Conception et réalisation du système IoT

Histoire de l’Internet des Objets au fil du temps

   À travers l’infographie proposée par Dassault système, l’histoire des objets connectés remonte jusqu’aux années 1800, période de l’invention du premier appareil électronique de radio-communication qui est le télégraphe. En 1926, c’est la première fois où Nikola Tesla imagine un monde où les habitants seraient reliés par des installations de communication sans fil. À partir de 1989, Tim Berners-Lee pose les bases du World-Wide-Web, l’Internet universel que nous connaissons aujourd’hui. Les premiers objets connectés n’apparaissent que dans les années 1990. Il s’agit de quelque objet de notre quotidien comme par exemple le grille-pain, la machine à café, etc. sachant que les années 2000 verront les premières expérimentations d’appareils connectés à Internet.En 2000, le fabricant coréen LG est le premier industriel à parler sérieusement d’un appareil électroménager relié à Internet, puis en 2003, Rafi Haladjian inventeur du premier opérateur Internet en France crée la lampe DAL. Une lampe d’ambiance équipée de 9 LEDs proposant diérentes couleurs et commercialisée à 790 euros. Deux ans plus tard, l’entreprise du créateur lance le Nabaztag , un lapin connecté en Wi-Fi qui lit les mails à haute voix, émets des signaux visuels et difiuse de la musique . Après ça, le phénomène des IoT a pris de l’ampleur, avec la démocratisation des Smartphones et la sortie du premier iPhone par Apple. À la fin 2017, 8.4 milliards d’objets seront connectés, un chire en croissance de 31% par rapport à 2016 selon Gartner. Apparus avec les premiers smartphones, les objets connectés se sont progressivement démocratisés : il y aura ainsi en 2020 entre 50 et 80 milliards d’objets connectés en circulation dans le monde, générant une valeur ajoutée totale de 8900 milliards de dollars, soit plus de 10% du produit mondial brut .

Définition de l’Internet des Objets

   L’Internet des Objets ou bien encore IoT, est un terme dont vous avez probablement dû entendre parler ces derniers mois. Mais savez-vous vraiment ce qu’il veut dire ? Imaginez un monde où tous les objets sont capables d’échanger des informations et de communiquer entre eux. Des objets capables aussi de communiquer et d’interagir avec leurs utilisateurs en utilisant l’Internet mais aussi d’autres réseaux de communication bien moins connus mais tous ecaces. C’est le monde de l’Internet des Objets [3].

Fonctionnement de l’Internet des Objets

  Pour avoir un « Internet des Objets », nous avons besoin de plusieurs éléments : capteurs, dispositifs, connectivité, traitement des données et interface utilisateur. Les capteurs ou les dispositifs collectent des données de leur environnement. Ces données peuvent être soient envoyées au cloud par une variété de méthodes comprenant : cellulaire, satellite, Wi-Fi, Bluetooth, réseaux étendus de faible puissance (LPWAN), ou se connecter directement à Internet via Ethernet. Chaque option a des compromis entre la consommation d’énergie, la portée et la bande passante. Le choix de l’option de connectivité la plus appropriée revient à l’application IoT spécifique, mais tous accomplissent la même tâche : obtenir des données dans le nuage. Une fois que les données arrivent dans le cloud, le logiciel effectue une sorte de traitement sur celui-ci. Cela pourrait être très simple, comme vérifier que la lecture de la température est dans une plage acceptable.Ou cela peut aussi être très complexe, comme utiliser la vision par ordinateur sur vidéo pour identifier des objets (tels que des intrus dans votre maison). Mais que se passe lorsque la température est trop élevée ou s’il y a un intrus dans votre maison ? C’est là que l’utilisateur peut intervenir. Ensuite, l’information est rendue utile à l’utilisateur final d’une manière ou d’une autre. Cela peut être via une alerte à l’utilisateur (email, texte, notification). Par exemple, une alerte de texte lorsque la température est trop élevée dans l’entrepôt frigorifique de l’entreprise. En outre, un utilisateur peut disposer d’une interface lui permettant de s’informer de manière proactive sur le système. Par exemple, un utilisateur peut vouloir vérifier les jeux vidéo dans sa maison via une application de téléphone ou un navigateur web. Cependant, ce n’est pas toujours une rue à sens unique. Selon l’application IoT, l’utilisateur peut également eectuer une action et affecter le système. Par exemple, l’utilisateur peut ajuster à distance la température dans la chambre froide via une application sur son téléphone. Et certaines actions sont eectuées automatiquement. Plutôt que d’attendre que vous ajustiez la température, le système pourrait le faire automatiquement via des règles prédéfinies. Et plutôt que de vous appeler pour vous alerter d’un intrus, le système IoT pourrait également avertir automatiquement les autorités compétentes.

