Choix techno low power wireless (BLE, ZigBee, ANT, etc.)

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Bonjour,

Je voudrais faire un système de détection d'homme à la mer (tombé d'un bateau).

Mon idée :

  • un Arduino qui tourne dans la cabine du bateau (il y aura déjà un Mega2560 avec GPS et wifi intégrés à bord, sur lequel je pense m'appuyer)
  • chaque personne à bord porte dans sa poche, ou en bracelet par exemple, un petit module qui émet à fréquence régulière (ex : toutes les 5 secondes) une sorte de ping avec simplement un identifiant permettant de savoir qui émet le ping
  • l'arduino écoute les ping. Et si un des modules n'émet plus de ping, il déclenche une alerte (alarme sonore, émission d'un message NMEA avec la position GPS au moment de la perte du ping...)

Pour cela, j'ai donc besoin d'un module en réception à mettre sur l'arduino et de modules émetteurs qui soient :

  • peu encombrants
  • avec une capacité d'émission de l’ordre de 10 à 20m
  • à faible consommation
  • à faible coût
  • de préférence pas trop compliqué à mettre en oeuvre / programmer (présence de librairies et de ressources/docs)

Je n'ai pas besoin d'un gros débit, ni de gérer l'aspect sécurité/authentification... (projet simple à usage perso)

Après recherche sur Internet, je suis tombée sur les techno "low power wireless", incluant :

  • Bluetooth Low-Energy
  • ZigBee
  • ANT ou ANT+
  • Z-Wave
  • Wi-Fi 5 GHz ?
  • NRF24L01 ?

Auriez-vous des conseils à me donner svp ?
Technos qui vous paraissent adaptées ? Ou au contraire pas adaptées ? Et pour quelles raisons
Exemple de composants qui pourraient être utilisés ?

Merci d'avance !
Marine

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Bonsoir @marinew29

je n'ai pas de tableau synthétique à fournir avec les + et le moins des diverses technologies pour l'application :wink:

Il me semble qu'en BLE on trouve tout faits des petits objets de type balise BLE à mettre sur un porte clef , ils émettent à intervalle régulier configurable, une courte trame de signalisation
Alimentation par plie ronde CR2032 , autonomie plusieurs mois , selon l'intervalle programmé

La réception des trames BLE et leur inventaire est à la portée d'une carte avec développement sous IDE Arduino

Fontionnant à la fréquence 2,45 GHz on est assuré que la mise à eau du bidule avec son porteur coupera la liaison de manière franche vu l'effet de l'eau sur cette fréquence.....

Avantages de la solution : les émetteurs sont disponibles + la réception à la portée de l'environnement Arduino en utilisant une carte équippée BLE, ( ESP32par exemple) ou carte Arduino classique avec un module BLE HM-10...configuré en scanneur BLE

Emetteurs : de mémoire je pense aux boitiers Chipolo (utilisés avec ou sans sans l'application smartphone qui en fait des 'localiseurs d'objets')

Le tout est de sélectionner une balise BLE qui ne coupe pas automatiquement son émission au bout de x minutes, c'est le cas de certains modèles qui doivent être relancés par un appui sur leur boitier

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Merci beaucoup pour ta réponse rapide @al1fch .
Le chipolo semble être une bonne piste effectivement. Et si je comprends bien, pour réutiliser ma carte arduino déjà existante, c'est un module HM-10 qui serait adapté côté récepteur ?
Je vais creuser ces pistes.

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oui, un HM-10 relié à une carte ATmega peut , après réception de quelques commandes AT, scanner de manière cyclique l'environnement BLE et fournir les identifiants des appareils découverts

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OK, merci ! Je vais étudier ça plus en détail.
Bonne soirée

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oui ça semble une bonne approche car les émetteurs sont la partie la plus critique à réaliser si on veut que ce soit petit et avec grande autonomie.

Les produits du marché vendus en centaines de milliers d'exemplaires seront sans doute à une rapport qualité prix imbattable (surtout si vous prenez des trucs sans marque faits en Asie)

Attention cependant, si le bateau est métallique, ça va gêner la transmission aussi

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oui

Règle n° 1 en transmission radio : toujours vérifier méthodiquement sur le terrain la réalité des conditions de propagation :wink:

il faudra très probablement aussi améliorer le boitier des émetteurs pour leur donner une fiabilité correcte dans l'air marin, les embruns.... le pont des chalutiers , c'est un exemple, n'est pas très acceuillant pour les appareils à base d'électronique.

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Il s'agit d'un voilier en fibre de verre + résine, cloisons en bois. Pas de coque métallique donc.
Et effectivement, le milieu est hyper corrosif. Donc à voir. S'il est dans une poche de vêtement, je pense que ça peut le faire...

