Réseaux de capteurs sans fil – Les solutions Newsteo

mars 2013
NEWSTEO
RESEAUX DE CAPTEURS SANS FIL – LES
SOLUTIONS NEWSTEO
White Paper | Newsteo
Réseaux de capteurs sans fil – Les solutions Newsteo
White Paper
Table des matières
1 INTRODUCTION
3
1.1 LE DATA LOGGER
1.2 L’EMETTEUR – RECEPTEUR RADIO ET LE LOGICIEL
3
5
2 CREER UN RESEAU DE CAPTEURS SANS-FIL
6
2.1 CREER UN RESEAU DE CAPTEUR MONO-SITE
2.1.1 SUR PC
2.1.2 SUR AUTOMATE (PLC)
2.1.3 AUTONOME PAR UNE PASSERELLE ETHERNET
2.1.4 COMPARATIF DES SOLUTIONS D’ARCHITECTURE MONO-SITE
2.2 CREER UN RESEAU DE CAPTEUR MULTI-SITES
2.2.1 AVEC UN COLLECTEUR (PASSERELLE ETHERNET)
2.2.2 AVEC DES PC ET LE LOGICIEL RF MONITOR GOLD
2.2.3 COMPARATIF DES SOLUTIONS D’ARCHITECTURE MULTI-SITE
2.2.4 HEBERGEMENT DE LA BASE DE DONNEES PAR NEWSTEO VS. HEBERGEMENT PAR LE CLIENT
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1 Introduction
Newsteo commercialise une large gamme de produits permettant la surveillance de différents
paramètres (température, humidité, choc…) pour le monde industriel et du transport. Grâce aux
produits fournis par Newsteo, il est possible de créer un Réseau de capteurs sans-fil, à des fins de
monitoring ou de traçabilité. Plusieurs types d’architectures sont possibles, permettant de mettre au
point la solution la plus adaptée à l’application.
La structure des réseaux de capteurs s’articule autour de 4 éléments :
Elément
Le data logger
L’émetteur - récepteur radio
Le logiciel de paramétrage
Le logiciel d’affichage
Descriptif
Elément qui prend la mesure : il est composé d’une partie
électronique et d’une partie capteur.
Newsteo propose plus d’une trentaine de data loggers pour
tout type de mesure : température, humidité, fissure…
Elément qui permet de communiquer par radio avec le data
logger.
Newsteo propose des récepteurs radio USB pour PC, des
récepteurs radio-Ethernet…
Ce logiciel va permettre d’envoyer des commandes au datalogger, à travers l’émetteur-récepteur radio
Ce logiciel va permettre d’afficher les mesures des data
loggers et de les présenter le plus ergonomiquement possible.
Figure 1 : Tableau de présentation des principaux éléments de l’architecture
1.1 Le data logger
C’est l’élément de prise de mesure, qui va être placé dans l’environnement à surveiller.
Figure 2 : Exemple de data loggers
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Capteur
Interface
capteur
Micro
processeur
Radio 868 MHz
Antenne
Mémoire Flash
Alimentation
(stockage des
mesures)
(batterie ou alim.
Secteur)
Newsteo Data Logger
Figure 3 : Schéma bloc du data logger Newsteo
Les data loggers de caractérisent par plusieurs éléments :
Element
Le capteur
Le cœur
Alimentation
Radio
Interne
Il est placé dans le boitier : température, humidité,
choc…
Externe
Il est placé au bout d’une sonde, à l’extérieur du boitier :
température, humidité, fissuromètre, 0-10 V, 4-20 mA…
Permet de piloter le capteur, de le réveiller et prendre la mesure à la
fréquence paramétrée
Sur batterie
La quasi-totalité des data loggers est alimentée sur
batterie. Cela permet de facilement les positionner dans
l’environnement à surveiller.
Sur secteur
Si certains capteurs sont très consommateurs en énergie,
il est alors préférable d’alimenter le data logger et le
capteur par le secteur, ou par panneaux solaires
Radio 868 Mhz, permettant d’atteindre des portées de plusieurs
kilomètres
Antenne interne (dans le boitier) ou externe en fonction des références
A noter :
 Tous les data loggers Newsteo intègrent le même protocole radio et il est ainsi possible de
panacher les références de loggers au sein de la même installation.
 Pour vous aider à sélectionner le data logger correspondant au mieux à votre application,
vous pouvez consulter le catalogue Newsteo présentant toutes les références 1.
1
http://www.newsteo.com/plaquettes/Newsteo_Catalogue_FR.pdf
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1.2 L’émetteur – récepteur radio et le logiciel
L’émetteur-récepteur radio permet une communication uni ou bidirectionnelle entre le data logger
et le logiciel de paramétrage.
-
-
Communication data-logger vers émetteur-récepteur radio
o Transmission de la mesure
o Envoi d’une alerte en cas de dépassement de seuil
Communication émetteur-récepteur radio vers data-logger
o Envoi des paramétrages : réglage des seuils, remise à l’heure, fréquence de prise de
mesure, mise à jour logiciel embarqué…
Clé RF-to-USB
Cible
Mode
communication
PC
de Communication
bidirectionnelle
Logiciel de
paramétrage associé
(pour paramétrage
des loggers à distance)
RF Monitor
Logiciel de
visualisation des
mesures
RF Monitor
DB Monitor
WebMonitor
(si
données stockées sur
plate-forme Newsteo)
Clé RF-to-Modbus
Collecteur Ethernet
Automate
Communication
unidirectionnelle
(Logger vers récepteur)
Logiciel client.
Newsteo fournit une
spécification
d’intégration,
détaillant
comment
intégrer le protocole
de transmission.
Pour paramétrer les
loggers,
il
est
nécessaire d’utiliser en
parallèle un PC et une
clé RF-to-USB
Logiciel client.
Cloud
Communication
bidirectionnelle
WebMonitor
DB Monitor
WebMonitor
(si
données stockées sur
plate-forme Newsteo)
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2 Créer un réseau de capteurs sans-fil
La première question à se poser est de savoir combien il y aura de points de collecte (donc de
récepteurs radio) et de consultation.
Par exemple, si on souhaite faire une mesure
de température dans 3 chambres froides
situées dans la cuisine d’un restaurant, avec un
PC permettant de collecter et visualiser les
mesures, nous sommes dans une installation
« mono-site ».
Figure 4 : Installation mono-site
