Les objets connectés sont des appareils capables de collecter, traiter et échanger des informations avec d'autres équipements ou avec un réseau de communication. Leur particularité ne réside donc pas seulement dans leur fonction électronique : ils peuvent transmettre des données, recevoir des commandes et adapter leur fonctionnement en fonction des informations disponibles.

Un objet connecté peut être très simple, comme un capteur qui mesure la température et transmet périodiquement sa valeur, ou beaucoup plus complexe, comme une voiture capable de communiquer avec des serveurs, des smartphones et d'autres véhicules. Dans tous les cas, la connexion vient compléter la fonction première de l'appareil.

Les éléments d'un objet connecté

Un objet connecté réunit généralement plusieurs fonctions électroniques. Des capteurs mesurent des grandeurs physiques, un circuit de traitement analyse les informations recueillies, un moyen de communication permet leur échange et une source d'énergie assure le fonctionnement de l'ensemble.

Les capteurs peuvent mesurer la température, la pression, la lumière, l'humidité, les mouvements, les vibrations, la position ou encore la qualité de l'air. Le choix du capteur dépend directement de ce que l'objet doit observer.

Les données recueillies sont ensuite traitées localement par un circuit électronique. Le système peut simplement transmettre une mesure ou effectuer des opérations plus complexes avant de l'envoyer. Il peut par exemple comparer une valeur à un seuil, détecter un mouvement inhabituel ou déterminer qu'une machine présente un comportement anormal.

Lorsqu'une action physique est nécessaire, des actionneurs permettent au système d'agir sur son environnement. Un moteur, une électrovanne, un relais, un voyant ou un avertisseur sonore peuvent ainsi être commandés automatiquement.

La collecte des données

Le fonctionnement commence généralement par une mesure. Le capteur transforme une grandeur physique en une information électrique exploitable par le système.

Une station agricole peut par exemple mesurer l'humidité du sol. Un objet placé dans une maison peut mesurer la température et l'humidité de l'air. Une machine industrielle peut surveiller ses vibrations afin de détecter une anomalie mécanique.

Les mesures peuvent être effectuées en permanence ou à intervalles réguliers. Pour un capteur fonctionnant sur batterie, une mesure peu fréquente permet notamment de limiter la consommation d'énergie.

Le traitement local

Les informations ne sont pas nécessairement envoyées immédiatement vers Internet. Une partie du traitement peut être réalisée directement dans l'objet.

Un système de surveillance peut par exemple analyser localement une mesure et ne transmettre qu'une alerte lorsqu'un seuil est dépassé. Cette méthode évite d'envoyer continuellement des données inutiles et réduit la quantité d'informations à transmettre.

Le traitement local permet également à un objet de continuer à fonctionner lorsque la connexion au réseau est momentanément interrompue. Une alarme peut ainsi rester active même si son serveur distant est inaccessible.

La communication

Pour échanger ses données, l'objet utilise un moyen de communication adapté à son environnement et à ses besoins.

Le Bluetooth convient aux échanges sur de courtes distances et avec une faible consommation. Le Wi-Fi permet généralement de transmettre davantage de données sur le réseau local d'une habitation ou d'un bâtiment. Les réseaux mobiles permettent quant à eux à des appareils de communiquer sur de grandes distances sans connexion Wi-Fi locale.

D'autres technologies sont conçues pour transmettre de petites quantités de données sur plusieurs kilomètres tout en consommant très peu d'énergie. Le choix dépend donc de la distance, du débit nécessaire, de la consommation, du coût et de l'environnement dans lequel l'objet doit fonctionner.

La transmission vers un serveur

Lorsqu'un objet est relié à Internet, ses données peuvent être transmises à un serveur distant. Celui-ci peut les stocker, les analyser et les rendre accessibles à d'autres appareils.

Un thermostat connecté peut ainsi envoyer régulièrement la température mesurée vers un serveur. Une application sur smartphone peut ensuite récupérer cette information et l'afficher à l'utilisateur.

Le serveur peut également renvoyer des informations vers l'objet. L'utilisateur peut par exemple modifier à distance une température de consigne, et le système transmet cette nouvelle valeur au thermostat.

Le fonctionnement automatique

La connexion n'est pas indispensable pour qu'un objet soit automatique. L'intérêt de l'objet connecté apparaît lorsque les données peuvent être échangées avec d'autres systèmes et utilisées pour prendre des décisions ou déclencher des actions.

Un thermostat peut mesurer la température, la comparer à une valeur de consigne et commander le chauffage. Une fois connecté, il peut en plus recevoir une nouvelle consigne depuis une application, transmettre son état et prendre en compte des informations provenant d'autres services.

Un système d'irrigation peut suivre l'humidité du sol et déclencher une pompe lorsque celle-ci devient trop faible. S'il est connecté, il peut également transmettre les mesures, recevoir une programmation et signaler un problème de fonctionnement.

Les réseaux d'objets

Plusieurs objets connectés peuvent communiquer au sein d'un même système. Ils ne fonctionnent alors plus comme des appareils isolés, mais comme les éléments d'un réseau d'objets.

Dans une maison, un capteur de présence peut transmettre une information qui entraîne l'allumage d'une lampe. Dans une usine, plusieurs capteurs peuvent envoyer les mesures d'une machine vers un système central qui surveille son fonctionnement.

