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Domotique

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Représentation graphique schématique d'items relatifs à l'« habitat intelligent » (version évoluée de la domotique des années 1970-80), avec leurs relations entre eux et avec l'usager
Maison de démonstration dite « Maison T-com », à Berlin

La domotique est l’ensemble des techniques de l'électronique, de physique du bâtiment, d'automatisme, de l'informatique et des télécommunications utilisées dans les bâtiments, plus ou moins « interopérables » et permettant de centraliser le contrôle des différents systèmes et sous-systèmes de la maison et de l'entreprise (chauffage, volets roulants, porte de garage, portail d'entrée, prises électriques, etc.). La domotique vise à apporter des solutions techniques pour répondre aux besoins de confort (gestion d'énergie, optimisation de l'éclairage et du chauffage), de sécurité (alarme) et de communication (commandes à distance, signaux visuels ou sonores, etc.) que l'on peut retrouver dans les maisons, les hôtels, les lieux publics, etc.

Les domaines de la domotique

Exemple de « panneau de contrôle », et interface de programmation
Exemple d'interface avec un logiciel de contrôle de l'éclairage
Le Home cinema est l'un des « services » qui peut, être intégré dans la domotisation
Exemple de « modules domotique » radiocommandés (par télécommande), interrupteurs, relais, douille, prises 230 V et variateur
Exemple d'une famille de modules domotiques électroniques et électromécaniques (vannes, vérins) pouvant être commandés par une même unité centralisée

Les principaux domaines dans lesquels s’appliquent les techniques de la domotique sont :

  • le pilotage des appareils « électrodomestiques », électroménagers par programmation d'horaires et/ou de macro (suites d'actions programmées réalisées par les appareils électroménagers) définis par l'usager. Le déclenchement des appareils peut être aussi lié à des évènements (détecteurs de mouvement, télécommandes, etc.) ;
  • la gestion de l'énergie, du chauffage (par exemple, il est possible de gérer les apports naturels (calories, frigories, vent, lumière, eau…) en fonction de l'enveloppe thermique du bâtiment), de la climatisation, de la ventilation, de l'éclairage, de l’ouverture et de la fermeture des volets (en fonction de l'ensoleillement ou de l'heure de la journée, par exemple), de l'eau (le remplissage de la baignoire peut s’arrêter automatiquement grâce à un senseur, les robinets de lavabos peuvent ouvrir l’eau à l’approche des mains, etc.). Il est également possible de recharger certains appareils électriques (ordinateurs, véhicules électriques, etc.) en fonction du tarif horaire (voir Smart grid). Un compteur communicant peut être intégré dans un smart-grid et/ou raccordé à un système de télégestion. La Régulation/programmation du chauffage permet d'importantes économies ;
  • la sécurité des biens et des personnes (alarmes, détecteur de mouvement, interphone, digicode) ;
  • la communication entre appareil et utilisateur par le biais de la « sonification » (émission de signaux sous forme sonore) ;
  • le « confort acoustique ». Il peut provenir de l'installation d'un ensemble de haut-parleurs permettant de répartir le son et de réguler l’intensité sonore ;
  • la compensation des situations de handicap et de dépendance.

Dans le cadre des suites à donner au Plan bâtiment du Grenelle de l'environnement et du PREBAT, un groupe de travail[1], doit faire pour 2011 des propositions concrètes pour favoriser l'innovation (technologiques, organisationnelle, financière, législative ou commerciale, ainsi qu'en matière de mesure, vérification, énergies fatales, assurance et certification) dans le secteur du bâtiment (un rapport intermédiaire[2] a été rendu mi-janvier 2001, avec 18 propositions et une incitation à passer du performentiel à l' exigenciel en termes de performance globale, ce qui nécessite d'impliquer tous les acteurs sur l'énergie mais aussi la santé, le confort et l'environnement). Une Plate-forme géothermie et bâtiments intelligents se met en place avec le pôle de compétitivité S2E2, le BRGM et le Technopole d’Orléans.

Domotique et environnement

La domotique utilise des TIC qui peuvent être très consommatrices d'énergie et de matières rares ou précieuses. Elle peut aussi chercher à diminuer son empreinte écologique (« éco-domotique ») et celle de ses utilisateurs par une écoconception, en facilitant une meilleure maîtrise de la consommation énergétique de l'habitat, en améliorant l'efficience énergétique des installations, ou le pilotage automatique d'installations de production d'énergie (ex  : association de panneaux solaires suivant le soleil, de « petit éolien » uniquement activé (pour limiter l'usure des pièces) quand les conditions de vent sont idéales et/ou pompe à chaleur activée quand le différentiel de température est idéal, etc.).
Les nouvelles normes de construction imposent une meilleure gestion de l'énergie. Ainsi, en France, depuis 2005, il est obligatoire de couper le chauffage lorsque l’on ouvre une fenêtre[3]. Depuis le 1er janvier 2013 la RT 2012 (issue du Grenelle de l'environnement) commence à imposer aux nouveaux permis de construire l'affichage et la mesure des consommations d'énergie pour au minimum les 5 postes suivants  : ventilation, climatisation, chauffage, éclairage, et production d'eau chaude sanitaire, ceci afin d'aider à ce que la norme de "50kW/m2/an" ne soit pas dépassée.

