Équipe 11 - Université Laval

Transcription

Oxypod
Rapport version finale : étude préliminaire et concept retenu
présenté à
Christian Gagné et Éric Poulin
par
Équipe 11 — VII/XI Engineering
matricule
nom
signature
910 098 057
Alexandre Baril
910 031 379
Mathieu Briand Beaulieu
910 157 536
Etienne Cyr
909 312 828
Sara El-yatim
910 030 218
Marc-André Gionet
910 036 766
Etienne Lamoureux
910 122 011
Alexandre Vallée-Dumas
Université Laval
18 mars 2011
Historique des versions
version
0
1
date
25 janvier 2011
4 février 2011
17 février 2011
2
3
18 mars 2011
14 avril 2011
description
Création du document.
Ajout de l’introduction et de la description
Ajout des besoins, des objectifs, de la maison de la qualité et
du cahier des charges
Ajout de la conceptualisation
Ajout de l’ étude préliminaire et du concept retenu
Table des matières
Table des figures
v
Liste des tableaux
vi
1 Introduction
1
2 Description
2
3 Besoins et objectifs
3.1 Besoins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Objectifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
3
4
4 Cahier des charges
4.1 Critères, pondération et barèmes . . . . . . . . . .
4.2 Justification des critères . . . . . . . . . . . . . . .
4.2.1 Composantes du module . . . . . . . . . . .
4.2.1.1 Capacité de calcul . . . . . . . . .
4.2.1.2 Flexibilité de l’algorithme . . . . .
4.2.1.3 Capacité de stockage du module .
4.2.2 Alimentation du module . . . . . . . . . . .
4.2.2.1 Autonomie de l’alimentation . . . .
4.2.2.2 Durée de vie de l’alimentation . . .
4.2.2.3 Temps de recharge . . . . . . . . .
4.2.3 Communication entre le serveur et le module
4.2.3.1 Sécurité des communications . . .
4.2.3.2 Vitesse de transfert . . . . . . . . .
4.2.3.3 Couverture du réseau . . . . . . . .
4.2.3.4 Fiabilité des communications . . .
4.2.4 Serveur informatique . . . . . . . . . . . . .
4.2.4.1 Performance matérielle . . . . . . .
4.2.4.2 Capacité de stockage . . . . . . . .
4.2.4.3 Redondance des données . . . . . .
4.2.5 Caractéristiques . . . . . . . . . . . . . . . .
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9
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9
10
10
10
10
11
11
11
ii
TABLE DES MATIÈRES
4.2.6
4.2.5.1 Poids du module . . . .
4.2.5.2 Volume du module . . .
4.2.5.3 Périphériques externes .
4.2.5.4 Coût . . . . . . . . . . .
Interfaces du médecin . . . . . . .
4.2.6.1 Intuitivité et ergonomie
4.2.6.2 Polyvalence . . . . . . .
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5 Conceptualisation et analyse de faisabilité
5.1 Analyse Fonctionnelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2 Mémoire du module portable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2.1 Puce NAND Flash Numonix NAND01GW3B2C 1GB . . . . . . . . .
5.2.2 Carte mémoire microSD Patriot PSF2GMCSD 2GB . . . . . . . . . .
5.2.3 Disque Dur Western Digital Scorpio Blue 2.5" 160GB . . . . . . . . .
5.3 Alimentation du module portable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.1 Batterie Nickel-Cadmium Part Number : SL-DD10R2WR avec Smart
Charger Part Number : CH-UN180 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.2 Batterie Nickel-Métal-Hydrique, modèle : 16495 avec Smart Charger
no : 14591 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3.3 Batterie au Lithium-ion, modèle : Li-Ion 18650 avec chargeur TLP3000
5.3.4 Batterie Lithium-ion sur Polymères avec chargeur, Part Number : CHLI1418C12-TTP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4 Périphériques externes du module portable . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.1 Écran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.1.1 Écran ACL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.1.2 Écran OLED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.1.3 Écran Plasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.1.4 Écran à DEL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.2 Haut-parleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.2.1 Haut-parleur de type tweeter . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.2.2 Haut-parleur de type médium . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.4.2.3 Haut-parleur de type woofer . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5 Traitement du module portable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.1 Intel Atom N270 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.2 Texas Instrument OMAP 3430 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.3 Qualcomm QSD8650 Scorpion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5.4 AMD Athlon II 160u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6 Communication du module portable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6.1 ZigBee . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6.2 Wimax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6.3 HSPA+ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.7 Serveur et base de données . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.7.1 Serveur libre léger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11
11
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27
27
27
28
28
29
iii
TABLE DES MATIÈRES
5.8
5.9
5.7.2 Serveur windows commercial . . . . .
Interface de configuration . . . . . . . . . .
5.8.1 Connexion RS-232 . . . . . . . . . .
5.8.2 Carte SD . . . . . . . . . . . . . . .
5.8.3 FireWire . . . . . . . . . . . . . . . .
5.8.4 Clé USB . . . . . . . . . . . . . . . .
Interface d’intervention . . . . . . . . . . . .
5.9.1 Site Web . . . . . . . . . . . . . . . .
5.9.2 Programme exécutable avec GUI Qt
5.9.3 Ligne de commande (en console) . .
6 Étude préliminaire
6.1 Solution 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.1 Mémoire . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.2 Alimentation . . . . . . . . . . . . .
6.1.3 Écran . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.4 Haut-parleur . . . . . . . . . . . . .
6.1.5 Traitement du module portable . . .
6.1.6 Communication du module portable .
6.1.7 Caractéristiques du module . . . . .
6.1.8 Serveur et base de données . . . . . .
6.1.9 Interface de configuration . . . . . .
6.1.10 Interface d’intervention . . . . . . . .
6.2 Solution 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.1 Mémoire . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.2 Alimentation . . . . . . . . . . . . .
6.2.3 Écran . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2.4 Haut-parleur . . . . . . . . . . . . .
6.2.8 Serveur et base de données . . . . . .
6.2.9 Interface de configuration . . . . . .
6.2.10 Interface d’intervention . . . . . . . .
6.3 Solution 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.1 Mémoire . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.2 Alimentation . . . . . . . . . . . . .
6.3.3 Écran . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.4 Haut-parleur . . . . . . . . . . . . .
6.3.8 Serveur et base de données : . . . . .
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39
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42
42
43
43
43
43
44
44
44
44
45
45
iv
TABLE DES MATIÈRES
6.4
6.3.9 Interface de configuration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3.10 Interface d’intervention . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tableau de synthèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7 Concept retenu
7.1 Matrice de décision . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2 Description du concept final . . . . . . . . . . .
7.2.1 Mémoire du module portable . . . . . .
7.2.2 Alimentation . . . . . . . . . . . . . . .
7.2.3 Écran et haut-parleur . . . . . . . . . . .
7.2.4 Unité de traitement du module portable
7.2.5 Protocole de communication . . . . . . .
7.2.6 Serveur et base de données . . . . . . . .
7.2.7 Interface de configuration . . . . . . . .
7.2.8 Interface d’intervention . . . . . . . . . .
7.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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52
52
52
Bibliographie
53
A Liste des sigles et des acronymes
59
B Exemples de calcul
B.1 Alimentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B.1.1 L’énergie délivré par la batterie . . . . . . . . . . . .
B.1.2 Puissance utilisé par les éléments du module portable
B.1.3 Autonomie du module portable . . . . . . . . . . . .
B.1.4 Durée de vie du module portable . . . . . . . . . . .
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60
60
60
60
61
62
Table des figures
3.1
Hiérarchisation des objectifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
4.1
Maison de la qualité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
5.1
Diagramme fonctionnel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
v
Liste des tableaux
4.1
4.2
Cahier des charges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tableau d’appréciation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
13
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9
5.10
5.11
5.12
Évaluation des modules de mémoire du module portable. . .
Caractéristique du modèle Nickel-Cadmium . . . . . . . . .
Caractéristique du modèle Nickel-Métal-Hydrique . . . . . .
Caractéristique de la batterie Lithium-ion . . . . . . . . . .
Caractéristique de la batterie Lithium-ion sur Polymères . .
Évaluation des systèmes d’alimentation du module portable.
Évaluation des différents périphériques externes. . . . . . . .
Évaluation des différents processeurs. . . . . . . . . . . . . .
Évaluation des différents modes de communication . . . . . .
Évaluation des différents modes de communication . . . . . .
Évaluation des différentes interfaces de configuration. . . . .
Évaluation des différentes interfaces de régulation. . . . . . .
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18
19
20
20
21
21
24
26
28
30
31
33
6.1
6.2
6.3
Élaboration des solutions globales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tableau des coûts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tableau de synthèse des résultats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
35
47
48
7.1
Matrice de décision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
50
vi
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Chapitre 1
Introduction
La Clinique Oxygénia traite des gens souffrant d’insuffisance respiratoire ayant recours
à un système d’oxygénothérapie dans leur vie quotidienne. Ce système offre au patient un
approvisionnement en oxygène lui permettant d’être fonctionnel dans la vie de tous les jours.
