P15AB02 Centralisation de données Energetiques¶

Projet GE4-GE5 2015 : Centralisation de données énergétiques.
Entreprise / Client : Cap Iberica / Mr Grousset
Auteurs : Ndombi Priscille, Dagieu Nicolas
Responsable Projet : Jacques Laffont
Tuteur industriel : Jonathan Bernard

Dans le cadre de la formation d »ingénieur à Polytech clermont ferrand, les élèves sont amenés à réaliser un projet proposé par des industriels. Ces projets permettent de mettre en place nos connaissances techniques et d’acquérir les méthodes de la gestion de projet et de la communication en milieu professionnel.
Le projet proposé dans ce cadre à notre équipe est la réalisation d ‘un système de centralisation de données énergétiques. Nous devons réaliser un dispositif électronique intégré à une armoire électrique préexistante permettant de centraliser des données énergétiques sur un serveur WEB. Nous devons aussi réaliser une interface simple amené à être retouchée (une interface réalisée par un designer graphiste est envisagée) pour consulter les données des clients.
Afin de réaliser ces travaux nous avons besoins de plusieurs compétences du génie électrique mais aussi acquérir de nouvelles compétences comme la mise en place d’une page WEB.
Ce rapport est la partie avant-projet de notre sujet. Vous trouverez à travers ce rapport l’état des lieux, la description du besoin et enfin les solutions techniques proposées. Vous trouverez aussi un recueil des tests préparatoires ainsi qu’un résumé des risques potentiels du projet.

Description du besoin :

Une demande d’acquérir et de consulter des données énergétique à été exprimer par Mr Grousset. Ce système est intégré dans une série d’armoire électrique propriétaire de cap ibérica.

Diagnostique :

A l’état actuel, des installations photovoltaïques avec capteurs solaires, onduleur, stockage et raccord réseau sont proposées. Ces installations sont autonomes et permettent le raccordement au réseau ou à l’indépendance énergétique. Néanmoins ces installations ne comportent pas de possibilités de consultation et de centralisation des données de fonctionnement. Ces données peuvent regrouper des informations comme la puissance produite par les capteurs solaire, la tension du réseau, de l’état de charge des batterie , etc …

Le besoin :

C’est dans ce cadre que la mise en place d’un système de centralisation de données énergétique est pertinent. Il permet d’acquérir les données des installations et de les centraliser sur un serveur WEB. Les installations deviennent alors « intelligentes » et peuvent alors communiquer leur état et ainsi permettre à l’utilisateur final la consultation des informations de son système électrique.

L’utilisateur final pourra alors moduler son utilisation et tirer le meilleur partie de son installation.

La centralisation des données énergétiques est aussi intéressante dans le cadres d’une gestion plus fine du parc installé. La gestion du parc des installations est alors facilitée, les données sont consultables et peuvent amenée à intervenir sur des installations dans les meilleurs délais avec un diagnostique facilité par des données consultables à distance.

Il est alors évident de réaliser le développement d’un module additionnel permettant la réalisation de cette centralisation.

Description du besoin technologique :

La réalisation d’un module de centralisation amène à une démarche de développement globale :

Nous devons réaliser trois grandes fonctions :

• 1 Acquérir les données des installations existantes et futur ( de la gamme Billy)
• 2 Collecter ces données sur un serveur centrale.
• 3 Permettre aux utilisateurs des installations la consultation de leur système.

1 - l’acquisition des données nécessite la réalisation d’un boitier avec un système embarqué de type UNIX ainsi que d’une carte d’interface avec le bus des installations (billy) type RS232.

2 - La collecte des données nécessite la mise en place d’un serveur web. L’utilisation d’une plateforme de cloud type ambon ou google cloud peut être envisagée pour réaliser une base de données.

3 - La consultation des données demande la mise en place d’une suite de logiciel ou de l’utilisation d’une suite logiciel ( type google cloud). Ainsi que la réalisation des pages HTML/PHP.