La domotique peut - par défaut, ou sur commande - conditionner l'éclairage et le chauffage d'une pièce, ou la mise en route de certains appareils à la présence ou non d'un occupant. Un groupe japonais, le Sekisui Chemical Group, vend déjà des « logements avec zéro frais d’électricité et de chauffage »[4]. L'Allemagne est aussi précurseur dans ce domaine avec de nombreux modèles de maisons passives (Passivhaus) notamment dans la région de la Bavière.

Avec le temps, la domotique tend à sortir de la maison. Elle met par exemple en relation des unités d'habitation entre elles et avec un immeuble (c'est l'immotique) et avec la ville (on entre alors dans l'« urbatique » et/ou avec un gestionnaire / propriétaire et/ou d'autres entités fournissant par exemple des services (eau, énergie, livraison de nourriture, soins à domicile ou distant, lavage de vêtements, etc). Si ces services visent prioritairement à moins dégrader l'environnement, on parle parfois d'« écodomotique urbaine ».
En France, dès les années 1990, des bailleurs sociaux (organismes HLM) utilisaient des outils de veille et de gestion techniques, administrative et financière à distance, pour leurs immeubles, via des « programmes d'interface de Domotique Collective ».
Le principal frein était[5] le manque d'interopérabilité entre des équipements produits par des fournisseurs différents (Dans ce cas, les interfaces de programmation, les interfaces d'immeubles (IDI) doivent pouvoir communiquer avec les interfaces de logements (IDL) et bientôt avec les smartgrid et autres réseaux communicants (par exemple dans la perspective de l'« internet de l'énergie » qui fonde la Troisième révolution industrielle telle que proposée par Jeremy Rifkin. En France, France Télécom a ouvert différents réseaux (RTC, TRANSFIX, TRANSPAC, TRANSVEIL, NUMERIS éventuellement câblés) permettant cette mise en réseau « intelligente ». La ligne téléphonique, puis l'internet tendent à devenir des support privilégié d'une « méta-domotique » interconnectée. Dans ce contexte, des questions éthiques et techniques se posent quant à la protection de la vie privée et des données personnelles.

Coût de la domotique

Le prix de l'installation doit prendre en compte :

  • l'achat et l'installation de la centrale domotique ;
  • l'achat et l'installation des éléments pilotés par le système, ceux-ci devant être compatibles entre eux ;
  • l'installation du système qui relie les différents éléments : Bus de commande, sur courant porteur ou sans fil ;
  • la configuration du service qui peut être faite par l'utilisateur ou par un domoticien, en fonction de la complexité du système.

Le coût de l'installation dépendra essentiellement du choix du support de transmission des informations (bus de commande, sur courant porteur ou sans fil[6]) et du projet (neuf ou rénovation).

Dans une construction neuve, le filaire est généralement adopté (solutions Legrand ou Hager, par exemple). En effet, pour des projets dans le neuf, dans la majorité des cas, le chantier est pris en charge par l'électricien dont le métier est, traditionnellement, la mise en place d'un circuit filaire. Dans les projets de domotique réalisés dans une maison neuve d'une taille comprise entre 130 et 170 m2, en 2011, le coût de la domotique représente entre 4 et 10 % du coût global de la construction (soit entre 8 000 € et 20 000 € pour une maison de 200 000 €[7]).

Ces coûts proviennent essentiellement pour 60 % de la partie électrique (main d’œuvre électricien, nombres d’éléments à contrôler, nombre de capteurs, nombre de pièces, etc.) et pour environ 40 % de la partie chauffage (nombre de pièces à chauffer, nombre de radiateurs, etc.). Par ailleurs, le coût d'évolution est plus élevé, des travaux importants pouvant être nécessaire pour compléter le réseau.

La solution sans-fil (par exemple, TaHoma[8]) est beaucoup moins onéreuse. Utilisée dans le neuf ou en rénovation, elle permet de s'affranchir des contraintes d'installation électrique. Cette solution est donc particulièrement économique dans les projets de rénovation. Dans les deux types de projets (construction ou rénovation), une économie importante sera faite si le projet domotique doit être complété ultérieurement, aucune installation complémentaire n'étant nécessaire.

Ces solutions sans-fil utilisent une box qui communique par ondes (ex : io-homecontrol) avec les équipements de la maison. L'absence de réseau filaire nécessite de rendre les équipements compatibles avec la radio. Le surcoût dues à la nécessité de choisir des équipements compatibles avec la technologie radio est d'environ 2 000 €, auxquels il faut ajouter l'achat de la box domotique (entre 180 € et 2 978 €)[9].

