Objectif:

Éclairage public basé sur l’énergie solaire avec suiveur de soleil commandé automatique, par téléphone, par présence et GPS téléphonique avec autres options intégrées dans l’IOT.

Introduction

L’IOT ouvre la voie de l’amélioration de la connaissance des équipements énergétiques. Les connecter à l’aide de capteurs fournit des informations précieuses et en temps réel sur l’état de fonctionnement. C’est là que réside sa première valeur ajoutée. Ces objets intelligents sont aujourd’hui capables de faciliter la connaissance de l’ensemble des infrastructures énergétiques. Par exemple, en analysant les données issues de ces capteurs, il est possible d’évaluer le comportement des équipements sur la durée et de prévoir les défaillances avant qu’elles ne surviennent.

Dans ce contexte, notre objectif du projet est intégré dans l’IOT des équipements énergétiques alors le projet et une Smart lights vise à minimiser le gaspillage d'énergie / électricité causée par l'utilisation peu pratique des lumières dans les rues (lampadaires), ainsi que la tolérance aux pannes automatisée et le contrôle mobile. Le produit utilise une technique de détection de présence pour déterminer les états de marche / arrêt des lumières ou pour contrôler le niveau de luminosité de ces lumières. Par deux méthodes l’une est contrôlée par les capteurs du détecteur de présence (ou mouvement) et l’autre par une application mobile GPS, aussi le projet contient éclairage public basé sur l’énergie solaire par l’utilisation des panneaux photovoltaïques avec commande automatiquement de déplacement du panneau photovoltaïque c'est à- dire suiveur de soleil. Aussi de commander automatiquement l’éclairage au cours de la nuit.

I) Etat du projet

1) Problématique Les pertes d’énergie dans un réseau de distribution d’électricité.

Coupure fréquente d’éclairage.
Réseau maillé.
Régime transitoire (parfois on trouve des points lumineux qui s’allument pendant la journée).
Difficulté au cours de la recherche d’une panne.
Lampe puissante : consomme 1,2 𝑘𝑤 par jour.
La production d’énergie électrique par réseau STEG adopté souvent sur des sources non renouvelables
Problème de sécurisation des habitants dans la cité.

2) Contexte

C'est une vue commune de nos jours que les lumières dans les couloirs des bâtiments ou des rues sont gardées brillantes, même si il n'y a absolument personne dans les environs pour les utiliser. Dans un contraste aigu à la condition ci-dessus, nous voyons également des cas où il n'y a pas suffisamment d'éclairage à des endroits où il est le plus requis. Une bonne manipulation des deux conditions ci-dessus peut conduire à une utilisation efficace de l'énergie et à une distribution efficace des ressources lumineuses. Le produit développé par nous vise à réaliser ce processus de pontage en mettant en œuvre des systèmes d'éclairage à capteurs.

3) Solution proposée

Notre solution consiste d’abord à faire la conception d’une poste d’éclairage qui contient le panneau solaire relié automatique par un régulateur solaire pour charger la batterie. À partir de ce dernier nous avons alimenté la lampe .Pour maximiser le stockage d’énergie nous avons utilisé quatre capteurs LDR comme un suiveur photovoltaïque afin de commander le sens du panneau photovoltaïque à travers leurs différentes positions du soleil. Ainsi pour la limitation de l’éclairage ; nous avons utilisé un capteur de lumière qui consiste à commander l’éclairage de la lampe qui restera allumée pendant la nuit et éteinte toute la journée.

Pour la partie IOT nous avons utilisé un Cloud IBM pour envoyer certains signaux de commande nécessaires au système Smart Lights.

Par une application mobile ou le Cloud ibm les résidents du quartier ont la liberté de choisir entre l’accès de l’éclairage public pour tout le monde ou pour les habitants dans la cité seulement
**L’accès pour tout le monde : On utilise les capteurs de la présence pour l’éclairage qui détecte la présence du véhicule ou de la personne et par la suite l’éclairage est réalisé
** L’accès pour les habitants dans la cité seulement : se détermine par une application mobile GPS qui envoie la présence de l’habitant au Cloud, cette dernière commande l’éclairage par un logiciel qui s’appelle Node-red. Donc cet accès est autorisé seulement dans le cas d’une présence d'un véhicule ou une personne appartient au résidant du quartier.

II) Eclairage

Dans cette partie notre but est l’éclairage d’une lampe à travers une énergie solaire.

ð On utilise un panneau solaire pour transformer la lumière en énergie électrique, un régulateur solaire pour charger une batterie 12v et une lampe LED pour l’éclairage.

1) Panneau photovoltaïque

Un panneau photovoltaïque transforme la lumière en énergie électrique (courant continue), il se compose d’un ou plusieurs modules, chaque module est composé des cellules.

2) Régulateur

Le circuit suivant permet de charger une batterie grâce à un panneau solaire et offre une alimentation de façon permanente. En utilisant une diode Schottky pour la charge et la protection contre le reflux (retour de courant). Afin d'éviter la décharge de la batterie dans le panneau, on utilise un comparateur. La tension de sortie du panneau doit être prise comme référence à cet effet, on met un potentiomètre à l’entrée du comparateur.

Généralement ce montage permet la protection contre le reflux et la limitation de la tension de charge.

3) Lampe

On utilise une lampe qui est alimentée par une batterie 12v, et qui est composée par des LED et par conséquent la consommation énergétique est très faible par rapport aux lampes qui sont utilisées par STEG, et c’est ça notre but.

