memoire M2

République Algérienne Démocratique et Populaire

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université Ibn Khaldoun de Tiaret
Faculté des Sciences Appliquées
Département de Génie Mécanique
PROJET DE FIN DE CYCLE MASTER
Domaine : Sciences et Technologie
Filière : Electromécanique
Parcours : Master Spécialité : Maintenance Industrielle
Thème : Réalisation d’une application IoT pour la surveillance de la maintenance industrielle. Étudiants: BENMOUSSA Oussama et MEDJAHRI AbdelIllah. Soutenance: 22/06/2025. Jury: M. BENSATALLAH A (Encadrant).

Remerciements

Remerciements à ALLAH. Gratitude envers Monsieur BENSATALLAH Aide (directeur de mémoire) pour sa disponibilité, sa patience et ses conseils. Remerciements aux membres du jury et à toute l’équipe pédagogique de l’Université Ibn Khaldoun de Tiaret pour la qualité de l’enseignement.

Dédicace

Dédicace de BENMOUSSA Oussama à ses parents, sa tante Alia, ses oncles Benaissa et Ahmed, ses frères Mustapha, Bouziane, Amine, Farouk, Abdelkader, Aymen et Ibrahim, son binôme Abdelillah, et son encadreur BENSATALLAH Aide.

Dédicace de MEDJAHRI AbdelIllah à ses parents, ses frères Mohamed, Bilal, et Aymen, sa sœur Soumia, son binôme Oussama, et Monsieur BENSATALLAH Aide.

Sommaire

Le document contient les sections suivantes: Remerciements, Dédicace, Résumé, Abstract, Sommaire, Liste des figures, Liste d’abréviations, Introduction générale, Chapitre I (La Maintenance Industrielle), Chapitre II (L'Internet des objets (IoT)), Chapitre III (la conception et l’architecture d’un système D’IoT pour maintenance industrielle), Chapitre IV (La réalisation système d'IoT pour maintenance industrielle), Conclusion générale, Bibliographie.

Chapitre I : La Maintenance Industrielle

I.1 Introduction

Présentation de la maintenance dans les systèmes industriels. Inclusion des logiciels de GMAO, capteurs IoT, industrie 4.0 (BIG data, automatisation), et systèmes experts en maintenance. Évocation des stratégies et politiques de maintenance.

I.2 Définition de Maintenance

La maintenance est l'ensemble des moyens nécessaires pour maintenir et remettre les facteurs d'opérations en bon état de fonctionnement.
La maintenance industrielle est définie par l'AFNOR comme une activité visant à maintenir ou rétablir un bien dans un état spécifique pour assurer un service déterminé.

I.3 Le but de la maintenance

Objectifs de la maintenance: Diminuer les stocks de fournitures industrielles, garder les pièces nécessaires au bon fonctionnement, reporter des investissements, améliorer la maintenance et la fiabilité. Selon (Monchy, 2000) : Accroître la durée de vie, améliorer la disponibilité et les performances, réduire les coûts de défaillance, réduire le coût global de possession, réduire le risque d’accidents, revaloriser la qualité du travail. Selon la norme NFX60-001 : Assurer un coût d'entretien optimal, maintenir la qualité, respecter le délai de production, assurer une meilleure sécurité.

I.4 Le rôle de la maintenance

Assurer la rentabilité des investissements matériels de l'entreprise en veillant à assurer un niveau de production définit par la politique de l'entreprise.

I.5 Compétences du technicien de maintenance

Compétences requises: Maintenance préventive, détection d'anomalies, diagnostic, remise en état, logistique de maintenance, gestion de la maintenance, participation à l'installation des équipements, participation à l'évolution économique, technologique et législative des installations.

I.6 Les Types de maintenance

I.6.1 Maintenance corrective

Maintenance effectuée après défaillance.

• Réparation : remise en état de fonctionnement conforme aux conditions données.

• Dépannage : remise en état provisoire qui sera obligatoirement suivi d'une réparation.

I.6.2 Maintenance préventive

Maintenance ayant pour objet de réduire la probabilité de défaillance ou de dégradation.
Les activités correspondantes sont déclenchées selon un échéancier établi à partir d'un nombre prédéterminé d'unités d'usage (maintenance systématique) et/ou de critères prédéterminés significatifs de l'état de dégradation du bien ou du service (maintenance conditionnelle).

