Internet of Things
Rendre les bâtiments plus intelligents en connectant numériquement les appareils et les applications !
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Qu’est-ce que l’Internet des objets ?
L’Internet des objets (Internet of Things ou IoT) est un terme couramment utilisé pour désigner des “objets” dont les données qu’ils collectent sont transmises et accessibles via le réseau internet. Ces ‘objets’ peuvent avoir certaines fonctions :
- Collecter et remonter des informations de l’environnement (détecteur de mouvements, p. ex.)
- recevoir des informations numériques et entreprendre des actions (ventilateur, p. ex.)
- combiner les deux fonctions précédentes (appareil de chauffage, p. ex.).
Il y a énormément d’applications IoT possibles. Afin de pleinement tirer profit de la valeur ajoutée de l’IoT, il importe non seulement de collecter des informations, mais aussi de les valoriser intelligemment et de les transmettre à l’utilisateur final et au système IoT. Le recours à l’Internet des objets peut présenter de nombreux avantages pour toutes sortes d’applications (efficacité accrue, plus grande sécurité, suivi de la qualité d’exécution, p. ex.). Les évolutions dans le domaine de l’électronique et des télécommunications augmentent les possibilités des systèmes IoT et engendre une diminution du prix des capteurs et des appareils.
Systèmes IoT
Les systèmes IoT sont composés de différents éléments. Il y a tout d’abord les capteurs, activateurs et appareils (les ‘objets’). Un système de connectivité numérique est nécessaire pour que ces ‘objets’ puissent communiquer. La connectivité engendre des flux de données numériques qui doivent ensuite pouvoir être enregistrés et traités via une plateforme de stockage et de traitement des données. Enfin, une interface utilisateur est également nécessaire.
Mesurer les paramètres environnementaux via les capteurs et la commande d’activateurs n’est évidemment pas une innovation. On le fait déjà depuis des années dans toutes sortes de systèmes de sécurité et de contrôle, de systèmes de bâtiment et aussi dans un contexte industriel. Dans ce cas, on utilise souvent le terme SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). Le terme OT (Operational Technology) est parfois utilisé et met en évidence la différence entre les systèmes traditionnels et les systèmes IT. Bien que cela entraîne de nombreux défis (notamment en matière de cybersécurité), l’IoT estompe la frontière entre l’OT et l’IT. Les systèmes existants peuvent souvent être reliés à un système I(o)T via une passerelle. Il s’agit d’un dispositif ou d’un logiciel permettant une connexion entre des systèmes technologiquement différents. Les appareils, capteurs et activateurs existants peuvent ainsi contribuer à un système IoT.
Capteurs, activateurs et appareils
Les capteurs IoT mesurent les paramètres environnementaux et les convertissent en un signal numérique pouvant être transféré. On utilise plus précisément à cet effet des modules électroniques qui permettent de mesurer les paramètres environnementaux, de numériser les valeurs de mesures analogiques et de transmettre les informations. Les capteurs IoT peuvent mesurer toutes sortes de paramètres, tant simples (température, pression, humidité, intensité lumineuse, …) que plus complexes (image (infrarouge) d’un environnement, p. ex.). Les activateurs font l’inverse : sur la base d’informations qu’ils reçoivent, ils influencent l’environnement par une action (lumière, mouvement, son, mise en marche ou arrêt d’un appareil, …).
Un appareil peut contenir un ou plusieurs capteurs et/ou activateurs. En outre, il peut avoir une interface utilisateur et d’autres fonctions. Les capteurs et activateurs ont donc une seule fonction, tandis que les appareils en ont plusieurs. Les dispositifs IoT sont également appelés appareils ‘intelligents’ (smart), en voici quelques exemples :
- smartphone : doté de capteurs (micro, caméra, GPS, …), peut effectuer plusieurs actions (vibrer, afficher des informations sur l’écran, …) et peut être utilisé comme interface utilisateur
- thermostat intelligent : doté de capteurs (écran tactile, température, humidité, …) et peut effectuer plusieurs actions (gérer la chaudière, afficher des informations sur l’écran, …)
- dispositif d’éclairage intelligent : peut effectuer plusieurs actions (allumer et éteindre progressivement, température colorée, régler l’intensité lumineuse, …) et est éventuellement aussi équipé de capteurs intégrés (détection de mouvement, p. ex.).
Nous notons que nous ne pouvons parler d’un appareil ‘intelligent’ que si l’appareil est également ‘connecté’, c’est-à-dire s’il permet la connectivité numérique. Celle-ci est essentielle afin d’automatiser l’agrégation de données hétérogènes, leur traitements et la transmission de l’information à la bonne personne, au bon endroit et au bon moment.
Exemple de capteur (porte/fenêtre), d'activateur (lampe) et d'appareil (doté de capteurs de mouvement et d'intensité lumineuse). La technologie utilisée pour la connectivité numérique (sans fil) est Zigbee.
Connectivité numérique
La connectivité numérique est donc également nécessaire au sein d’un système IoT. Celle-ci permet de connecter les capteurs, activateurs et appareils à la plateforme de stockage et de traitement de données. La connectivité numérique est également nécessaire pour se connecter aux interfaces utilisateurs et éventuellement à d’autres systèmes. Il y a lieu de prendre en compte plusieurs possibilités et toutes sortes d’aspects lors du choix d’une technologie pour la connectivité numérique. Différentes technologies sont généralement combinées dans un système IoT. Cet article n’aborde pas cette question plus amplement.
Le terme ‘communication M2M’ (‘Machine to Machine’) est souvent utilisé pour désigner la connectivité numérique entre des appareils sans intervention humaine. Cela inclut la plupart des communications qui ont lieu au sein d’un système IoT.
Plateforme de données
Une plateforme de traitement et de stockage des données est centrale au sein d’un système IoT, localement ou via une solution dite ‘cloud’. Une solution cloud consiste à stocker et à traiter les données sur des serveurs d’une partie externe (le ‘cloud’). Une solution cloud peut éventuellement être complétée par des serveurs ‘edge’ qui rapprochent les fonctions du système IoT de l’emplacement souhaité. De cette manière, la bande passante peut être économisée et le temps de réaction (‘latence’) du système sera plus faible. Le traitement des données peut être simple (calcul d’une moyenne, p. ex.), mais peut également prendre des formes complexes (reconnaissance de formes dans des images vidéo à l’aide de techniques d’IA ou analyse de grandes quantités de données au moyen de techniques de big data, p. ex.).
Interface utilisateur
L’interface utilisateur constitue le dernier élément du système IoT. Elle permet l’interaction entre l’utilisateur et le système, par exemple, via un tableau de bord affichant les informations et les éventuelles idées acquises par le traitement des données. Une autre possibilité consiste à mettre en place des notifications ou des signaux visuels (via l’éclairage, p. ex.) pour informer l’utilisateur. La plupart des systèmes permettent également une interaction dans l’autre sens. Par exemple, un système peut être mis en marche via une application pour smartphone. Outre les interactions manuelles avec l’utilisateur, des automatisations peuvent également être mises en place. Ainsi, un système peut se mettre en marche automatiquement lorsqu’un capteur mesure qu’un certain état a été atteint, en fonction de conditions prédéfinies ou non.