Réalisations

LoRaWAN pour la collecte des Relevés de compteurs

lora

L’opération neOCampus vise à doter le campus de l’Université d’une intelligence pervasive au service des utilisateurs. Pour cela, elle s’appuie sur un grand nombre de capteurs et effecteurs disséminés dans les bâtiments (e.g température, luminosité, volets roulants...) mais également en extérieur.

Pour permettre une analyse pertinente et représentative d’un environnement, il est important de disposer d’un grand nombre de capteurs: outre l’amélioration de la précision des applications et des modèles exploitants ces données, cela permet également de détecter les éventuelles anomalies de capteurs.

A ce jour, ce sont, pour l’essentiel, des capteurs filaires qui sont déployés dans neOCampus, majoritairement à base de modules Raspberry Pi et ESP8266. Néanmoins, il est des équipements pour lesquels la collecte de l’information ne peut tout simplement pas faire être envisagée via une liaison filaire: les compteurs d’eau ou encore les compteurs électriques situés dans des lieus dépourvus d’infrastructure réseau imposent la mise en œuvre de liaisons radio.

Mise en œuvre

La remontée d’informations par liaison sans fil à l’échelle d’un campus nécessite l’emploi de technologies de communications longue portée. Bien que très répandue dans le monde de l’IoT (i.e Internet Of Things), nous avons préféré l’emploi de la nouvelle technologie LoRa à SigFox. Outre une consommation maitrisée (max. 40mA) et une portée significative (15km LOS et 2 à 3km en milieu dense), la technologie LoRa autorise surtout le déploiement d’une infrastructure réseau propre. Ainsi, il n’est plus nécessaire de mettre en place une gestion des abonnements associés aux différents end-devices déployés sur le campus.

L’objectif de ces travaux est la réalisation d’un démonstrateur permettant à des compteurs électriques modbus (rs-485) une remontée d’informations vers la plateforme neOCampus via un réseau privé LoRa. Nous avons ainsi implémenté une passerelle modbus vers LoRa au moyen d’un Raspeberry PI 3 et d’un module Microchip RN2483. Ce dernier prend en charge toute la pile de protocole LoRaWAN et dispose d’une liaison série avec laquelle interagit le système hôte. Bien entendu cette solution est adaptable a tout type de compteurs ou tout type de données a transmettre, mais toujours en respectant la règle des 1% d’utilisation de la bande de fréquences.

Avec des centaines de compteurs électriques répartis sur le campus, la possibilité d’un suivi des consommations fluides en temps réel est un point clé pour des services tels que le SGE (Service Gestion et Exploitation du rectorat). L’infrastructure du réseau privée LoRa est à ce jour opérationnelle avec une première passerelle positionnée sur le toit de la BU Sciences et une seconde à la BU Santé pour une couverture allant bien au-delà du seul campus. Enfin une prochaine version compacte de cette passerelle modbus vers LoRa occupera dans un tableau électrique le même emplacement qu’un disjoncteur unipolaire.

Contacts

- Fernandes (IRIT) : Alexandre.Fernandes@irit.fr 

- Rahim Kacimi (IRIT) : Rahim.Kacimi@irit.fr 

- Francois Thiebolt (IRIT) : Francois.Thiebolt@irit.fr 

 

Conception de systèmes complexes à base de systèmes hétérogènes interopérables

Le nombre exponentiel d’appareils électroniques utilisés quotidiennement ainsi que leurs interactions entraîne le passage d’une vision de systèmes multifonctions utilisés indépendamment vers des systèmes réellement distribués et éparpillés dans l’environnement. L’hétérogénéité des composants constituant certains de ces systèmes conduit finalement à les qualifier de “complexes”. La difficulté d’avoir une bonne vision de l’ensemble de ces sous-systèmes et la probabilité d’erreur de conception importante amène à réfléchir sur la possibilité de spécifier le système global et vérifier la conception à l’aide de prototypes inter-dépendants simulés. Quand un système complexe nécessite l’emploi de différents composants spécifiés par différents concepteurs travaillant sur des domaines différents, ceci augmente fortement le nombre de prototypes virtuels. Ces différents composants ont malheureusement tendance à demeurer trop indépendants les uns des autres empêchant ainsi à la fois les différents concepteurs de collaborer et leurs systèmes d’être interconnectés en vue de remplir une ou plusieurs tâches qui ne pourraient pas être accomplies par l’un de ces elements seulement. Le besoin de communication et de coopération s’impose et pousse le/les concepteur(s) à les interopérer pour la mise en oeuvre d’une co-simulation encourageant le dialogue entre les disciplines et réduisant les erreurs, le coût et le temps de développement. On participera à la conception d’un système de co-simulation qui intègre différents outils de simulation-métiers basés sur la modélisation du comportement de dispositifs comme la simulation énergétique et la simulation d’usure de matériaux de construction au sein de la même plateforme