I.6.2.1 Maintenance préventive systématique

Remplacements des pièces et des fluides ont lieu quel que soit leur état de dégradation, et de façon périodique.

I.6.2.2 Maintenance préventive conditionnelle

Remplacements après une analyse de leur état de dégradation. Une décision volontaire est alors prise d'effectuer les remplacements ou les remises en état nécessaires.

I.6.3 Maintenance prévisionnelle

Maintenance préventive subordonnée à l'analyse de l'évolution de paramètres significatifs de la dégradation du bien, permettant de retarder et de planifier les interventions.

I.7 Le plan de maintenance préventive doit comprendre

a. La liste des équipements critiques.
b. La fréquence de réalisation des actions préventives.
c. Les références des enregistrements qualité consignant les résultats des actions entreprises.
d. La date, le nom, la fonction et l’approbation du Chef hiérarchique ERQ ME 14.

I.8 Les niveaux de maintenance

I.8.1 Les 5 niveaux de maintenance

La norme NFX 60-010 propose, à titre indicatif, les cinq niveaux suivants. Leur utilisation pratique, après une définition précise, dépend du bien à maintenir et suppose l'accord des parties présentes.

Niveaux de maintenance définie par rapport :
 à la nature de l'intervention
 à la qualification de l'intervenant
 aux moyens mis en œuvre

I.9 Les outils de maintenance

Outils modernes incluent : Capteurs IoT, Logiciels de GMAO. Tendances actuelles : Industrie 4.0 (BIG data, automatisation) et systèmes experts en maintenance.

I.10 Gestion de maintenance assistée par ordinateur

La GMAO (Gestion de Maintenance Assistée par Ordinateur) fait partie du système d’information (SI). Un SI est un ensemble organisé de ressources pour collecter, stocker, traiter et distribuer l'information. Les progiciels de GMAO permettent de programmer et suivre, sur les plans techniques, budgétaires et organisationnels, toutes les activités d'un service de maintenance.

GMAO: progiciel organisé autour d’une base de données permettant de programmer et de suivre sous les trois aspects techniques, budgétaire et organisationnel, toutes les activités d’un service de maintenance et les objets de cette activité (services, lignes d’atelier, machines, équipements, sous-ensembles, pièces, etc) à partir de terminaux.

Tous les progiciels de GMAO ont en commun la même structure modulaire proposant les mêmes fonctions. Mais, selon les logiciels, les fonctions remplies sont diversement dénommées, diversement réparties et diversement organisées.

Les modules analysés sont les suivants :

1. gestion des équipements ;

2. gestion du suivi opérationnel des équipements ;

3. gestion des interventions en interne et en externe ;

4. gestion du préventif ;

5. gestion des stocks ;

6. gestion des approvisionnements et des achats ;

7. analyses des défaillances ;

8. gestion du budget et suivi des dépenses ;

9. gestion des ressources humaines ;

10. tableaux de bord et statistiques ;

11. autres modules et interfaçages possibles.

I.11 Les systèmes de gestion de connaissances en maintenance

Un système expert (SE) est un logiciel qui, dans le cadre d’un domaine d’application déterminé, résout les problèmes d’un utilisateur d’une manière proche de celle d’un expert. Composé d’une base de connaissances (faits, règles d’inférence) et d’un moteur d’inférence, qui utilise les faits et règles pour arriver à la solution.

Un système expert (ref) est un outil capable de reproduire les mécanismes cognitifs d'un expert, dans un domaine particulier. Il s'agit de l'une des voies visant l'intelligence artificielle. Un système expert se compose de trois parties: une base de faits; une base de règles; et un moteur d'inférence.

I.12 Les systèmes experts en maintenance

Un système expert (SE) est un logiciel qui, dans un domaine spécifique, résout les problèmes comme un expert. Il est constitué d'une base de connaissances et d'un moteur d'inférence.

Selon (Bacha, H. B.,) Le système expert réalisé pour la maintenance est un système informatique destiné à déterminer une cause de défaillance d’un équipement à partir d’une analyse et d’une représentation des connaissances et du raisonnement d’un ou de plusieurs spécialistes de maintenance.

I.13 Réalité augmenté

La réalité augmentée (RA) révolutionne la maintenance industrielle en fusionnant monde physique et données numériques, offrant gains d'efficacité, de sécurité et de productivité.