Techniques de la domotique

La domotique est basée sur la mise en réseau par une « centrale de commande » des différents appareils électriques de la maison.

la centrale de commande : Programmable et contenant des modules embarqués (passerelles domestiques) ou une interface micro-informatique (écran tactile, serveur, etc.) elle joue le rôle d'une « intelligence » centralisée et d'interface homme-machine centralisée pour l'usager ou des services distants de contrôle. Elle tend à devenir plus réactive aux changements du contexte[10]. pour cela elle réunit ou remplace divers appareils (programmateur/régulateur de chauffage, centrale d'alarme, système de centralisation des persiennes électriques, contacteur jour/nuit du cumulus, délesteur, programmateurs horaires, systèmes d'arrosage automatiques, etc.), qui peuvent fonctionner et interagir de manière asynchrone[11].

L' écran de contrôle : il est fixe dans le domicile, où il peut être émulé à distance via le réseau ADSL de la maison puis l'internet), permettant le pilotage de la maison à distance pour tout ou partie des fonctions domotiques[12]. L'interface distante peut être par exemple un ordinateur de poche, un téléphone portable ou smartphone, une tablette tactile, une télécommande (universelle ou non), une interface sur télévision connectée, un écran + souris, etc. [13].

Le pilotage à distance : Il permet de faire face quasiment en temps réel à des situations particulières. Par exemple :

  • un des enfants de la maison a oublié ses clés. L'un des parents peut, depuis un smartphone, ouvrir le portail, déverrouiller la porte d'entrée et désactiver l'alarme ;
  • une livraison est attendue dans la journée. Le propriétaire peut laisser le livreur accéder au garage afin que le colis y soit déposé, et communiquer avec lui.

Par ailleurs, l'usager peut programmer certains fonctions de la maison domotisée grâce à cette interface qui est reliée aux appareils connectés. Il peut par exemple :

  • enclencher l’arrosage du jardin à une certaine heure de la journée ;
  • maintenir une température donnée dans la maison ;
  • ouvrir les volets à une heure donnée.

De plus, il est généralement possible, par des réglages avancés, d'adapter le système à son propre rythme de vie, (en programmant des « scénarios »).

Exemples de scénarios :

  • en partant au travail, un simple clic sur un interrupteur installé dans l’entrée enclenche le scénario « départ au travail ». L’éclairage s’éteint, le garage s’ouvre, le chauffage se met en veille au bout de 15 minutes, les volets et le garage se ferment après 30 minutes ;
  • en quittant le travail pour rentrer chez soi, on actionne le scénario de retour à l’aide du téléphone WAP ou depuis l’ordinateur du bureau : les volets s’ouvrent et le chauffage passe en mode confort ;
  • quand on est fatigué, on agit sur la télécommande de la maison afin d’enclencher le scénario « relaxation », les lumières se tamisent, un fond sonore apaisant se propage dans la pièce.

Enfin, dans les systèmes les plus complets qui intègrent des capteurs, les scénarios peuvent également se mettre en œuvre automatiquement :

  • le vent se lève et souffle puissamment. Le store de terrasse se relève afin d'éviter que celui-ci soit arraché (illustration ici) ;
  • en été, un détecteur d'ensoleillement informe le système domotique de baisser les stores vénitiens ou les brises-soleil orientables (BSO) afin de maintenir la maison au frais. En hiver, ce même détecteur peut - a contrario - ouvrir les fermetures de la maison afin de faire entrer la chaleur naturelle et économiser ainsi de l'énergie ;
  • la nuit, un détecteur de fumée indique une anomalie chez une personne âgée. La centrale domotique alerte un proche afin qu'il puisse prévenir les secours et les volets s'ouvrent afin de faciliter l'évacuation des personnes (dans certain pays, le système peut directement appeler les secours).

Avant d'être réellement installé, un système domotique peut théoriquement être virtuellement modélisé et prototypé et testé afin de vérifier son efficacité et son adaptabilité à des changements de contexte[14]

Fonctionnement des interfaces de contrôle

Pour contrôler le serveur ces interfaces utilisent :

  • des surfaces de contrôle avec boutons, télécommandes ;
  • des systèmes écran et souris, avec clavier avec ou sans fils existent ;
  • des interfaces tactiles : écrans tactiles (PDA ou UMPC) associés à un logiciel ou une interface web ;
  • des microphones permettent une activation par commande vocale (directement ou via téléphones GSM ou VoIP) associés à des logiciels de reconnaissance vocale ;
  • des logiciel de reconnaissance des gestes, d'empreinte digitale, du visage[15]

Modes de transmission

Différents modes de transmission existent :

Les liaisons filaires (Ethernet, BUS, etc.) jouent en faveur de la stabilité du système.

Appareils domotiques

La sécurité

Concernant la sécurité, de nombreux systèmes sont envisageables :

  • une caméra vidéo à amplification de rayonnement et un code personnel pour contrôler et faciliter les entrées ;
  • des détecteurs de présence qui, à l'approche d'un intrus, vont mettre en mouvement les fermetures de la maison et/ou simuler une présence (en allumant une lumière, par exemple) ;
  • un « bip » d’ouverture automatique de la porte et éventuellement l'ouverture au moyen d’une carte magnétique ou d’un dispositif de reconnaissance vocale ;
  • en cas de tentative d’intrusion, une synthèse vocale et un système de lumières peuvent être déclenchés ; un appel téléphonique automatique peut contacter alors le propriétaire et/ou une entreprise de sécurité. En France, par exemple, il est interdit de relier les services de police à un transmetteur téléphonique sauf autorisation spéciale (musée, grand bâtiment public) ;
  • un système de sécurité assuré par des contacts normalement fermés qui se déconnectent lors d’une ouverture. Il est couplé avec des détecteurs de vibrations. L’ensemble des contacts est alimenté par un courant de faible intensité. L’ouverture du circuit est prise en compte par la centrale qui déclenche l’alarme ;
  • d'autres systèmes tels que « tapis contact », radars de détection, etc.

