Maisons connectées et bâtiments intelligents

Avec la baisse des coûts technologiques, l’intérêt croissant des consommateurs pour les solutions de maison connectée et la dépendance accrue au rendement du cloud, les solutions domotiques ont carte blanche pour devenir plus sophistiquées et accessibles.

Le marché mondial de la domotique englobe désormais tous les éléments contrôlables de la maison moderne. L’éclairage, les appareils électroménagers, les dispositifs de divertissement et d’accès connectés sont tous disponibles dans le commerce pour une installation professionnelle et en DIY.

Motivés par des préoccupations de sûreté et de sécurité, de potentiel d’économies d’énergie et de commodité, les principaux éléments domotiques de l’éclairage, de la sûreté, de la sécurité, du divertissement, du CVC et de la gestion de l’énergie sont désormais contrôlables à l’aide des technologies existantes. Cette convergence des moteurs du marché et des technologies a entraîné un potentiel de croissance important du marché, avec des valeurs de marché globales estimées à 3,6 milliards de dollars en 2012 et à 16,4 milliards de dollars d’ici 2019. L’Amérique du Nord est la chef de file de cette croissance, avec une part de marché totale de 40,7 % des installations domotiques mondiales¹.

Les sociétés de sécurité établies telles qu’ADT² tirent parti de la tendance de la maison connectée comme base pour élargir les offres domotiques via SHaaS (Smart Home as a Service). En outre, les fournisseurs de haut débit tels que AT&T et Comcast, et les sociétés énergétiques telles que British Gas, ont également créé de nouvelles sources de revenus via SHaaS³. Les opérateurs haut débit, câblés et énergétiques sont particulièrement bien placés pour réussir sur ce marché, car des millions de clients comptent sur leurs services pour la gestion de l’énergie et l’accès aux données.

Étant donné que ces fournisseurs de services conçoivent rarement leurs propres composants, une large gamme de matériel disponible dans le commerce, interopérable et facile à déployer, tels que des relais, des commutateurs, des connecteurs, des capteurs, des passifs, est nécessaire et essentielle à la croissance du marché SHaaS.

Le consommateur connecté est un moteur majeur pour l’industrie de la maison connectée. Soixante-dix-huit pour cent des consommateurs américains possèdent des appareils mobiles et réalisent la valeur du contrôle des fonctions domestiques, telles que les systèmes de chauffage et de climatisation, où qu’ils se trouvent. Pouvoir ajuster la température de sa maison depuis le bureau ou vérifier si une porte est verrouillée est une capacité qui n’était pas possible il y a 10 ans.

Les capacités de suivi GPS inhérentes aux appareils mobiles créent de nouvelles options d’application grâce à la géolocalisation, telles que la possibilité de déverrouiller une porte et d’allumer les lumières lorsqu’un propriétaire arrive dans son allée. D’autres capacités sont activées par des interfaces avec des dispositifs portables personnels, tels que des dispositifs de surveillance de la condition physique et de la santé⁴, qui peuvent signaler à un système domotique de tamiser les lumières lorsqu’il détecte que l’utilisateur est endormi, ou d’ouvrir les stores lorsque l’utilisateur se réveille.

Ces options de surveillance de la santé créent également de nouveaux segments sur le marché, tels que les applications de vieillissement sur place qui permettent de surveiller en temps réel les personnes âgées et les appareils de leur domicile, une solution plus intéressante que de leur faire intégrer des maisons de retraite plus coûteuses.⁵

La croissance de ces marchés et les applications de développement nécessiteront le matériel nécessaire à la connectivité.

Un autre moteur technologique du marché de la maison connectée est la coalescence des protocoles sans fil et radio. La large palette de protocoles ouverts et fermés et de normes de communication est typique d’une industrie naissante. ZigBee, ZWave, KNX, Thread/6LowPAN, Bluetooth LE et WiFi sont tous actifs sur ce marché, certains fabricants revendiquant un protocole, tandis que d’autres protègent leurs investissements et en mettent en œuvre deux ou plus dans leurs produits.

