La plate-forme G-homeTech est un logiciel qui nous permet de capitaliser toutes les fonc-tionnalités qui sont développées sur la thématique de la gestion des flux énergétiques dans les bâtiments. Cette plate-forme est développée en Java au laboratoire G-SCOP en collaboration avec le laboratoire G2ELAB. Elle a été initiée par les travaux réalisés dans le cadre du projet ANR-Multisol (2006-2009, partenaires : Institut National de l’Energie Solaire (CEA), Schneider Electric, Armines, G2ELAB et G-SCOP). L’architecture logicielle et le processus de résolution sont décrits dans (Ploix et al., 2010) (voir la figure 2.7).
Figure 2.7 – Structure du système de gestion d’énergie dans l’habitat
Tous les problèmes d’optimisation de la gestion d’énergie que nous nous proposons d’étudier sont implantés dans G-homeTech, ce qui nous permet de visualiser les résultats d’une part, et de valider les résultats en simulation en utilisant le couplage anticipatif et réactif d’autre part.
4.1 Architecture générale
La plate-forme G-homeTech est structurée autour de 5 fonctionnalités qui sont indépendantes en terme de codage et qui échangent des informations (voir la figure 2.8).
4. La plate-forme de développement G-homeTech 47
Figure 2.8 – Architecture globale de la plate-forme G-HomeTech
4.2 Les contrôleurs
Un contrôleur est associé à chaque service défini dans la maison. Ces services doivent cor-respondre à l’un des modèles hébergés par la plate-forme. Au début de la thèse, il s’agissait des services décrits dans le problème HESP0. Le contrôleur est l’élément de communication avec chaque type d’équipement. Ces contrôleurs remplissent les fonctions suivantes :
– envoyer les données de configuration des équipements au système de gestion d’énergie : le type de service ainsi que les paramètres associés.
– envoyer des mesures au superviseur lorsque celui-ci en fait la demande : l’énergie consommée depuis la dernière requête du superviseur, l’état d’activation courant (si le service est actif, il a le droit de consommer de l’énergie, sinon le service est interrompu) et éventuellement le point de fonctionnement courant de l’équipement.
– recevoir des ordres comme : "fournir mesures", "activer", "désactiver le service", "fixer la consigne" ou "l’instant de démarrage à une valeur donnée".
4.3 Le prédicteur
Ce module a pour fonction de donner au module Superviseur toutes les informations liées au contexte d’utilisation, c’est-à-dire liées à un horizon de planification particulier. Il fournit les données météorologiques et les demandes de service des utilisateurs. Ce module pourra à l’avenir contenir des fonctions de calcul de prédiction pour ces données. Pour ce qui concerne cette thèse, nous considérons que ces données sont disponibles avec plus ou moins de précision sans considérer le moyen à partir duquel elles ont été obtenues.
4.4 Le superviseur
Le superviseur est la partie centrale du système, c’est le cœur du système vers lequel convergent toutes les informations nécessaires à la gestion de l’énergie :
– il communique avec les contrôleurs de service
– il contient les données de configuration qui caractérisent les attentes des occupants vis-à -vis des services : les conditions de satisfaction des services et l’importance relative des
48 Chapitre 2. Modélisation du problème de gestion de l’énergie dans les bâtiments
Figure 2.9 – Interface Homme Machine du logiciel G-HomeTech différents services.
– il fait appel au module de prédiction pour obtenir les prochaines prédictions météorolo-giques mais aussi les prédictions sur les demandes des occupants.
À partir de ces données, il établit la liste des services demandés et génère le problème d’optimi-sation associé :
– lorsque c’est nécessaire, il fait appel au solveur anticipatif pour calculer les consignes de fonctionnement des services pour le prochain horizon de planification, les prochaines 24 heures par exemple.
– il contient un algorithme réactif qui déleste dynamiquement les services en fonction du contexte énergétique courant et des satisfactions des occupants vis-à-vis des services ; – il conserve les données provenant des équipements via les contrôleurs de service.
– il met à disposition des interfaces graphiques (GUI) les informations dont elles font la demande.
4.5 Le solveur anticipatif
Le solveur anticipatif reçoit des problèmes HESP standardisés de la part du superviseur. Il calcule des plans optimaux d’affectation d’énergie qui se traduisent par des points de fonction-nement pour les équipements, des coûts et des satisfactions prédites.
4.6 L’interface homme machine (GUI)
La figure 2.9 montre un exemple d’interface graphique du logiciel G-homeTech. L’objec-tif de la partie IHM est de tracer les différentes données des services comme les puissances consommées/produites, les états d’activation des services, les valeurs de satisfaction des oc-cupants évaluées par le système, les températures, les coûts énergétiques, etc. L’ensemble des résultats numériques présentés dans cette thèse sont obtenus en utilisant l’interface graphique de G-homeTech.
4. La plate-forme de développement G-homeTech 49 L’ensemble de ces fonctionnalités peut être mis en œuvre sur une architecture matérielle distribuée. Deux types de communication sont utilisés :
– un réseau capillaire entre les contrôleurs de services et le superviseur. Dans le bâtiment, les protocoles suivants sont usuels :
– les protocoles basse-consommation comme IEEE802.15.4, X10, Wavenis – les protocoles dédiés comme KNX, LonWorks,...
– les protocoles industriels comme OPC.
– xml sur ip est utilisé pour les autres types de communication
Les technologies comme Java RMI sont utilisées en complément. Grâce à ce choix, les différents composants logiciels comme le superviseur, le prédicteur et le solveur anticipatif peuvent être soit embarqués à domicile dans un box, soit distribués sur le réseau Internet. A l’avenir, les contrôleurs pourront éventuellement être embarqués dans les équipements eux-mêmes.
Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons présenté une formulation du problème auquel on s’intéresse, ainsi que les outils mathématiques et logiciels dont nous disposons pour développer nos travaux. Le travail que j’ai réalisé durant ma thèse, et qui est décrit dans les chapitres suivants, a pour objectif d’ajouter des fonctionnalités à ces éléments.