Cinéma maison

Avec la domotique, il est possible d’utiliser ou piloter différents médias simultanément et à tout endroit de la maison : musique, images, vidéo, etc.

  • La diffusion sonore permet d'envoyer de la musique dans la maison depuis un téléphone, une chaîne Hi-fi ou un PC. Il est possible de créer des zones de diffusion modifiables à volonté ;
  • La diffusion de l'image permet de connecter toutes les sources vidéo (DVD, démodulateur satellite, décodeur, PC, bibliothèque multimédia, interphone, caméra…) et de les envoyer sur n'importe quel récepteur de l'habitat (poste TV principal ou secondaire, écran tactile…) ;
  • La diffusion d’information permet, par l’intermédiaire d’un réseau domestique relié à Internet, d’accéder à différentes informations par tous les supports vidéo de la maison (télévision, écrans, téléphone portable…)[19].). Par exemple, si depuis la cuisine on désire une recette, il suffit de faire la recherche sur Internet à partir du poste de télévision.

Les différentes applications décrites plus haut sont, pour la plupart d’entre elles, des prototypes à l’étude qui nécessitent encore de nombreuses mises au point pour être suffisamment fiables.

Éclairage et appareils électriques

La domotique permet à partir d'une seule commande de mettre en route ou éteindre les éclairages et le chauffage (électrique ou non), de gérer l’ouverture ou la fermeture partielle ou totale des volets roulants, d'activer ou désactiver les systèmes d'alarme, mais aussi des appareils électroménagers tels que les machines à laver.

Loisirs et jardin

La domotique peut permettre la gestion et le contrôle d'arrosage via Internet : un programmateur d'arrosage intégrant un pico serveur de pages web dédiées permet de gérer et de contrôler l'arrosage à distance via Internet est un exemple.

Assistance à la vie quotidienne

Des robots d'assistance à la vie quotidienne ou à des malades ou handicapés sont à l'étude dans de nombreux laboratoires de recherche (2008). Ces robots domestiques prennent parfois forme humaine et peuvent se déplacer en évitant tous les obstacles. Ces machines sont actuellement limitées par des exigences de sécurité. Des robots disposent de dispositifs de sécurité leur ôtant toute force mécanique dès qu’ils entrent en contact avec une personne par exemple, mais ce type de dispositif ne suffirait pas, par exemple, pour la sécurité d'un enfant de moins de 3 ans.

Des chercheurs travaillent sur des systèmes logiciels et de capteurs de reconnaissance vocale, de sons et d'images, de visage, ainsi que sur des programmes permettant au robot d'acquérir les mêmes possibilités d'apprentissage que les humains[réf. nécessaire].

Quelques robots d'assistance à domicile sont déjà commercialisés, tel Wakamaru, lancé en 2005 par Mitsubishi Heavy Industries, qui peut remplir plusieurs services, comme rappeler un rendez-vous important, se connecter à Internet par le Wi-Fi pour aller y chercher de l'information et la retransmettre grâce à sa voix féminine ou surveiller la maison.

Selon certains[Qui ?], les robots pourraient être chargés des tâches suivantes :

  • ménage ;
  • aide aux personnes handicapées et à certains malades;
  • Mail/Messagerie instantanée ;
  • surveillance ;
  • guide de visiteurs.

La compensation des situations de handicap ou de dépendance

  • La compensation du handicap dans la législation :

En permettant la recherche constante d'une meilleure autonomie et la prévention des exclusions, la compensation des handicaps s'inscrit dans un double cadre législatif qui rénove l'action sociale et médico-sociale en faveur des personnes en situation de handicap.

La mise en œuvre de la domotique permet de donner plus d'autonomie à la personne handicapée et rassure les proches quant à l'autonomie et à la sécurité de cette personne[20].