Chaque protocole possède ses points forts et, bien qu’ils soient tous différents, leur pénétration combinée sur le marché est précieuse car chacun illustre ce qui est possible dans une mise en œuvre de la domotique. Cependant, il est probable que seuls un ou deux protocoles prévaudront. Heureusement, le matériel requis pour la connectivité est le même, quelle que soit la puce ou le protocole de communication mis en œuvre.

TE entretient des relations étroites avec les principaux OEM d’appareils domotiques sur les marchés de la maison et du bâtiment connectés, notamment avec les 10 principaux fournisseurs de domotique, tel que rapporté par BCC Research. La connectivité est essentielle à la fabrication, à l’assemblage et à l’installation efficaces de ces appareils, et les produits de TE sont conçus dans des produits OEM qui stimulent l’innovation en matière de domotique. L’accent supplémentaire mis par TE sur les OEM de deuxième plan et les startups de troisième plan via des relations de vente directe et ses partenaires de distribution positionne la société comme un fournisseur majeur de composants pour ce marché en évolution rapide.

Les relations avec les clients de TE s’étendent à de nombreuses catégories de domotique telles que les hubs, les détecteurs de présence, les appareils électroménagers, les équipements CVC et les thermostats. Les technologies d’interconnexion et de commutation de TE jouent un rôle essentiel dans le développement des systèmes domotiques : par exemple, TE permet d’acheminer l’alimentation et les signaux en interne et parfois en externe à l’aide d’interconnexions électriques, et d’acheminer l’alimentation et les signaux dans ces appareils via des composants de commutation (par exemple, un relais de puissance est nécessaire dans chaque sortie murale CA connectée sans fil ou filaire).

Les appareils des clients de TE se trouvent dans tous les principaux sous-systèmes de la maison automatisée, notamment les suivants :

• Équipement et commandes d’éclairage
• Équipement et commandes de sûreté
• Équipement et commandes de sécurité
• Divertissement 
• Électronique grand public portable
• Équipement et commandes CVC
• Équipement et commandes de gestion de l’énergie
• Produits blancs
• Appareils portatifs

Le choix du bon connecteur, commutateur, relais ou capteur pour l’appareil et son application est essentiel pour garantir une durée de vie longue et sans problème du produit. Par exemple, une mauvaise application des produits peut être un casse-tête majeur pour les OEM, provoquant des défaillances de produits qui peuvent prendre des années à être corrigées. L’équipe mondiale de TE, composée d’ingénieurs produits et développement, d’ingénieurs d’application et de ventes, de gestionnaires de comptes et d’experts en technologie aide ses clients à prendre ces décisions importantes dès le début du processus de développement de produits, où l’optimisation d’une conception est la plus importante.

Les progrès de la domotique transforment les produits des clients de TE et continueront de le faire. Rappelez-vous à quoi ressemblaient les thermostats il y a 30 ans : il s’agissait principalement d’appareils thermo-électromécaniques qui utilisaient un élément bimétallique pour allumer et éteindre le chauffage ou la climatisation.

Voyons maintenant les thermostats d’aujourd’hui : l’intérieur d’un thermostat moderne commence à ressembler à l’intérieur d’un téléphone portable doté de nouvelles technologies, notamment les produits de connectivité et de capteurs de TE ; par exemple, les thermostats connectés intègrent souvent plusieurs circuits imprimés chargés de composants électroniques, de dispositifs passifs, de capteurs, de connecteurs à pas fin et de connecteurs fil-à-carte de micro-taille pour de minuscules batteries de secours. La commutation et le contrôle de l’équipement CVC sont essentiels, de sorte que des relais compacts sont souvent incorporés. Pour l’interfaçage utilisateur, les mini-interrupteurs tactiles sont souvent utilisés pour les boutons de sélection ou de réinitialisation.

