveur spécifié:
- adresse : adresse du serveur
- port : port du serveur sur lequel se connecter
- timeout : TCP Attendre un auditeur
- id de connexion : identificateur de la connexion
créée utilisé par les autres vi TCP
- sortie d’erreur : elle contient des informations sur le
fonctionnement du vi. Si il y a eu une erreur, son
composant Status vaut vrai en sortie, faux sinon.
Tableau 3.2 Définition du TCP ouvrir
2. TCP Fermer la connexion
Fermeture d’une connexion TCP
Explication de la palette • Ferme une connexion TCP:
- id de connexion : identificateur de la connexion
Tableau 3.3 Définition du TCP Fermer
3. TCP Lire
Lecture sur un port TCP Lire
Explication de la palette
- id de connexion : identificateur de la connexion
(provient de TCP Listen ou de TCP Open Connexion)
- octets à lire : choisir 1024. Nombre d’octets que le vi
cherche à lire, si on ne met rien, ce vi ne lit rien
- timeout : TCP temps d’écoute en ms
- mode (standard) : Attend jusqu'à ce que tous les
octets que nous spécifions dans octets à lire arriver ou
tant que le délai ms se termine.
- id de connexion de sortie : identificateur de
connexion à utiliser pour des opérations ultérieures sur
la connexion, possède la même valeur qu’ID de
connexion.
- sortie de données : chaîne de caractères lue.
Tableau 3.4 Définition du TCP Lire
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Page 85
Exemple:
La figure 3.13 montre le block diagramme qui sert à lire 3 octet des données du port et
d’adresse spécifié puis faire les passer vers un indicateur de chaîne. [31]
Figure 3.13 TCP Lire exemple
4. TCP Ecrire
Ecriture sur un port TCP ouvert
Explication de la palette
Les entrées/sorties de ce vi sont similaires à TCP read.
- Entrée de données : chaîne de caractère à envoyer.
Tableau 3.5 Définition du TCP Ecrire Exemple:
La figure 3.14 montre le block diagramme qui décrit la mode de connexion et de transmission
en mode TCP/IP, dans ce block nous avons envoyé le numéro 1 en caractère au port TCP spécifié
et vers un adresse IP indiqué, le numéro 1 est déjà stocké dans une chaine et envoyé via le TCP
Ecrire .[31]
Figure 3.14 TCP Ecrire exemple
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iii. Block diagramme du mode de contrôle et de transmission
Figure 3.15 Block Diagramme de la control du moteur via TCP
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Dans ce block diagramme on observe la mode de communication en TCP/IP pour contrôler les
moteurs les étapes sont les suivants :
1- Nous avons créé un TCP Ouvrir connexion, le ID de connexion sera le IP du serveur avec
lequel on va faire la communication ce qui est dans ce cas l’Arduino qui possède
« 192.168.0.101 » comme IP ainsi qu’ont donné « 8000 » comme port du serveur sur la
qu’elle est connecté.
2- Nous ouvrons un TCP Lire et nous connectons leur ID de connexion et son entré d’erreur
avec les sortie de celle du TCP Ouvrir connexion puis on sélection le nombre d’octet qu’on
doit lire, dans notre cas on doit lire un char ‘5’ ou ‘3’ pour cela nous mettons 1 octet comme
nombre d’octet à lire en mode standard.
3- Nous créons une palette qui converti un caractère numérique a un nombre entier, nous
connectons la sortie de donné du TCP Lire à l’entré chaîne du convertisseur pour obtenir à
la sortie un nombre entier qui passe vers une comparaison :
S’il y en a un incendie le bouclier Ethernet d’Arduino va envoyer le numéro ‘3’à l’adresse
spécifier pour nous permettre de contrôler les moteurs et en même temps d’envoyer un
SMS, ainsi d’activer un LED rouge (Alerte). D’autre part s’il n’y a pas un incendie le
système reçu le numéro ‘5’et il continue à vérifier tous temps.