  1. La loi de 2004 relative à la politique de santé publique[21], définit comme objectifs pluriannuels de santé publique, « l'amélioration de l'état de santé de la population et de la qualité de vie des personnes malades, handicapées et des personnes dépendantes ». Cette loi se réfère à la définition de la santé promulguée par l'Organisation Mondiale de la Santé[22], dans sa constitution de 1946 : « La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité. »
  2. La loi de 2002 pour la rénovation de l'action sociale et médico-sociale[23] : « l'action sociale et médico-sociale tend à promouvoir, dans un cadre interministériel, l'autonomie et la protection des personnes, la cohésion sociale, l'exercice de la citoyenneté, à prévenir les exclusions et à en corriger les effets. Elle repose sur une évaluation continue des besoins et des attentes des membres de tous groupes sociaux, en particulier les personnes handicapées et des personnes âgées, des personnes et des familles vulnérables, en situation de précarité ou de pauvreté, et sur la mise à leur disposition de prestation en espèce ou en nature. »
  3. La loi du 11 février 2005 pour l'égalité des droits et des chances[24], la participation et la citoyenneté des personnes handicapées] : « La politique de compensation des handicaps comporte notamment la mise en œuvre d'action d'amélioration du cadre de vie prenant en compte tous les environnements, produits et services destinés aux personnes handicapées et mettant en œuvre des règles de conception conçues pour s'appliquer universellement. »
  • La réalisation d'un environnement contrôlable à distance demande l'installation d'un dispositif composé de quatre parties :
  1. Une interface entre l'utilisateur et le système domotique : appelée plus communément contrôle d'environnement, elle permet à la personne de contrôler son environnement, en sélectionnant et activant les éléments à contrôler. Cette interface peut être fixe, mobile ou mise sur un fauteuil roulant. Suivant les capacités résiduelles de la personne, on peut proposer d'installer différentes commandes spécifiques (ou contacteurs). Les contacteurs peuvent être mécaniques, pneumatiques, musculaires… ;
  2. Le système domotique : il permet de centraliser les informations émises par l'interface, afin de les organiser et de les adresser à des effecteurs ;
  3. Les effecteurs : tous les appareils et moteurs à contrôler à distance, tels que, par exemple : les fonctionnalités d'un lit (têtière, plicature de jambes, hauteur), le téléphone, la télévision, les portes, les lumières, les volets, le chauffage, les prises…
  4. Témoignage : Importance de la domotique pour une personne à mobilité réduite[25]

L'habitat communicant

Le concept d'habitat communicant correspond à l'introduction des nouvelles technologies (NTIC) dans l'habitat.

Historiquement, ce concept est une évolution du terme « domotique ». Le terme anglais est home automation.

Ce sujet peut être vu comme une application de l'internet des objets au domaine de l'habitat.

Le domaine du bâtiment est un prolongement naturel, ce qu'on appelle l'immotique : gestion technique de bâtiment.

Alors que la domotique était historiquement centrée sur les automatismes (ouvertures des volets, portails), le terme habitat communicant est davantage focalisé sur la communication (entre capteurs, avec l'usager) et sur un grand usage de l'informatique. L'utilisation d'un terme nouveau s'explique aussi par la connotation du terme domotique qui n'est pas très positive en français.

Les technologies internet sont aujourd'hui largement connues et maîtrisées pour mettre en place des usages innombrables dont quelques-uns sont listés ci-après, même si la diffusion de ces technologies est encore faible en 2012.

Vocabulaire

Quelle est la bonne dénomination ? Toutes les dénominations impliquent des biais de représentation.

  • Domotique fait référence aux automatismes sur les ouvrants (tout comme le terme anglais home automation) ;
  • Habitat intelligent sous-entend une intelligence, alors qu'il s'agit de simple programmation informatique. L'habitat peut être idiot s'il est mal programmé ;
  • Habitat communicant ne fait pas référence aux automatismes et à la faculté de programmation. Elle correspond néanmoins à la première étape.

Usages

Les usages sont très nombreux, et continueront, probablement, à croître pendant des années. On peut les regrouper dans les domaines suivants. La technique n'est plus aujourd'hui un frein, les verrous techniques ont été levés.

Les freins à l'usage sont davantage d'ordre financier ou de valeur ajoutée (coût/usage).

Sécurité

Il s'agit en premier lieu des alarmes, mais également de la sécurité technique (incendie, fuite d'eau).

Les usages que l'on attend de l'habitat communicant en termes d'alarme :

  • savoir qu'il y a quelqu'un dans un bâtiment ;
  • éventuellement, disposer des vidéos sur le bâtiment ;
  • alerter si nécessaire (l'occupant, les forces de l'ordre).

La sécurité technique concerne en premier lieu la sécurité incendie. Les Détecteur de fumée ou DAAF sont prochainement obligatoires dans tous les habitats en France. Les détecteurs de monoxyde de carbone sont également importants pour les chauffages avec combustion.

Les autres sécurités techniques (fuite d'eau, panne d'appareil comme un congélateur) sont encore peu développées.

Éclairage

L'automatisation de l'éclairage fait partie historiquement de l'habitat communicant.

L'automatisation de l'éclairage par les présences se développent chez les particuliers (notamment pour l'éclairage extérieur : hall, jardins), et surtout dans les bureaux (salles de réunions, sanitaires). Ces automatisations devraient être considérées comme faisant partie de l'habitat communiquant si l'information est communiquée à un système tiers.

Multimédia

L'accès aux contenus audio et vidéos, l'accès à toutes les chaînes de télévision font partie du domaine.

Historiquement, le protocole de prédilection était l'infrarouge qui équipaient les télécommandes. Les protocoles infrarouges sont peu normalisés au niveau applicatif. Chaque constructeur édictant ses commandes. Les télécommandes infrarouges universelles utilisent de grandes librairies pour pouvoir commander plusieurs équipements. Un exemple de télécommande universelle est fourni par Logitech.

