L’Intelligence ambiante au service des Smart Building HEMIS · 2018-05-13 · Forum IoT Tunisia 2018 27/04/2018 1 HEMIS (Home Energy Mangement Intelligent System) L’Intelligence

Forum IoT Tunisia 2018 27/04/2018 1

HEMIS(Home Energy Mangement Intelligent System)

L’Intelligence ambiante au service des Smart Building

Dr Mansour Saber, CTO & Associé


Les défis du bâtiment intelligent

Le monde du bâtiment est segmenté et très structurés en silos. L’introduction des objets

connectés fait face à plusieurs défis et difficultés

De plus en plus de périphériques hétérogènes utilisant des protocoles différents et

complexes à configurer et à utiliser.

Une multitude d’applications, souvent segmentées par besoin métier, complètement

fermées et propriétaires.

L’ajout ou la suppression d’un type de matériel dans le bâtiment est difficilement pris

en compte par les applications existantes.

La collaboration entre les différentes applications existantes est quasi impossible:

l’interopérabilité un véritable frein au développement de l’IoT

C’est à l’utilisateur final de faire cohabiter les différentes applications

dédiées et tous les objets qu’il acquière. Réduit le spectre des utilisateurs potentiels à une élite d’initiés, passionnés et

assez riche. La domotique n’a jamais réellement décollé malgré les promesses.


Les défis du bâtiment intelligent

Rendre les bâtiments nativement connectés et équipé d’une intelligence ambiante nécessite

une refonte des process, habitudes et infrastructures existantes sur toute la chaîne

Le cycle de vie ainsi que les garanties d’un bâtiment (dizaines d’années) sont en

opposition avec des cycles très rapides et une obsolescence rapide de l’IoT.

L’aspect privé et critique des donnée et usages des bâtiments font que l’IoT et le

connecté de façon générale est considéré comme une menace plus qu’une opportunité

Le bâtiment est figé en sa structure et chaque ajout ou modification suit des normes strictes

alors que l’innovation en informatique et électronique est en pleine croissance et évolue

Toute innovation intrusive risque d’être rejetée, l’intelligence artificielle et les objets

connectés doivent rendre des services appréciés tout en restant discrets et invisibles.

Pour que les bâtiments intelligents soient massivement déployés il faut absolument que les

prix soient maîtrisés avec un objectif de prix égal ou inférieur à l’existant.


Architecture HEMIS

hemis

Un écosystème évolutif

Cœur

OS

intelligent

auto-adaptatif

gérant la complexité

du bâtiment, capable

d’apprentissage et

résistant aux aléas

Applications

(soft)

périphériques

(hard)

Périmètre

stratégique


Le noyau HEMIS

Le bâtiment passe par plusieurs étapes de la création à l’exploitation

Emergence de nouveaux services: Chaque nouvel objet rajouté dans une zone du

bâtiment peut faire émerger de nouveaux services et fonctions.

Agentification des objets: Chaque objet est représenté dans la maquette

numérique par un agent intelligent autonome qui le représente.

Virtualisation du bâtiment: La maquette numérique active du bâtiment est

créée sur un « cloud privé ».

Le bâtiment s’adapte: Le système intelligent (SMA) est en équilibre stationnaire, à

chaque modification de l’environnement ou des besoins, il retrouve l’équilibre nativement.

Le bâtiment apprend: Initialisé avec des « paramètres usines », le système va

apprendre progressivement et devenir unique et plus proche de son environnement de

déploiement et des besoins des occupants du bâtiment qu’il gère.


Le noyau HEMIS

Hemis s’appuie sur trois niveaux: l’auto-organisation, l’auto-adaptation et l’apprentissage qui

facilite le quotidien des installateurs et usagers et maximisent les économies et le confort.

Auto-apprentissage Hemis observe en continu l'évolution de chaque action et son impact

sur l'environnement, mémorise et construit des patterns en fonction de plusieurs critères.

Ces patterns peuvent sont utilisés pour améliorer l'atteinte des objectifs et la prédiction.

Auto-adaptation: Les différents « Agents actionneurs » vont collaborer pour atteindre un

objectif, il agissent selon leurs connaissances et états internes, l'environnement réagit et

ils réajustent en fonction de ce retour. Toute perturbation (panne, imprévu…) est géré

nativement par le système sans intervention humaine.

Auto-organisation: L’ajout de nouveaux objets se fait très simplement et sans

aucune intervention d'un automaticien ou domoticien pour câbler les capteurs

aux actionneurs de chaque pièces. C’est le PLUG&Play pour le bâtiment.


Apprentissage constructiviste

Temps

MOTIF

..

Interrupteur

température

présence

CO2

puissance

Appliquer le paradigme constructiviste pour les systèmes

ambiants.

Intérêt de l’approche : agents intelligents plus adaptés à l’environnement, plus robustes, décisions

(actions) sensées pour l’agent.

• Un agent autonome qui apprend des

’régularités’ uniquement à partir de

sa propre expérience

• L’agent construit sa représentation (et

son processus cognitif) de façon

incrémentale.

• Montée en abstraction

• Représentation « ancrée » dans

l’expérience sensori-motrice.


Apprentissage constructiviste

EXEMPLE MOTIF

Lumière e1 e2 Prédiction

Fréquence

17 m 35 s 93

ms

16 m 2 s 4

ms -

Durée moyenne 522 ms 3 s 461 ms

25 s 293

ms

Tolérance - -

3 s 207

ms

Précision - - 0,996

Nombre d'observations 17 20 17

Variation de l’état de la smart-plug Variation de luminosité

Expérience sensorimotrice

propre à l’agent

Exemple d’auto-calibrage :

Caractérisation de l’impact de l’activation d’une prise sur la luminosité dans la zone.