Autre exemple : la prise femelle omniprésente que l’on trouve sur les murs de chaque maison. Cette technologie, qui n’a presque pas changé pendant près de 100 ans, est maintenant remplacée par une sortie connectée contenant des relais de puissance, des antennes, des circuits de commande et, bien sûr, un bouton de réinitialisation.

Connecteurs et commutateurs de taille microscopique
Grâce à la vaste gamme de produits de TE, la société est en mesure de fournir des connecteurs et des commutateurs de taille microscopique pour les plus petits assemblages de capteurs. La taille microscopique est importante : les consommateurs veulent que leurs appareils domotiques soient aussi petits et discrets que possible. Cela signifie que les composants internes de ces appareils doivent être proportionnellement petits, ce qui est rendu encore plus complexe par les fonctionnalités supplémentaires intégrées à ces appareils. Par exemple, les détecteurs de présence peuvent également contenir des capteurs de niveau de lumière ambiante, un microphone ou d’autres éléments de détection/surveillance.

Capacité de courant élevée
TE fournit également des connecteurs, des commutateurs et des relais de commutation à courant élevé dans les équipements et appareils CVC, permettant leur connectivité et leur contrôle dans la maison automatisée. Les appareils électroniques connectés sont intrinsèquement basse tension ou faible puissance, et ils ont besoin de relais pour commuter les charges de tension/d’alimentation plus élevées typiques de la maison. Ces charges peuvent aller d’une cafetière ou d’un grille-pain branché sur une sortie murale connectée, à un contrôleur de chaudière câblé à un thermostat connecté.

Vaste choix pour les concepteurs de produits
La gamme de produits de TE est complète, ce qui permet aux concepteurs de trouver exactement ce dont ils ont besoin pour leurs idées et produits uniques. Dans presque toutes les conceptions électroniques, des connecteurs et des capteurs sont nécessaires à un moment donné pour fournir et acheminer l’alimentation et/ou les signaux dans ou hors d’un circuit.

Vous trouverez ci-dessous une énumération de haut niveau de certaines des familles de produits TE Connectivity qui trouvent une utilisation commune parmi tous les sous-systèmes répertoriés ci-dessus.

• Blocs de jonction
• Connecteurs de terminaison rapide
• Contacts de terminaison de point (FASTON, PIDG, etc.)
• Relais petit format
• Relais de puissance
• Connecteurs d’E/S de données
• Connecteurs à pas fin
• Composants de circuits imprimés passifs
• Commutateurs
• Contacts à ressort
• Capacités d’intégration/de valeur ajoutée
• Étiquettes hautes performances
• Capteurs

Solutions personnalisées
Les ingénieurs de TE peuvent travailler avec les clients pour développer une conception semi-personnalisée ou personnalisée qui répond à leurs besoins. Le processus est initié en travaillant avec l’un des ingénieurs commerciaux ou d’application sur le terrain de TE.

Les ingénieurs de TE utilisent les derniers matériaux métalliques et polymères pour développer un produit parfaitement adapté aux applications personnalisées. La capacité des ingénieurs à tirer parti d’un large éventail de technologies de fabrication, telles que l’emboutissage progressif à grande vitesse, le moulage par injection, une variété de technologies de placage et l’assemblage automatisé permet de garantir des volumes de production à long terme avec une conception optimisée pour la fabrication et l’application du client final.

Innovations sans fil
La communication à distance et sans fil, ainsi que le contrôle et la surveillance feront partie intégrante des écosystèmes de la maison connectée. Ces capacités connectées génèrent de la valeur en économisant du temps et de l’argent pour les consommateurs, et seront essentielles pour stimuler la demande et l’adoption traditionnelle par les consommateurs.