Figure 5 : Installation multi-site
Le restaurateur souhaite utiliser un PC permettant de collecter et afficher les mesures et souhaite
aussi consulter les mesures quand il est chez lui. Dans ce cas, il s’agit d’une installation « multi-site ».
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Figure 6 : Installation multi-site
Il est également possible d’équiper plusieurs sites distants les uns des autres et dont les mesures
sont groupées dans une base de données centrale, et consultable de n’importe où.
En résumé :
Nombre de points de collecte
1
1
Plusieurs
Plusieurs
Nombre
de
points
de
consultation
1
(identique au point de collecte)
Plusieurs
1
Plusieurs
Type d’installation
Installation mono-site
Installation multi-site
Installation multi-site
Installation multi-site
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2.1 Créer un réseau de capteur mono-site
2.1.1
Sur PC
Figure 7 : Installation mono-site sur PC
Equipement nécessaire :
Elément
Le(s) data logger(s)
L’émetteur - récepteur radio
Le logiciel de paramétrage
Le logiciel d’affichage
Le poste de réception et de
consultation
Description
Au choix, dans le catalogue Newsteo
Clé RF-to-USB pour PC
RF Monitor version Premium
RF Monitor version Premium
Un PC
Cette architecture permet de mettre en place rapidement une surveillance temps réel dans un site.
C’est la solution la plus économique.
A noter :
 Il est nécessaire de posséder les droits Administrateur du PC sur lequel on installe le logiciel
RF Monitor Premium.
 Il est recommandé d’utiliser un PC dédié à l’application de surveillance en temps réel, et non
un PC que l’on utilise en parallèle pour d’autres tâches.
 Le logiciel RF Monitor permet de paramétrer l’envoi automatique d’emails en cas d’alerte sur
un data logger.
 Une version RF Monitor Premium CFR21 est disponible
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2.1.2
Sur Automate (PLC)
Figure 8 : Installation mono-site sur PC
Equipement nécessaire :
Elément
Le(s) data logger(s)
Le récepteur radio
Description
Au choix, dans le catalogue Newsteo
Clé RF-to-Modbus pour Automate.
2 versions de récepteur sont disponibles, pour une connexion
en RS232 ou RS485 à l’automate
Le poste de réception et de Automate
consultation
Cette architecture permet de faire dialoguer les data loggers Newsteo avec des automates
industriels. Il est toujours possible d’utiliser cette structure pour une architecture multi-site mais
dans ce cas, la mise en réseau de l’installation est effectuée par l’intégrateur. Newsteo ne fournit pas
cette partie de l’installation, qui vient en aval de l’automate.
A noter :
 Newsteo commercialise un kit d’intégration pour le récepteur Modbus. Grâce à ce kit, il est
possible de faire dialoguer l’automate avec le récepteur, selon un protocole ModBus
 L’Interface Homme Machine pour permettre d’afficher les mesures (si cela est pertinent dans
l’application) est à développer par le client
 Le récepteur Modbus est unidirectionnel. Il ne permet pas d’envoyer des commandes aux
Loggers. Il est nécessaire d’utiliser pour cela un PC équipé du logiciel RF Monitor Premium et
d’une clé RF-to-USB (cet équipement est fourni dans le kit d’intégration).
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2.1.3 Autonome par une passerelle Ethernet
Cette solution est possible pour équiper un seul site. Cependant, comme le poste de collecte n’est
pas le poste de consultation, elle est considérée par Newsteo comme une installation multi-site (Cf.
2.2 Créer un réseau de capteur multi-sites).
Figure 9 : Installation mono-site avec passerelle Ethernet
2.1.4
Comparatif des solutions d’architecture mono-site
Avantages
Sur PC avec logiciel RF Facile d’installation
Monitor Premium
Solution peu couteuse
Sur Automate
Avec passerelle radio
vers
Ethernet
(Collecteur)
et
hébergement plateforme Newsteo
Inconvénients
Nécessite un PC toujours allumé
Solution non autonome, risque de
« plantage » du PC
Intégration dans un réseau/une Implique une petite adaptation modbus
installation déjà existante
pour communiquer avec le récepteur
radio
Solution
unidirectionnelle,
la
modification de paramétrage des data
loggers doit se faire avec RF Monitor
Facile d’installation
Peut évoluer vers une solution
multi-site
Facile d’utilisation
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2.2 Créer un réseau de capteur multi-sites
2.2.1 Avec un Collecteur (passerelle Ethernet)
Le Collecteur est la solution la plus simple et la plus performante pour mettre en place une solution
multi-site lorsqu’un réseau est déjà présent (intranet ou internet).
Figure 10 : Installation multi-site avec passerelle Ethernet
Le collecteur Ethernet peut permettre d’équiper un ou plusieurs sites. L’architecture est la suivante :
-
Le(s) data logger(s) envoie(nt) la mesure au Collecteur
Le Collecteur réceptionne les mesures puis les envoie par Ethernet sur une base de données
o En règle générale, la base de données est stockée par Newsteo, sur la Plate-forme
Newsteo.
o La base de données peut aussi être hébergée par le client lui-même, mais
l’installation est alors complexe et demande des compétences réseaux poussées.
-
Les mesures sont alors consultables en se connectant à la base de données :
o
o
L’utilisateur y accède par un navigateur Internet, sur www.newsteowebmonitor.com, avec un identifiant et un mot de passe (mode « client léger »)
Soit en utilisant le logiciel DB Monitor fourni par Newsteo, à installer sur le PC (mode
« client lourd »).
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Equipement nécessaire :
Elément
Le(s) data logger(s)
L’émetteur - récepteur radio
Le logiciel de paramétrage
Le logiciel d’affichage