Cette organisation permet de croiser des informations provenant de plusieurs sources. Une température élevée, une vibration inhabituelle et une augmentation de la consommation électrique peuvent par exemple être analysées ensemble pour détecter le fonctionnement anormal d'une machine.

L'Internet des objets

Lorsque de nombreux objets communiquent à travers des réseaux informatiques, on parle d'Internet des objets, ou IoT (Internet of Things).

L'IoT ne désigne donc pas un type particulier d'appareil. Il décrit un ensemble de systèmes capables de relier des objets physiques à des réseaux afin de collecter, transmettre, traiter et exploiter leurs données.

Une installation industrielle peut ainsi réunir des milliers de capteurs, tandis qu'une exploitation agricole peut utiliser des stations météorologiques, des sondes dans les sols et des systèmes d'irrigation connectés. Les données de ces différents équipements peuvent être regroupées et analysées au même endroit.

Les objets connectés dans la maison

Dans une habitation, les objets connectés permettent de surveiller l'environnement et de commander certains équipements. Des thermostats mesurent la température, des détecteurs surveillent les ouvertures, des prises contrôlent l'alimentation électrique et des éclairages peuvent être commandés à distance.

Le fonctionnement peut être automatisé. Un détecteur de présence peut déclencher un éclairage, tandis qu'un thermostat peut adapter le chauffage en fonction de la température mesurée et de la programmation enregistrée.

Les objets connectés dans l'industrie

Dans l'industrie, les objets connectés servent notamment à surveiller les équipements et les installations. Des capteurs mesurent en permanence les températures, pressions, vibrations, consommations électriques ou vitesses de rotation.

Ces données permettent de suivre l'état des machines et de détecter progressivement certaines anomalies. Une augmentation inhabituelle des vibrations d'un moteur peut par exemple signaler une usure mécanique avant qu'une panne ne se produise.

Cette surveillance constitue l'une des bases de la maintenance prédictive : l'entretien peut être planifié en fonction de l'état réel de l'équipement plutôt que d'attendre une panne ou de remplacer systématiquement une pièce après une durée prédéfinie.

Les objets connectés dans les transports

Les véhicules modernes utilisent de nombreux capteurs et systèmes de communication pour surveiller leur fonctionnement et transmettre des informations. La position, la consommation, l'état de certains composants ou les conditions de circulation peuvent être enregistrés et exploités.

Dans le transport de marchandises, des équipements connectés permettent également de suivre la position d'un véhicule ou d'une cargaison et de surveiller certaines conditions pendant le trajet.

Les objets connectés dans l'agriculture

L'agriculture utilise des capteurs connectés pour observer les conditions de culture. L'humidité du sol, la température, les précipitations ou les conditions météorologiques peuvent être mesurées régulièrement.

Ces informations permettent d'adapter certaines opérations. Un système d'irrigation peut par exemple réduire ou déclencher l'arrosage en fonction de l'humidité mesurée, tandis qu'une station météorologique peut transmettre automatiquement ses données à un système de suivi.

La consommation d'énergie

L'alimentation constitue une contrainte importante pour les objets connectés. Un appareil raccordé au secteur peut disposer d'une puissance suffisante pour communiquer fréquemment, alors qu'un capteur fonctionnant sur batterie doit limiter fortement sa consommation.

Pour prolonger l'autonomie, le système peut rester en veille pendant la majeure partie du temps et ne se réveiller que pour effectuer une mesure ou transmettre une information.

Certains appareils utilisent également des sources d'énergie disponibles dans leur environnement, comme la lumière, les vibrations ou les différences de température. Cette récupération d'énergie peut permettre de réduire la dépendance à une batterie dans certaines applications.

La sécurité des objets connectés

Un objet relié à un réseau constitue également un point d'accès potentiel aux données et aux systèmes auxquels il est connecté. Sa sécurité doit donc être prévue dès sa conception.

Les communications peuvent être protégées par du chiffrement afin d'empêcher une personne extérieure de lire facilement les données échangées. L'authentification permet de vérifier l'identité d'un appareil ou d'un utilisateur avant d'autoriser une connexion.

Le logiciel de l'objet doit également pouvoir recevoir des mises à jour de sécurité. Une faille découverte après la commercialisation peut ainsi être corrigée sans remplacer physiquement l'appareil.

Les données des objets connectés

Un objet connecté peut produire une quantité importante de données au cours de son fonctionnement. Une simple mesure de température répétée toutes les minutes représente déjà des milliers de mesures sur plusieurs jours.

Ces données peuvent être stockées localement, transmises à un serveur ou supprimées après leur traitement. Leur conservation doit répondre à l'utilisation prévue de l'objet et aux exigences de protection des informations collectées.

La valeur d'un système connecté ne vient donc pas uniquement de la connexion elle-même. Elle dépend surtout de la capacité à transformer les mesures recueillies en informations utiles et à les exploiter au moment approprié.

De l'objet autonome à l'objet connecté

Un appareil traditionnel réalise principalement sa fonction de manière autonome. L'ajout de capteurs, d'une capacité de traitement et d'un moyen de communication lui permet de devenir un objet connecté.

Il peut alors transmettre son état, recevoir des commandes, participer à un réseau et adapter son fonctionnement en fonction d'informations provenant de son environnement ou d'autres systèmes.

Cette évolution transforme progressivement des objets autrefois isolés en éléments communicants de systèmes plus vastes, dans lesquels les mesures, les traitements et les actions peuvent être répartis entre l'objet lui-même, d'autres équipements et des serveurs distants.