TE change la façon dont les appareils sont câblés pour améliorer la connectivité d’un appareil, lequel offre de nombreux avantages au consommateur et aux OEM. Par exemple, l’équipe des appareils électroménagers de TE a développé un produit appelé ADNEXHA, qui élimine l’assemblage complexe de faisceaux de câbles point à point courants dans les appareils électroménagers modernes. Pour ce faire, il transporte électroniquement les commandes et l’alimentation de tous les appareils dans un appareil électroménager.

On obtient ainsi une connectivité informative. Imaginez que les consommateurs reçoivent un SMS de leur machine à laver indiquant que le cycle de lavage est terminé ou que la lessive qu’ils utilisent est presque terminée. Le système ADNEXHA permet de communiquer des informations détaillées sur un appareil électroménager au contrôleur principal de cet appareil. S’il est connecté au système WiFi d’une maison, il peut envoyer des messages d’état à l’appareil mobile du propriétaire. 

L’espace d’automatisation des bâtiments commerciaux est différent de la domotique à bien des égards. Sa croissance est fortement liée aux tendances de la construction de bâtiments commerciaux qui, au cours de cette décennie, ont été relativement lentes, et tempérée par la réduction du rythme de construction de bâtiments commerciaux en Chine. L’espace d’automatisation des bâtiments qui en résulte voit donc des taux de croissance annuels composés (TCAC) de l’ordre de 8,5 % dans certaines régions, et de moins de 5 % dans d’autres régions, avec une croissance mondiale moyenne d’environ 5,5 %.⁸ Les prévisions de croissance pour ce marché particulier sont bien inférieures à ce qui est prévu pour la domotique.

L’automatisation des bâtiments commerciaux a commencé avec les premières commandes pneumatiques et est devenue un marché établi. Les développeurs de ces systèmes sont allés au-delà des systèmes auparavant fortement séparés et distincts contrôlant le CVC, la sécurité/l’accès, le contrôle de l’éclairage, la sécurité des bâtiments et le contrôle physique de l’usine. Aujourd’hui, grâce à des contrôleurs de système intégrés, ces systèmes séparés peuvent désormais communiquer entre eux en utilisant un langage commun rendu possible par les communications par bus série modernes telles que BACNET et KNX.

La normalisation stimule les progrès sur le marché commercial
Les capacités du cloud ont apporté à ce marché un niveau de gestion et de contrôle jamais vu par le passé, et ont rendu possible des heuristiques complexes qui rendent le bâtiment moderne beaucoup plus intelligent que ses prédécesseurs. Dans les systèmes de bâtiments commerciaux d’aujourd’hui, bon nombre des bugs et des problèmes qui se manifestent maintenant dans la domotique ont depuis longtemps été résolus grâce à la normalisation présente dans les protocoles BACNET et KNX. Le cloud simplifie la gestion de plusieurs bâtiments et sert d’agrégateur de données pour les gestionnaires de bâtiments chargés de plusieurs bâtiments sans avoir besoin d’un personnel informatique important pour gérer un système dédié.

Bien que ces deux systèmes aient initialement émergé en étant câblés, ils ont été étendus aux domaines sans fil pour fournir une connectivité dans des conditions moins accessibles. Une grande majorité des systèmes de bâtiments commerciaux restent câblés en raison de la simplicité d’installation, de maintenance et de dépannage de ces systèmes.

Un autre facteur de la fiabilité constante des systèmes commerciaux est qu’ils sont tous installés et conçus par des professionnels en étroite communication entre l’architecte du bâtiment, l’entrepreneur principal, l’entrepreneur-électricien et l’entrepreneur en systèmes de commandes basse tension. Dans certains cas, même le propriétaire du bâtiment est impliqué dans le processus de décision, car un propriétaire de bâtiment avec plusieurs usines sous son contrôle choisit presque toujours le même système. De cette façon, le personnel de maintenance des installations dispose d’un système commun pour entretenir, contrôler et dépanner si nécessaire, créant ainsi une alliance de marque forte dans l’espace de systèmes de commande commercial.