Le niveau d’approvisionnement en oxygène est fixé par le médecin à chaque rendez-vous à
l’aide d’un régulateur de valve.
Comme les rendez-vous sont plutôt espacés, le niveau fixé par le médecin ne tiendra
pas compte de l’évolution de la condition du patient. Cette situation amène des risques de
surdosage et de sous-dosage en oxygène. Un sous-dosage peut amener de la lassitude jusqu’à
provoquer un évanouissement tandis qu’un surdosage peut causer le brûlement des muqueuses
nasales en plus d’augmenter les coûts du traitement.
C’est donc dans le cadre du cours Design I que la clinique Oxygénia a fait appel à la
firme VII/XI Engineering afin de développer une solution permettant au médecin de suivre à
distance l’évolution de l’état de santé du patient et d’optimiser le niveau d’oxygène fourni à
celui-ci. Ce rapport vous présentera une description détaillée des besoins devant être comblés
par l’appareil ainsi qu’un cahier des charges permettant de choisir objectivement parmi les
différentes solutions étudiées un concept final.
1
Chapitre 2
Description
Le système Oxypod commandé par la clinique Oxygénia se veut être un module portable
supporté à distance qui vise à réguler à chaque seconde le taux de saturation d’oxygène dans
le sang des patients. Le médecin doit être en mesure d’effectuer le suivi à distance de ses
patients et de modifier la prescription en oxygène de ceux-ci, sans avoir à les faire venir en
clinique. Le module portable doit fonctionner durant au moins 4 heures sur sa pile.
De plus, l’OxyPod devra intégrer différents systèmes déjà existants tels qu’un capteur
de saturation en oxygène et de rythme cardiaque et une vanne de régulation de débit. Pour
plus de sécurité, le module doit émettre différentes alertes sonores et visuelles. Aussi, le
module doit être en mesure de garder en mémoire 7 jours de statistiques localement. Chaque
module devra transmettre régulièrement les données recueillies au serveur central qui devra
les conserver pour au moins un an. Les interfaces, tant celles de configuration que celles
d’intervention, doivent être intuitives et faciles à utiliser. Finalement, les coûts doivent être
minimisés afin de faciliter la distribution du module.
Selon notre mandat, le système doit effectuer, sur une durée d’un an, le suivi de 100
patients. Tous les patients proviendront de la même clinique.
2
Chapitre 3
Besoins et objectifs
3.1
Besoins
La clinique Oxygénia demande donc à la firme VII/XI Engineering de concevoir le système
Oxypod permettant de réguler automatiquement le niveau d’oxygène fourni au patient, ce qui
permettra d’améliorer le confort de celui-ci. De plus, le système donnera au patient une plus
grande autonomie tout en réduisant les coûts d’approvisionnement en oxygène.
Le système doit aussi permettre au médecin de suivre son patient à distance tout en lui
permettant de modifier l’algorithme de régulation grâce à une interface d’intervention. Le
médecin pourra aussi charger le programme dans le module portable lors de la configuration
initiale.
L’Oxypod sera constitué des composantes suivantes :
Module portable de régulation Le module peut lire et traiter les données en provenance
du capteur de saturation en oxygène et les enregistrer localement pour une durée d’au
moins une semaine. De plus, plusieurs statistiques pertinentes seront calculées par le
module. Il transmet sécuritairement et confidentiellement les données au serveur informatique via le réseau de communication.
Un algorithme, installé sur celui-ci, lui permet de réguler automatiquement le débit
d’oxygène selon la demande en oxygène du client. À la demande de l’algorithme, le module transmettra une commande à la vanne de régulation. La vitesse de son processeur
doit lui permettre d’effectuer toutes les opérations au moins une fois par seconde.
Son interface graphique informe le patient sur l’état général du système d’oxygénothérapie et les alarmes sonores et visuelles lui indiquent quand charger la batterie ou
changer la bombonne d’oxygène.
Sa source d’alimentation est portable et doit alimenter le module, le capteur de saturation et la vanne de régulation. Le chargement de la batterie doit être rapide et
s’effectuer à l’aide d’une prise domestique de 120V et ce, sans interrompre le fonctionnement du système. Le module doit posséder, au minimum, une autonomie d’utilisation
de 4 heures.
3
CHAPITRE 3. BESOINS ET OBJECTIFS
4
Serveur informatique et base de données Le serveur peut recevoir les données provenant de l’ensemble des patients, soit 100 patients durant la phase préliminaire du projet,
et les enregistre dans une base de données pour une période d’un an. Le médecin peut
consulter toutes les données enregistrées sur le serveur informatique.
Interface d’intervention du médecin L’interface d’intervention permet au médecin de
modifier, localement ou à distance, l’algorithme de régulation d’un de ses patients afin
d’en modifier le débit d’oxygène désiré.
Interface de configuration du médecin L’interface de configuration permet au médecin
de charger le programme dans le module lors de la configuration initiale du module.
Cette opération s’effectue à la clinique lors de la première visite du client.
Le groupe VII/XI Engineering doit donc effectuer la conception préliminaire du système
Oxypod .
3.2
Objectifs
Le groupe VII/XI Engineering s’est donc fixé une série d’objectifs à réaliser pour mener
ce projet à terme
Assurer au patient un débit d’oxygène optimal Pour ce faire, le module doit lire correctement les données en provenance du capteur de saturation en oxygène du patient.
Un algorithme effectue le traitement au moins une fois par seconde des données reçues du capteur tout en recevant les commandes en provenance du médecin. Quand
l’algorithme détermine qu’une modification du niveau d’oxygène s’avère nécessaire, le
module doit envoyer une commande à la vanne de régulation.
Permettre au médecin de suivre à distance le patient Les données lues par le module sont tout d’abord sauvegardées localement et envoyées au serveur informatique
lorsqu’il y a présence du réseau de communication choisi. Le médecin accède aux données sur le serveur grâce à une interface lui permettant d’interroger la base de données.
Permettre au médecin de modifier le débit d’oxygène Le médecin utilise son interface d’intervention afin d’envoyer des commandes au module via le serveur informatique. Si le patient n’est pas disponible, la commande est sauvegardée dans la base de
données et elle est envoyée quand le patient revient à l’intérieur de la couverture du
réseau de communication.
Améliorer l’autonomie du patient L’autonomie du patient est tout d’abord assurée par
la portabilité de son système d’oxygénothérapie et ensuite par la durée de vie prolongée
de son alimentation. Le module informe le patient sur l’état du système grâce à son
interface graphique et diverses alarmes sonores et visuelles avertiront le patient lorsqu’il
sera temps de charger l’alimentation ou changer de bonbonne.
Faciliter la distribution de masse Afin de pouvoir traiter un maximum de patient, il est
important de minimiser le coût du système Oxypod, et ce, sans hypothéquer la qualité
du produit. Le système devra permettre de réduire les coûts en oxygène du client ainsi
que de minimiser tous les autres coûts d’opération présents.
5
CHAPITRE 3. BESOINS ET OBJECTIFS
OXYPOD
Faciliter la
distribution de
masse
Réguler le débit
d'oxygène fourni
au patient
Permettre au médecin
de suivre le patient
à distance
Permettre au médecin
de modifier l'algorithme
de régulation
et le programme
Maximiser l'autonomie
du patient
Lire les données en
provenance du
capteur
Sauvegarder localement
les données du capteur
Envoyer les commandes
au serveur informatique
par l'interface de
régulation
Maximiser la
portabilité du système
et de la source
d'alimentation
Traiter les données à
l'aide de l'algorithme
de régulation
Envoyer sécuritairement
les données au serveur
informatique
Rafraîchir l'instruction du
médecin sur le module
lors de son accès au
réseau
de la source
d'alimentation
Envoyer des commandes
à la vanne de
régulation pour
modifier le débit
Sauvegarder et traiter
les données sur le
serveur informatique
Permettre la connexion
locale pour la modification
de l'algorithme ou le
chargement du programme
Afficher l'état
du système via le
module
Consulter les
données via l'interface
de régulation
Figure 3.1 – Hiérarchisation des objectifs
Émettre des
alarmes sonores et
visuelles
(alimentation et oxygène)
Chapitre 4
Cahier des charges
4.1
Critères, pondération et barèmes
Dans cette section, nous présenterons le cahier des charges et la maison de la qualité (4.1).
Le cahier des charges présente les différents critères d’évaluation utilisés pour effectuer le
choix des différentes composantes du projet. Ces critères sont basés sur les besoins exprimés
par le client et sont pondérés selon leur importance dans le projet. Ils seront par la suite
évalués à l’aide d’équations mathématiques ou d’un tableau d’appréciation. De plus, certains
critères ont des valeurs maximales et minimales qui sont prises en considération dans les
équations. Tous les critères sont évalués et sont pondérés par une note d’une valeur entre
0 et 1. Même si une solution dépasse la note maximale, elle se verra attribuer la note 1.