Je me demandais : vu que j'ai déjà un composant wifi sur la carte, est-ce qu'il serait envisageable et pertinent d'utiliser plutôt le wifi, pour éviter d'ajouter un composant supplémentaire ? A première vue, j'ai l'impression qu'on ne trouve pas facilement des émetteurs wifi type porte-clef. Et si c'était le cas ce serait peut-être plus consommateur d'énergie donc moins autonome ?

Descriptif de ma carte : MEGA + Wifi R3 (ATMega2560 + ESP8266 + CH340G)

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WiFi totalement hors jeu!!

Contraiment au BLE il n'est pas du tout conçu pour émettre des courtes trames radio avec une consommation d'énergie extrèmement faible

le BLE , évolution 'faible consommation d'énergie' du BlueTooth est 'étudié pour'

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c'est une carte totalement exotique qui conduit à de nombreuses galères...
à moins que vous n'ayez besoin d'une tripotée de pins, partir sur un ESP32 serait beaucoup plus sain

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+1

en prime ça permettrait même d'éviter le module HM-10 en greffe sur la carte exotique !!
l'ESP32 étant capable de faire par lui même un scan BLE pour répertorier les emetteurs actifs afin de 'faire l'appel'

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Bien noté pour le wifi, au moins c'est clair :slightly_smiling_face:

J'avais choisi cette carte car j'avais besoin de 3 ports série et de la wifi. N'y connaissent rien, je n'ai peut-être pas fait le bon choix, mais c'est ce que j'ai trouvé qui répondait à mon cahier des charges.

Par contre, je confirme, j'ai bien galéré à comprendre comment ça fonctionnait, avec des switchs à gérer, pas de doc, etc.

Quelle config j'aurais dû choisir du coup ? Une carte méga (pour les ports série) sur laquelle j'aurais ajouté un composant ESP32, qui serait capable de gérer à la fois :

  • mon besoin wifi (créer un access point et émettre des trames en broadcast udp)
  • et mon besoin bluetooth pour scanner les émetteurs
    C'est bien ça ?
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Voir les cartes à base d'ESP32 utilisées sur cet excellent site :
https://randomnerdtutorials.com/getting-started-with-esp32/

au passage : les microcontrolleurs ESP32 contiennent 3 UARTS, donc 3 ports série matériels, le WIFi, le Bluetooth classique, le BLE , de la mémoire en pagaille.....et un nombre conséquent d'E/S

le site donne ici une idée de ce qu'on peut en faire......
https://randomnerdtutorials.com/projects-esp32/

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OK, ça paraît séduisant... Je vais creuser cette option également du coup.

Merci beaucoup pour tous ces conseils, j'y vois beaucoup plus clair.

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une différence avec votre carte cependant c'est que c'est une carte 3.3V, à prendre en compte donc suivant ce que vous faites

si vous voulez tout faire à la main et ne pas prendre un produit tout fait, une autre option est de regarder le HC12. ça communique par port série (vous en avez un 4ème de dispo sur votre Mega) avec votre Arduino. La fréquence est entre 433.4 et 473.0MHz donc ça va plus loin que le BT (jusqu'à 1km dans les bonnes conditions) mais on peut régler la puissance et donc la portée.

Une idée aussi à explorer serait d'inverser le traitement: un détecteur d'humidité réveille le boîtier qui émet alors son alerte (le boitier devrait être étanche). à voir ce qui est le mieux

ensuite quand il s'agit de sécurité et de la vie des personnes, je ne suis pas sûr que je confierais cela à un bricolage... Il existe des système commerciaux comme SEA TAGS par exemple (https://sea-tags.com/boutique/)

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et bien sûr d'autres systèmes comme les balises COSPAS SARSAT AIS ou la balise DIAL de la SNSM (cf Homme à la mer MOB (3/5) - Les aides électroniques - ActuNautique.com)

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En fait, le 4e port série est déjà utilisé pour communiquer avec l'ESP8266, d'après ce que j'en ai conclu, donc il n'est pas utilisable pour autre chose. Et je préfère rester sur l'option BLE qui me parait plus "standard", donc plus de facilité de trouver des accessoires, et autres ressources. Je note l'idée au cas où un jour j'aurais besoin de communiquer sur une plus longue distance, par contre.