Objectifs scientifiques

Prendre en compte les notions d’architecture, de communication (entre les simulateurs ou avec les utilisateurs) et de visualisation pour définir les modèles d’architecture. L’analyse de l’architecture gérant l’interopérabilité (automatiquement ou en rajoutant des composants complémentaires) ainsi que la validation de cette architecture Le développement d’un outil de vérification de certaines propriétés de l’architecture, comme la cohérence la sémantique

Contacts

- Yassine MOTIE (IRIT-LAAS) : yassine.motie@irit.fr

- Alexandre Nketsa (LAAS) : alex@laas.fr

- Philippe Truillet (IRIT) :  philippe.truillet@irit.fr

 

Smart user-centric modeling using opportunistic artefact composition

L’intelligence ambiante vise à offrir un espace “intelligent” permettant à des humains, dans leur vie quotidienne, d’accéder à l’information et aux services numériques embarques dans des objets connectes et mobiles, et d’interagir avec eux d’une manière appropriée, naturelle et conviviale. Dans ce contexte instable et dynamique où les besoins évoluent en fonction de la situation, les services et les modalités d’interaction doivent s’adapter de manière autonome afin de rendre le bon service au bon moment sans demande explicite de l’humain. La définition d’une approche nouvelle pour la construction d’applications par assemblage de composants de manière automatique et “opportuniste” a été amorcée pour apporter une réponse originale à ces problèmes. Se pose alors le problème d’une représentation des applications qui soit compréhensible par des utilisateurs non spécialistes. La modélisation et l’Ingénierie Dirigée par les Modèles (IDM) peuvent apporter des réponses à ces questions de représentation. Le travail de stage s’inscrit dans la continuité de ces travaux autour de la composition opportuniste de composants logiciels et de fragments d’IHM pour une interaction adaptative en environnement ambiant. Il vise ainsi à essayer de faire converger deux axes de recherches de deux équipes de l’IRIT : l’équipe SMAC “Systèmes multi-Agents Coopératifs” et l’équipe MACAO “Modèles, Architectures, Composants, Agilité et prOcessus”.

Objectifs scientifiques

Notre objectif est de permettre à l’utilisateur de participer au processus de composition. Le système de composition pourrait, par exemple, faire des suggestions à l’utilisateur et lui permettre de les modifier et/ou de les valider. Pour cela, il faut ajouter un module qui présente à l’utilisateur, dans un langage dédié (DSL), le modèle d’un assemblage de composants émergent obtenu par composition opportuniste, et un autre module qui permet à l’utilisateur d’éditer un modèle d’assemblage et de traduire le modèle en un assemblage réel de composants. Les prototypes développes pour ces deux modules reposent sur des techniques de transformation de modèles et les technologies Sirius et Acceleo intégrées à Eclipse Modeling Framework (EMF). Comme perspective de ce travail, les modèles assemblés pourront être mémorisés par le système de composition par apprentissage de modèles.

Contacts

- Takwa Kochbati (IRIT) : Takwa.Kochbati@irit.fr

- Jean-Paul Arcangeli (IRIT) : Jean-Paul.Arcangeli@irit.fr

- Jean-Michel Bruel (IRIT) : Jean-Michel.Bruel@irit.fr

- Sylvie Trouilhet (IRIT) : Sylvie.Trouilhet@irit.fr

 

Moteur d’assemblage dynamique et opportuniste de composants logiciels

La composition logicielle opportuniste vise à offrir à un utilisateur les bons services au bon moment, même si celui-ci évolue dans un environnement instable et dynamique. Les services proposés sont le résultat d’assemblages de composants logiciels “enfouis” dans l’environnement. Les assemblages se réalisent automatiquement et dynamiquement en fonction des composants qui sont disponibles et en situation d’interagir, et ceci, sans que leur composition n’ait été planifiée. De manière générale, cette approche pose un certain nombre de problèmes parmi lesquels l’identification des composants et la sensibilité au contexte, la composabilité (connexion entre services requis et fournis) et la sémantique de l’assemblage obtenu, la réalisation automatique de la composition, la maîtrise de la combinatoire et la validation (prise en compte de l’intérêt de l’utilisateur). La solution que nous développons est fortement décentralisée, basée sur un système multi-agent qui est le moteur de la composition opportuniste : des agents, situés au niveau des composants et des services et dotés de capacités d’apprentissage, décident localement des connexions et les supervisent. Ce projet de recherche fait l’objet de collaborations entre les équipes SMAC et MACAO de l’Institut de Recherche en Informatique de Toulouse, Rainbow du Laboratoire I3S de l’Université de Nice-Sophia Antipolis et IIHM du Laboratoire d’Informatique de Grenoble. 