Les critères d’évaluation ainsi que les équations utilisées seront expliqués dans les sections
suivantes. Pour ce qui est de la maison de la qualité, elle sert à vérifier le lien entre les
différents critères et les besoins exprimés par le client.
4.2
Justification des critères
4.2.1
Composantes du module
4.2.1.1
Capacité de calcul
Premièrement, il est très important que l’unité de calcul soit en mesure de recevoir efficacement les données du capteur de saturation en oxygène. Aussi, cette unité doit transmettre
sans problème des commandes à la vanne de régulation. Étant donné que l’algorithme de
régulation doit être exécuté à chaque seconde, le module doit bénéficier de suffisamment
de puissance de calcul pour pouvoir effectuer toutes les opérations nécessaires dans le temps
imparti. Cette capacité se mesure en million d’instructions par seconde, MIPS. Plus d’instructions par seconde permettent d’obtenir des résultats encore plus précis pour chaque exécution
du logiciel, voire même augmenter la fréquence d’analyse et diminuer le temps de réaction
6
7
CHAPITRE 4. CAHIER DES CHARGES
Critère d’évaluation
4.2.1 Composantes du module
4.2.1.1 Capacité de calcul
4.2.1.2 Flexibilité de l’algorithme
4.2.1.3 Capacité de stockage
4.2.2 Alimentation du module
4.2.2.1 Autonomie de l’alimentation
4.2.2.2 Durée de vie de l’alimentation
4.2.2.3 Temps de recharge
4.2.3 Communication
4.2.3.1 Sécurité des communications
4.2.3.2 Vitesse de transfert
4.2.3.3 Couverture du réseau
4.2.3.4 Fiabilité des communications
4.2.4 Serveur informatique
Pond.
15%
6%
6%
3%
20%
10%
5%
5%
17%
6%
4%
4%
3%
20%
Barème
Min.
Max.
x−400
1600
4.2
x−128
1920
x−4
12
4 heures
x−1
6−x
6
4.2
x−0.2
30
x−0.03
29.7
30 m.
4.2
p−461
+ m−512
3528
1536
4.2.4.1 Performances machines
6%
2
x−250
6%
750
x
4.2.4.3 Redondance des données
8%
3
4.2.5 Caractéristiques du module
18%
4.2.5.1 Poids
5%
1 − 2x
5
x
4.2.5.2 Volume
5%
1 − 2500
4.2.5.3 Périphériques externes
3%
4.2.5.3
50000
4.2.5.4 Coût
5%
x
4.2.6 Interfaces du médecin
10%
5%
4.2
de l’interface
4.2.6.2 Polyvalence de l’interface
5%
4.2
Table 4.1 – Cahier des charges
2,5 Kg
2500 cm3
8
de l’appareil. Une unité de calcul ayant une valeur MIPS égale à 400 se verra attribuer une
note de 0. On attribuera une note de 1 à une unité de calcul possédant une valeur MIPS de
2000.
4.2.1.2
Flexibilité de l’algorithme
Le principal atout du système développé est de réagir aux signes vitaux du patient en plus
de tenir compte des directives, qui peuvent varier dans le temps, de son médecin soignant.
Dans cette optique, la flexibilité de l’algorithme est essentielle. En effet, deux possibilités
s’offrent à nous : permettre de modifier le taux de saturation d’oxygène dans le sang du
patient que le module doit maintenir ou alors permettre en plus la mise à jour complète du
logiciel si une optimisation venait à être développée. Évidemment, la meilleure solution, notée
1, est celle où la mise à jour complète est possible. Cependant, un module que seul le taux
de saturation puisse être changé à distance serait attribué une note de 0. La valeur .5 est
attribuée à un système qui accepte une quantité modérée de modifications à son algorithme.
4.2.1.3
Capacité de stockage du module
Une bonne capacité de stockage est essentielle car aucune donnée ne doit être perdue, celleci affectera le nombre de jours que le patient pourra rester loin de chez lui. De même, advenant
que la connexion soit coupée entre le module et le serveur pour une raison quelconque,
une plus grande capacité de stockage éviterait des pertes de données indésirables. Le client
demande un minimum de 7 jours de stockage. Nous estimons qu’un module possédant une
capacité de mémoire de 128 Mo pourra stocker sans problème 1 semaine d’information. Donc,
notre formule donne 0 point pour un module possédant 128 Mo de mémoire et une valeur
maximale pour un module ayant 2048 Mo de mémoire.
4.2.2
Alimentation du module
4.2.2.1
Autonomie de l’alimentation
L’autonomie de la batterie est très importante, car c’est elle qui permet au patient de
vaquer à toutes ses occupations quotidiennes à l’extérieur du domicile. La source doit donc
être en mesure de fournir une alimentation à notre module pour une durée d’au moins 4
heures. L’équation utilisée est donc :
x−4
(4.1)
12
La Valeur x représente l’autonomie en heure. Cette équation donne une note maximale
à une source qui a une autonomie de 16 heures, soit amplement suffisante pour se déplacer
durant une journée complète.
9
4.2.2.2
Durée de vie de l’alimentation
Même si le projet est d’une durée de vie de 1 an, il est important d’avoir une alimentation
qui sera en mesure de garder sa capacité le plus longtemps possible. Cette alimentation sera
soumise au moins une fois par jour au cycle de charge et de décharge, c’est pourquoi il est
important d’avoir une source qui possède une bonne durée de vie. L’unité d’alimentation doit
avoir une autonomie d’au moins 1 an. L’équation utilisée sera donc une équation linéaire.
x−1
(4.2)
La variable x représente la durée de vie en année. D’après cette équation, plus la durée
vie est longue, plus elle obtient de points, pour atteindre un maximum pour une durée de vie
de 2 ans.
4.2.2.3
Temps de recharge
Un temps de recharge minimal permettra au patient de reprendre plus rapidement ses
activités quotidiennes. Nous avons fixé le temps maximal de recharge de l’alimentation à
6 heures pour une charge complète. Comme la mobilité du patient est réduite lors de la
recharge, le but est donc de l’effectuer le plus rapidement possible.
4.2.3
Communication entre le serveur et le module
4.2.3.1
Sécurité des communications
Comme l’information transmise est sensible et confidentielle, la sécurité du transfert de
données est d’une grande importance. Nous souhaitons donc que le protocole utilisé offre
une procédure d’authentification permettant seulement au médecin de modifier l’algorithme
de ses patients. Comme il s’agit d’information médicale, les données envoyées sur le réseau
devront être cryptées avec un algorithme sécuritaire. La sécurité des différents réseaux sera
évaluée selon le tableau 4.2. Un niveau de sécurité considéré comme faible se méritera une
note de 0 alors qu’un niveau de sécurité élevé se méritera une note de 1.
4.2.3.2
Vitesse de transfert
Puisque l’information à transférer chaque seconde est de faible volume, il n’est pas nécessaire d’avoir une vitesse de transfert de très haut niveau. On se garde tout de même une
marge de manoeuvre si le module doit transmettre des informations critiques (par exemple,
le patient a un très bas niveau d’oxygène, le module doit en informer le médecin le plus vite
possible). Pour transférer les données, nous supposons qu’une vitesse d’au moins 200 KB/s
est suffisante. Comme le patient peut accumuler les données lorsqu’il est à l’extérieur de la
couverture, une vitesse supérieure permetterait d’accélérer l’envoi lorsque plusieurs données
à la fois sont transmises. Nous évaluerons donc la vitesse de transfert en MegaHertz selon
10
une formule qui donne une note de 1 à un réseau pouvant offrir une vitesse de transfert de
30 Mo/s
x − 0.2
30
4.2.3.3
(4.3)
Couverture du réseau
La couverture du réseau utilisé est importante, car le module transférera automatiquement les données vers le serveur informatique lorsque le réseau sera détecté. Pour la phase
préliminaire du projet, le client doit bénéficier au minimum d’une couverture à l’intérieur
de son domicile. Donc, une note de 0 sera attribuée pour une couverture d’un rayon de 30
mètres, car le patient ne serait pas couvert lors de ses déplacements quotidiens. Nous attribuons une note de 1 à un réseau couvrant la municipalité dans laquelle le client se trouve,
dans ce cas-ci la ville de Québec, soit environ un rayon de 30 kilomètres autour du domicile.
Ceci permettra au médecin de joindre le patient en tout temps.
x − 0.03
30
4.2.3.4
(4.4)
Fiabilité des communications
La fiabilité du protocole de communication de module sera quantifiée par le tableau 4.2.