4- Le module DAQ reçoit les données du joystick, ces données sont séparés par un diviseur
de signal pour identifier les entrés ai0 de ai5, puis ils sont passé dans des cases afin de
sélectionner le caractère qui doit être envoyé à travers le TCP Ecrire, d’autre part l’ID de
connexion et l’entré erreur du TCP Ecrire sont connecté avec celle de la sortie du TCP Lire.
Les caractères émis sert à fonctionner les moteurs A et B dans les deux directions comme
indique le tableau suivant :
Droite Gauche Arrêt
Moteur (A) ‘1’ ‘2’ ‘5’
Moteur (B) ‘3’ ‘4’ ‘6’
Tableau 3.6 Direction des Moteurs
5- Enfin, la sortie ID et erreur du TCP Ecrire sont connecté directement à l’entrée de la palette
TCP Fermer connexion puis la sortie d’erreur du dernier sera connectée à un gestionnaire
de simple erreur.
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Page 88
3.1.4 Activation du Pompe d’eau sous LabVIEW
Dans la figure 3.16 nous observons la mode d’activation de la pompe d’eau sur LabVIEW à travers
la mode de communication TCP/IP.
Nous créons une palette TCP Ouvrir connexion qui possède le IP « 192.168.0.101 » du serveur
comme ID de connexion et « 8000 » comme porte du serveur sur lequel est connecté puis elle
passe dans un boucle while, d’où on fait installer un interrupteur pour fonctionner la pompe, la
donnée qu’on reçoit on le fait passé à un palette TCP Ecrire pour envoyer cette donnée vers la
bouclier Ethernet qui sert à envoyer cette donner vers la pompe à travers le system RF24L01.
Figure 3.16 Block diagramme de l’activation du pompe par TCP
Enfin, nous allons observer dans la figure 3.16 une partie du code sur Arduino qui reçut les données
du LabVIEW puis les envoyés vers un autre Arduino par un module RF.
Figure 3.17 Code Arduino Emission et Réception pour activer la pompe
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3.1.5 Navigateur en LabVIEW
Dans la figure ci-dessous nous observons comment nous avons créé un block diagramme qui nous
permet d’activer un navigateur sous LabVIEW pour le contrôle des caméras. [32]
Figure 3.18 Navigateur en LabVIEW
Les étapes de création du Navigateur :
1- On passe vers les Fonctions Programmation Application contrôle Invoke Node
Figure 3.19 Invoke Node en LabVIEW
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2- Un clic droit par la sourie sur la palette Invoke Node :
Sélectionner class Active X SHDocVw.IWebBrowser2
Figure 3.20 Sélectionner le Class
3- Un clic droit par la sourie sur la nouveau palette Invoke Node :
Sélectionner la méthode Navigateur
Figure 3.21 Sélectionner la méthode
4- Maintenant on veut créer une adresse URL, c’est le lieu où on doit écrire le site désiré ou
l’IP correspondant comme dans notre cas.
Un clic droit par la sourie sur l’URL créer un Contrôle.
Figure 3.22 Création d’un contrôle sur URL
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Page 91
5- Ensuite on créer un boucle While puis on ouvre dans se boucle un case de structure et on
place la palette Invoke Node. La case de structure sera contrôlée par un interrupteur qui
permet de navigué chaque fois quand on change l’adresse URL.
Figure 3.23 Block diagramme finale
6- Enfin nous passons vers le panneau frontal pour créer le navigateur Web :
Contrôle .NET & ActiveX Web Browser
d’autre part on obtient dans le bloc diagramme un icône navigateur Web qui sera
connecté avec la broche référence du Invoke Node.
Figure 3.24 Block diagramme et panneau frontal Final du navigateur
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3.1.6 Envoyer un message SMS par LabVIEW
Avant d'utiliser un SMS, le service de message court doit être configuré.