I.13.1 Principes technologiques et fonctionnement

 Superposition numérique : Ajout d'éléments virtuels (modèles CAO, instructions, données IoT) au champ de vision via casques (HoloLens), tablettes ou smartphones, reconnus par analyse d'images et de textures.
 Interaction sans marqueurs : Reconnaissance automatique des équipements sans étiquettes physiques, utilisant des codes (ex : Bleam) ou la géolocalisation.
 Intégration IT/OT : Couplage avec la GMAO et l'IoT pour un flux d'informations temps réel (ex : historique des interventions, données capteurs).

I.14 Les systèmes de Capteurs IoT pour la maintenance prédictive.

Les capteurs IoT (Internet des Objets) collectent, transmettent et analysent des données en temps réel sur l'état des équipements industriels. Intégrés à la GMAO, ils permettent d'anticiper les pannes via l'analyse prédictive, réduisant les coûts et améliorant la fiabilité.

I.15 Smart maintenance dans l'Industrie 4.0

L'Industrie 4.0 est l'intégration de technologies numériques intelligentes dans la production et les processus industriels (IoT, IA, Big Data, robotique, automatisation).

La maintenance 4.0, ou "Smart Maintenance", optimise les opérations de maintenance en utilisant les technologies numériques pour prédire les défaillances et intervenir proactivement.

I.16 Conclusion

Rappel des thèmes principaux abordés dans le chapitre : maintenance, outils modernes (GMAO, capteurs IoT), Industrie 4.0, et systèmes experts.

Chapitre II : L'Internet des objets (IoT)

II.1 Introduction

L'Internet des Objets (IoT) transforme notre manière d'interagir avec le monde physique et numérique. Il désigne un réseau étendu d'objets physiques équipés de technologies pour collecter, transmettre et recevoir des données via Internet, sans intervention humaine.

II.2 Définition d’internet des objets

Selon (Vermesan et al ) L'IoT est un écosystème de réseaux décentralisés où des objets physiques munis de capteurs, d'actionneurs et d'identités numériques uniques échangent des données via des protocoles IP, permettant une intégration transparente entre mondes physique et numérique.

Le CERP-ido «cluster des projets européens de recherche sur l’internet des objets» définit l’internet des objet comme une infrastructure dynamique d’un réseau globale .ce réseau globale a des capacités d’auto configuration basée sur des standards et des protocoles de communication interopérable .dans ce réseau les objet physiques et virtuels ont des identités des attributs physiques ,des personnalistes virtuelles et des interfaces intelligentes , et ils sont intégrés au réseau du façon transparente.

II.3 Définition d’un objet connecté

Un objet connecté est adapté à un usage, possède une forme d'intelligence et la capacité de recevoir/transmettre des données avec des logiciels grâce à des capteurs embarqués.

II.4 Infrastructure de communication

Les objets se connectent à Internet via une passerelle ou un hub numérique. L’infrastructure réseau la plus souvent mise en œuvre peut se représenter comme montrer la figure. Les objets connectés communiquent entre eux, ou avec les serveurs de traitement, prioritairement par le réseau Internet.

II.5 Fonctionnement technique

Un système IoT fonctionne en quatre étapes clés (13:))

1. Capture des données via des capteurs (température, mouvement, etc.)

2. Partage des données vers le Cloud ou d'autres appareils via divers protocoles (Wi-Fi, Bluetooth, 5G, LoRa…)

3. Traitement des données (localement ou dans le cloud)

4. Exploitation des données pour déclencher des actions ou fournir des insights

II.6 Critère des Plateformes d’IOT

[plateforme-iot-definition, 2021] La plateforme IoT rassemble un ensemble de services qui permettent de collecter, stocker, corréler, analyser et exploiter des données. Elle fait ainsi référence au logiciel de support qui connecte l’ensemble du système IoT, en facilitant la communication, le flux de données, la gestion des périphériques et la fonctionnalité des applications.

[iot-platform-tools, 2021] Les plateformes et outils IoT sont considérés comme le composant le plus important de l'écosystème IoT. Tout appareil IoT permet de se connecter à d'autres appareils et applications IoT pour transmettre des informations à l'aide de protocoles Internet standard.

II.6.1 La plate-forme AWS IoT (Amazon Web Service)

AWS IoT est une plate-forme qui permet de connecter les appareils aux services AWS et à d’autres appareils. Elle sécurise les données et interactions, traite les données transmises par les différents appareils et déclenche des actions en conséquence.