Objectifs scientifiques

 Actuellement nous disposons d’une première version du moteur de composition sur laquelle s’exécute une démonstration à base de composants Android et Arduino. L’objectif du stage est de consolider cette solution pour avoir une version opérationnelle et maintenable d’un moteur composé de quatre types de composants logiciels Sonde, Medium, Unifieur et Agent. La fonction du moteur d’assemblage est de connecter et de déconnecter des services, fournis et requis par des composants logiciels présents (disponibles) dans un environnement dynamique et ouvert. L’autre volet du stage porte sur les décisions des agents. Les agents, associés aux services, décident de leurs actions (connecter/déconnecter un service, créer un agent, augmenter/diminuer sa confiance en un autre agent…), en fonction de leurs perceptions locales et des interactions avec les autres agents. Il s’agit d’enrichir les mécanismes d’apprentissage pour la prise en compte du contexte et des compositions antérieures. Les propositions seront validées au travers de cas d’utilisation réalistes, en particulier en lien avec l’opération neOCampus pour un campus connecté, innovant, intelligent et durable. 

Contacts

- Sondes Benzarti (IRIT) : sondes.benzarti@irit.fr

- Jean-Paul Arcangeli (IRIT) : jean-paul.arcangeli@irit.fr

- Sylvie Trouilhet (IRIT) : sylvie.trouilhet@irit.fr

 

Visualisation en ligne des données neOCampus

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Les salles de cours du campus sont progressivement équipées de capteurs et effecteurs variés (température, humidité, luminosité, qualité de l’air, volets et luminaires pilotables, etc) afin de mieux comprendre les dynamiques des bâtiments et donc mieux les utiliser. Le site monitOCampus permet de monitorer ces données.

Ce site offre une visualisation multi-vue et multi-échelle des données issues des capteurs neOCampus, mises à jour en permanence. Ces données sont présentées sous forme géolocalisée, sous forme de courbes, ou de tableaux de données brutes. Plusieurs niveaux (campus, bâtiments, salles) sont disponibles pour chacune de ces formes. Il dispose d’un outil de filtrage et d’un outil de graphes à la demande. La navigation est facilité grâce à des bâtiments, salles et capteurs cliquables sur les vues cartes ainsi que des menus latéraux permanents.

Visitez www.neocampus.univ-tlse3.fr/monitocampus (accessible à la rentrée 2017).

Contacts

- Ludovic Burg (IRIT) : ludovic.burg@irit.fr

- Jérémy Boes (IRIT) : jeremy.boes@irit.fr

- Marie-Pierre Gleizes (IRIT) : marie-pierre.gleizes@irit.fr

 

LoRa-Enabled Machine-to-Machine Communications

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LoRa est un réseau étendu basé sur la technologie LoRaWAN qui permet la communication à bas débit, par radio, d’objets communicants et connectés à Internet via des passerelles. Un réseau LoRa offre une communication bidirectionnelle avec une faible consommation d’énergie pour les objets connectés.

Le déploiement d’un réseau LoRa à l’Université constitue une belle opportunité pour neOCampus. En effet, un tel réseau permet, d’une part, de couvrir des espaces plus importants pour la collecte de données grâce à une portée radio allant de 5 à 15 km et, d’autre part, de s’affranchir d’une infrastructure filaire plus coûteuse. Des applications de géolocalisation, de monitoring, de bâtiments intelligents sont envisageables avec la technologie LoRaWAN.

Objectifs scientifiques

Nos objectifs sont multiples :

- Déploiement du réseau LoRa neOCampus.

- Configuration et dimensionnement du réseau.

- Conception d’objets connectés dotés de modules LoRaWAN.

- Analyse de performance.