Il existe depuis les années 2000 des produits qui permettent de déporter la commande infrarouge sur un « émetteur » qui est lui-même connecté en wifi, radio, ethernet.

Le protocole DLNA, Digital Living Network Alliance (UPnP sur IP), s'est développé pour faciliter la communication entre les équipements multimédias du domicile.

Cette communication entre équipements multimédias du domicile est utilisée par plusieurs constructeurs (Samsung, Sony). Apple avec son logiciel iTunes permet également cette communication intra habitat.

Automatismes mécaniques, ouvrants

Automatisation de porte de garage

Les ouvrants sont les volets, portes de garage, portails. L'automatisation des ouvrants est l'usage historique de la domotique.

C'est surtout l'automatisation des portails et porte de garage qui a connu un essor considérable. Les acteurs de ce domaine sont : Came, Nice, Faac, Somfy

Les volets ouvrants ont suivi la tendance dans les constructions neuves.

Dans les bâtiments, l'automatisation a concerné également les portes d'entrées (avec l'utilisation de ventouse magnétique).

Énergie

La mesure de l'énergie et la gestion du chauffage (et de la climatisation) sont les principales utilisations. Le compteur électrique intelligent (ou smart meter) fait partie de ce domaine, et rend les habitats communicants.

Les thermostats sont les briques de base de la gestion du chauffage. Le marché des thermostats attend des dizaines de millions de pièces par an. Les thermostats communicants utilisent des technologies radio ou filaire pour être rendus communicants.

Les producteurs d'énergie solaire photovoltaïque utilisent souvent des outils de mesure de leur production (fournis par le constructeur de l'onduleur, ou des services gratuits comme BDPV[26].

Le réseau électrique intelligent s'appuie en partie sur les systèmes dans l'habitat. La notion d'effacement de consommation électrique est le terme consacré. Il s'agit de diminuer sa consommation électrique suivant un signal d'un opérateur ou physique (tarifaire, température, etc.).

Santé

La santé est un prolongement naturel de l'habitat communicant. L'habitat peut prendre soin de la santé des occupants (hygrométrie, température). Il peut faciliter le déplacement des personnes (éclairages). Il peut enfin être équipés d'appareils de santé (que l'on retrouverait dans un hôpital).

Il existe déjà toute une panoplie d'appareils médicaux connectés : tensiomètre, glucomètre…

Technologies

Les technologies d'habitat communicant s'appuient sur plusieurs briques :

  • la communication à l'intérieur de l'habitat ;
  • la communication avec l'extérieur de l'habitat ;
  • les interfaces hommes machines.

Communication intra-habitat

Le nom donné à la communication intra-habitat est HAN, Home Area Network. La communication intra-habitat peut être :

  • filaire (réseau Ethernet, câblage spécifique) ;
  • radio (en bande ouverte) ;
  • courants porteurs en ligne (par le courant électrique) ;
  • infrarouge.

Pour simplifier, on utilise du filaire dans le neuf (lors de la construction d'une maison). Le surcoût d'un câblage est de quelques milliers à dizaines de milliers d'euros. En rénovation, on évite le câblage, et on utilise plutôt des communications radios (ou Courants porteurs en ligne).

Il existe plusieurs dizaines de protocoles techniques, et seuls sont cités ceux que l'on peut trouver dans l'habitat résidentiel.

Les technologies filaires sont de type IP (Ethernet). Il existe également de nombreux « bus de terrain » qui sont plus ou moins propriétaires, par exemple :

Ces bus de terrain sont plutôt utilisés dans les bâtiments que dans l'habitat résidentiel. Dans les grands bâtiments, on trouve également BACnet.

Les protocoles radios les plus connus sont :

  • ZigBee
  • Z-Wave
  • Enocean
  • Wi-Fi (pour étendre le réseau IP)
  • RFID et NFC (plutôt pour de courtes portées, quelques cm, même si le RFID 868MHz existe)
  • Bluetooth (et ses différentes versions)
  • ANT (Garmin)
  • NFC
  • Io Home Control (gestion de communications radio bidirectionnelles de 868 MHz à 870 MHz, qui garantit la compatibilité du système avec des appareils de plusieurs marques différentes)

Les protocoles Courants porteurs en ligne les plus connus sont :

  • X10, la solution historique (mais dont la fiabilité est très critiquée) ;
  • HomePlug, la solution haut débit, avec différentes versions (mais qui doit être vue comme une extension IP) ;
  • des solutions propriétaires bas débit: Insteon, Wattlet ;
  • il existe divers projets non totalement aboutis dans le domaine du bas débit

Insteon, une solution propriétaire US, présente l'originalité de s'appuyer simultanément sur le réseau radio et CPL.

Wattlet, une solution propriétaire française. Protocole fiabilisé avec accusé de réception et mécanismes d'immunité au bruit sur une fréquence de 110KHz.