Sélection du type de format SMS :
Le module BY-W02A supporte deux formats SMS:
-Mode PDU
-Le mode Texte
La commande AT + CMGF définit le modem GSM en mode SMS texte ou en mode PDU SMS.
En mode texte, messages SMS sont représentés sous forme de texte lisible. En mode PDU, tous
les messages SMS sont représentés comme des chaînes binaires codées en caractères
hexadécimaux comme 31020B9113LF… [37] Dans notre projet nous avons travaillé sur le mode
texte.
Suivez les commandes AT utilisées pour sélectionner le mode.
AT + CMGF = <mode>
Exemples:
Vérification de la plage prise en charge des valeurs:
Mise en place en mode texte pour les SMS:
AT + CMGF = 1
OK
Envoyer mon SMS:
AT
Ok
AT+CMGF=1 \\ sélection du texte mode
Ok
AT+CMGS="03481328" \\ le numéro désiré pour envoyer un sms
Sujet désiré suivit d’un Ctrl-Z.
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Nous avons utilisés LabVIEW pour la programmation du module GSM. La figure 3.25 montre le
block diagramme LabVIEW de l'émission du message SMS par le module GSM.
Figure 3.25 Block diagramme du module GSM
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Les fonctions VISA les plus couramment utilisées pour communiquer avec les instruments de
mesure sont les fonctions VISA : VISA Ecrire (Write) et VISA Lire (Read). [33]
Les palettes de visa se trouvent comme indique la figure 3.26 :
Figure 3.26 Les fonctions VISA
Premièrement nous voulons décomposer notre block diagramme en trois parties :
1er Partie:
Pour envoyer un SMS , le modem doit être mis en mode texte SMS en utilisant d'abord la
commande AT suivante : AT+CMGF=1 <ENTRER>
Figure 3.27 La Mode Texte
Le block indique qu’on travaille en mode série, la configuration se fait par :
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Si TRUE (par défaut), l'attribut est réglé à reconnaître le caractère de fin, dans notre
cas nous avons le situé sur FALSE car nous allons indiquer le fin du caractère par
VISA nom de ressource spécifie la ressource à ouvrir. Notre visa à prend
comme entré source pour notre module GSM.
La vitesse de transmission. La valeur est prise par défaut 9600.
La connexion du VISA série se fait comme indique la figure 3.28 :
Figure 3.28 VISA série
Le bloc Flush buffer sert a stocké et passé les données de configuration du visa serial.
Figure 3.29 Flush Buffer
Le block VISA écrire sert à Écrire les données sur le périphérique ou l'interface spécifiée
par VISA nom de la ressource. [34]
On définit le format de message en tapant : AT+CMGF=1 (mode texte) puis on appuie ENTER.
Cette écriture se fait sur LabVIEW en créant un block de Concaténation des chaînes et
l’écriture devient comme indique la figure 3.30.
Figure 3.30 Sélectionner la mode texte
Ensuite nous connectons la sortie de ce block a l’entré écrire du VISA Écrire comme indique la
figure 3.31
Figure 3.31 VISA Ecrire avec la Mode Texte
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Enfin, nous donnons un petit délai pour assurer la bonne réponse entre le module et la
programmation sur LabVIEW.
2eme Partie :
Pour envoyer le message SMS , tapez la commande suivante :
AT + CMGS = " ******** " < ENTRER >
Figure 3.32 Ecriture du numéro de téléphone
Dans la deuxième partie nous devons écrit le numéro de téléphone de la personne à qui nous
voulons envoyer un message (SMS).
Pour cela, entrez le numéro de téléphone du destinataire en utilisant : AT+CMGS = " XXX " puis
appuyer sur ENTER.
Cette écriture se fait sur LabVIEW en créant un block de Concaténation des chaînes alors
que l’écriture devient comme indique la figure 3.33.
