Deployer l'Internet-des-objets faible cot et avec une approche - PowerPoint PPT Presentation

Deployer l'Internet-des-objets à faible coût et avec une approche open-source Prof. Congduc Pham http://www.univ-pau.fr/~cpham Université de Pau, France

IoT pour le developpement Irrigation Aquaculture Elevage Logistique Agriculture Gestion de l'eau 2

Applications de télémétrie -Température 10-15kms -Humidité du sol -pH Coût de l'abonnement -concentration Couverture non garantie … Forte consommation 200-500mA 500-1000mA 100-300mA 3

radio longue-portée, basse consommation Dilemme entre portée et consommation Energie L P Longue 5G? W portée 2G/3G/4G A N ? Faible débit 4

Radios LoRa HopeRF NiceRF Modtronix Libelium LoRa RFM92W/95W LoRa1276 inAir9/9B q Les radio LoRa sont de type longue-portée et faible consommation q Elles permettent de créer et déployer des réseaux simplement, sans passer par des opérateurs q Ces modules sont parfait pour intégrer une communication à faible coût à des petits objets 6

maturation du marché IoT… 7

maturation du marché IoT… … mais pas forcément adaptée à tous les besoins Produits chers Très intégrés Très spécialisés Difficile à adapter Difficile à mettre à jour 8

Objectif: déployer l'IoT à faible coût pour tous! q WAZIUP est un projet européen (2016-2019) q 5 partenaires européens et 7 partenaires Africain q Propose des solutions open-source pour déployer l'IoT à bas-coût dans les pays en voie de développement et les zones rurales q Un accent particulier est mis sur les applications du domaine agricoles 10

Des plate-formes matérielles à bas-coût… http://www.postscapes.com/internet-of- Arduino Pro Mini things-hardware/ http://blog.atmel.com/2015/12/16/rewind- 50-of-the-best-boards-from-2015/ LoPy http://blog.atmel.com/2015/04/09/25-dev- boards-to-help-you-get-started-on-your- next-iot-project/ Theairboard Expressif ESP32 STM32 Nucleo-32 Teensy 3.2 LinkIt Smart7688 duo SodaqOnev2 Tinyduino Adafruit Feather Sparkfun ESP32 Tessel 11 Thing

… pour le "Do-it- Yourself!" q Do-it-Yourself = "À faire soi-même" q Mais sous-entend aussi logiciel libre, meilleure réactivité et plus grande flexibilité 12

Modèles prêts à l'emploi -Température 10-15kms init -Humidité du sol -pH -concentration … xxxxxx mesure Capteur Capteur Capteur physique physique physique (encryption) transmission Arduino Pro Mini @3.3V Gestion de Gestion du capteur l'activité, veille énergie physique réveil Encryption Transmission Gestion du des radio longue capteur données distance logique 15

Intégration à bas-coût 5€ 1€ 1.5€ HopeRF https://github.com/FabienFerrero/UCA_Board RFM92W/95W Moins de 10€ / noeud Commande en 1-click 16

Faible consommation pour grande autonomie! Réveil toutes les 10min, mesure et envoie à la passerelle/gateway Peut fonctionner plus d'un an sur la base 1 mesure/10min Plusieurs années avec 1 mesure/heure 2500mAh 5μA en veille, environ 40mA en activité 17

De nombreux exemples pour apprendre et adapter 18

Tutos et vidéos Congduc Pham, http:/ ://cpham.p .perso.u .univ-pau.f .fr http://www.waziup.eu Low-co Low cost st LoRa a IoT device ice: The generic hardware platform a a st step-by by-st step tutorial ial The Arduino Pro Mini The Arduino Pro Mini is a compact form factor Arduino board based on the ATmega328P microcontroller Use the 3.3v and 8MHz version of the Arduino Pro Mini for lower power consumption Depending on how many sensors you want You can get the original board designed by Sparkfun or get one of Prof. Congduc Pham to connect, the number of ground (GND) the various clones available mainly from Chinese manufacturer. The http://www.univ-pau.fr/~cpham pins may be limited. You can extend a GND last solution is very cost-effective as the Pro Mini board can be Université de Pau, France pin with a header pin where all pins are purchased for a bit more than 1 € a piece. soldered together. The LoRa radio module There are various LoRa radio modules that are all based on the Semtech SX1272/1276 chips family Fully tested LoRa radio modules HopeRF RFM92W/95W Libelium LoRa Modtronix inAir4/9/9B NiceRF LoRa1276 Most of SPI-based LoRa radio modules are supported. We recommend the Modtronix inAir model if you don't have delicate soldering experience as this module can come with header pins ready to be connected with Dupont wires. The RFM95W can be found assembled (Adafruit) or an adapter can be purchased (from Ideetron for instance) Connect the LoRa radio module GND Connect the corresponding SPI pins of the radio GND CS module to the SPI pins on the Pro Mini board. MOSI (blue) is pin 11, MISO (green) is pin 12, CS (white) is pin 10 and CLK (orange) is pin 13 (right picture). Then connect also the VCC (red) and the GND (black) CS MISO CLK MOSI VCC of the radio module to the VCC and the GND of the board (right picture). The VCC of the Pro Mini board VCC CLK MISO MOSI gets 3.3v from the on-board voltage regulator. 19

Plateforme générique q Plateforme générique offrant faible coût, faible consommation, longue portée, grande fiabilité q Transfert de technologie vers les communautés d'utilisateurs, FabLab, startups,… Arduino Pro Mini @3.3V 1.5€ Gestion de Gestion du l'activité, capteur énergie physique Encryption Transmission Gestion du des radio longue capteur données distance logique 20

Bouée pour la qualité de l'eau en aquaculture Kuma Farm Complex Credit: EGM Physical sensor reading Physical Activity duty- sensor cycle, low power management Long-range Logical sensor Security transmission management 21

Mesure multi-niveaux de l'humidité dans le sol Physical Activity duty- cycle, low sensor power management Long-range Logical sensor Security transmission management 22

Deploiement pour le projet WaterSense avec Nestlé 23

Deploiement pour le projet WaterSense avec Nestlé 24

Exemple d'intégration locale 25

Collier pour la surveillance du bétail GPS GPS Le vol de bétail est un problème tragique dans les pays en voie de développement Un collier permet de détecter très rapidement si le bétail s'éloigne (vol?) afin de réagir Bien sûr, couper le collier ou le débrancher signifie une alerte 26

intégration facile, adaptation et évolution Afimilk collar courtesy of I. Andonovic from University of Strathclyde GPS Tutoriel sur un collier GPS https://github.com/CongducPham/tutorials/blob/master/Low-cost-LoRa-Collar.pdf 27

Passerelle LoRa à bas-coût We can use all model of Raspberry. The most important usefull feature is the Ethernet interface for easy Internet connection. Then WiFi and Bluetooth can be added with USB dongles. RPI3 provides built-in Ethernet, WiFi and Bluetooth! Less than 50€ Get the ready-to-use SD card image http://cpham.perso.univ-pau.fr/LORA/WAZIUP/raspberrypi-jessie-WAZIUP-demo.dmg.zip 28

Antenne à faire soi- même q Une antenna "ground plane" peut être réalisée avec 5 éléments ¼ d'onde. ¼ d'onde en 868MHz est 8.2cm. q Simple antenne dipole 29

Pousser vers le cloud Et bien plus: HTTP, FTP, MQTT, … 32

Travailler sans Internet ! A Internet 10-15kms access Pas d'abonnement Déploiement ad-hoc Faible consommation B 35

Passerelle autonome Zones isolées/reculées 36