Contexte du projet
Une université souhaitant moderniser ses infrastructures a entrepris un projet visant à automatiser et centraliser la gestion de ses bâtiments grâce à une solution économique et personnalisable. L’objectif principal est d’améliorer l’efficacité énergétique, de garantir un confort optimal pour les étudiants et le personnel, et d’optimiser les coûts d’exploitation. Pour ce faire, l’université a choisi d’utiliser des Raspberry Pi comme passerelles GTB (Gestion Technique du Bâtiment).
Défi
Les bâtiments de l’université, datant pour la plupart des années 1980, disposent de systèmes variés et obsolètes pour la gestion de l’éclairage, du chauffage, de la climatisation et de la sécurité. Chaque bâtiment fonctionne de manière autonome, rendant impossible une gestion centralisée.
Objectifs
- Créer une solution centralisée pour surveiller et contrôler l’ensemble des bâtiments.
- Utiliser des protocoles standards comme Modbus, BACnet, SNMP, Zigbee et MQTT pour interconnecter les systèmes existants.
- Optimiser la consommation d’énergie et réduire les coûts d’exploitation.
- Fournir une interface intuitive pour la gestion des équipements en temps réel.
Solution proposée : Raspberry Pi comme passerelle GTB
Le choix du Raspberry Pi repose sur plusieurs facteurs clés :
- Coût abordable : Une passerelle Raspberry Pi coûte environ 10 fois moins qu’un serveur dédié.
- Interopérabilité : Compatible avec les principaux protocoles utilisés dans la gestion des bâtiments.
- Flexibilité : Capacité à intégrer des capteurs modernes et anciens via des adaptateurs.
- Évolutivité : Possibilité d’ajouter de nouvelles fonctionnalités selon les besoins futurs.
Déroulement du projet
Étape 1 : Mise en place des passerelles Raspberry Pi
Chaque bâtiment est équipé d’un Raspberry Pi 4 configuré pour agir comme passerelle GTB. Ces passerelles sont connectées aux systèmes locaux via des adaptateurs spécifiques :
- Modbus RTU pour les compteurs d’énergie et les chaudières.
- BACnet IP pour les systèmes de climatisation et de ventilation.
- Zigbee pour les capteurs sans fil (température, humidité, présence).
- SNMP pour surveiller les équipements réseau.
Étape 2 : Interconnexion des bâtiments
Les passerelles sont reliées au réseau central de l’université via Ethernet ou Wi-Fi sécurisé. Les données collectées sont envoyées à un serveur central hébergé sur un Raspberry Pi 5, équipé d’un disque SSD pour gérer une base de données volumineuse.
Étape 3: Développement d’une interface utilisateur
Une interface web personnalisée a été développée avec Node-RED et Grafana pour permettre :
- La visualisation des données en temps réel (consommation d’énergie, températures, etc.).
- La configuration des alertes en cas d’anomalies.
- La gestion des équipements, par exemple l’allumage automatique des lumières en fonction des horaires de cours.
Étape 4 : Automatisation des processus
Les scripts Python ont été utilisés pour automatiser les tâches courantes :
- Gestion de l’éclairage : Les lumières s’éteignent automatiquement lorsque les salles sont inoccupées, grâce aux capteurs Zigbee.
- Climatisation : Les températures sont ajustées en fonction de l’occupation des bâtiments et des prévisions météorologiques.
- Sécurité : Les caméras connectées au Raspberry Pi détectent les mouvements en dehors des heures autorisées et envoient des alertes.
Résultats obtenus
- Réduction des coûts : Une baisse de 25 % de la consommation énergétique a été observée dès la première année.
- Confort amélioré : Les étudiants et le personnel bénéficient de températures et d’éclairages optimisés en permanence.
- Réduction des temps d’arrêt : Les équipements critiques sont surveillés en temps réel, permettant une maintenance prédictive efficace.
- Centralisation réussie : Tous les bâtiments sont désormais contrôlés via une seule interface intuitive.
Protocole additionnel utilisé : LoRaWAN pour les espaces extérieurs
Pour les grands espaces comme les terrains de sport et les parkings, des capteurs connectés via LoRaWAN ont été déployés. Ils transmettent des données sur l’occupation et la consommation énergétique à longue portée, sans nécessiter de connexion réseau dense.
Avantages du Raspberry Pi dans ce projet
- Interopérabilité maximale : Compatible avec Modbus, BACnet, Zigbee, MQTT, LoRaWAN, et bien d’autres.
- Adaptabilité : Facile à intégrer dans des infrastructures existantes.
- Accessibilité : Les gestionnaires peuvent accéder aux données depuis n’importe quel appareil connecté.
Conclusion
Ce cas d’usage démontre comment le Raspberry Pi peut transformer la gestion des bâtiments intelligents. Avec une solution économique et évolutive, il est possible de centraliser les systèmes, optimiser les coûts et améliorer l’efficacité énergétique, tout en garantissant une expérience utilisateur exceptionnelle.