Les protocoles Infrarouge sont la base des télécommandes du domicile :

Sur des signatures propriétaires, il existe des bases de données de signature, les bases de données pour faciliter l'interopérabilité peuvent également exister pour d'autres protocoles, notamment IP. Les protocoles peuvent être classés suivant : leur fréquence, leur portée typique, la notion d'acquittement, de maillage, de sécurité. Toutes les technologies utilisées dans les Réseaux de capteurs sans fil peuvent être utilisées dans l'habitat. Il existe également de très nombreux protocoles propriétaires sur les fréquences 433 et 868 MHz (en Europe). Exemples : X2D (DeltaDore, France), RTS (Somfy), Nice, Bubbendorf, FAAC.

Communication hors-habitat (extra-habitat)

La communication avec l'extérieur de l'habitat est un prolongement naturel de plus en plus commun de la domotique originelle.

Elle s'est développé de pair avec l'internet et permet d'accéder à son domicile depuis tout accès internet, via un protocole qui doit être sécurisé. La centrale domotique peut alors aussi avoir recours à des services personnalisés[27] ou recevoir des instructions des usagers ou propriétaires du bâtiment, ou - de manière plus ou moins automatisée - des informations utiles de l'extérieur (alerte météorologique, prévisions météorologiques pour adaptation anticipée du chauffage ou de la climatisation, alerte sismique ou autre (risque chimique, industriel, nucléaire…), saturation d'un réseau de distribution, avis de délestage, etc.) via des protocoles de type PubSub adaptés[28].

Dans les pays développés, en France notamment, le développement de l'accès haut débit (ADSL, fibre) permet une communication facilitée avec l'extérieur du domicile, et sans surcoût, c'est un des supports de développements possibles aux appliations de l'informatique pervasive[29]. Les opérateurs télécoms offrent également une connectivité aux réseaux cellulaires (GPRS ou 3G).

La communication avec l'extérieur du domicile s'appuie généralement sur une passerelle. Les technologies IP permettent maintenant de communiquer facilement avec internet. Il existe plusieurs manières d'accéder à son domicile depuis internet :

  • soit en direct (une sécurisation particulière, port entrant, doit être mise en place)
  • soit au travers d'un serveur sur internet qui joue le rôle de relais (pour éviter des configurations manuelles sur les routeurs ADSL).

Ces technologies sont aujourd'hui largement connues et maîtrisées.

La communication hors habitat peut être vue comme s'appuyant sur le Cloud.

La technologie la plus utilisée pour la communication inter-habitat est IP. Les équipements et services qui souhaitent s'ouvrir au niveau IP publie généralement une API. La communication - extra-habitat, mais également intra-habitat - peut ainsi facilement s'appuyer sur des API, en particulier des API HTTP, mais d'autres protocoles également.

Architecture d'ensemble

Que ce soit dans l'habitat ou vis-à-vis de l'extérieur, l'informatique devient en quelque sorte ubiquitaire et très interactive (Stigmergie[30]): les programmes peuvent s'exécuter partout, être conçus ou modifiés partout : sur les objets, sur des gateways, sur le cloud ou dans d'autres habitats ou divers prestataires.

Pour les objets disposant de peu d'interface (et ne disposant pas d'un serveur web embarqué complet), il devient courant que le paramétrage soit réalisé sur le Cloud ou sur un ordinateur puis transféré sur l'objet (exemple : télécommandes Logitech, Squeezebox Logitech, Nabaztag, GPS), de manière plus ou moins automatique. Les routeurs ADSL (notamment Free) utilisent depuis longtemps cette technique pour transférer au routeur le paramétrage et les mises à jour logicielles ou de bases de données.

Dans les architectures type LON, il est courant de voir les objets comme disposant de leur propre autonomie.

Interface Homme Machine

Un simple navigateur web peut être l'interface humaine pour toutes ces applications. Une application (App) sur les OS Android, Apple ou Windows (Windows 7) est également courante.

L'interface homme-machine peut également ne pas se baser sur un écran et un clavier, il peut s'agir :

  • de la voix (par reconnaissance vocale, et synthèse vocale) ;
  • de murs « tactiles » ou autre surfaces rendues tactiles ;
  • de badge (RFID, NFC, propriétaires) ;
  • de mouvement de la main (par reconnaissance de forme/mouvement, type Kinect) ;
  • des objets divers, voire insolites (Karotz).

Intelligence d'ensemble L'objectif de la maison communicante est aussi de minimiser le temps que l'humain doit passer devant l'interface homme machine. Plusieurs technologies existent pour déclencher des automatismes (par programmation volontaire, par des algorithmes évolués tels l'apprentissage des modes de vie, par de très nombreuses techniques algorithmique, d'apprentissage supervisé ou non).

Aides publiques et encouragements

La domotique via la motorisation de portes, fenêtres et volets par exemple peut augmenter l'empreinte écologique d'un bâtiment, et augmenter certaines consommations électriques. Inversement dans un bâtiment éco-conçu et si elle est orientée vers une bonne gestion de l'énergie, voire couplée à un système de production autonome d'énergie (solaire thermique et/ou photovoltaïque, petit éolien…), elle peut au contraire contribuer à d'importantes économies d'énergie, voire permettre un habitat positif en énergie. Pour cette raison certains systèmes domotiques sont encouragés par des aides financières ou une défiscalisation (Ex : en France avec un crédit d'impôt (de 15%) ou une exonération, au 1er janvier 2005 pour l'acquisition d'un système domotique dans une résidence principale de plus de 2 ans, avec TVA à 7% si l'installation est faite par un professionnel… à certaines conditions précisés par l'ADEME et parfois des aides supplémentaires de la part des Régions[31].