Nous pouvons résumer notre besoin ainsi qu’une première vue générale du projet dans le synoptique suivant :

Ce synoptique regroupe les principales fonctions et réalisations du projet. Nous avons la partie gauche avec l’armoire électrique existante ainsi qu’à sa droite la carte d’acquisition avec un module GSM ( réseau téléphones portables ) pour communiquer avec un serveur/base de données ici au centre ( haut ). Cette base de données/solution cloud communique avec le reste du réseau internet pour afficher les informations des installations des clients finaux.

Afin de rendre plus exhaustif les choix techniques réalisés, nous allons les expliciter et enfin résumé ceci dans un tableau des fonctions techniques.

1 - Mise en place d’une carte d’acquisition et d’envoie des données énergétiques.
Cette carte regroupe les fonctionnalisées nécessaires pour communiquer avec le réseau global( internet ) et ainsi envoyer des informations dans une base de donnée. Cette carte requiert plusieurs points essentiels :

• Utilisation d’une carte du commerce type RaspberryPi? avec système UNIX embarqué.
• Réalisation d’une carte pour interfaçer la liaison interne à l’armoire existante ( liaison RS232)
• Réalisation d’un programme d’acquisition des données sur le BUS interne à l’armoire
• Réalisation d’un programme d’envoie des données énergétiques à un serveur centrale.Nous pouvons ajouter une fonction utile pour le maintient du parc installé en bon fonctionnement : Mise en place d’une fonction de mise à jour automatique des RaspberryPi? ( réalisation supplémentaire hors cadre )

2 - Collecte des données énergétique sur serveur centrale. Cette réalisation nécessite la mise en place d’un service de type cloud comme google cloud qui permet la mise en place d’une base de données ainsi que d’un serveur WEB ( php/html/javascript). Nous devons alors mettre en place ce serveur google cloud et réaliser les installations et configurations nécessaires à la bonne réception des données envoyées par les Armoires électriques. Une option de mise en place d’une compression dynamique des données peut être envisagé pour éviter la surcharge du serveur par des données non utiles, cette option est hors cadre des réalisations nécessaires mais parait nécessaire si le parc client à une taille supérieur à 100 clients.

3 - La mise en place de l’interface permettant au client et au gestionnaire de consulter les données des installations ( de son installation pour les clients finaux ). Cette interface nécessite de réaliser plusieurs pages WEB dynamiques type PHP/HTML ainsi que plusieurs configurations du serveur pour le bon fonctionnement des interfaces et comptes clients ( nécessité de réaliser une base de données client conjointe à celle des données énergétiques). Une option de design d’interface peut être effectuée ( hors cadre des réalisations ) pour rendre l’interface plus simple et plus intuitive.

Avancement et test préparatoires :

Afin de déterminer les choix techniques proposés, nous avons effectué des tests préparatoires. Le premier à été de déterminer quel type de base de donnée utilisable. Après parcours de l’offre logiciel actuelle, la solution ouverte et facilement déplorable est celle de MySQL? qui permet une gestion harmonieuse de la base de données. Cette solution est notamment proposée par Google Cloud. Cette question de la base de données amène au choix de la plateforme de mise en poigne et de centralisation des données. Après d meurs réflexions, le choix d’une solution cloud flexible semble être la solution la plus adéquat. Cette solution à notamment l’avantage d’être sécurisé par un tiers ayant les moyens de protégé les données de façon correct. Deuxièmement cette solution est économiquement plus simple à gérer et ne provoque pas de « cout fixe », l’offre est entièrement proportionnel au nombre de clients. Cela rajoute de la simplicité pour entretenir le parc d’installations et permet une sécurité des données correcte. La mis en place d’un serveur personnel est envisageable mais nécessite plus de travail et de gestion dans le temps. Néanmoins cette solution permet d’avoir une totale maitrise des données clients.
Le choix des langages à utiliser pour répondre aux demandes à été positionner avec des programmes en C sur les cibles embarqués et une programmation en script type Python pour une plus simple gestion des mises à jours futures.
Des tests sur la compression dynamique des données ont aussi étés effectués. Nous avons mis en place une solution permettant la compression des données avec un perte dans le temps ( plus la date d’acquisition des données est lointaine de ladite actuel moins les données sont précises d’un point de vue temporalité ).