Le poste de consultation
Descriptif
Au choix, dans le catalogue Newsteo
Collecteur Ethernet
Webmonitor (application web)
Webmonitor ou DB Monitor
Un PC avec accès Internet
A noter :
 L’installation est très rapide et facile en optant pour l’hébergement sur la plate-forme
Newsteo
 Plusieurs sites communiquent vers une base de données unique
 Les data loggers peuvent être paramétrés à distance, à travers l’interface web fournie.
 L’interface WebMonitor permet de paramétrer des alertes par email en fonction des
mesures relevées par les data logger
 L’interface WebMonitor permet de paramétrer des rapports PDF pour chaque logger, et de
les programmer tous les jours, semaine ou mois.
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2.2.2
Avec des PC et le logiciel RF Monitor Gold
Figure 11 : Installation multi-site avec PC et logiciel RF Monitor Gold
Le principe de l’installation est le même, le Collecteur est remplacé par un PC équipé d’une clé RF-toUSB et le logiciel RF Monitor Gold.
-
-
Le(s) data logger(s) envoie(nt) la mesure au PC équipé de la clé RF-to-USB Gold
Le PC réceptionne les mesures puis les envoie par Ethernet sur une base de données
o En règle générale, la base de données est stockée par Newsteo, sur la Plate-forme
Newsteo.
o La base de données peut aussi être hébergée par le client lui-même, mais
l’installation est alors complexe et demande des compétences réseau poussées.
Les mesures sont alors consultables en se connectant à la base de données :
o L’utilisateur y accède par Internet, sur www.newsteo-webmonitor.com, avec un
identifiant et un mot de passe (mode « client léger »)
o Soit en utilisant le logiciel DB Monitor fourni par Newsteo, à installer sur le PC (mode
« client lourd »).
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Equipement nécessaire :
Elément
Le(s) data logger(s)
L’émetteur - récepteur radio
Le logiciel de paramétrage
Le logiciel d’affichage
Le poste de réception et de
consultation
Descriptif
Au choix, dans le catalogue Newsteo
Clé RF-to-USB licence Gold pour PC
RF Monitor version Gold ou Webmonitor (application web)
Webmonitor ou DB Monitor
Un PC avec accès réseau
A noter :
 Le logiciel RF Monitor Gold permet de créer différents types d’utilisateurs qui devront
s’authentifier pour se connecter. Il est possible d’attribuer des droits différents à chaque
utilisateur
 Une version RF Monitor Gold CFR21 est disponible
 Il est nécessaire de posséder les droits Administrateur du PC sur lequel on installe le logiciel
RF Monitor.
 Il est recommandé d’utiliser un PC dédié à l’application de surveillance en temps réel, et non
un PC ou un serveur que l’on utilise en parallèle pour d’autres tâches.
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2.2.3
Comparatif des solutions d’architecture multi-site
Avec passerelle radio
vers
Ethernet
(Collecteur)
et
hébergement plateforme Newsteo
Avec
Logiciel
RF
Monitor Gold
2
Avantages
Facile d’installation
Facile d’utilisation
Solution « client léger » : pas de
logiciel à installer
Inconvénients
Pas de gestion des droits utilisateurs,
tous les utilisateurs ont l’ensemble des
droits 2
Permet la gestion des droits Si on souhaite avoir la gestion des droits
utilisateur, on doit travailler en « client
utilisateurs
lourd ». Il est nécessaire d’installer DB
Monitor sur chaque poste de
consultation
Version CFR21 disponible
Nécessite un PC
Solution non autonome, risque de
plantage du PC
Fonctionnalité en cours de développement, disponible S2 2013.
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2.2.4 Hébergement de la base de données par Newsteo vs. Hébergement par le client
Que ce soit dans une installation PC+RF Monitor Gold ou Collecteur, Newsteo recommande de
confier l’hébergement de la base de données à Newsteo, sur sa plate-forme sécurisée, qui offre
l’ensemble des services suivants :
1. Le Newsteo Collector ou le logiciel RF Monitor Gold envoient leurs mesures sur la plateforme Newsteo, où elles sont stockées.
- Le matériel est livré préconfiguré, il n'y a aucune installation de base de données à
effectuer
- Aucune compétence réseau nécessaire
- Base de données de 4 Go (extensible en option).
- Plusieurs collecteurs ou plusieurs logiciels Gold peuvent envoyer leurs mesures vers
une seule base de données. Dès lors, une seule souscription d’abonnement est
nécessaire.
- La souscription au service d’hébergement est dégressive en fonction de la durée
d’abonnement et est proposé à des tarifs très intéressants par rapport au gain de
temps d’administration.
2. L'utilisateur accède quand il le souhaite aux mesures
- L'accès aux mesures peut être effectué à l'aide du logiciel DB Monitor à installer sur
le PC du client ou en utilisant l'application web de supervision, Webmonitor,
disponible au travers d’Internet (via PC, smartphone…)
- Accès 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 aux mesures des loggers
- Accès sécurisé, identifiants et mot de passe requis
3. La plate-forme peut envoyer des alertes ou des rapports
- En utilisant Webmonitor: alertes immédiates par email en cas de dépassement de
seuil sur un logger et envoi automatique d'un rapport PDF chaque semaine
comprenant toutes les mesures et les alertes relevées par chaque logger
- En utilisant le logiciel DB Monitor: alertes immédiates par email en cas de
dépassement de seuil sur un logger
4. Gestion de la plate-forme par Newsteo
- Sauvegardes de base de données effectuées et garanties par Newsteo
- Une fois par an, envoi d'un DVD comprenant l'ensemble des mesures sur 1 an
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Comparatif
Hébergement Newsteo
Hébergement client