Objets connectés et l’Internet des Objets

   L’IoT repose avant tout sur les objets connectés. Un objet est dit « connecté » lorsqu’il a une identité numérique et qu’il accède à Internet pour communiquer avec d’autres objets. Les objets connectés sont identifiés par une adresse IP ou une puce RFID. Un objet connecté a la capacité de capter une donnée et de l’envoyer, via le réseau Internet ou d’autres technologies, pour que celle-ci soit analysée et visualisée sur des tableaux de bord dédiés. Les objets connectés interagissent avec leur environnement par le biais de capteurs, comme par exemple, la mesure de la température, la vitesse, l’humidité, la vibration, etc. Dans l’Internet des Objets, un objet peut aussi bien être un véhicule, une machine industrielle ou encore une place de parking. L’objet connecté repose sur trois choses essentielles :
— Sa capacité de capter une donnée par le biais de capteurs de tous  types : vitesse, température, force, pression, énergie, localisation, puissance, volume, acoustique, distance, couple, débit, photométrie, fréquence, vibration, humidité, etc.
— Sa capacité de remonter une donnée an de permettre la visualisation d’informations au travers de tableaux de bord dédiés.
— Sa capacité de s’interconnecter avec d’autres objets et interagir de façon plus ou moins poussée avec d’autres objets connectés ou non.
L’objet connecté a deux fonctions principales :
— La collecte d’informations d’une part provenant de son environnement.
— Le déclenchement d’une action d’autre part, en fonction des informations captées et transmises. Par exemple, déclencher l’arrosage d’une pelouse quand la température extérieure est élevée, ou encore déclencher une alarme en cas d’intrusion grâce à un capteur d’intrusion positionné sur une caméra connectée [12].

Réseaux et Internet des Objets

  L’IoT se compose d’un ensemble hétérogène de réseaux qui permettent la communication de ces objets. Parmi les plus connus, les réseaux cellulaires des opérateurs télécoms qui permettent aux objets équipés d’une carte SIM M2M de remonter et envoyer les données. En plein émergence, les réseaux LPWAN, avec notamment LoRa et SIGFOX, réseaux bas débit longue portée, ce sont des protocoles entièrement dédiés aux communications entre objets. Mais d’autres technologies sont aussi utilisées comme le Narrow Band ou le LTE-m .

Le modem/routeur portatif D-Link DWR-710

   Le DWR-710 combine un modem 3G et un routeur Wi-Fi dans un adaptateur USB . La taille et un connecteur USB mince offrent la commodité portable où que vous soyez. Le DWR-710 vous permet de proter de la 3G à tout moment et n’importe où, jusqu’à 21 Mbps lors de la connexion via HSPA+.
Connectivité mobile fiable Le petit routeur DWR-710 ore une connectivité haut débit able pour les utilisateurs d’ordinateurs portables à la maison, au bureau, ou même voyager à l’étranger. Un routeur mince portable avec des vitesses fulgurantes rapides, le DWR-710 vous permet de faire plus avec votre connexion mobile 3G que jamais. Il sut de le brancher et proter d’un accès immédiat à l’Internet à tout moment et n’importe où.
Partager votre accès Internet Le DWR-710 fonctionne également comme un routeur Wi-Fi, ce qui vous permet de le connecter à un réseau sans fil 3G et de partager votre connexion Internet mobile avec n’importe quel PC ou autre dispositif Wi-Fi. Lorsque vous activez le mode de partage Wi-Fi, jusqu’à six appareils tels que les téléphones intelligents,consoles de jeux portables, ordinateurs portables, appareils photo numériques auront accès rapide à votre connexion Internet 3G. Lorsque le mode de partage Wi-Fi est désactivé, vous pouvez garder votre PC connecté au réseau 3G tout en fermant sa radio Wi-Fi pour économiser la batterie.
Des performances optimales avec la technologie HSPA+ Le petit routeur prend en charge le High Speed Uplink Evolved Packet Access (HSPA+) de la technologie, ce qui accroît le téléchargement maximal des vitesses allant jusqu’à 21 Mbps et des vitesses de téléchargement jusqu’à 5,76 Mbps qui contribuent à réduire la latence. HSPA+ est également compatible avec HSDPA, UMTS, EDGE, GPRS et technologies an que vous puissiez rester connecté où que vous soyez.