L’intégrité des données transférées étant primordiale, le protocole de communication choisi
devra permettre de détecter les erreurs et effectuer la correction d’erreurs automatiquement.
Nous cherchons aussi à éviter les pertes de messages en utilisant un protocole utilisant les
accusés-réception. Nous considérons donc la fiabilité comme étant excellente pour un protocole contenant tous ces critères et faible s’il n’en contient aucun.
4.2.4
Serveur informatique
4.2.4.1
Performance matérielle
Le serveur devra être en mesure de traiter une multitude de requêtes à la fois. C’est
pourquoi il est très important que celui-ci soit doté d’un processeur et d’une quantité de
mémoire vive suffisante pour être en mesure de répondre à la demande. Pour être en mesure de comparer les différents processeurs adéquatement, nous utiliserons les données de la
firme PassMark Software, qui effectue une multitude de tests sur les processeurs afin de leur
attribuer une cote. L’équation utilisée sera :
p−461
3528
+ m−512
1536
(4.5)
2
où p représente la cote de la firme PassMark Software [63] attribuée au processeur, et m la
quantité de mémoire vive. Selon nous, un serveur ayant un processeur qui a une cote de 461
(AMD Athlon XP 2800+) et possédant 512 Mo de mémoire vive se verra attribuer la note 0.
11
Un serveur avec un processeur qui a une cote de 4029 (Intel Xeon X5365) et possédant 2GB
de mémoire vive obtiendra la note 1.
4.2.4.2
Capacité de stockage
Le serveur doit être en mesure de stocker toutes les données recueillies, par chaque module,
pour une durée 1 an. Nous estimons qu’environ 64 octets de données seront enregistrés à
chaque seconde sur chaque module. À l’aide de la formule écrite ci-dessous, nous serons en
mesure de calculer la capacité de stockage nécessaire :
Stockage = 64o ∗ 86400s/j ∗ 365j/a ∗ 100modules = 201,83Go
(4.6)
Donc, en additionnant l’espace nécessaire pour le système d’exploitation et les différents
logiciels, un serveur possédant 250 Gb de stockage se verra attribuer la note 0 et un serveur
ayant 1000Gb de stockage se verra attribuer la note 1.
4.2.4.3
Redondance des données
Afin de prévenir les éventuelles pertes de données qui pourraient être occasionnées par
la panne d’un disque dur, il est important que notre serveur soit à l’épreuve de celles-ci. Un
serveur n’ayant aucune tolérance aux pannes se verra attribuer la note 0 tandis qu’un serveur
ayant 3 tolérances aux pannes se verra attribuer la note 1.
4.2.5
Caractéristiques
4.2.5.1
Poids du module
Comme le module portable sera porté majoritairement par des personnes ayant des problèmes de santé, il nous parait donc normal que le poids soit le plus léger possible pour ne
pas surcharger physiquement ces mêmes personnes. Notre équation linéaire favorise donc un
poids léger, pour atteindre un maximum à 2,5 kg.
4.2.5.2
Volume du module
Un volume restreint permettra plus d’aisance au client dans ses déplacements. C’est pourquoi il est important de ne pas dépasser un volume de 2500 cm3. Suivant une équation linéaire,
le volume du module est jugé selon la différence qu’il fait avec le maximum demandé par le
client, soit 2500 cm3. Déjà que la bonbonne d’oxygène est encombrante, il est important que
le module ne devienne pas lui aussi un boulet pour les patients, qui ne sont peut-être pas en
état de pouvoir forcer excessivement physiquement.
4.2.5.3
Périphériques externes
Le module se doit de disposer de périphériques externes pour communiquer avec le patient et éventuellement son entourage et son médecin. Cette communication est nécessaire
12
notamment dans le cas d’émissions d’alarmes sonores et visuelles émises si un problème survient. Ces alarmes sont utiles si un problème matériel survient à l’intérieur du module ou si
les signes vitaux du patient deviennent anormaux. Elles permettent que des actions soient
entreprises rapidement. Ces signaux peuvent être visuels : sur un écran, qui affiche des statistiques générales sur la condition du patient, ou sonores : sous la forme de carillon ou autre.
C’est pourquoi ces deux dispositifs sont nécessaires. Nous jugerons l’écran principalement par
sa consommation énergétique à l’aide de la formule suivante :
x
(4.7)
100mW
Cependant, il faut que l’écran puisse fonctionner dans différents environnements et que le
coût reste respectable en tout temps. Pour le haut-parleur, il sera noté pour ses dimensions
et son poids global. La note total sera la moyenne entre la note attribuée à l’écran et au
haut-parleur.
1−
4.2.5.4
Coût
Étant donné que le nombre de patients et de sites risque d’augmenter avec le temps, il est
important que le coût de chaque élément du système soit considéré dans le choix final. Un
calcul préliminaire nous a permis de fixer un prix minimal pour une solution à 50 000$. Ce
prix comprend le coût des composantes des 100 modules fournis aux patients, du serveur et
des interfaces, le coût de main-d’oeuvre évalué selon la complexité de la solution à implanter
ainsi que du coût d’exploitation, dans ce cas-ci le forfait de communication de chaque patient
qui devra s’échelonner sur la durée d’un an. Nous utiliserons donc la formule suivante :
50000
Cout
4.2.6
Interfaces du médecin
4.2.6.1
Intuitivité et ergonomie
(4.8)
Les caractéristiques principales recherchées pour les interfaces du médecin, tant l’interface d’intervention que de configuration, sont qu’elles soient intuitives et ergonomiques. Ceci
implique une interface d’intervention permettant facilement au médecin de consulter données et statistiques en provenance du serveur informatique tout en lui donnant accès à la
modification de l’algorithme de régulation, et ce, pour l’ensemble de ses patients. Quant à
l’interface de configuration, elle doit permettre au médecin de charger le programme dans
le module automatiquement en effectuant le branchement. Ce critère subjectif sera évalué à
l’aide du tableau 4.2.
4.2.6.2
Polyvalence
La polyvalence des interfaces est importante pour le développement futur du système,
c’est-à-dire qu’elle donnera accès à un maximum de fonctions permettant au médecin d’amé-
13
liorer la qualité du traitement donné. La polyvalence des interfaces sera évaluée à l’aide du
tableau 4.2.
Cote
Excellent
Bon
Moyen
Faible
Sans intérêt
Table 4.2 – Tableau
Note
1
0.75
0.5
0.25
0
d’appréciation
14
du patient
Ⱥ
Polyvalence
Ⱥ
Ergonomie et intuitivité
Performances
Interface
Redondance de la mémoire
Potentiel d'amélioration
Coût
Volume
Poids
O
Serveur
Caractéristiques
Périphériques externes
O
Temps de recharge Ⱥ
Duré de vie de la batterie
Ⱥ
Automonie de la batterie
Ⱥ
Ÿ
O Ÿ
Ⱥ
&ůĞǆŝďŝůŝƚĠĚĞů͛ĂůŐŽƌŝƚŚŵĞ
Fiabilité des composantes
Capacité de calcul
Permettre au médecin de modifier l'algorithme de Permettre au médecin de suivre
régulation et le le patient à distance
programme
Réguler le débit d'oxygène
fourni au patient
Ⱥ : Relation forte
O : Relation moyenne
Ÿ : Relation faible
Sécurité du transfert
Oxypod
Module portable
Communication
Alimentation
Traitement
et mémoire
Lire les données en provenance Ⱥ
du capteur
Traiter les données à l'aide de l'algorithme de régulation
Envoyer des commandes à la vanne de régulation pour modifier le débit
Ⱥ
Sauvegarder localement les données du capteur
Envoyer sécuritairement les données au serveur informatique
Sauvegardre et traiter les données sur le serveur informatique
Consulter les données via l'interface de régulation
Ⱥ
Envoyer les commandes au serveur informatique par l'interface de régulation
Rafraichir l'instruction du médecin sur le module lors de son accès au réseau
Permettre la connexion locale pour le chargement du programme
Maximiser la portabilité du système et de la source d'alimentation
Ⱥ Ÿ
O
Ⱥ Ÿ Ÿ O
Ⱥ
O Ÿ
Ÿ
O
Ⱥ
Maximiser l'autonomie de la source d'alimentation
Ⱥ
Ⱥ
Ⱥ
O
Affichage de l'état du système Ÿ
par le module
Ⱥ
Émettre des alarmes sonores et visuelles
Ⱥ
Ÿ
Faciliter la distribution de masse
Figure 4.1 – Maison de la qualité
<= 2500cm³
<= 2.5 Kg
compatible -‐ prise murale
>= 4 heures
Ⱥ
>= 30m
O
Ⱥ
Chapitre 5
Conceptualisation et analyse de
faisabilité
5.1
Analyse Fonctionnelle
Tout problème a une solution, mais parfois il vaut mieux subdiviser le problème en plusieurs sous-problèmes pour mieux pouvoir l’appréhender dans son ensemble. Dans cette optique, ce chapitre est consacré à la décomposition fonctionnelle, l’analyse de faisabilité et la
conceptualisation de l’Oxypod. Ce système complexe commandé par la clinique Oxygénia
est en effet mieux compris lorsqu’on le divise dans ses diverses fonctions, nous pouvons alors
faire preuve d’abstraction pour mieux analyser un aspect en particulier.