Figure 3.33 Sélectionner le numéro désiré
Ensuite nous passons vers le block VISA écrire pour écrire le numéro de téléphone.
D’autre part, nous créons un block Read pour lire la réponse qui vient du module GSM, ce
block nous permet de savoir si le module GSM a reçu le numéro de téléphone sans erreur. [35]
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Nous créons le block VISA Property Node comme indique la figure 3.34 :
Figure 3.34 Property Invoke Node
Puis on change la configuration comme indique la figure 3.35 ce changement sert à sélectionner
le nombre d’octet au port série. [36]
Figure 3.35 Bytes sur le port
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Ensuite, nous connectons la sortie du block Property Node avec l’entrée « Nombre d’octet » du
block VISA lire ainsi que la sortie du dernier sera reliée à un chaine de caractère pour lire les
données qui viennent du modem GSM, comme indique la figure 3.36 :
Figure 3.36 Lire le nombre d’octet a la porte
3eme Partie :
Dans cette partie nous pouvons maintenant taper le texte du message et envoyer le message en
utilisant la touche <CTRL > - < Z > .
Figure 3.37 Ecrire le message
Enfin, nous créons une case pour écrire le Message on appuis Ctrl-Z « 201A ascii » et nous les
connectons au block VISA Ecrire. En outre, nous créons un block Lire pour lire la réponse qui
vient du module GSM, une fois les données Message sont reçues sans erreur.
Maintenant, le GSM module est prêt pour travailler. Voir Annexe (4)
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3.1.7 Conclusion
On conclut de ce qui précède qu’en utilisant le logiciel LabVIEW nous pourrons recevoir
un signal série par le module DAQ et l’envoyer via un réseau local, nous pourrons activer le
module GSM en envoyant des messages SMS ainsi que nous avons créé un page de navigation qui
assure la surveillance des caméras.
De cette façon, on a réussi à transmettre ce signal à distance en temps réel via un réseau local.
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Conclusion Générale et Perspective
Nous voudrons conclure notre projet avec une petite note sur ce que nous avons acquis de
ce projet et quelles pourraient être les perspectives possibles.
Sur un plan personne, nous dirons que faire face à nombreux obstacles était pour nous une
motivation supplémentaire et faire de ce projet un succès.
Tout au long de ce projet, nous avons acquis une expérience dans plusieurs domaines.
Aussi, nous avons réussi à découvrir un nouveau moyen pour protéger et lutter contre les incendies
dans les entrepôts.
Un aspect important était le savoir-faire d’une transmission par un réseau local ainsi que la
communication avec plusieurs systèmes par un réseau sans fil.
Des tests ont été réalisés pour valider les performances de ce système qui peuvent en outre
concevoir autres types d’applications nécessitant un contrôle à distance et par réseaux local ou sur
internet.
Une évolution possible serait de faire ce type de contrôle à travers l’internet pour assurer un
contrôle mondial de la situation. Les moyens seraient de réserver une propre adresse IP ainsi de
crée un page web sur l’internet d’où on peut passer notre programme en LabVIEW sous l’internet.