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Table des matières

Introduction générale
1 Comprendre l’Internet des Objets 
1.1 Introduction  
1.2 Histoire de l’Internet des Objets au fil du temps  
1.3 Définition de l’Internet des Objets 
1.4 Fonctionnement de l’Internet des Objets 
1.4.1 Les technologies de courte portée
1.4.1.1 Le protocole NFC
1.4.1.2 Bluetooth
1.4.1.3 Zigbee
1.4.2 Les technologies de moyenne portée
1.4.2.1 Z-Wave
1.4.2.2 Wi-Fi
1.4.2.3 Bluetooth Low Energy
1.4.3 Les technologies de longue portée
1.4.3.1 Réseaux cellulaires mobiles
1.4.3.2 Réseaux radio bas-débit
1.4.3.3 Réseaux propriétaires
1.5 Pourquoi l’Internet des Objets ? 
1.6 Domaines d’application de l’Internet des Objets 
1.6.1 La voiture connectée
1.6.2 La santé connectée
1.6.3 La maison connectée
1.6.4 Le commerce cherche à éviter le rupture de stock
1.6.5 L’industrie se tourne vers l’usine intelligente
1.7 Objets connectés et l’Internet des Objets 
1.8 Réseaux et Internet des Objets
1.9 L’Internet des Objets et les données
1.10 L’importance des objets connectés dans la vie quotidienne
1.10.1 Domaine de santé
1.10.2 Technologie avancée
1.10.3 Domaine du sport
1.10.4 La domotique
1.11 Enjeux et dérives de l’Internet des Objets
1.12 Risques d’utilisation des objets connectés
1.13 Sécurisation des objets connectés 
1.13.1 Sécurisation de l’appareil
1.13.2 Sécurisation du cloud
1.13.3 Gestion du cycle de vie de la sécurité
1.14 Actualité et avenir des objets connectés 
1.14.1 Domaine médical
1.14.2 Domaine d’éducation
1.14.3 Domaine d’architecture
1.14.4 Environnement
1.15 Conclusion
2 Présentation générale de la géolocalisation 
2.1 Introduction
2.2 Historique 
2.3 Définition 
2.4 Fonctionnement de la géolocalisation
2.5 Systèmes de géolocalisation
2.6 Techniques de positionnement de géolocalisation 
2.6.1 Techniques de positionnement outdoor
2.6.1.1 Géolocalisation à l’aide du système GPS
2.6.1.2 Géolocalisation à l’aide du système GLONASS
2.6.1.3 Géolocalisation à l’aide du système Galileo
2.6.1.4 Géolocalisation à l’aide du système Beidou/Compass
2.6.1.5 Géolocalisation à l’aide du système IRNSS
2.6.1.6 Géolocalisation avec le système QZSS
2.6.2 Techniques de positionnement indoor
2.6.2.1 Le système de positionnement Wi-Fi ou WPS
2.6.2.2 Beacons (Balises Bluetooth Low Energy)
2.6.2.3 Near Field Communication
2.6.2.4 Ultrason
2.6.2.5 Champ magnétique
2.6.3 Géolocalisation par téléphone portable
2.6.3.1 Le positionnement par GSM
2.6.3.2 L’identication par cellules, Cell-ID
2.6.3.3 L’identication par le temps (E-OTD)
2.6.3.4 L’identication par triangulation
2.7 Services de la géolocalisation
2.7.1 Services et médias géolocalisés
2.7.1.1 Services mono-utilisateur
2.7.1.2 Services communautaires
2.8 Avantages d’utilisation de la géolocalisation 
2.8.1 Domaine de l’écologie
2.8.2 Utilité
2.8.3 Domaine de protection
2.9 Géolocalisation et vie privée
2.10 Conclusion 
3 Conception et réalisation du système IoT 
3.1 Introduction
3.2 Matériel requis
3.2.1 La carte NodeMCU/ESP8266 LoLin V3
3.2.2 Le module GPS GY-NEO6MV2
3.2.3 Le modem/routeur portatif D-Link DWR-710
3.2.3.1 Connectivité mobilefiable
3.2.3.2 Partager votre accès Internet
3.2.3.3 Des performances optimales avec la technologie HSPA+
3.2.3.4 Portabilité
3.2.3.5 Caractéristiques techniques
3.2.4 La batterie Power Bank X-Star A88 type-c
3.3 Logiciels et plateformes requis
3.3.1 Partie web
3.3.2 Partie mobile
3.4 Mise en œuvre du projet
3.4.1 Etape 1 : Création d’un compte ThingSpeak
3.4.2 Etape 2 : Création d’un nouveau canal ThingSpeak
3.4.3 Etape 3 : Recherche de la clé API correspondant au canal ThingSpeak
3.4.4 Etape 4 : Création de l’application web
3.4.5 Etape 5 : Téléchargement de l’application Blynk
3.4.6 Etape 6 : Création d’un compte Blynk
3.4.7 Etape 7 : Création d’un projet Blynk
3.4.8 Etape 8 : Connexion de la carte NodeMCU/ESP8266 au PC
3.4.9 Etape 9 : Programmation de la carte NodeMCU/ESP8266
3.4.10 Etape 10 : Raccordement de dispositifs
3.4.11 Etape 11 : Résultats obtenus
3.5 Conclusion 
Conclusion générale
Bibliographie

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