II.6.2 Google Cloud Platform

Cette infrastructure permet de gérer les flux de données alimentés par des millions d’appareils intelligents dans Internet of Things.

II.6.3 IBM Cloud Platform

IBM Watson IoT Platform fournit aux applications un accès puissant aux terminaux et aux données IoT afin de vous aider à composer rapidement des applications d’analyse, des tableaux de bord de visualisation et des applications IoT mobiles.

II.6.4 Cloud Storage « ThinkSpeak »

ThingSpeak est une API et une application open source pour « Internet des objets », permettant de stocker et de collecter les données des objets connectés en passant par le protocole HTTP via Internet ou un réseau local.

II.6.4 .1 Fonctions de ThingSpeak

 API ouverte ;
 Collecte de données en temps réel ;
 Donnés de géolocalisation ;
 Traitement des données ;
 Visualisations de données ;

II.6.5 Zetta

Zetta [zettajs] est une plate-forme IoT basée sur une API basée sur Node.js. Il est considéré comme une boîte à outils complète pour créer des API HTTP pour les appareils.

II.7 Critère des protocoles d’IdO

Les protocoles sont basés sur les éléments de base de construction une application web tel que TTTP, URI et rest ful, API dans cette section on va expliquer ces technologies avant d’entamer les protocoles des IOT.

II.8 Le protocole HTTP

L’Hypertext Transfer Protocol est un protocole de communication client-serveur développé pour le World Wide Web. HTTPS est la variante sécurisée par l'usage des protocoles Transport Layer Security. HTTP est un protocole de la couche application.

II.8.1 Les méthodes de protocole HTTP

Le protocole http supporte les Uniform Resource Identifier (URIs) ce qui va permettre de spécifier la cible grâce à un nom d’hôte, un port, un chemin et un paramètre de requête. Toutes les méthodes et les opérations faites par Le protocole http repose sur URIs.

"GET" Cette méthode récupère la représentation de l'information correspondant à la ressource identifiée par la requête URI.

"POST"Cette méthode demande le traitement de la représentation jointe à la ressource identifiée par la requête URI. Normalement cela aboutit à la création d'une nouvelle ressource ou de sa mise à jour.

"PUT" Cette méthode demande que la ressource identifiée par la requête URI soit mise à jour avec la représentation jointe. Le format de la représentation est spécifié par le type de media et le codage contenu dans l'option Content-Format, si fournie.

"DELETE" Cette méthode demande que la ressource identifiée par la requête URI soit supprimée.

II.9 RESTful

REST (Representational State Transfer) est un style d’architecture permettant de construire des applications (Web, Intranet, Web Service). Il s’agit d’un ensemble de conventions et de bonnes pratiques à respecter et non d’une technologie à part entière. L’architecture REST utilise les spécifications originelles du protocole HTTP, plutôt que de réinventer une surcouche (comme le font SOAP ou XML-RPC par exemple)

Règle n°1 : l’URI comme identifiant des ressources.
Règle n°2 : les verbes HTTP comme identifiant des opérations : La seconde règle d’une architecture REST est d’utiliser les méthodes de HTTP pour faire les opérations dans l’URI de la ressource GET, POST, DELETE et PUT.

Règle n°3 : les réponses HTTP comme représentation des ressources.
Règle n°4 : les liens comme relation entre ressources.
Règle n°5 : un paramètre comme jeton d’authentification

II.10 CoAP (Constrained Application Protocol)

COAP (Constrained Application Protocol) est un protocole de transfert Web optimisé pour les périphériques et réseaux contraints utilisés dans les réseaux de capteurs sans fil pour former l'Internet des objets. Le protocole CoAP se situe au niveau applicatif de la couche OSI et s’appuie sur UDP pour la communication.