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Annexe 1
Code du détecteur de feu
(Emission)
Partie 1
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#include <DigitalIO.h>
#include <DigitalPin.h>
#include <I2cConstants.h>
#include <nRF24L01.h>
#include <PinIO.h>
#include <RF24.h>
#include <RF24_config.h>
#include <SoftI2cMaster.h>
#include <SoftSPI.h>
#include <SPI.h>
RF24 radio(6,7);
const uint64_t pipe = {0xF0F0F0F0E2LL};
int sensor[1];
int Firsens = 2;
int Alarme = 4;
int valsens = 0;
void setup()
{
pinMode(Firsens,INPUT);
pinMode(Alarme,OUTPUT);
radio.begin();
radio.openWritingPipe(pipe);
analogReference(INTERNAL);
}
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void loop()
{
valsens = digitalRead(Firsens);
float mesure=0;
float tension=0;
float temperature=0;
mesure = analogRead(A5);
tension = mesure * 1.1 / 1024;
temperature = tension * 100;
if (valsens == HIGH) || temperature > 60
{
digitalWrite(Alarme, HIGH);
}
else {
digitalWrite(Alarme, LOW);
}
if (digitalRead(Alarme) == HIGH)
{
sensor[0] = 111;
radio.write(sensor, 1);
radio.powerDown();
delay(10);
radio.powerUp();
delay(10);
}
if (digitalRead(Alarme) == LOW)
{
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sensor[0] = 110;
radio.write(sensor, 1);
radio.powerDown();
delay(10);
radio.powerUp();
delay(10);
}}
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Annexe 2
Code du contrôle Par RF et Réseau Local
(Réception avec Emission)
Partie 2
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#include <SPI.h>
#include <Dhcp.h>
#include <Dns.h>
#include <Ethernet.h>
#include <EthernetClient.h>
#include <EthernetServer.h>
#include <EthernetUdp.h>
#include <DigitalIO.h>
#include <DigitalPin.h>
#include <I2cConstants.h>
#include <nRF24L01.h>
#include <PinIO.h>
#include <RF24.h>
#include <RF24_config.h>
#include <SoftI2cMaster.h>
#include <SoftSPI.h>
int sensor[1];
int msg[1];
RF24 radio(6,7);
const uint64_t pipes[2] = {0xF0F0F0F0E1LL, 0xF0F0F0F0E2LL};
int Ledred = 3;
int Ledgreen = 4;
EthernetServer server(8000);
byte mac[] = { 0x90, 0xA2, 0xDA, 0x0F, 0xEA, 0x3B };
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IPAddress ip(192,168,0, 101);
void setup()
{
pinMode(Ledred, OUTPUT);
pinMode(Ledgreen, OUTPUT);
radio.begin();
radio.openWritingPipe(pipes[0]);
radio.openReadingPipe(1,pipes[1]);
radio.startListening();
Ethernet.begin(mac, ip);
}
void loop(){
if (radio.available()){
bool done = false;
while (!done){
done = radio.read(sensor, 1);
if (sensor[0] == 111)
{
digitalWrite(Ledred, HIGH);
digitalWrite(Ledgreen, LOW);
}
if (sensor[0] == 110)
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{ digitalWrite(Ledred, LOW);
digitalWrite(Ledgreen, HIGH);
}}
}
EthernetClient client = server.available();
if (client.connected())
{
char c = client.read();
if (digitalRead(Ledred) == HIGH)
{server.println('3');}
if (digitalRead(Ledred) == LOW)
{server.println('5');}
if (c== '1')
{
msg[0] = 1;
radio.write(msg,1);
radio.powerDown();
delay(10);
radio.powerUp();
}
if (c== '2')
{
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Page 109
msg[0] = 2;
radio.write(msg,1);
radio.powerDown();
delay(10);
radio.powerUp();
}
if (c== '3')
{
msg[0] = 3;
radio.write(msg,1);
radio.powerDown();
delay(10);
radio.powerUp();
}
if (c== '4')
{
msg[0] = 4;
radio.write(msg,1);
radio.powerDown();
delay(10);