Voir aussi

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Articles connexes

Liens externes

Bibliographie

  • François-Xavier JEULAND, La Maison Communicante, Éditions Eyrolles, avril 2012 (4e édition)
  • PROMOTELEC, Domotique un jeu d'enfant, Éditions Promotelec, septembre 2007
  • PROMOTELEC, Habitat communicant, Éditions Promotelec, janvier 2006
  • DECAMPS E. A, La Domotique, Presses universitaires de France, Collection « Que sais-je ? », 1988.
  • GANASCIA J-G, L’Intelligence artificielle, Flammarion, Collection « Dominos », 2000.
  • TINISWOOD Adrian, Maisons art déco, Octopus, 2004.

Références

  1. Présentation du Groupe de travail présidé par Inès Reinmann (Acxior Corporate Finance) et Yves Farges (Pdt Comité des travaux de l'Académie des technologies)
  2. Leviers à l'innovation dans le secteur du Bâtiment (voir p 10/34)
  3. Réglementation thermique (France)
  4. (en) Housing Company - Zero emission, sur le site sekisuichemical.com
  5. Filloux A. ; Salagnac J. L (1993), Étude sur les conditions d'interopérabilité des systèmes IDC : rapport intermédiaire / Study of interoperability conditions for building interface systems: intermediate report ; CSTB, Valbonne, FRANCE (résumé INIST/CNRS)
  6. Les trois supports de transmission de l'information en domotique
  7. Jeuland, François-Xavier. La maison communicante : Réussir son installation domotique et multimédia.
  8. Présentation d'une solution domotique simple et accessible : TaHoma
  9. Prix public indicatif de la Box Lifedomus (voir page 4 2° paragraphe)
  10. P. Dockhorn Costa, L. Ferreira Pires et M. J. van Sinderen (2005) « Architectural Patterns for Context-Aware Services Platforms ». In S. Kouadri Mostefaoui and Z. Maamar, editors, Second International Workshop on Ubiquitous Computing, Miami, pages 3–18, Portugal. INSTICC Press.
  11. A. L. Ananda, B. H. Tay, and E. K. Koh . « A survey of asynchronous remote procedure calls ». SIGOPS Oper. Syst. Rev. , 26(2) :92–109, 1992
  12. TaHoma, sur le site tahoma.somfy.fr
  13. Reportage France du 07/12/11 (2e partie)
  14. A. K. Dey, G. D. Abowd, and D. Salber . « A conceptual framework and a toolkit for supporting the rapid prototyping of context-aware applications ». Hum.-Comput. Interact. , 16(2) :97–166, 2001
  15. Association de la kinnect à la domotique, sur le site domotiki.eu
  16. io-homecontrol, protocole de communication bi-directionnelle pour la maison intelligente et obéissante
  17. Le Z-Wave est un protocole de communication sans fil entre appareils électroniques., sur le site domotique-info.fr
  18. (en) Low Power networking solutions for automation and Smart Grid applications, sur le site watteco.com - consulté le 31 octobre 2012
  19. Cédric B. « Whirlpool, Microsoft et HP font les lessives à votre place », 19 juillet 2006, Générations Nouvelles Technologies. Consulté le 21 août 2007
  20. Reportage France 5 du 07/12/11 (1re partie)
  21. La loi de 2004 relative à la politique de santé publique sur legifrance
  22. Définition de l'OMS
  23. La loi de 2002 pour la rénovation de l'action sociale et médico-sociale sur legifrance
  24. LOI no 2005-102 du 11 février 2005 pour l’égalité des droits et des chances, la participation et la citoyenneté des personnes handicapées, sur travail-solidarite.gouv.fr
  25. Importance de la domotique pour une personne à mobilité réduite, sur le site domotique-info.fr
  26. BDPV
  27. K. Frank, V. Suraci et J. Mitic (2008), « Personalizable Service Discovery in Pervasive Systems » ; Networking and Services. ICNS 2008. Fourth Inter- national Conference on, pages 182–187, 200
  28. P. Th. Eugster, P. A. Felber, R. Guerraoui, and A. m. Kermarrec (2003), « The many faces of publish/subscribe ». ACM Computing Surveys , 35 :114–131,
  29. R. Grimm, J. Davis, E. Lemar, A. Macbeth, S. Swanson, T. Anderson, B. Bershad, G. Borriello, S. Gribble et D. Wetherall (2004) « System support for pervasive applications ». ACM Trans. Comput. Syst. , 22(4) :421– 486
  30. P. Barron and V. Cahill . « YABS : a domain-specific language for pervasive computing based on stigmergy ». In GPCE’06 : Proceedings of the 5th international conference on Generative programming and component engineering, pages 285–294, Portland, OR, USA, 2006. ACM
  31. Ademe, Au doigt et à l'œil, le Mag de la maison intelligente, consulté 2013-11-11