En décortiquant le fonctionnement attendu de l’Oxypod, tel qu’à la figure 5.1, on peut
répartir ses principales tâches à accomplir en trois grandes catégories : le module portable, le
serveur contenant et gérant la base de données ainsi que les interfaces du médecin. De plus,
puisque le système réagit et communique avec le monde extérieur, il se doit d’accepter des
intrants et d’émettre/produire des extrants. Les intrants se réduisent à peu de choses. En
effet, l’Oxypod capte les signes vitaux du patient, qui sont nécessaires pour ajuster le débit
d’oxygène à transmettre et assurer un fonctionnement optimal. Dans un deuxième temps, le
module peut aussi recevoir, directement ou non, des commandes du médecin afin de modifier
le traitement à procurer. Finalement, l’Oxypod produit deux extrants, soit la modification
du débit d’oxygène transmis ainsi que des alarmes sonores et visuelles, émises en cas de
problème.
5.2
Mémoire du module portable
La mémoire morte permet de stocker l’information même quand l’appareil n’est pas alimenté en électricité. La présence de mémoire morte à l’intérieur du module est indispensable
afin d’être en mesure d’exécuter l’algorithme de régulation et d’enregistrer les résultats de
15
CHAPITRE 5. CONCEPTUALISATION ET ANALYSE DE FAISABILITÉ
Intrants
Commandes
du médecin
Signes vitaux
Serveur informatique
Système
d'oxygénothérapie
Interfaces du médecin
Capteur
Traitement
Serveur
Régulation
Mémoire
BD / OS
Communication
Alimentation
Périphériques
Redondance
Configuration
Vanne
Signes vitaux
Commandes
Commun
Extrants
Ajustement
du niveau
Alarmes
Figure 5.1 – Diagramme fonctionnel
16
17
celui-ci sur le module pour une durée de 7 jours. Les concepts évalués doivent être en mesure
de rencontrer les contraintes énumérées dans la section 4.2.1 du cahier des charges ainsi que
les objectifs énoncés dans la section 3.2.
1. Aspects Physiques
– Doit être en mesure d’écrire les données reçues de l’algorithme de régulation à toutes
les secondes.
– La consommation électrique de la mémoire ne doit pas empêcher l’alimentation du
module d’atteindre une autonomie de 4 heures
2. Aspects Budgétaires
– Le coût de la mémoire doit être minimisé.
3. Aspects Temporels
– Doit être en mesure de résister à 1 an d’utilisation
4. Aspects Environnementaux
– Aucun aspect environnemental notable.
5.2.1
Puce NAND Flash Numonix NAND01GW3B2C 1GB
Description : Cette puce flash possède 1 Go d’espace mémoire, ce qui permet aisément
de stocker au moins 1 semaine d’information provenant de l’algorithme. De plus, la vitesse
d’écriture de cette puce est de l’ordre de 7.7 Mo par seconde. Sa consommation électrique
peut atteindre 30 mA au plus haut niveau d’activité. Pour terminer, cette puce possède un
coût de 5.07$ l’unité à l’achat de 100 puces. [52] [53] [54] Décision : Retenu
Justification : Cette solution rencontre toutes les exigences et contraintes imposées. La
vitesse d’écriture de cette puce est largement suffisante. Sa consommation électrique est très
faible. La puce possède un coût minime et une capacité de stockage suffisante.
5.2.2
Carte mémoire microSD Patriot PSF2GMCSD 2GB
Description : Cette carte microSD comportant 2 Go de mémoire peut contenir facilement
plus d’une semaine d’information provenant de l’algorithme. La carte possède une vitesse
d’écriture de 5Mo par seconde. Aussi, la consommation électrique des cartes microSD peut
varier entre 20 et 100 mA selon leur utilisation. Cette carte microSD possède un coût à l’unité
d’environ 3.99$. [55] [56]
Décision : Retenu
Justification : Ce concept possède toutes les qualités nécessaires pour être retenu. La
capacité en mémoire, sa consommation électrique ainsi que sa vitesse d’écriture cadrent très
bien dans le projet. Son coût s’avère très convenable.
5.2.3
Disque Dur Western Digital Scorpio Blue 2.5" 160GB
Description : Le disque dur Western Digital Scorpio Blue 2.5IN est un disque dur
retrouvé principalement dans les ordinateurs portables. Sa capacité de stockage de 160 Go
18
est amplement suffisante pour les besoins du projet. Sa vitesse d’écriture, située à 50 Mo par
seconde, est supérieure à la grande majorité des puces flash et des cartes mémoire disponibles
sur le marché. Sa demande en énergie est située à 500 mA en état d’écriture. Aussi, son coût
se situe à environ 42$ l’unité. [57] [58]
Décision : Rejeté
Justification : Son coût à l’unité, situé à 42$, est trop important dans le cadre du projet.
Table 5.1 – Évaluation des modules de mémoire du module portable.
Concept
Puce NAND Flash Numonix
NAND01GW3B2C 1GB
Carte mémoire microSD
Patriot PSF2GMCSD 2GB
Disque Dur Western Digital
Scorpio Blue 2.5" 160GB
5.3
Aspects
physiques
oui
Aspects
économiques
oui
Aspects
temporels
oui
Aspects
environnementaux
-
Décision
oui
oui
oui
-
retenu
oui
non
oui
-
rejeté
Alimentation du module portable
L’alimentation permet d’alimenter le module portable tout en offrant la chance aux patients de se déplacer librement sans être contraint à un emplacement fixe. Cette source
d’alimentation devra donc respecter les critères expliqués à la section 4.2.2 et les objectifs
à la section 3.2. De plus, comme la vanne de régulation est la partie qui consomme le plus
d’énergie électrique, nous prendrons en considération qu’une batterie doit pouvoir alimenter
2 vannes durant 4 heures pour être acceptée. Si les éléments consomment plus ou moins que 2
vannes, il est toujours possible de prendre des modèles ayant des valeurs différentes de mAh
pour chaque type de batterie. La différence de coût reste semblable d’un type de batterie à
l’autre peu importe le modèle.
– Doit être en mesure d’alimenter les différents modules
– Le rapport puissance poids doit être le plus avantageux possible
– Minimiser le coût
– Le cycle de charge décharge doit lui permettre au moins 1 an d’utilisation
– La durée de vie de la batterie doit être supérieure à 1 an
– L’alimentation doit être recyclable
retenu
5.3.1
19
Batterie Nickel-Cadmium Part Number : SL-DD10R2WR
avec Smart Charger Part Number : CH-UN180
Description : Les accumulateurs Nickel-Cadmium sont les premiers qui sont arrivés sur
le marché et ils sont aussi les moins chers disponible. Cette technologie est apte à supporter
des grands courants de charge et de décharge, ce qui permet une recharge très rapide. De plus,
ce type d’accumulateur représente une bonne solidité mécanique et électrique. De surcroît,
les accumulateurs Nickel-Cadmium possèdent une grande tolérance face aux surcharges. La
densité énergétique de ce type de batterie est moyenne et le Cadmium est un métal lourd et
polluant qui est difficile à recycler. [8] [9] [13] [14]
Table 5.2 – Caractéristique du modèle Nickel-Cadmium
Tension
Capacité
volume
Poids
Nombre de cycle de recharge
Temps de charge
Prix avec chargeur
Temps d’autonomie estimé
12 Volts
4000 mAh
633,6 cm3
1,54 Kg
500
2,7 heures
89,18 $
9 heures
Décision : Rejeté
Justification : Malgré plusieurs avantages au niveau du coût et de la durée de vie, cette
technologie possède un faible rapport puissance poids en plus d’être difficile à recycler dû
à la présence d’un métal lourd et polluant qu’est le Cadmium. Pour ces deux raisons, nous
avons décidé d’éliminer ce type de batterie de nos solutions.
5.3.2
Batterie Nickel-Métal-Hydrique, modèle : 16495 avec Smart
Charger no : 14591
Description : Les batteries Nickel-Métal-Hydrique possèdent sensiblement les mêmes
caractéristiques que son prédécesseur, soit les batteries Nickel-Cadmium. Cette technologie
avait pour but de résoudre le problème de recyclage du Cadmium. De plus, cette batterie
possède une plus grande capacité de puissance électrique par poids que les Nickel-Cadmium.