radio.powerUp();
}
if (c== '5')
{
msg[0] = 5;
radio.write(msg,1);
radio.powerDown();
delay(10);
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Page 110
radio.powerUp();
}
if (c== '6')
{
msg[0] = 6;
radio.write(msg,1);
radio.powerDown();
delay(10);
radio.powerUp();
}
if (c== '7')
{
msg[0] = 7;
radio.write(msg,1);
radio.powerDown();
delay(10);
radio.powerUp();
}
if (c== '8')
{
msg[0] = 8;
radio.write(msg,1);
radio.powerDown();
delay(10);
radio.powerUp();
}}}
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Annexe 3
Code de manipulation du Canon
(Réception)
Partie 3
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#include <SPI.h>
#include <DigitalIO.h>
#include <DigitalPin.h>
#include <I2cConstants.h>
#include <nRF24L01.h>
#include <PinIO.h>
#include <RF24.h>
#include <RF24_config.h>
#include <SoftI2cMaster.h>
#include <SoftSPI.h>
int msg[1];
RF24 radio(6,7);
const uint64_t pipes = {0xF0F0F0F0E1LL };
void setup(void)
{
radio.begin();
radio.openReadingPipe(1,pipes);
radio.startListening();
pinMode(5,OUTPUT);
pinMode(3,OUTPUT);
pinMode(4,OUTPUT);
pinMode(2,OUTPUT);
pinMode(8,OUTPUT);
}
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void loop(void){
if (radio.available()){
bool done = false;
while (!done){
done = radio.read(msg, 1);
if (msg[0] == 1)
{ digitalWrite(5, HIGH);
digitalWrite(4, LOW); }
if (msg[0] == 2)
{ digitalWrite(5, LOW);
digitalWrite(4, HIGH);}
if (msg[0] == 3)
{ digitalWrite(3, HIGH);
digitalWrite(2, LOW); }
if (msg[0] == 4)
{ digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(2, HIGH);}
if (msg[0] == 5)
{ digitalWrite(5, LOW);
digitalWrite(4, LOW); }
if (msg[0] == 6)
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{ digitalWrite(2, LOW);
digitalWrite(3, LOW);}
if (msg[0] == 7)
{digitalWrite(8, HIGH);}
if (msg[0] == 8)
{digitalWrite(8, LOW);}
}}}
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Annexe 4
Code en LabVIEW
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Block diagramme:
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LabVIEW Face Avant:
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Bibliographie
[1] https://www.cci-icc.gc.ca/resources-ressources/agentsofdeterioration-
agentsdedeterioration/chap04-fra.aspx (consulté le 18/Décembre/2014)
[2] http://www.unit.eu/cours/cyberrisques/fil_rouge_incendie/co/Module_Fil_rouge_25.html
(consulté le 18/Décembre/2014)
[3] http://www.unige.ch/sciences/chimie/pdf/securite/incendies_cusstr.pdf
(consulté le 20/Décembre/2014)
[4]
https://www.google.com.lb/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&
ved=0CBoQFjAAahUKEwjkIuk6IHJAhVCvBQKHRpyAw8&url=http%3A%2F%2Fwww.inrs.
fr%2Fdms%2Finrs%2FCataloguePapier%2FED%2FTIED990%2Fed990.pdf&usg=AFQjCNEx
YGPqIUi0P_RAfESZSfWU6gdJoQ&bvm=bv.106923889,d.bGQ
(consulté le 20/Décembre/2014)
[5] http://www.securitepublique.gouv.qc.ca/securite-incendie/publications-et-
statistiques/alarmes-non-fondees/causes-et-consequences.html (consulté le 20/Décembre/2014)
[6] http://ivtfrance.com/alarme-incendie/ (consulté le 6/Janvier/2015)
[7] http://le-detecteur-de-fumee.fr/content/13-reglementation-informations-detecteurs-de-
fumee (consulté le 20/juin/2015)
[8] http://www.preventica.com/dossier-risque-incendie-causes-consequences.php (consulté le
20/juin/2015)
[9] http://www.protection-securite-alarme.com/extincteurs/ (consulté le 20/juin/2015)
