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L'Internet des objets, ou IdO (en anglais Internet of Things, ou IoT) est l'interconnexion entre Internet et des objets, des lieux et des environnements physiques.

source: https://fr.wikipedia.org/wiki/Internet_des_objets

Objet connecté :

Un objet connecté est un objet électronique capable de communiquer avec un autre objet (souvent un smartphone, une tablette ou un ordinateur). Cette communication permet à l’objet d’envoyer ou de recevoir des informations via une connexion Internet. On parle alors d’Internet des objets ou d’Internet of Things (IoT).

source: https://www.nemesis-studio.com/objets-connectes-un-futur-prometteur/

Un objet dans IoT peut être n'importe quel dispositif équipé d'un capteur avec la capacité de collecter puis transférer des données sur un réseau sans une intervention manuelle. la technologie embarquée dans l'objet lui permet d'interagir avec l'état interne et l'environnement externe lui permettant de prendre des décisions.

source: https://www.edureka.co/blog/iot-tutorial/

On parle de M2M : machine to machine, échange d’informations entre deux machines sans intervention humaine.

Objet communicant vs objet connecté:

• Objet communicant non connecté:

L'échange d'information ne s'effectue qu'avec l'utilisateur propriétaire de l'objet via un terminal (Tablette, smartphone, ordinateur ...) munie d'une application/logiciel
Le terminal et son application constituent une IHM (Interface Homme Machine).



• Objet communicant connecté (ou simplement objet connecté:)

L'échange d'information s'effectue par connexion à un réseau de communication à grande échelle (en général Internet), avec d'autres objets, des personnes, des serveurs de stockage et de traitement à distance (data centers)

Domaines d’application des objets connectés

Les domaines d’application des objets connectés sont nombreux puisque tout objet électronique est susceptible de devenir un objet connecté.

• Le secteur du bâtiment/habitat est toutefois le secteur le plus impacté. En effet, grâce au développement de la domotique, on peut maintenant contrôler sa maison où les locaux de son entreprise. Tout est centralisé sur son smartphone ou sur un tableau de contrôle pour pouvoir gérer les différents systèmes du bâtiment : optimisation de l’éclairage et du chauffage, volets roulants, porte de garage, portail d’entrée, alarmes de sécurité et vidéo surveillance, arrosage automatique, etc.). Les objets connectés pour la maison permettent de surveiller et sécuriser l’habitat mais également d’apporter des solutions pour rendre la maison intelligente. Ils améliorent le confort quotidien et contribuent à faire des économies d’énergie : la cafetière se met en route à votre réveil, le chauffage s’éteint quand vous partez de chez vous et se rallume avant votre arrivée, etc.
• Les domaines de la santé et du sport sont également des secteurs prometteurs pour les objets connectés. Ils permettent notamment de surveiller les constantes physiques et permettent de suivre des indicateurs spécifiques.
• Les sportifs peuvent ainsi suivre leur nombre de pas réalisés dans la journée, la distance parcourue et les calories brûlées pour mesurer leur performance et leur progression.
• Quant au domaine médical, les objets connectés permettent de surveiller la santé d’une ou de plusieurs personnes : électrocardiogramme, tensiomètre, suivi glycémique connecté, etc.

Le champ des possibles des objets connectés est infini et pour répondre à vos besoins dans ce domaine, on peut transformer des simples objets en objets intelligents . Ces objets sont par exemple capables de communiquer avec des applications pour Smartphone ou avec des sites internet pour interagir avec des utilisateurs dans le monde entier.

source: https://www.nemesis-studio.com/objets-connectes-un-futur-prometteur/

Jonction entre le monde physique et le monde numérique

De manière générale, l’IoT met en œuvre deux types d’éléments pour interagir avec le monde physique : des capteurs et des actionneurs.