Les différentes caractéristiques du protocole.
 Le support des méthodes GET, POST, DELETE et PUT (similaire à HTTP)
 La gestion des Uniform Resource Identifier URI.
 Le support de différents content-type : JSON, XML, EXI
 Les différents types de message CON (Confirmable), NON (Non Confirmable), ACK, RST
 Des réponses adaptées en 2.xx (bien reçu), 4.xx (mauvaise requête), 5.xx (erreur du serveur)
 Une multitude d'options (Token, content-type, Etag, URI, etc …)

II.11 MQTT (Message Queue Telemetry Transport)

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) est un protocole de messagerie publish- subscribe basé sur le protocole TCP/IP .Il a été initialement développé par Andy Stanford-Clark (IBM) et Arlen Nipper (EuroTech). Pour communiquer avec MQTT, les objets connectés utilisent un broker, c'est-à-dire un programme en charge de la réception des informations publiées afin de les transmettre aux clients abonnés. Le broker a un rôle de relais.

II.12 XMPP (Extensible Message and Presence Protocole)

XMPP Est une Norme de messagerie instantanée IETF (IM) qui est utilisé pour les conversations Multipartis, les appels vocaux et vidéo et la télé présence. Il permet aux utilisateurs De communiquer entre eux en envoyant des messages instantanés sur Internet quel que soit le système d’exploitation qu’ils utilisent.

II.13 AMQP (Advanced Message Queing Protocol)

AMQP est un Protocole de couche d’application standard ouvert pour l’IoT se concentrant sur des Environnements axés sur les messages. Il requiert un protocole de transport sécurisé.

II.14 MODBUS

MODBUS est un protocole de communication non-propriétaire, créé en 1979 par Modicon (absorbée en 1996 par Schneider Electric), utilisé pour des réseaux d'automates programmables, relevant du niveau applicatif, c'est-à-dire du niveau 7 du Modèle OSI.

II.15 Domaines d'application

L'IOT sont appliquées dans plusieurs domains pour améliorer la productivité et de rendre les objets plus intelligents.

II.15.1 Les villes intelligentes

L’IOT permettra une meilleure gestion des réseaux divers qui alimentent nos villes (eaux, gaz, électricité, etc…)En permettant un contrôle continu en temps réel et précis.

II.15.2 La domotique en milieux urbains

Services offerts par la domotique couvrent 3domaines principaux :

1. Assurer la protection des personnes et des biens en domotique par la prévenir des risques d’accident (incendie, fuite de gaz…)

2. Confort de la vie quotidienne surtout pour les personnes âgées ou handicapées

3. Faciliter les économies d’énergie grâce à la réactivité maîtrisée d’une maison intelligente.

II.15.3 Le transport

Le nombre de véhicules intelligents augmente, car ils contiennent déjà des capteurs et des moyens de communication pour faire face aux embouteillages, à la sécurité, à la pollution, au transport efficace des marchandises, etc.

II.15.4 L'agriculture

L'objectif de l'agriculture intelligente est de renforcer la capacité des systèmes agricoles à contribuer à la sécurité alimentaire.

II.15.5 L'industrie

Parmi les avantages importants que l'Internet des objets a apportés au domaine industriel en résolvant certains des problèmes auxquels il était confronté précédemment: d’optimisation (chaîne logistique) de transformation des processus d’entreprise d’amélioration de l’efficacité et de la productivité de traçabilité et de sécurité

II.15.6 Maintenance IoT

 Maintenance prédictive des machines
 Optimisation des chaînes de production
 Gestion logistique -Santé

Enjeux et défis
Malgré son immense potentiel, l'IoT soulève plusieurs défis majeurs :
 Sécurité et vie privée : multiplication des points d'entrée pour les cyberattaques
 Interopérabilité : manque de standards universels entre fabricants
 Gestion des données : volume croissant d'informations à traiter (73 zettaoctets prévus en 2025)
 Impact environnemental : consommation énergétique et gestion des déchets électroniques
 Aspects éthiques : surveillance accrue et utilisation des données personnelles

II.16 Conclusion

Ce chapitre a exploré le concept de l'IoT, son infrastructure de communication et ses applications variées. L'IoT évolue d'une simple connexion d'objets vers un système cognitif auto-organisé, intégrant couches matérielles (capteurs), logicielles (IA) et normatives (RGPD/cybersécurité).

Chapitre III : la conception et l'architecture d'un système D'IoT pour maintenance industrielle

III.1 Introduction

Un système IoT (Internet of Things) repose sur l’interconnexion entre des éléments matériels et logiciels, tous indispensables pour collecter, transmettre, analyser et utiliser des données. Dans ce chapitre nous présentons les composants essentiels d’un système IoT pour la maintenance industriel et l’architecture globale utilisée pour la collecte des données via des capteurs. Cette architecture permet la collecte et le traitement des données (localement ou dans le cloud) et l’exploitation des données pour déclencher des actions ou fournir des insights.