[10] http://www.def-online.com/fr/images/choisissez_votre_systeme_d_extinction.pdf
(consulté le 23/juin/2015)
[11] https://wiki.mdl29.net/lib/exe/fetch.php?media=elec:arduino-pour-bien-commencer-en-
electronique-et-en-programmation.pdf (consulté le 25/juin/2015)
Système de surveillance autonome de détection et d'extinction d'un
incendie à distance et par réseau local ISAE-Cnam-Liban-2015
Page 120
[12] http://f-leb.developpez.com/tutoriels/arduino/univers_arduino/part1/#LIII-A (consulté le
20/juin/2015)
[13]http://www.monclubelec.fr/pmwiki_reference_arduino/pmwiki.php?n=Main.DebuterIntrodu
ction (consulté le 6/juillet/2015)
[14] http://www.pobot.org/Debuter-avec-une-carte-Arduino.html?lang=fr
(consulté le 8/juillet/2015)
[15] http://bricolsec.canalblog.com/archives/2010/04/29/17727356.html
(consulté le 12/juillet/2015)
[16] http://phmarduino.free.fr/ (consulté le 12/juillet/2015)
[17] http://tiptopboards.free.fr/arduino_forum/viewtopic.php?f=2&t=22
(consulté le 13/juillet/2015)
[18] http://www.thierry-lequeu.fr/data/RAP-MBETIBANGA-CALDEIRA.pdf
(consulté le 20/juillet/2015)
[19]http://www.monclubelec.fr/pmwiki_reference_arduino/pmwiki.php?n=Main.MaterielEthern
etShield (consulté le 1/août/2015)
[20] https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardEthernet (consulté le 5/août/2015)
[21] http://shanes.net/how-to-use-an-nrf24l01-rf24-with-an-arduino-ethernet-shield/
(consulté le 10/août/2015)
[22] http://www.commentcamarche.net/faq/17446-qu-est-ce-qu-un-routeur
(consulté le 11/août/2015)
[23] http://www.hikvision.com/uploadfile/image/2014020509381473924.pdf
(consulté le 12/août/2015)
[24] http://tiptopboards.free.fr/arduino_forum/viewtopic.php?f=2&t=34
(consulté le 15/août/2015)
[25] http://french.alibaba.com/p-detail/pedrollo-type-pkm60-pk60-water-pumps-
1953116948.html (consulté le 26/août/2015)
Système de surveillance autonome de détection et d'extinction d'un
incendie à distance et par réseau local ISAE-Cnam-Liban-2015
Page 121
[26] https://zestedesavoir.com/tutoriels/343/realiser-un-telemetre-a-ultrasons/
(consulté le 26/août/2015)
[27] http://www.ni.com/pdf/manuals/321190e.pdf (consulté le 1/septembre/2015)
[28] http://dumas.ccsd.cnrs.fr/dumas-00589293/document (consulté le 8/septembre/2015)
[29]
http://hebergement.upsud.fr/projetsdephysiquestatistique/l3/documents/poly_manuel_acq
uisition_2012-2013.pdf (consulté le 9/septembre/2015)
[30]
http://zone.ni.com/reference/frXX/help/371361J0114/lvconcepts/using_labview_with_tcp
_ip_and_udp/ (consulté le 9/septembre/2015)
[31]
http://www.facstaff.bucknell.edu/mastascu/eLabs/NetworkInstrumentation/TCPIP/LabVi
ewTCPIP01.htm (consulté le 9/septembre/2015)
[32] https://decibel.ni.com/content/docs/DOC-12454 (consulté le 13/septembre/2015)
[33] http://zone.ni.com/reference/en-XX/help/371361J-
01/lvinstio/visa_configure_serial_port/#parent(consulté le 25/septembre/2015)
[34] http://zone.ni.com/reference/en-XX/help/371361H-01/lvinstio/visa_write/
(consulté le 25/septembre/2015)
[35] http://zone.ni.com/reference/en-XX/help/371361H-01/lvinstio/visa_read/
(consulté le 25/septembre/2015)
[36] http://zone.ni.com/reference/en-XX/help/371361H-01/glang/invoke_node/
(consulté le 25/septembre/2015)
[37] http://www.diafaan.com/sms-tutorials/gsm-modem-tutorial/at-cmgf/
(consulté le 11/11/2015).