Hébergement
de la base de
données


Serveur


Installation
Très simple, il suffit de démarrer les Compliqué. Implique des connaissances
appareils. Le Collecteur se connecte poussées en administration réseau
automatiquement à la Plate-forme
Newsteo
Sur la plate-forme Newsteo, aucun Sur le serveur du client (serveur
Windows 2008 ou Windows 7), avec
matériel supplémentaire n’est requis
plate forme WampServer (SQL + PHP +
HTML)
Les autres bases (Linux, etc…) ne sont
pas supportées
Serveur Newsteo (pas de coût de Nécessite d’avoir ou d’acquérir un
serveur.
matériel supplémentaire)

Utilisation de
l’application
web
WebMonitor
Configuration
des emails
d’alertes


Inclus à l’offre d’hébergement
Non disponible


Envoi
automatique
de rapports
PDF
Sauvegarde
régulière de la
base de
données




Paramétrage
des data
loggers

La configuration se fait en quelques clics Ajout manuel de scripts php sur le
serveur
sur l’application web WebMonitor
La configuration se fait en quelques clics Non disponible
sur l’application web WebMonitor
Inclus
à
l’offre
d’hébergement, A effectuer par le client
sauvegarde effectuée par Newsteo +
envoi d’un DVD de backup par an


Le paramétrage peut être modifié via Implique d’être présent sur le site et
WebMonitor, de n’importe où dans le d’utiliser un PC équipé du logiciel RF
Monitor
monde

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