Elle possède aussi l’avantage de résister à un grand courant de charge et de décharge, ce qui
permet une recharge rapide, mais elle nécessite un chargeur automatique, car elle ne résiste
pas à une surcharge, ce qui augmente considérablement le coût de l’ensemble batterie et
chargeur. [8] [9] [10] [11]
Décision : Retenu
Justification : Même si cette technologie nécessite des chargeurs spécialisés qui coute
plus cher que ceux pour les autres technologies, le faible coût de la batterie la rend compétitive
20
Table 5.3 – Caractéristique du modèle Nickel-Métal-Hydrique
Tension
Capacité
volume
Poids
Temps de charge
Prix avec chargeur
12 Volts
4500 mAh
253,8 cm3
0,454 Kg
2,5 heures
119,94 $
9 heures
avec les autres. De plus, elle offre de bonnes performances électriques qui sont comparables
avec les autres types de batteries retenues.
5.3.3
Batterie au Lithium-ion, modèle : Li-Ion 18650 avec chargeur
TLP3000
Description : Les accumulateurs Lithium-ion sont ceux qui sont apparus le plus récemment sur le marché. Le coût de ceux-ci est assez élevé, mais ils possèdent le meilleur rapport
de puissance par kg. Le faible poids de ces accumulateurs s’explique par le fait que le lithium
est un des métaux les plus légers. De plus, cette technologie ne possède aucun effet mémoire,
c’est-à-dire que la pile ne perd pas de puissance suite à un cycle de charge non complet.
Par contre, la durée de vie de la batterie reste tout de même limitée, car les éléments se
détériorent naturellement avec le temps. [6] [7] [8] [9]
Table 5.4 – Caractéristique de la batterie Lithium-ion
Tension
Capacité
volume
Poids
Temps de charge
Prix avec chargeur
14,8 Volts
4400 mAh
176,26 cm3
0,340 Kg
500
2,6 heures
89,22 $
8,8 heures
Décision : Retenu
Justification : Malgré quelques défauts comme la durée de vie limitée des accumulateurs,
de nombreuses qualités confèrent une grande importance à la technologie Lithium-ion. En
effet, nous visons sur la légèreté, ce que peut nous apporter cette batterie. De plus, la durée de
vie de cette batterie est de seulement trois ans, mais comme elle sera rechargée possiblement
à tous les jours ou peut-être même deux ou trois fois par jour, nous devons avoir une batterie
21
qui possède un grand nombre de cycles de charge et décharge, car dans notre projet, c’est ce
qui déterminera la durée de vie de la batterie.
5.3.4
Batterie Lithium-ion sur Polymères avec chargeur, Part Number : CH-LI1418C12-TTP
Description : La batterie Lithium-ion sur polymère est presque identique à la technologie
Lithium-ion. La batterie Lithium-ion sur polymère peut prendre des formes variées, car elle
ne possède pas d’enveloppe de métal rigide. De plus, cette batterie est moins sujette aux
fuites d’électrolyte que la batterie Lithium-ion. Les points négatifs sont que cette technologie
coûte un peu plus cher en plus de nécessiter des règles strictes de charge et décharge pour ne
pas endommager la batterie. [9] [12]
Table 5.5 – Caractéristique de la batterie Lithium-ion sur Polymères
Tension
Capacité
volume
Poids
Temps de charge
Prix avec chargeur
12 Volts
6170 mAh
436,9 cm3
0,910 Kg
500
5 heures
120,85 $
12,3 heures
Décision : Retenu
Justification : Comme la batterie Lithium-ion, elle possède plus d’avantages que d’inconvénients et il serait favorable de vérifier si cette technologie pourrait nous permettre de
sauver du volume lors du concept de solution finale.
Table 5.6 – Évaluation des systèmes d’alimentation du module portable.
Concept
Nickel-Cadmium
Nickel-Métal-Hydrique oui
Lithium-ion
Lithium-ion sur Polymères
5.4
Aspects
physiques
oui,mais
oui
oui
oui
Aspects
économiques
oui
oui
oui
oui
Aspects
temporels
oui
oui
oui
oui
Aspects
environnementaux
non
oui
oui
oui
Décision
rejeté
retenu
retenu
retenu
Périphériques externes du module portable
Les périphériques externes du module permettent de faire le lien entre celui-ci et l’utilisateur. Pour ce faire, le module sera doté d’un petit écran pour pouvoir afficher l’état du patient
22
et du module en temps réel et d’un haut-parleur pour émettre un son en cas de problème
soit par le manque d’oxygène dans la bonbonne ou d’un manque de puissance de la part de
l’alimentation. Le tout doit se faire dans le respect des critères de la section 4.2.5.3 ainsi que
des objectifs de la section 3.2.
– Doit avoir accès aux mesures prises par les différents capteurs
– L’écran doit pouvoir afficher toutes les données sans consommer trop de puissance
– Le haut-parleur doit pouvoir amplifier des sons jusqu’à la puissance désirée
– Les périphériques externes doivent avoir une consommation électrique minimisée
2. Aspects Budgétaire
– Le coût puissance doit être le plus faible possible
– La durée de vie des périphériques doit être supérieur à 1 an
– Les périphériques externes doivent pouvoir fonctionner à différentes températures
variant entre -20 et 40 degrés Celsius.
5.4.1
Écran
5.4.1.1
Écran ACL
Description : Cette technologie fonctionnant à l’aide de semi-conducteurs est très répandue dans le monde présentement. Elle est abordable et est relativement sobre quant à
sa consommation d’électricité. Pour les besoins du module, il n’est pas nécessaire d’avoir un
très grand écran ni d’avoir le meilleur contraste possible. De plus, cette technologie est très
durable puisque même si un pixel est défectueux, l’écran reste tout de même fonctionnel.
Selon la qualité de l’écran, on peut faire des écrans très résistants à la température et à
l’humidité. [1] [2]
Décision : Retenu
Justification :Le faible coût de cette technologie, sa faible consommation électrique, sa
durabilité et son utilisation dans les températures du Québec en font une gagnante sur toute
la ligne.
5.4.1.2
Écran OLED
Description : Cette technologie permet de construire des écrans très performants à tous
les niveaux. Ils possèdent un contraste, un temps de réponse, un rendu des couleurs et un
angle de vision qui sont tous de qualité optimale. De plus, l’écran est très mince. Cependant,
puisque cette technologie est brevetée par des entreprises privées, le coût demeure donc
très élevé. Les écrans OLED ont aussi de la difficulté à supporter l’humidité, ce qui limite
l’utilisation du module dans certains environnements. [4]
Décision : Rejeté
23
Justification : Puisque nous n’avons pas besoin d’un écran très performant pour nos
modules, la technologie OLED est rejetée car son coût est trop élevé par rapport à ses
concurrentes et elle à de la difficulté à tolérer l’humidité.
5.4.1.3
Écran Plasma
Description : Principale concurrente de la technologie ACL, la technologie au plasma est
très utilisée pour fabriquer des écrans de très grandes dimensions. Ces écrans offrent une très
bonne qualité d’image tout en étant bien protégés des contraintes environnementales comme
les températures extrêmes, l’humidité et les interférences électriques. Cependant, puisque la
demande pour ce type d’écran sur le marché a diminué en faveur des écrans ACL, le prix des
écrans plasma est plus élevé que celui des écrans ACL. De plus, ces écrans sont, à dimension
égale, plus lourds que les technologies concurrentes. La consommation électrique des écrans
plasma varie selon la luminosité de l’image tandis que les écrans ACL ont une consommation
électrique constante. [3]
Décision : Rejeté
Justification : La technologie au plasma offre de nombreux avantages comme la possibilité de faire un très grand écran ou un bon contraste des couleurs. Par contre, ce ne sont pas
des qualités nécessaires pour notre écran. En raison d’une plus grande consommation électrique que ses concurrentes et de son coût plus élevé, nous devons rejeter cette technologie
qui n’est pas adaptée à notre module.
5.4.1.4
Écran à DEL
Description : Puisque notre écran n’a qu’à afficher des chiffres, on peut utiliser un
petit circuit électrique fonctionnant à l’aide d’un microcontrôleur pour afficher les données
recueillies comme l’affichage d’un four à micro-onde ou bien d’un réveil matin. Les principaux
avantages de cette technologie sont la très faible consommation électrique, la résistance aux
chocs et autres intempéries causées par l’environnement ainsi que la durée de vie. Par contre,
c’est un affichage exclusivement noir et blanc.
Décision : Retenu
Justification : Cette technologie offre tout ce dont nous avons besoin pour l’écran du
module à un coût très faible même si la qualité de l’image est médiocre. Cette technologie
ne permet pas beaucoup d’évolution pour le futur.