Forte demande de capteurs
Le besoin de capteurs est encore plus important dans l’espace des bâtiments commerciaux. Les gestionnaires d’immeubles doivent savoir ce qui se passe dans leurs bâtiments, y compris qui accède aux bâtiments et à quelle heure, quelle quantité d’énergie est utilisée, où l’énergie est utilisée, quelles zones des bâtiments sont occupées, la température et l’uniformité des conditions environnementales, ainsi que l’efficacité du fonctionnement de l’installation physique (p. ex., un roulement fonctionnant mal ou un filtre bouché).

En plus des capteurs, il y a beaucoup plus d’actionneurs dans un bâtiment commercial. Un système de commande centralisé peut prendre des mesures à partir de plusieurs capteurs de débit d’air dans un bâtiment et ajuster dynamiquement les régulateurs de débit d’air pour assurer un débit d’air et un confort équilibrés dans tout le bâtiment. Du point de vue de la sécurité, si un détecteur de fumée ou de flammes indique un incendie dans une partie d’un bâtiment, le système peut fermer complètement les régulateurs d’air dans la zone où l’incendie est détecté pour priver le feu d’oxygène, tout en activant le système d’extinction d’incendie du bâtiment à l’aide de vannes actionnées à distance. 

L’industrie des bâtiments connectés est composée d’acteurs mondiaux tels que Johnson Controls, Honeywell, Siemens, Schneider et United Technologies. Étant donné que les systèmes ont tendance à être fortement câblés, TE revendique un avantage commercial en raison de sa large gamme de produits de connecteurs, en particulier dans le domaine des blocs de jonction, car il s’agit de la méthode de terminaison d’E/S utilisée dans le monde entier.

Les appareils sans fil offrent également de nouvelles possibilités pour les produits de TE. Tous ces appareils ont au moins un commutateur utilisé pour réinitialiser et configurer les périphériques, beaucoup utilisant plusieurs commutateurs de style DIP pour programmer diverses caractéristiques dans les différents appareils.

L’accent mis par TE sur la fabrication d’installations et d’équipements physiques implique que la société propose plusieurs connecteurs et capteurs dans les chaudières, les centrales de traitement d’air et les systèmes de climatisation dans les bâtiments commerciaux. Les connecteurs, relais, commutateurs et capteurs de TE se trouvent dans les unités de commande principales, les contrôleurs satellites, divers dispositifs de capteurs et les actionneurs proposés par les OEM d’appareils pour les bâtiments commerciaux.

À l’avenir, les bâtiments seront plus fortement équipés d’instruments que jamais, avec un accent croissant sur la qualité de l’environnement (notamment l’air, le confort, la lumière) afin de maximiser le rendement et le confort des habitants du bâtiment. Le rendement énergétique continuera d’être un moteur majeur du marché, tout comme la tendance vers les bâtiments à consommation énergétique nette zéro. Cette dernière exige qu’un bâtiment soit entièrement conçu pour minimiser la consommation d’énergie et maximiser l’utilisation de l’énergie renouvelable provenant du soleil, du vent et d’autres géo-sources. Les caractéristiques varient en fonction de la zone climatique dans laquelle le bâtiment est situé, mais pourraient inclure l’installation d’auvents réglables sur le côté sud du bâtiment pour ombrager les fenêtres afin de minimiser les charges de refroidissement pendant l’été ; ou davantage de puits de lumière et de conduits de lumière pour utiliser plus de sources de lumière naturelle et minimiser l’utilisation électrique pour l’éclairage.

À l’instar de ce que l’on voit dans les appareils domotiques, il y aura une miniaturisation et une intelligence importantes dans les appareils destinés aux bâtiments commerciaux. Les années d’expérience de TE et l’étendue des produits interconnectant les petits appareils grand public positionnent bien la société pour répondre à cette tendance.