système de surveillance autonome de détection et d

HAL Id: dumas-01807040https://dumas.ccsd.cnrs.fr/dumas-01807040

Submitted on 4 Jun 2018

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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�

https://dumas.ccsd.cnrs.fr/dumas-01807040

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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

Page 2

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.



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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



Page 4

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



Page 5

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



Page 6

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



Page 7

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



Page 8

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



Page 9

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.



Page 10

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.

https://www.google.com.lb/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&sqi=2&ved=0CBoQFjAAahUKEwiwuqHFj4TJAhWJwHIKHfSxCZc&url=https%3A%2F%2Ffr.wikipedia.org%2Fwiki%2FElectrically-erasable_programmable_read-only_memory&usg=AFQjCNHdkZ1KFfRUTeN-lVhLw__DksKDkg&bvm=bv.106923889,d.bGQ



Page 12

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



Page 13

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.



Page 14

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 »).



Page 15

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



Page 16

• 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…



Page 17

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]



Page 18

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



Page 19

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



Page 20

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.



Page 21

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]



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]



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



Page 24

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.



Page 25

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



Page 26

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) ;



Page 27

• 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



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.



Page 29

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.



Page 30

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



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.



Page 32

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.



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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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).



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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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



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]:



Page 38

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.



Page 39

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.

http://www.pobot.org/+-micro-controleur-+.html

http://www.pobot.org/+-USB-+.html

http://www.pobot.org/-Robotique-Open-Source-et-Libre-.html



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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]



Page 44

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



Page 45

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]



Page 46

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]



Page 47

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.



Page 48

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.



Page 49

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



Page 50

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.



Page 51

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)



Page 52

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



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



Page 53

Figure 2.18 Code de réception par Arduino (2)



Page 54

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.

http://www.wiznet.co.kr/Sub_Modules/en/product/Product_Detail.asp?cate1=5&cate2=7&cate3=26&pid=1011

http://www.mon-club-elec.fr/pmwiki_reference_arduino/pmwiki.php?n=Main.LibrairieEthernet



Page 55

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.

http://www.amazon.fr/gp/product/B007PNY6FK/ref=as_li_tl?ie=UTF8&camp=1642&creative=6746&creativeASIN=B007PNY6FK&linkCode=as2&tag=tutoa-21&linkId=EQD5WL35GL2GEIO5



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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.



Page 57

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



Page 59

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



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



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



Page 62

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



Page 63

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



Page 64

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



Figure 2.30 Contrôleur du moteur L298N



Page 65

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



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)



Page 67

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)



Page 68

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



Page 69

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



Page 70

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



Page 71

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



Page 72

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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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.



Page 77

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:



Page 78

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



Page 79

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



Page 81

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.

http://zone.ni.com/reference/fr-XX/help/371361J-0114/lvconcepts/using_labview_with_tcp_ip_and_udp/#IP

http://zone.ni.com/reference/fr-XX/help/371361J-0114/lvconcepts/using_labview_with_tcp_ip_and_udp/#TCP

http://zone.ni.com/reference/fr-XX/help/371361J-0114/lvhowto/creating_tcp_client/

http://zone.ni.com/reference/fr-XX/help/371361J-0114/lvhowto/creating_tcp_server/



Page 83

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

http://zone.ni.com/reference/fr-XX/help/371361J-0114/lvcomm/tcp_open_connection/

http://zone.ni.com/reference/fr-XX/help/371361J-0114/lvcomm/tcp_listen/

http://zone.ni.com/reference/fr-XX/help/371361J-0114/lvcomm/tcp_read/

http://zone.ni.com/reference/fr-XX/help/371361J-0114/lvcomm/tcp_write/



Page 84

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:


Tableau 3.3 Définition du TCP Fermer

3. TCP Lire

Lecture sur un port TCP Lire



(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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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


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.



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



Page 89

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



Page 90

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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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



Page 92

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



Page 94

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]



Page 97

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



Page 98

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)



Page 99

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.



Page 100

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.