5.4.2
Haut-parleur
5.4.2.1
Haut-parleur de type tweeter
Description : Ce type de haut-parleur permet d’émettre des fréquences entre 2000 et
20 000 Hertz qui sont les sons les plus aigus que peut entendre l’oreille humaine. Les hautparleurs de type tweeter ont l’avantage d’être beaucoup plus petits que les autres types de
haut-parleur pour un même niveau d’intensité sonore. Cependant, puisque la membrane qui
24
constitue le haut-parleur est plus mince que celle de ses concurrents, les haut-parleurs de
type tweeter sont donc généralement plus fragiles et ont une plus petite durée de vie. [5]
Décision : Retenu
Justification : Avec ses petites dimensions et son poids faible, ce type de haut-parleur est
bien adapté aux besoins du module. Cependant, sa durée de vie aléatoire peut jouer contre
elle.
5.4.2.2
Haut-parleur de type médium
Description : Ce type de haut-parleur émet des sons de l’ordre de 300 à 5000 Hertz.
Malgré son volume et son poids plus élevé que le haut-parleur de type tweeter pour une
puissance fixe, le type médium à une membrane plus épaisse donc plus résistante. [5]
Décision : Retenu
Justification : Malgré des dimensions et un poids plus important, ce type de hautparleur permet une meilleure fiabilité que le haut-parleur de type tweeter. Il représente donc
un compromis viable.
5.4.2.3
Haut-parleur de type woofer
Description : Ce type de haut-parleur est conçu habituellement pour bien reproduire les
sons graves de 20 à 500 Hertz. Pour diffuser ces sons, un woofer doit avoir une plus grande
enceinte et une plus grosse membrane que les autres types de haut-parleur, à puissance égale.
Ils sont cependant plus durables que les autres types de haut-parleur. De plus, c’est souvent
le type de haut-parleur qui coûte le plus cher sur le marché. [5]
Décision : Rejeté
Justification : Ce type de haut-parleur n’est pas vraiment adapté aux besoins de notre
module. Les autres types de haut-parleur permettent de répondre à nos besoins tout en
gardant un volume et un poids raisonnable. La principale application des woofers réside dans
les systèmes de sons de très haute performance, ce que nous ne recherchons pas nécessairement
dans le cadre de ce projet.
Table 5.7 – Évaluation des différents périphériques externes.
Concept
Écran ACL
Écran OLED
Écran au plasma
Écran à DEL
Haut-parleur type tweeter
Haut-parleur type médium
Haut-parleur type woofer
Aspects
physiques
oui
oui
non
oui
oui
oui,mais
non
Aspects
économiques
oui
non
non
oui
oui
oui
non
Aspects
temporels
oui
oui
oui
oui
oui
oui
oui
Aspects
environnementaux
oui
oui,mais
oui
oui
oui,mais
oui
oui
Décision
retenu
rejeté
rejeté
retenu
retenu
retenu
rejeté
5.5
25
Traitement du module portable
Le processeur est la pièce qui est responsable de manipuler et de traduire les opérations en
mémoire sous la forme de langage machine. Quand la traduction des opérations est terminée,
il retourne à la mémoire les résultats obtenus. Dans le cadre de ce projet, il est très important
que le processeur soit en mesure d’exécuter l’algorithme de régulation à toutes les secondes
en plus des autres tâches nécessaires au bon fonctionnement du module. Il est très important
que les concepts observés respectent les contraintes énoncées dans la section 4.2.1.1 du cahier
des charges ainsi que les objectifs énoncés dans la section 3.2.
– Doit être en mesure d’exécuter les opérations de l’algorithme de régulation à toutes
les secondes.
– La consommation électrique du processeur ne doit pas empêcher l’alimentation du
module d’atteindre une autonomie de 4 heures
– Le coût du processeur doit être minimisé.
– Aucun aspect environnemental notable.
5.5.1
Intel Atom N270
Description : Le processeur Intel Atom N270 est le plus souvent utilisé dans les netbooks
et les tablettes, dont le netbook Acer Aspire One. Il utilise un jeu d’instruction 32 bits avec
l’extension SSE2. Avec sa fréquence d’horloge de 1.6 GHz, une valeur MIPS de 3225 lui est
attribuée, ce qui est largement suffisant. Le prix du processeur est de 32.00$, à l’achat de
1000 processeurs ou plus. De plus, il possède une enveloppe thermique de 2.5W. [42]
Décision : Rejeté
Justification : Sa consommation électrique s’avère trop grande dans le cadre du projet.
5.5.2
Texas Instrument OMAP 3430
Description : Ce processeur est retrouvé le plus souvent dans les téléphones intelligents,
par exemple le Palm Pré de première génération. Il utilise un jeu d’instruction ARM CortexA8 lui donnant 2 MIPS par MHz. Donc, avec une fréquence d’horloge de 550 MHz, nous
obtenons une valeur MIPS de 1150, ce qui est amplement suffisant . Aussi, il possède un coût
de 10,80$ pour les achats en gros. La consommation électrique du processeur est de 325 mW.
[45] [46] [47] [48]
Décision : Retenu
Justification : La consommation électrique et le coût sont minimisés. La valeur MIPS est
largement suffisante dans le cadre de notre projet. Donc, toutes les contraintes sont satisfaites.
26
Table 5.8 – Évaluation des différents processeurs.
Concept
Intel Atom N270
Texas Instrument
OMAP 3430
Qualcomm QSD8650
Scorpion
AMD Athlon II
160u
5.5.3
Aspects
physiques
oui
oui
Aspects
économiques
non
oui
Aspects
temporels
oui
oui
Aspects
environnementaux
-
Décision
oui
oui
oui
-
retenu
oui
non
oui
-
rejeté
rejeté
retenu
Qualcomm QSD8650 Scorpion
Description : On retrouve ce processeur le plus souvent dans les téléphones intelligents,
dont le HTC EVO 4G. Il utilise le jeu d’instruction Snapdragon ARM version 7 de la firme
Qualcomm, qui lui procure 2.1 MIPS par MHZ. Avec une fréquence d’horloge de 1 GHz, nous
obtenons une valeur MIPS de 2100. De plus, le processeur contient un module GPS intégré
et peut traiter les communications GSM, 1XRTT, 1XEVDO, HSPA, entre autres. Avec un
coût de 30,50$ pour les achats en gros, il rencontre nos exigences budgétaires. De plus, sa
consommation électrique est de 500 mW. [49] [50] [51] [48] [59]
Décision : Retenu
Justification : Le processeur n’aura aucune difficulté à exécuter l’algorithme de régulation à toutes les secondes. Aussi, sa consommation électrique est minimale. Son coût rencontre
parfaitement les contraintes budgétaires énoncées. De plus, il possède des fonctions, comme
la présence d’une puce GPS, qui pourrait être utilisée dans le cadre d’un prolongement du
projet.
5.5.4
AMD Athlon II 160u
Description : On retrouve principalement ce processeur dans des ordinateurs de bureau.
Il utilise le jeu d’instruction AMD64. Grâce à son unique coeur comportant une fréquence
d’horloge de 1.8 GHz, on lui attribue une valeur MIPS de 2709.64, ce qui est plus que suffisant.
Son coût, pour le consommateur, se situe à 33.51$ l’unité. Avec les économies que pourrait
engendrer un achat en gros de ce processeur, on peut affirmer que le coût de celui-ci cadre
bien dans les exigences budgétaires du projet. Par contre, le processeur possède une enveloppe
thermique de 20 W, ce qui rendra impossible d’avoir une autonomie d’utilisation de 4 heures
pour le module. [43] [44]
Décision : Rejeté
Justification : La consommation électrique de ce processeur est beaucoup trop grande
et ne rencontre pas les contraintes physiques.
5.6
27
Communication du module portable
Le module portable de régulation du patient doit communiquer avec le serveur informatique, soit pour envoyer automatiquement les données recueillies par le module ou bien pour
recevoir les commandes du médecin. Pour ce faire, nous devons utiliser une connexion sans-fil
répondant aux contraintes suivantes, ainsi que le mieux possible aux objectifs de la section
3.2 et des critères énoncés à la section 4.2.3.
– Doit offrir une couverture adéquate
– Doit demander une faible consommation électrique
– Légèreté et portabilité
– Le coût du système doit être minimisé
– Doit permettre l’ajout de plusieurs site à la phase préliminaire
– Aucune contrainte environnementale notable
5.6.1
ZigBee
Description : ZigBee est un protocole de communication sans-fil (IEEE 802.15.4) se
démarquant de ses principaux concurrents (Wi-Fi, Bluetooth) grâce à sa simplicité d’implémentation et à sa faible consommation d’énergie. Principalement utilisé pour les réseaux
domestiques à faible débit (environ 250 Kbits/s), cette technologie pourrait s’intégrer à l’Oxypod grâce à une puce émettrice-réceptrice CC2530 de Texas Instruments (environ 6$ par puce)
opérant dans la bande 2.4 GHz ainsi qu’une base Zigbee (environ 100$) installée le domicile
de chaque client. Un réseau domestique Zigbee peut avoir une portée d’environ 30 m. de
rayon donc le domicile du patient sera complètement couvert. De plus, sa faible consommation électrique (32 mA en transmission) et son faible poids font en sorte qu’elle respecte les
contraintes physiques. Le client devra avoir une connexion internet de bas débit, soit environ
25$ / mois par client. [15] [16] [17]
Décision : Retenu
Justification : Cette solution est simple et peu coûteuse. Même si le débit est peu élevé,
il est amplement suffisant pour l’utilisation dont nous en ferons. Aussi, comme nous ajoutons
un noeud au réseau par client, il n’y a pas vraiment de limite géographique à l’expansion que
pourra prendre ce projet.