Contacts

- Mohammed Amin Boufelfel (IRIT) : Mohammed-Amin.Boufelfel@irit.fr

- Rahim KACIMI (IRIT) : kacimi@irit.fr

 

Dématérialisation sécurisée des cartes sans contact

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Les cartes sans contact sont le moyen le plus utilisé pour effectuer du contrôle d’accès. En effet, au niveau de l’université Paul Sabatier et notamment de l’IRIT, l’accès aux différents laboratoires ainsi que l’accès au parking se fait à l’aide de deux cartes sans contact de technologie RFID. Nous avons montré que ces cartes sont vulnérables à différentes attaques permettant ainsi de les cloner facilement. Afin d’augmenter la sécurité du système de contrôle d’accès, nous avons opté pour la solution consistant à dématérialiser le support physique de la carte MUT de type NFC sur un smartphone. En effet, la puissance de calcul du smartphone nous permet ainsi de déployer des algorithmes d’authentification plus complexes et plus sûrs pour palier aux vulnérabilités des cartes sans contact. Cependant, le système d’exploitation du smartphone (Android) est vulnérable et ne peut être considéré comme un environnement de confiance et donc il est nécessaire d’utiliser des composants sécurisés pour stocker et traiter les données d’authentification. Comme les téléphones ne sont pas tous pourvus en éléments de sécurité, nous avons élaboré une architecture Cloud déportant ces éléments de sécurité sur un serveur sûr afin de régler ce problème de compatibilité.

Objectifs scientifiques

Les objectifs de ce travail peuvent être résumés dans les points suivants :

• Améliorer la sécurité du contrôle d’accès aux ressources critiques du campus.

• Élaborer un protocole d’authentification fiable pour le contrôle d’accès.

• Étudier les performances d’un tel système pour un déploiement à grande échelle.

Contacts

- Mohamed Amine BOUAZZOUNI (IRIT) : mohamedamine.bouazzouni@irit.fr

- Fabrice PEYRARD (IRIT) : fabrice.peyrard@irit.fr

- Emmanuel CONCHON (XLIM) : emmanuel.conchon@xlim.fr

 

Evaluation environnementale et économique des dispositifs d’éclairage en situation

La consommation mondiale pour l’éclairage public et l’éclairage des bâtiments est de 2 700 TWh, émettant 1 150 millions de tonnes de CO2. En France, la consommation totale d’électricité liée à l’éclairage est de 56 TWh, émettant 5,6 tonnes de CO2 (Ademe - 2017). Le passage aux nouvelles technologies de l’éclairage permettrait selon l’UNEP d’économiser 140 milliards de dollars et de réduire les émissions de CO2 de 580 millions de tonnes par an. Cette affirmation est-elle vraie dans tous les cas de figures ? Est-elle vraie si l’on prend en compte le cycle de vie dans son intégralité ? Quelles sont les limites du système ?

Objectifs scientifiques

Ce projet a pour objectif de mettre au point une approche globale, en cycle de vie, de la problématique de l’éclairage qui prend en considération et fait la comparaison de l’impact environnemental et du coût économique des technologies d’éclairage selon le contexte dans lequel elles sont installées. Un outil d’aide à la décision sera développé. Ce dernier permettra de réaliser des simulations dans le but d’identifier la technologie la plus pertinente dans une situation donnée. De plus, il s’agit d’un projet pilote qui permet de mettre en évidence les liens qui existent entre performance environnementale et performance économique, la pertinence d’une approche en cycle de vie et l’importance de la définition du service à l’aide d’une unité fonctionnelle. Enfin, il fournit des éléments de méthodologie dans la mise en place d’une Analyse en Cycle de Vie (ACV) et d’une Analyse en Coût Global (ACG).

Contacts

- Maxime Lesage (ENIT) : maxime.lesage@enit.fr

- Nadège Gunia (LERASS) : nadege.gunia@iut-tlse3.fr

- Marc Mequignon (LERASS) : marc-andre.mequignon@iut-tlse3.fr

- Georges Zissis (LAPLACE) : georges.zissis@laplace.univ-tlse.fr

 

Développement, expérimentation et démonstration de composants logiciels pour l’assemblage dynamique et opportuniste.

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Le travail proposé s’inscrit dans le cadre du projet  Composition Logicielle Opportuniste  et de l’opération neOCampus. Ce projet de recherche fait l’objet de collaborations entre les équipes SMAC et MACAO de l’Institut de Recherche en Informatique de Toulouse, Rainbow du laboratoire I3S de l’Université de Nice-Sophia Antipolis et IIHM du Laboratoire d’Informatique de Grenoble.

L’objectif est de développer et d’expérimenter une plateforme logicielle (de niveau  Proof of Concept ) qui permet de construire automatiquement des applications par assemblage de composants  briques  présents dans un environnement ambiant et connecté, en fonction des opportunités qui se présentent. Les composants peuvent être des pilotes de dispositifs matériels de toutes sortes (écrans, microphones, caméras, gyroscopes, joysticks...) ou des composants logiciels embarqués (visionneuse de diapositives, lecteur multimédia, fragments d’une IHM, agenda...).