Une idée aussi à explorer serait d'inverser le traitement: un détecteur d'humidité réveille le boîtier qui émet alors son alerte (le boitier devrait être étanche). à voir ce qui est le mieux

J'y avais pensé, mais cette solution serait moins fiable selon moi, car on ne serait pas alertés en cas de panne (de pile par exemple) des émetteurs. Dans l'autre sens, une panne de pile se traduit par une alerte. Fausse alerte, mais qui permet justement de prévenir qu'il faut changer la pile.

ensuite quand il s'agit de sécurité et de la vie des personnes, je ne suis pas sûr que je confierais cela à un bricolage... Il existe des système commerciaux

Je suis d'accord, la question de la fiabilité se pose. Mais mieux vaut un système pas totalement fiable que rien du tout. J'avais regardé un peu les solutions commerciales il y a un moment, c'était très cher. Ca s'est peut-être amélioré depuis avec la démocratisation de ces technos, à voir, si un jour le besoin devient critique (grandes traversées...). Pour l'instant, ne serait-ce que pour "l'exercice", j'ai bien envie de poursuivre mon projet :slight_smile:

une différence avec votre carte cependant c'est que c'est une carte 3.3V, à prendre en compte donc suivant ce que vous faites

Merci pour cette précision. Par rapport à mes besoins :

  • GPS GY-NEO6MV2 : semble compatible (alimentation 3V-5V)
  • Convertisseurs RS232 to TTL sur ports série : idem
  • Je pense que ça n'a pas de conséquences sur la connexion USB vers le PC (pour la programmation) ou l'allume-cigare (pour l'alimentation)
  • Ni sur les appareils électroniques (AIS) que je lui branche, puisqu'ils sont de l'autre côté des convertisseurs RS232-TTL.

Est-ce que j'oublie quelque chose ?

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Un pack de 5 éléments

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c'est 60€ pièce. Je relativement peu cher en étant intégré / léger avec une app pour smartphone adaptée. ça fonctionne sur une CR2032, ça pèse 13g, vous avez 4 pings par seconde - en émission continue il y a 600 heures d'autonomie et le boitier est en silicone étanche (IP67) et se porte au poignet comme une montre.

Oui c'est toujours fun de faire un projet. Faudra vois cela comme un système d’aide à la prévention des risques de chute à la mer mais la vigilance et équipement de sécurité à bord restent obligatoires.

La piste BLE semble celle à creuser. On trouve des petits boitiers "étanches" pour moins de 15€ en BLE 5 (par exemple ici) ou en BLE 4.2 programmable pour encore moins cher

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Il n'est pas précisé dans la demande s'il s'agit d'un voilier ou d'un bateau à moteur.
J'ai une fois fait un exercice "Homme à la mer" à partir d'un voilier de 9 m et 6 équipiers.

Un jour, par temps calme, le chef de bord nous a proposé cet exercice.
Le chef de bord nous a expliqué la procédure très précise à respecter.
Quelques heures plus tard, sans nous prévenir, le chef de bord lançait un carton dans l'eau et criait "Homme à la mer".

Il existe peut-être d'autres procédures que celle que nous devions appliquer, mais dans tous les cas un voilier ne peut pas modifier son cap instantanément.
Un bateau à moteur a plus de facilité, toutefois on tombe rarement du bateau par mer calme.
Quand il y a de la houle, il faut bien la prendre de face et non pas de travers et faire attention de ne pas se faire rattraper par une vague qui remplirait le bateau.

Bref, en mer, on ne fait pas ce que l'on veut, mais ce que l'on peut.
Et c'est pour cette raison que les procédures "Homme à la mer" sont complexes et strictes.

Dans la procédure choisie par le chef de bord, ce qui m'a frappé, c'est que le voilier commence par s'éloigner assez fortement du point de chute avant d'entamer la procédure elle-même.

La conséquence est que la portée des équipements est un point essentiel, je dirai même que c'est le point primordial. J'ai des doutes sur le BLE à plusieurs centaines de mètres.

Pour la petite histoire, ce n'était qu'un carton et donc aucun affolement de notre part, juste le désir de bien faire. Nous n'aurions pu récupérer le carton qu'à la deuxième tentative sur 3 au total.
À la suite de cet exercice, plus personne ne rechignait à utiliser un harnais et la ligne de vie.

Autonomie :
AMHA ce n'est pas un point essentiel.
Les émetteurs n'ont pas à émettre en permanence, mais seulement quand l' "Homme" est à la mer.

L'eau salée est un très bon conducteur.
Je vois bien le dispositif dans une boite étanche.
Deux pastilles métal extérieures (coupure d'alimentation). Elles seront court-circuitées une fois dans l'eau et l'émetteur sera actif.

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En effet,pour moi,c'est la meilleure options...la plus polyvalente et la - chere

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si un peu plus tard

ici l'idée est que le système ne localise pas la personne dans l'eau, il dit juste "elle n'est plus à bord" (le beacon n'est plus entendu)

en pratique les systèmes comme ceux de Sea-Tags fonctionnent assez bien même à assez grande distance (ils disent jusqu'à 100m dans de bonnes conditions) si l'homme à la mer flotte et qu'il lève les bras. on est dans le cas quasi idéal de la ligne de vue où le signal peut donc se propager sauf bien sûr s'il y a des vagues avec des creux de 4m ou que l'équipier a mis les bras sous l'eau :slight_smile:

rien ne vaut le sifflet, le miroir, la fusée, le baton lumineux etc... et essayer de ne pas tomber :slight_smile: