IOT
Internet of Things
CAPTEURS
• PH (Eau) (95$)
• Flotteur (22$)
• Capteurs pour ions (±350$):
• Chlore
• Ammoniac
• Nitrates
• Potassium
• Oxygène
• Calcium
• Température (40$) (FLIR?)
• Capteur d’ethanol (Eau) (180$)
• Capteur de turbidité (Eau) (22$)
• Conductivité (150$)
• Capteurs de potentiel d'oxydoréduction (135$)
• Polarimètre (800$)
• Spectromètre (600$ ++)
• UV (170$)
• CO2 (Air) (150$)
• Oxygène (Air) (90$)
• Débitmètre (Eau) (20$)
• Manomètre (160$)
• Drives etc.…
(atlas-scientific.com, vernier.com, wiki.seeedstudio.com)
ACTIONNEURS
• Drives (Souvent déjà compatible)
• Petites pompes péristaltique (90$) (Lien)
• Valves (On/Off, 3Way) (20$) (Lien)
• Valves (Proportionnel) (110$) (Lien)
• Relais (10$)
• Peut contrôlé n’importe que équipement
On/Off
INTERFACE CAPTEURS
Digital (Binaire) (+$)
Analogique
• UART
• 4-20 ma
• I2C
• Voltage
• USB
• LAN
• WiFi
• BlueTooth
• Etc.
• Ex: Thermocouple
AQUISITION
Arduino
ESP8266
Raspberry Pi
• RTOS (Real time OS)
• 1 programme
• Microcontrôleurs
• Arduino
• ESP8266
• Automates
• GPOS (General Purpose OS)
• Plusieurs programmes simultanés
• Ordinateur
• Raspberry Pi (CPU ARM)
• Linux
• LattePanda (CPU x86)
LattePanda
• Linux
• Windows
ACQUISITION: ARDUINO
• Microcontrôleur
• RTOS (Compiler une fois)
• Entrée/Sortie Analogique
• Entrée/Sortie Digitale
• Electronique simple. Peut faire un PCB (Carte
mère) custom Sanexen avec ses composantes.
ACQUISITION: ARDUINO SHIELD
• Composante qui s’installe directement sur un
arduino
• Ajouter des fonctionnalité au Arduino “Custom”
• Ex: Ajouter des fonctionnalité de connection
•
•
•
•
•
WiFi
BlueTooth
LAN
Relais
Etc.
• Ajouter des ports de lectures analogique
• Lectures de voltage et ampèrages
• Electronique simple.
ACQUISITION: ESP8266
Microcontrôleur
RTOS (Compiler une fois)
Entrée Analogique (1) SEULEMENT
Entrée/Sortie Digitale
Electronique simple. Peut faire un PCB
custom Sanexen avec ses
composantes.
• Concrètement, permet de lire un
capteur analogique (Ex:
Thermocouple) mais ne permet pas
de contrôlé (Ex:LED)
•
•
•
•
•
ACQUISITION: ESP8266 SHIELDS
• Comme pour les shields Arduino mais
avec le WiFi et Bluetooth.
ACQUISITION: RASPBERRY PI 4
• GPOS (Linux)
• Entrée/Sortie Digitale
• Electronique complexe
• Beaucoup plus de puissance de calcule que
Arduino et ESP
• Connecteur CSI (Camera)
• Connecteur ecran tactile
• Sortie video
ACQUISITION: RASPBERRY PI ZERO W
• GPOS (Linux)
• Entrée/Sortie Digitale
• Electronique complexe
• Plus puissant que Arduino/ESP8266 mais moins
qu’un Raspberry Pi 4
• Plus compact qu’un Raspberry Pi 4
• Connecteur CSI (Camera)
• Sortie video
ACQUISITION: LATTE PANDA 864S
• GPOS (Windows)
• Entrée/Sortie Analogique
• Entrée/Sortie Digitale
• Electronique complexe
• Beaucoup plus de puissance de calcule que
Raspberry Pi
• Connecteur CSI (Camera)
• Connecteur ecran tactile
• Sortie video
ACQUISITION: COMPARAISON
Arduino
ESP8266
RPi Zero W
RPi 4
LattePanda
Type
RTOS
RTOS
GPOS
GPOS
GPOS
CPU
Chip
Chip
ARM
ARM
x86
16 Mhz (1x)
80 Mhz (1x)
1 000 Mhz (1x)
1 500 Mhz (4x)
3 400 Mhz (4x)
256 kb
4096 kb
512 000 kb
4 000 000 kb
8 000 000 kb
- Digital
x
x
x
x
x
- Entrée Analogique
x
x
x
- Sortie Analogique
x
x
x
Vitesse CPU
Mémoire vive
Pins
*
- Camera
x
- Touch screen
Energie
Prix
* Shield non inclus
x
x
x
x
0.001w*
0.170 w*
0.500 w*
2.400 w*
30.000 w*
5$
6$
15$
55$
650$
COMMUNICATION
COMMUNICATION
• Protocols (Format de l’information)
• Ex: Language mathématique
• MQTT
• HTTP/HTTPS
• Transmission de données
•
•
•
•
LoRa
WiFi
4G
Bluetooth, ZigBee, Z-wave…
COMMUNICATION: PROTOCOLES
MQTT
• Nouveau
• Nécessite un serveur que nous
n’avons aucun contrôle dessus
• Latence de 120ms
• Temps nécessaire pour
communiqué au serveur
• Basse consommation d’énergie
• Sécurité moyenne – Une partie de
l’information est encrypté
HTTP/HTTPS
Très répandu et éprouvée
Latence de 2ms
Haute consommation d’énergie
Plus facilement personnalisable
HTTPS: Nécessite un bon CPU
puisqu’il comprend de l’encryptage
• HTTPS très sécuritaire
•
•
•
•
•
COMMUNICATION – DONNÉES
LoRa
4G
WiFi
•
Investissement bas
•
Investissement bas
•
Investissement haut
•
Basse consommation d’énergie
•
Haute consommation d’énergie
•
•
Latence de 100ms
•
Latence de 5ms
Consommation d’énergie
moyenne
•
Vitesse maximum de 37.5 kbps
•
Vitesse qui dépasse 300 000 kbps
•
Latence de 25ms
•
Vitesse maximum de 200 000 kbps
•
•
266 secondes pour une chanson*
Portée de 10 000 m
•
•
0.03 secondes pour une chanson*
Portée de 50m
*Une chanson moyenne est 10 000 kb
•
•
0.05 secondes pour une chanson*
Portée de 15 000 m
COMMUNICATION: DONNÉES
• Possibilité de faire un réseau à
plusieurs nodes (Nesting)
• WiFi
• LoRa
• 1 node = 1 appareil
• Raspberry Pi
• Arduino
• …
• Plus de node = plus de latence
• Le SEUL avantage est d’agrandir
la porté sans équipement
supplémentaires
BÉNÉFICES DU IOT
• Contrôle a distance
• Requiert une node sécurisé (GPOS)
• Sauvegarde des données des capteurs en temps réel sur
une base de donnée (Cloud)
• En test à savoir si nous avons besoin de la node sécurisé
pour ça
• Accès au données avec Power BI (AMEN!)
• Exemple concret: Avec une pompe péristaltique et un
système automatisée, prise d’échantillon automatique.
BÉNÉFICES DU IOT: OPÉRATIONS
• Travail à distance
• À l’épreuve du future comparativement à des automates
• Mise à jours des logiciels
• Ajout de nodes d’acquisition de données (distantes et/ou locale)
• Changement d’architecture facile
• Ajouter des caméras de sécurité
• Développement d’automatisation sur d’autres niveau (Clusters)
• Diminution des tâche redondantes relier à la saisie de données (Tâches sans
valeurs ajoutée)
BÉNÉFICES DU IOT: ANALYSE DE DONNÉES
• Étude de corrélations
• Entretien préventif
• Meilleur contrôle de qualité résultante du traitement
• Influence de différent paramètre sur d’autres paramètres
• Ex: Absorbation du charbon activé par rapport au PH de l’eau
• Ex: Durée de vie d’un filtre en lien avec la turbidité de l’eau
• Ex: Durée de vie d’un média biologique par rapport à sa valeur d’oxydoréduction
• Sécurité des équipement
•
•
•
•
Pression excessive
Température excessive
Niveau d’eau trop bas/haut
N’importe quel paramètre hors norme
• Meilleur suivi de qualité du procédé
BÉNÉFICES DU IOT: R&D
• Tests!!!
• Ajout d’une boucle PID pour étudier différent phénomène et en analyser le
résultat RAPIDEMENT!
• Personnalisation du code avec une connaissance en programmation (C, C#,
C++, Python…)
• Temps de mise en place
• Flexibilité des sources de capteurs
• Avec une petite formation, intégration dans un design mécanique
• Étude de fatigue
• Étude de dégradation en accélérer (EX: Exposition au UV avec images)
BÉNÉFICES DU IOT: FUTURE
• L’intégration dans des systèmes va permettre des boucles de contrôle avec
des paramètres de sources VASTE!
• Développement d’outils pour une prise d’échantillon personnalisé?
• Système de sécurité plus performant que seulement basé sur un Stream
vidéo
• Avoir des PBI pour le suivi des paramètres
• PRIX!!! (Considérablement moins cher qu’un automate)
• Polyvalence des employé impliqué dans le développement (Langage de
programmation populaire)
BÉNÉFICES DU IOT: MAINTENANT
• Exemple de projet actuel: RA18-254 – Bonaventure
•
•
•
•
•
•
Capteur de distance pour connaitre le niveau d’eau
Capteur d’alcool
Caméra
Système automatique d’acquisition d’information
Transfert des données sans-fil (4G* Dépend du signal)
Possibilité d’un mode hors ligne
BÉNÉFICES DU IOT: MAINTENANT
• RA20-169-1 – Rio Tinto (Traitement d’eau)
• Système d’alarme pour économisé????
• RD20-102-1 – Dev McGill – Bassin de Montréal (Réhabilitation)
• Contrôle pour le tri mécanique
• Prise de mesure
• RA20-900-1 – Sanexen Sol+ - Traitement des sols
• Monitorer la vitesse des soufflantes, température, débit d’air, d’O2 et de CO2
• Unité AP – Reefer (Système d’injection), Boiler, Robot (Reel)
• …
CONNECTION ESP8266
Méthode actuellement programmé pour la
configuration du ESP:
• Serial (USB)
• Wifi (Point d’accès)
Une fois configuré, il se connecte avec les bon
paramètre au Wifi.
Paramètres personnalisables (Lien):
• Wifi (SSID, PWD)
• Adresse IP (Static, GateWay, Subnet)
• Nom*
• Serveur SQL (IP, Port, User, PWD)
La méthode d’identification serait l’adresse IP.
À SUIVRE? : ESP8266
• Encryptions
• Node de sécurité*
• Inclure ou non la communication
SQL
• Autres besoins de sécurité
• Mode hors ligne
• Requiert une Node de sécurité
* Node de sécurité:
• Raspberry Pi
• Latte Panda
• PC générique