III.2 Etude de système de maintenance IoT par la méthode UML

Les diagrammes UML (Unified Modeling Language) sont des plans visuels utilisés pour illustrer la structure et le comportement des systèmes, en particulier dans le cadre du développement de logiciels et de la gestion de projet.

La méthode UML nous a permet d’étudier et de modéliser un système IoT de maintenance et aussi permet la conception de modele BD selon les besoin d’utilisation, nous avons pris l’étude de cas d’un groupe motopompe électrique afin de placer et installer les différente capture pour la collecte et l’analyse des information utile à la maintenance comme montre la figure suivante pour comprendre bien le principe de son fonctionnement et l’importance de la surveillance vibratoire et température pour suivre état de la cette machine afin d’éviter les défaillances. Pour utiliser la méthode UML il faut premièrement faire une étude bien détaillée sur l’analyse fonctionnelle du système à modéliser pour collecter les informations et les besoins de l’utilisateur.

L'architecture d'une application IoT complète est généralement organisée en plusieurs couches interconnectées, chacune ayant un rôle spécifique :

 Couche Périphérique : Capteurs/Actif: Collecte des données (température, humidité, …..) sur les actifs.
 Couche réseaux : Localement et communiquent avec le cloud ou un gateway en utilisant les protocoles de communication : http, Wi-Fi, 4G/5G.
 Couche Cloud : Ingestion des données et stockage Bases de données en utilisant Mysql.
 Couche Applications : cette couche est dédiée à l’utilisateur final tel que (technicien de maintenance, expert de maintenance, responsable de maintenance…), elle permet d’utiliser des tableaux de bord et visualisation des données pour les utilisateurs. Et aussi la notifications/Alertes par SMS ou Email.

La conception détaillée par UML Pour bien détaillée cette architecture nous avons utilisé les principaux diagrammes UML:
Diagramme de cas d’utilisation : montre les interactions entre les utilisateurs (technicien, administrateur) et l’application (consulter données, recevoir alertes, configurer équipements).

Diagramme de séquence : détaille l’enchaînement des messages entre capteurs, serveur HTTP, base de données et application lors de l’envoi d’une donnée.

Diagramme de classes : (classes Capteur, Machine, Utilisateur, Notification, etc.)
Nous avons utilisé PlantUML (ref) pour dessiner les diagrammes de séquence, diagrammes de cas d’utilisation et les diagrammes de classes. Nous avons conçu un modèle de base de données pour une application IoT de maintenance industrielle. Ce modèle doit couvrir les entités principales telles que les actifs, les captures, les mesures, les alertes et les ordres de travail:

III.3 Les classes ou les tables

Dans le diagramme de classe présenté dans la figure les Classes Définissent les entités du système et les attributs spécifient les données contenues dans chaque classe. Nous présentons les différentes classes et relations dans notre système IOT.

III.3.1 Classes

 Actifs: Équipements ou machines industrielles surveillés, Il existe de nombreux types Actifs (pompe, mouture, vontilteyr…)
 Capteur : dispositif matériel qui capture des données sur leur environnement physique, en détectant des changements comme la température, le mouvement, la lumière, le son, etc.
 Capteur: les captures installées sur les actifs pour mesurer des paramètres (températures, vibrations…etc.).
 Type de captures: Il existe de nombreux types de capteurs IoT, chacun conçu pour capturer des types spécifiques de données du monde physique (t,)
 Musèrent : Un capteur génère des données en continu c’est la “valeur observée” par “unité de mesure” à “instant” donnée.

III.4 Les relations entre les classes

Actifs → Capteur : les captures installées sur les actifs pour mesurer des paramètres (températures, vibrations…etc.).