Caractérisation temporelle de l’association


QuickMove

Une plateforme permettant l’interopérabilité des objets intelligents


Les objets HEMIS

HEMIS rend les objets qu’il utilise intelligents

Chaque objet est identifié physiquement par un tag RFID

Les actionneurs et capteurs de chaque objet s’intègrent immédiatement dans le

système et participent à l’exécution des applications existantes.

Les données remontées par les capteurs d’un nouvel objet ajouté au système

sont immédiatement consultables.

Les actionneurs d’un objet ajouté sont immédiatement utilisables par le système

pour l’accomplissement des objectifs exécutables.

L’objet rajouté au système acquière ces caractéristiques:

Communicant: avec l’utilisateur et les applications

Collaboratif: participe à l’exécution des applications du système

Accessible: Visualisable et/ou contrôlable de n’importe où n’importe quand

Gestion Plug&Play des objets

Ajout et suppression à tout moment des objets n’a aucun impact sur le système.


La plateforme QuickMove

QuickMove: décrit le type de matériel et la manière de communiquer à l’aide d’un

fichier Json interprétable par n’importe quel langage de programmation.

QuickMove: Est une base de donnée générique sur le cloud permettant d’identifier

d’une façon unique chacun des écosystèmes matériel d’un SmartBuilding

QuickMove: permet de s’affranchir des protocoles grâce à la conversion vers une

« ontologie » commune simplifiant l’interopérabilité des protocoles entre eux.

QuickMove: permet de rendre compatible les Infrastructures avec du matériel qui

n’existe pas encore (évolutivité dans le temp) sans modification du code des passerelles.

QuickMove: permet de renforcer l’expérience utilisateur par l’utilisation d’une même

logique d’interface homme/machine: Scan d’un tag NFC ou d’un QRCode.


COMMENT CA MARCHE?

Capteurs

Identifiant QM

Identifiant QM

Identifiant QM

Driver JSON

Driver JSON

Driver JSON

Capteurs:

Humidité

Température

Com:

Enocean

Actionneurs:

Luminosité

Couleur

Com:

Zigbee

Capteurs:

Température

presence

Humidité

Actionneurs:

Température

Com:

Thread

Actionneurs Communication

Translation

Formula

Translation

Formula

Translation

Formula

00 02 0d2b

95058g1j03f4

00059AF044FT45

0439BABA3A2B80

040D0D2AD93881

0444B8BA3A2B80





Architecture décentralisée

Une solution permettant le passage à l’échelle au niveau international

Forum IoT Tunisia 2018 27/04/2018 15Ubiant - Infrastructure - Document de travail - 2 décembre 2015 15

Les architectures centralisées sont inadaptées à un déploiement massif et avec des volumes

de données et de requêtes extrêmement important.

Architectures classiques:

Centralisée


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Une architecture décentralisée

Résilience: Le système doit être résistant aux problèmes des serveurs, des hébergeurs,

DNS, proxy…

Depuis le début du projet UBIANT, notre objectif est d’avoir une infrastructure

décentralisée, sécurisée et résiliente tout en étant simple à administrer (peu de moyens).

Nous avons mis en place notre propre brique logicielle (Captain/Sailor) assurant:

Décentralisation: Aucun nœud de l’infrastructure n’est critique ou bloquant pour le

fonctionnement du système. Il n’y a pas de point central qui risque de condamner le système

Passage à l’échelle: L’infrastructure est dynamique et évolutive. des milliers de bâtiments

peuvent être rajoutés à tout moment. Les coûts sont maîtrisés.

Sécurité renforcée: Toute l’infrastructure est conçu pour limiter la surface d’attaque et est

protégée par différents mécanismes de sécurité isolation, filtrage de communication…

Déploiement automatisé: L’approvisionnement et déploiement des serveurs est

complètement automatisé (basé sur Ansible).



Chaque bâtiment est représenté par une instance Hemis déployé sur un container docker.

Notre architecture a été depuis le début basé sur la technologie de conteneur très proche

de notre vision et architecture décentralisée.

Chaque container HEMIS embarque des dizaines d’instances HEMIS qui se partagent le

processeur et la mémoire.

Un Serveur peut embarquer des dizaines de containers HEMIS. Nous ne dépendons pas d’un

hébergeur particulier et nos machines sont chez différents hébergeurs présélectionnés.

Les serveurs sont des machines Linux préalablement configurées et préparées par nos équipes

Chaque instance HEMIS est éphémère et peut être migrer en cas de besoin en quelques

secondes sur un autre serveur avec une interruption de service quasi inexistante.




Déploiements et réalisations

(Bouygues Immobilier et Engie)


Tous les logements Flexom

Tous les logements BI sont équipés d’Hemis de la phase virtaulisation, à l’installation

jusqu’à la livraison et l’usage par les clients. De 7 à 10000 logements par an.


Tous les logements Flexom

Engie via sa filiale Vertuoz, déploie sous Licence HEMIS pour ses projets SmartBuidling.

140 écoles de la ville de Paris sont équipés par HEMIS pour la régulation du chauffage.


UBIANT LAB

Les débuts de l’aventure


Afficheurs émotionels

Des figurines hebergent les capteurs et afficheurs

nécessaires à l’intelligence ambiante….


Prototypage avec Arduino


Merci pour votre attention

Documents

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