Objectifs

Le travail a pour objectif d’imaginer des cas d’utilisation concrets dans lesquels plusieurs composants peuvent être assemblés dans le but de créer une application, de développer ces composants (analyse, conception, réalisation, test) et de les assembler en une application. Ces composants sont développés sur différentes plateformes comme Android, Arduino et Windows, principalement en Java et JavaScript.

Le domaine d’application privilégié est celui de la pédagogie innovante et des amphis interactifs. Plusieurs cas d’utilisation ont été définis et expérimentés, et font l’objet de démonstrations. Par exemple, l’assemblage de diverses télécommandes (interfaces utilisateur sur smartphone, tablette... de natures potentiellement différentes), d’un bureau de vote (sur PC) et d’un écran, permet à un enseignant de proposer des questionnaires et aux élèves d’y répondre, d’afficher les résultats. Ici, un élève peut rejoindre ou quitter le système de vote dynamiquement sans que l’organisation n’ait été préalablement prédéfinie, et voter avec une télécommande personnalisée.

Contacts

- Mathieu Kostiuk (IRIT) : Mathieu.Kostiuk@irit.fr

- Jean-Paul Arcangeli (IRIT) : Jean-Paul.Arcangeli@irit.fr

- Sylvie Trouilhet (IRIT) : Sylvie.Trouilhet@irit.fr

 

Compteurs électriques connectés

L’opération neOCampus vise à doter le campus de l’Université Paul Sabatier d’une intelligence pervasive au service des utilisateurs. Pour cela, elle s’appuie sur un grand nombre de capteurs et effecteurs disséminés dans les bâtiments (e.g température, luminosité, volets roulants...) mais également en extérieur.

Pour permettre une analyse pertinente et représentative d’un environnement, il est important de disposer d’un grand nombre de capteurs: outre l’amélioration de la précision des applications et des modèles exploitants ces données, cela permet également de détecter les éventuelles défaillances/anomalies de capteurs.

A ce jour, ce sont, pour l’essentiel, des capteurs filaires qui sont déployés dans neOCampus, majoritairement à base de modules Raspberry Pi et ESP8266. Néanmoins, il est des équipements pour lesquels la collecte de l’information ne peut tout simplement pas faire être envisagée via une liaison filaire: les compteurs d’eau ou encore les compteurs électriques situés dans des lieus dépourvus d’infrastructure réseau imposent la mise en oeuvre de liaisons radio.

Mise en œuvre

La remontée d’informations par liaison sans fil à l’échelle d’un campus nécessite l’emploi de technologies de communications longue portée. Bien que très répandue dans le monde de l’IoT (i.e Internet Of Things), nous avons préféré l’emploi de la nouvelle technologie LoRa à SigFox. Outre une consommation maitrisée (max. 40mA) et une portée significative (15km LOS et 2 à 3km en milieu dense), la technologie LoRa autorise surtout le déploiement d’une infrastructure réseau propre. Ainsi, il n’est plus nécessaire de mettre en place une gestion des abonnements associés aux différents end-devices déployés sur le campus.

L’objectif de ces travaux est la réalisation d’un démonstrateur permettant à des compteurs électriques modbus (rs-485) une remontée d’informations vers la plateforme neOCampus via un réseau privé LoRa. Nous avons ainsi implémenté une passerelle modbus vers LoRa au moyen d’un Raspeberry PI 3 et d’un module Microchip RN2483. Ce dernier prend en charge toute la pile de protocole LoRaWAN et dispose d’une liaison série avec laquelle interagit le système hôte. Bien entendu cette solution est adaptable a tout type de compteurs ou tout type de données a transmettre, mais toujours en respectant la règle des 1% d’utilisation de la bande de fréquences.

Avec des centaines de compteurs électriques répartis sur le campus, la possibilité d’un suivi des consommations fluides en temps réel est un point clé pour des services tels que le SGE (Service Gestion et Exploitation du rectorat). L’infrastructure du réseau privée LoRa est à ce jour opérationnelle avec une première passerelle positionnée sur le toit de la BU Sciences et une seconde à la BU Santé pour une couverture allant bien au-delà du seul campus. Enfin une prochaine version compacte de cette passerelle modbus vers LoRa occupera dans un tableau électrique le même emplacement qu’un disjoncteur unipolaire.

Contacts

- Dr KACIMI Rahim (IRIT) : kacimi@irit.fr

- Dr THIEBOLT François (IRIT) : Francois.Thiebolt@irit.fr

 

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