Actifs → Capteur : Un actif a plusieurs capteurs
Capteur → Donnée Capteur : Un capteur génère des données en continu.
Équipement → Maintenance : Historique des interventions.
Donnée Capteur → Alerte : Déclenchement d'alertes basé sur les seuils. C’est un dire dans la phase d’Exploitation des données pour déclencher des actions ou fournir des insights

Ces données sont liées via des clés étrangères dans la base relationnelle MYSQL (pour la gestion) Flux de Données Typique:

1. Capteur →Collecte température moteur (120°C).

2. Edge → Filtrage + comparaison au seuil (100°C) → Alerte locale

3. Cloud → Stockage + analyse vibratoire corrélée

4. IA → Modèle prédictif : "Roulement défaillant dans 48h (prob. 92%)"

5. Application → Création automatique d'un ordre de travail dans le CMMS

III.5 Diagramme de séquence

Afin de mieux comprendre le principe de la communication planifiée entre les différentes composantes évoquées précédemment au niveau de la nouvelle architecture, nous présentons dans la figure 11 le diagramme de séquence décrivant le processus de transfert des données entre le serveur HTTP, les capteurs, Base de données MySql, utilisateur).

Les diagrammes de séquence capturent le flux de messages dans un processus particulier, en mettant en évidence :

 Objets: Participants à la séquence.
 Messages: Communications échangées entre les objets.
 Barres d'activation: Indique quand un objet est actif au cours de l'interaction.

III.6 Sécurité de l’application Iot pour la MI

III.6.1 Sécurité des données et communications

 Sécurité des capteurs : chaque ESP32 est configuré avec des identifiants uniques et des clés de chiffrement.
 Sécurité réseau : protocole TLS/SSL utilisé pour sécuriser les échanges HTTP.
 Sécurité d’application :
o Droits d’accès selon le rôle (technicien, admin)
o Logs d’activités pour la traçabilité
 Sauvegarde et disponibilité : sauvegardes régulières de la base de données et système redondant pour garantir une haute disponibilité.

III.7 Conclusion

Ce chapitre a présenté la conception d’un système IoT dédié à la maintenance industrielle, en mettant en avant les composants essentiels et l’architecture en couches du système. La modélisation UML a permis de structurer les interactions entre capteurs, base de données, cloud et utilisateurs. L’utilisation des diagrammes UML a facilité la compréhension du fonctionnement du système et la gestion des données issues des capteurs. De plus, des mécanismes de sécurité ont été intégrés pour garantir la fiabilité et la protection des données. Ce travail constitue une base solide pour le déploiement d’un système de maintenance intelligent et prédictif.

Chapitre IV : La réalisation système d'IoT pour maintenance industrielle

IV.1 Introduction

L’étude des IoT peut intervenir par rapport plusieurs axes. Dans ce chapitre nous présentons la réalisation d’une application de IoT pour démontrer l’importance de big data et l’utilisation des protocoles d’IOT. Nous utilisons le logicile EthnosData por stocker le BIG data capté. Nous utilisons Arduino IDE pour programmer la carte Uno et la carte Wifi avec les différent capteurs utilisés. Pour implémenter IoT nous utilisons protocole http avec la réalisation d’une interface web HTML.

IV.2 Arduino IDE

a. Carte Arduino
L'Arduino est une plateforme de développement open-source largement utilisée pour les projets IoT en raison de sa facilité d'utilisation et de sa flexibilité. Il offre une interface conviviale pour la programmation et dispose de nombreuses bibliothèques disponibles, ce qui simplifie l'intégration des capteurs et la communication avec d'autres périphériques. L’Arduino est une plateforme de prototypage destinée à la création d'objets interactifs. Elle se compose d'une carte électronique dotée de divers composants intégrés et est accompagnée d'un environnement de programmation convivial. Cette combinaison permet aux utilisateurs de développer et de réaliser des projets créatifs mettant en œuvre des fonctionnalités interactives et personnalisées. En effet, l'environnement matériel et logiciel d'Arduino offre une approche accessible même aux utilisateurs n'ayant pas une connaissance approfondie de l'électronique. Il permet à l'utilisateur d'exprimer ses idées de projet en expérimentant directement avec le matériel, tout en bénéficiant d'une abondance de ressources en ligne pour obtenir de l'aide et des informations supplémentaires. Cela permet aux utilisateurs de réaliser leurs projets en s'appuyant sur des exemples de code, des tutoriels, des forums de discussion et une communauté active prête à partager son expertise.

La carte est « open source » c-à-d qu’on peut le copier, le fabriquer et le modifier librement. L’environnement de programmation est libre qu’on peut l’utiliser et le modifier librement.

Il existe différents carte d’Arduino tels que :
 Arduino Uno (R3).
 Arduino Nano.
 Arduino Micro.
 Arduino Due.
 LilyPad Arduino Board.
 Arduino Bluetooth.

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