Les matériaux semi-conducteurs que les LED utilisent ayant comme fonction de transformer l’énergie électrique en un rayonnement électromagnétique visible, c’est-à-dire en lumière.

II) Capteur et IOT

1) Suiveur de soleil

Pour commander le sens du panneau solaire nous avons utilisé 2 capteurs LDR et Servo-moteur pour déplacer le panneau à gauche et à droit, même principe pour le déplacement au-dessus et au-dessous.

On utilise une carte Arduino pour lire la différente valeur des deux capteurs LDR et ensuite commander le sens du panneau solaire à partir de servomoteur.

CODE:

#include  
 
Servo myservo; 
int pos = 90;   
int sens1 = A0; 
int sens2 = A1; 
int tolerance = 2;
 
void setup() 
{ 
  myservo.attach(9); 
  pinMode(sens1, INPUT);
  pinMode(sens2, INPUT);
  myservo.write(pos);
  delay(2000); 
}  
 
void loop() 
{ 
  int val1 = analogRead(sens1); 
  int val2 = analogRead(sens2); 
 
  if((abs(val1 - val2) <= tolerance) || (abs(val2 - val1) <= tolerance)) {
  } else {    
    if(val1 > val2)
    {
      pos = --pos;
    }
    if(val1 < val2) 
    {
      pos = ++pos;
    }
  }
 
  if(pos > 180) { pos = 180; } 
  if(pos < 0) { pos = 0; } 
  
  myservo.write(pos);
  delay(50);
}

2) Commande de l’éclairement lampe

Nous avons commandé l’éclairage de la lampe qui est allumée au cours de nuit et éteinte au cours de la journée. Alors pour cela on utilise un relais adaptable avec la batterie et un capteur LDR pour detecter la lumière et ensuite commander de l’éclairement. Le but de l’utilisation du relais est de commander les liaisons électriques entre la carte Arduino et la batterie , qu’ils nous permettent l'ouverture/fermeture et facilite le processus de la commande de la lampe.

CODE:

int val;
int led=9;
void setup()
{
 Serial.begin(9600);
}

void loop() 


{
 val = analogRead(0);
int lum=(5.0*val*100.0)/1024.0;
Serial.print(lum);
Serial.println("lum");
delay(300);
if(lum>100){
  digitalWrite(led,LOW);
}
else {
  digitalWrite(led,HIGH);
}
}

3) Détecteur de mouvement et Cloud

Si les habitants à travers le Cloud choisissent l’accès de l’éclairage pour tout le monde alors dans ce cas on utilise un capteur de mouvement ou capteur de présence.

Les capteurs de détection de mouvement sont connectés aux broches d'entrées de la carte Arduino. Ces capteurs peuvent être des capteurs UV ou IR.

Chaque fois qu'il y a un mouvement détecté, il y a un changement d'état du signal envoyé par ces capteurs. Puisque nous essayons de simuler trois blocs d'éclairage, un capteur est utilisé pour chacune des trois branches.

Un serveur est configuré localement pour envoyer les configurations des paramètres comme :

* La luminosité minimum ou maximum.

* Activer ou désactiver la fonction intelligente.

ð Une fois qu'une personne ou un véhicule sera détecté par un capteur du mouvement la carte Arduino envoie un signal pour l’éclairage. Le but de cette partie est l’utilisation de l’intelligence et de l'IOT pour diminuer la consommation énergétique, mais il n’y a pas de sécurisation pour les habitants alors on passe au 2éme choix.

CODE:

int ledPin = 3;               
int inputPin = 2;              
int pirState = LOW;            
int val = 0;                  

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);     
  pinMode(inputPin, INPUT);     
  Serial.begin(9600);
}
void loop(){
  val = digitalRead(inputPin);  
  Serial.println(val);
  if (val == HIGH) { 
    digitalWrite(ledPin, HIGH);  
    delay(150);
    if (pirState == LOW) {
      Serial.println("Motion detected!");
      pirState = HIGH;
    }
  } else {
    digitalWrite(ledPin, LOW); 
    delay(300);
    if (pirState == HIGH){
      Serial.println("Motion ended!");
      pirState = LOW;
    }
  }
}

4) Accès pour les habitants seulement

Si les résidents du quartier choisissant cette option alors on utilise plusieurs programmes comme l’Arduino ide, Python et surtout Node-red qui est intégré dans le domaine IOT et développé par l’IBM, aussi on utilise un Cloud IBM.

Le principe de ce choix consiste à travers un GPS ou une commande téléphonique de faire basculer ou choisir l’état de l’éclairement :

Par une commande GPS le téléphone via le logiciel Node-red envoie la position d’habitant au Cloud pour assurer l’éclairage selon l’habitant le plus proche.

Par une commande téléphonique, le client choisit les postes à éclairer.

Pour notre programme, on ajoute des options par exemple à travers les postes de l’éclairage les valeurs de température sont captées et les envoyées ensuite dans le Cloud IBM et ce dernier envoie les valeurs aux téléphones des habitants. Ainsi, pour la sécurisation de la citée des photos seront prises à travers la poste de l’éclairage puis envoyées au Cloud pour le stockage, il y a aussi des options pour notre projet comme : les capteurs d’humidité, des SMS mobile pour notifier les habitants, etc