Avant l'IoT:

Après l'IoT:

• Les capteurs :

Permettent de recueillir des informations depuis le monde physique et de les transmettre vers le système informatique.
• Ils permettent de traduire une grandeur physique en un signal électrique. Ce dernier est ensuite numérisé pour être transmis au système informatique.
• Par exemple : un capteur de température permet de traduire l’amplitude de la température en une tension électrique. Cette dernière est numérisée puis transmise.
Grandeur communément mesurées :
• Systèmes à deux états (0,1), (fermé,ouvert) (éteint,allumé), etc.
• Comptage d’impulsions (tachymètre), cardio-fréquencemètre,
• Température
• Pression
• Luminosité
• Position
• vitesse

• Les actionneurs :

Permettent au système informatique d’agir sur le monde physique en modifiant son état.
• Par exemple : un actionneur peut allumer un appareil à distance .
Actionneurs couramment utilisés :
• Allumage d’un éclairage
• Déclenchement d’un avertisseur sonore
• Allumage d’une machine
• Génération de mouvements (ex. servomoteur)
• Commande de robots
• Commande de moteurs (à courant continu, pas-à-pas, etc.)
• Contrôle de débits (air, pression, liquides, etc.)

Système embarqué

La transformation d’objets du quotidien en objets communicant ou connectés nécessite l’incorporation d’éléments techniques (modules) supplémentaires pour rendre l’objet capable d’intelligence, d’autonomie et de communication (Système embarqué)

Parmis les systèmes embarqués:

Systèmes construits autour d’un OS embarqué (RASPBERRY PI, BEAGLEBONE, et plateformes similaires)

• Avantages : ouverts, puissants, langages de programmation multiples,
• Inconvénients : parfois complexes à mettre en œuvre, prise en main longue, réactivité moyenne, coût relativement élevé, interfaçage plus difficile

Systèmes dédiés compacts à logiciel propriétaire (ARDUINO, GENUINO, INTEL GALILEO,ESP8266, ESP32 etc.)

• Avantages : Très réactifs, très faible coût, fonctionnement plus robuste (pas de couches logicielles), interfaçage aisé, prise en main très rapide.
  
• Inconvénients : moins puissants, langages de programmation plus limités, moins flexibles sur le plan logiciel.

Infrastructure d’une solution connectée

L’infrastructure d’une solution connectée peut être perçue comme l’ensemble des ressources nécessaires au fonctionnement du service associé à l’objet connecté. Elle comprend en général l’objet connecté, disposant d’une interface de communication courte ou longue distance, une passerelle de communication, (fréquemment un smartphone ou une passerelle d’un opérateur de communication), un service d’appui (tel qu’un serveur hébergé dans un Cloud), et souvent une application dédiée pour l’utilisateur (de type application mobile, portail Web, etc.).

1. Envoi des données recueillies de l'objet à une antenne relai(LoRa, Sigfox, GSM,...)
2. Relai de données de l'antenne vers le cloud
3. Retransmission des données vers les applications (mobile, gadget, web,...)

1. Envoi des données recueillies de l'objet au smartphone de l'utilisateur (WiFi, Bluetooth, NFC...)
2. Envoi des données du smartphone au serveur du constructeur (Wifi,GSM...)

Infrastructure élémentaire pour l'IoT

Infrastructure utilisant Internet pour l'IoT

source: http://www.lirmm.fr/~seriai/uploads/Enseignement/iot.pdf

Infrastructures de communications:

Le choix du protocole de communication est capital car il permet la transmission/réception de données par l’objet.
Il existe deux grandes catégories de réseaux qui permettent de transmettre des informations entre plusieurs objets connectés avec une consommation maîtrisée et minimale d’énergie : les réseaux longue portée (Low-Power Wide-Area Network, LPWAN) et les réseaux à courte portée.

• Les réseaux longue portée
sont capables de faire transiter des données d’un équipement à un autre ou à destination d’un service d’appui sur Internet sur de vastes distances (de l’ordre du kilomètre). Dans cette catégorie, on trouve tout d’abord les technologies cellulaires (GSM,3G,4G,NB-IoT,etc.) aussi Sigfox , LoRa(Long Range) ,