Page 101

Annexe 1

Code du détecteur de feu

(Emission)

Partie 1



Page 102

#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);

}



Page 103

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)

{



Page 104

sensor[0] = 110;

radio.write(sensor, 1);

radio.powerDown();

delay(10);

radio.powerUp();

delay(10);

}}



Page 105

Annexe 2

Code du contrôle Par RF et Réseau Local

(Réception avec Emission)

Partie 2



Page 106

#include <SPI.h>

#include <Dhcp.h>

#include <Dns.h>

#include <Ethernet.h>

#include <EthernetClient.h>

#include <EthernetServer.h>

#include <EthernetUdp.h>





#include <PinIO.h>

#include <RF24.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 };



Page 107

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)



Page 108

{ digitalWrite(Ledred, LOW);

digitalWrite(Ledgreen, HIGH);

}}

}

EthernetClient client = server.available();

if (client.connected())

{

char c = client.read();

if (digitalRead(Ledred) == HIGH)


if (digitalRead(Ledred) == LOW)


if (c== '1')

{

msg[0] = 1;

radio.write(msg,1);

radio.powerDown();

delay(10);

radio.powerUp();

}

if (c== '2')

{



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);



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();

}}}



Page 111

Annexe 3

Code de manipulation du Canon

(Réception)

Partie 3



Page 112

#include <SPI.h>





#include <PinIO.h>

#include <RF24.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);

}



Page 113

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);


if (msg[0] == 4)


digitalWrite(2, HIGH);}

if (msg[0] == 5)



if (msg[0] == 6)



Page 114


digitalWrite(3, LOW);}

if (msg[0] == 7)

{digitalWrite(8, HIGH);}

if (msg[0] == 8)

{digitalWrite(8, LOW);}

}}}



Page 115

Annexe 4

Code en LabVIEW



Page 116

Block diagramme:



Page 117

LabVIEW Face Avant:



Page 118



Page 119

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

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[3] http://www.unige.ch/sciences/chimie/pdf/securite/incendies_cusstr.pdf


[4]

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ved=0CBoQFjAAahUKEwjkIuk6IHJAhVCvBQKHRpyAw8&url=http%3A%2F%2Fwww.inrs.

fr%2Fdms%2Finrs%2FCataloguePapier%2FED%2FTIED990%2Fed990.pdf&usg=AFQjCNEx

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[5] http://www.securitepublique.gouv.qc.ca/securite-incendie/publications-et-

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[6] http://ivtfrance.com/alarme-incendie/ (consulté le 6/Janvier/2015)

[7] http://le-detecteur-de-fumee.fr/content/13-reglementation-informations-detecteurs-de-

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[8] http://www.preventica.com/dossier-risque-incendie-causes-consequences.php (consulté le

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[9] http://www.protection-securite-alarme.com/extincteurs/ (consulté le 20/juin/2015)

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[11] https://wiki.mdl29.net/lib/exe/fetch.php?media=elec:arduino-pour-bien-commencer-en-

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[12] http://f-leb.developpez.com/tutoriels/arduino/univers_arduino/part1/#LIII-A (consulté le

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[13]http://www.monclubelec.fr/pmwiki_reference_arduino/pmwiki.php?n=Main.DebuterIntrodu

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[14] http://www.pobot.org/Debuter-avec-une-carte-Arduino.html?lang=fr

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[16] http://phmarduino.free.fr/ (consulté le 12/juillet/2015)

[17] http://tiptopboards.free.fr/arduino_forum/viewtopic.php?f=2&t=22


[18] http://www.thierry-lequeu.fr/data/RAP-MBETIBANGA-CALDEIRA.pdf


[19]http://www.monclubelec.fr/pmwiki_reference_arduino/pmwiki.php?n=Main.MaterielEthern

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[20] https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoBoardEthernet (consulté le 5/août/2015)

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[22] http://www.commentcamarche.net/faq/17446-qu-est-ce-qu-un-routeur


[23] http://www.hikvision.com/uploadfile/image/2014020509381473924.pdf


[24] http://tiptopboards.free.fr/arduino_forum/viewtopic.php?f=2&t=34


[25] http://french.alibaba.com/p-detail/pedrollo-type-pkm60-pk60-water-pumps-

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http://zone.ni.com/reference/frXX/help/371361J0114/lvconcepts/using_labview_with_tcp_ip_and_udp/

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