• Les réseaux à courte portée
permettent de transférer des données sur de faibles distances. Ils sont beaucoup utilisés dans la domotique ou sur le marché des wearables grand public.
Parmi ces réseaux on retrouve notamment le protocole Bluetooth Low Energy (BLE), principalement destiné aux objets connectés pour lesquels le besoin énergétique est faible ; le MQTT,particulièrement adapté pour utiliser une très faible bande passante et pour sa résilience sur les réseaux sans fil ; ou encore Z-Wave , ZigBee et Thread : protocoles de communication dédiés à la domotique

En fonction de l'application, certains facteurs spécifiques, tels que la portée, les exigences en termes de données, les questions de sécurité et d'alimentation et l'autonomie de la batterie, détermineront la ou les technologies à utiliser.

sources: https://www.cesin.fr/document/view/9cfdf10e8fc047a44b08ed031e1f0ed1
https://www.rs-online.com/designspark/eleven-internet-of-things-iot-protocols-you-need-to-know-about-fr
https://blog.xebia.fr/2018/08/29/iot-les-protocoles-de-communication-pour-les-reseaux-sans-fil-et-filaires-comment-choisir/
https://fr.wikipedia.org/wiki/Sigfox
https://en.wikipedia.org/wiki/LoRa

Architecture d’un système IoT

L’architecture d’un système IoT est composée de plusieurs niveaux qui communiquent entre eux pour relier le monde tangible des objets au monde virtuel des réseaux et du cloud.

• Un objet dans le contexte de l’Internet des objets devrait être équipée de capteurs et d’actionneurs permettant ainsi d’émettre, d’accepter et de traiter des signaux.
  Un capteur commence par relever une mesure qui peut être, par exemple, la température, la pression, le taux de CO2, la géolocalisation…
• Data Acquisition Systems : Les systèmes d'acquisition de données exécutent les fonctions d'agrégation (résultat d'une combinaison de différentes mesures) et de conversion de données.(Les données à partir des capteurs sont sous une forme analogique qui doivent être convertis en flux numériques pour un traitement ultérieur).
• Edge Analytics: Une fois que les données IoT ont été agrégées et numérisées , un traitement supplémentaire peut être nécessaire avant d'entrer dans le centre de données(data center). C'est là qu'intervient l'Edge Analytics.
  Le plus souvent situés à proximité des capteurs pour réduire la consommation de bande passante par les données à traiter, Edge Analytics effectuent des analyses et un prétraitement améliorés pour générer des résultats significatifs permettant d'envoyer les données pertinentes à un périphérique particulier plutôt que d’envoyer toutes les données à chaque périphérique connecté.
• Cloud Analytics: Toutes les données analysées des étapes précédentes sont finalement transmises aux centres de données (data center) ou aux systèmes en nuage (cloud) pour un traitement plus approfondi (analyse, gerstion, archivage).

La plateforme IoT est une plateforme technique qui permet de collecter les données et superviser la flotte d’objets.
Les mesures peuvent être stockées dans l’objectif de créer une historisation permettant la prédiction, des actions de pilotage et apportant une couche d’intelligence (alertes, conseils, …).
L’utilisateur bénéficie, dans la plupart des cas, d’une interface dédiée sur son terminal mobile (par exemple smartphone). Il peut alors piloter son objet, accéder à l’historique des mesures relevées, et utiliser les différentes fonctionnalités prévues par la solution IoT.

sources: http://www.lirmm.fr/~seriai/uploads/Enseignement/iot.pdf
https://www.pwc.fr/fr/decryptages/data/la-bonne-architecture-iot.html
https://www.lemagit.fr/definition/Edge-Analytics
https://medium.com/datadriveninvestor/4-stages-of-iot-architecture-explained-in-simple-words-b2ea8b4f777f
https://fr.wikipedia.org/wiki/Cha%C3%AEne_d%27acquisition
https://www.edureka.co/blog/what-is-iot/
https://www.usherbrooke.ca/biblio/trouver-des/donnees-statistiques/definitions-des-microdonnees-et-des-donnees-agregees/

Exemples d'objets connectés:

• Montre connectée
• Enceinte bluetooth
• Caméra de surveillance
• Systèmes de sécurité et alarme connecté
• Balance connectée
• Maison connecté
• Conteneurs à déchets connectés
• ...

Voir des exemples d'objets connectés en détail lien

Quiz: Internet des objets