5.6.2
Wimax
Description : La technologie WiMax est un standard de transmission de données sans
fil principalement déployé en région métropolitaine permettant des communications de haut
28
débit (théoriquement 70 Mbits/s, mais plutôt 20 Mbits/s en pratique) s’appuyant sur la
norme IEEE 802.16. La construction d’une infrastructure WiMax satisfaisant les exigences
du projet serait extrêmement coûteuse. Il existe plusieurs façons d’obtenir le signal WiMax,
soit le signal satellite, un peu dispendieux, ou bien le réseau terrestre. Dans le cadre de
ce projet, nous envisageons utiliser le réseau WiMax terrestre déployé par Bell couvrant
les principales villes de la province. Une puce émettrice-réceptrice MAX2837 de MAXIM
pourrait être intégrée au module Oxypod afin d’accéder au réseau. Les coûts d’opérations
seraient limités au cout de la puce (7,77$ pour 1000 puces donc nous pouvons estimer le coût
unitaire à 10$ à l’achat de 100 puces) ainsi qu’à un forfait permettant l’envoi des données
sur le réseau WiMax (environ 55$ par mois). [18] [19] [20]
Décision : Retenu
Justification : Ce concept, quoiqu’un peu plus dispendieux que les autres proposés, respecte tous les aspects recherchés dans le cadre du projet. Seul bémol, le fait qu’il soit déployé
seulement en région métropolitaine ne permet pas l’implantation de ce type de technologie
dans certaines villes du Québec.
5.6.3
HSPA+
Description : La technologie cellulaire en est maintenant à sa quatrième génération
(WiMax, 3GPP), mais comme le déploiement de ces nouvelles technologies est plutôt limité
aux régions métropolitaines, une solution envisagée pour le projet Oxypod serait d’utiliser
une des précédentes générations de cette technologie de Bell (1XRTT, 1XEVDO, HSPA) qui
sont déployées au niveau provincial. Un des processeurs étudiés dans la section 5.5.3 gère ces
types de communications alors qu’un forfait données (environ 35$/mois/patient) permettrait
l’envoi de toutes les données. [21] [22]
Décision : Retenu
Justification : Comme le processeur gère directement les communications, cette solution
s’avère simple à implanter. La couverture offerte dessert l’ensemble du territoire québécois
alors l’implantation de sites futurs ne causera pas de problème.
Table 5.9 – Évaluation des différents modes de communication
Concept
ZigBee
WiMax
HSPA+
5.7
Aspects
physiques
oui
oui
oui
Aspects
économiques
oui
oui
oui
Aspects
temporels
oui
oui
oui
Aspects
environnementaux
-
Décision
retenu
retenu
retenu
Serveur et base de données
Le serveur et la base de données servent de tête au système en entier. C’est l’endroit où
les données provenant du médecin et des modules sont rangées. Le serveur doit accepter des
29
commandes externes du médecin et des modules faisant ainsi le lien entre ceux-ci. De cette
façon, il répondra aux objectifs de la section 3.2 et aux critères énoncés à la section 4.2.4.
– Aucun aspect physique notable
– Le coût du système doit être minimisé
– Aucun aspect temporel notable
– Aucun aspect environnemental notable
5.7.1
Serveur libre léger
Description : L’utilisation d’un unique serveur qui emploie des technologies libres peutêtre très économique. Celui-ci peut simultanément servir de serveur web grâce à Apache
et PHP tout en faisant office de base de données avec MySQL. Son système d’exploitation
serait donc une distribution Linux gratuite. Pouvant être acheté en pièces détachées, un tel
ordinateur équipé de pièces de serveur peut coûter moins de 600 dollars tout en étant fiable
et certainement capable de fournir à la demande d’une centaine d’usagers. [23] [24] [25] [26]
[27] [28]
Décision : Retenu
Justification : Étant très économique et très flexible, cette solution est très intéressante.
Il est, par contre, bon de remarquer que lors d’un possible agrandissement du projet, cette
solution ne fonctionnera que tant que l’achat de pièces plus performantes maintiendra la
machine suffisamment puissante.
5.7.2
Serveur windows commercial
Description : L’utilisation d’un serveur commercial est certainement plus coûteux, mais
il est possible que cette différence ne soit pas trop grande. Un serveur Windows offre certains
avantages notamment celui de pouvoir utiliser les programmes et systèmes déjà créés par
Microsoft. Toutefois, bien qu’un ordinateur acheté chez Dell, par exemple, ne coûte que 30%
plus cher qu’un serveur acheté pièce par pièce, le prix d’un système d’exploitation Windows
Server ainsi que de la base de données Microsoft SQL ferait gonfler le coût du serveur vers
5000$. [29]
Décision : Retenu
Justification : Bien qu’un tel système soit plus coûteux, il est possible que son utilisation
offre des économies significatives lors du développement.
30
Table 5.10 – Évaluation des différents modes de communication
Concept
Serveur libre
Serveur windows
5.8
Aspects
physiques
-
Aspects
économiques
oui
oui
Aspects
temporels
-
Aspects
environnementaux
-
Décision
retenu
retenu
Interface de configuration
L’interface de configuration joue un très grand rôle dans notre projet, car elle va permettre
au docteur le chargement de programmes de démarrage dans le module portable à l’aide d’une
connexion locale, dans le but de correctement initialiser le module. Ce faisant, le médecin
charge toujours la version la plus récente de l’algorithme de traitement. Ces opérations doivent
être conformes aux objectifs de la section 3.2, qui reflètent les besoins du client, ainsi qu’aux
critères énumérés à la section 4.2.6.
– Il doit y avoir suffisamment de place sur le module pour placer le port de connexion
– Minimiser les coûts
– Doit être en mesure de résister au moins un an
5.8.1
Connexion RS-232
Description : La connexion RS-232, aussi connue sous le nom de port COM, est une
technologie très âgée, mais encore présente sur la plupart des ordinateurs. Dans le cadre du
projet, ce port permettrait la connexion entre le module et la machine du médecin afin de
configurer le module. [41]
Décision : Rejeté
Justification : La connexion RS-232 demande un port très grand qui ne respecte pas les
contraintes physiques.
5.8.2
Carte SD
Description : La carte SD est une carte mémoire de très petite taille pouvant contenir
jusqu’à 32 Go. Il serait possible d’intégrer un port pour ce type de cartes dans les modules
et de fournir un lecteur de cartes SD au médecin pouvant fonctionner sur n’importe quel
ordinateur. Cette carte pourrait ensuite servir à configurer le module. [40]
Décision : Retenu
31
Justification : La carte SD est légère et de fine épaisseur ce qui respecte parfaitement
les aspects physiques. Elle est aussi économique et durable.
5.8.3
FireWire
Description : Le FireWire, aussi connu sous le nom de i.LINK, Lynx et IEEE 1394,
permet un transfert de données continu et rapide entre deux systèmes. Ce type de connexion
sert le plus souvent à connecter des disques durs ou des caméras pour réaliser des montages
vidéo. Le port FireWire peut aussi servir à relier deux machines en réseau. C’est donc un
type de connexion très flexible et puissant qui pourrait facilement permettre de connecter
l’ordinateur du médecin au module afin de le configurer. [38]
Décision : Rejeté
Justification : L’interface IEEE 1394 convient à notre projet, mais ne respecte pas les
aspects économiques. En effet, c’est une interface haut de gamme et dispendieuse.
5.8.4
Clé USB
Description : Une clé USB possède une mémoire flash et n’a donc pas d’éléments mécaniques, ce qui la rend très résistante aux chocs. Elles fonctionnent sur tous les systèmes
d’exploitation apparus dans les dernières années et la totalité des ordinateurs récents possède
un port USB. Elles sont également très économiques et utilisent l’un des ports d’ordinateurs
les moins volumineux. [39]
Décision : Retenu
Justification : Les clés USB résistent aux chocs et aux rayures. Elles ont donc une très
grande durabilité. Celles-ci sont également très faciles à utiliser et très économiques. Finalement, le port USB standard n’est pas très grand et l’utilisation d’un adaptateur permettrait
de réduire encore plus la taille de celui-ci sur le module.
Table 5.11 – Évaluation des différentes interfaces de configuration.
Concept
RS-232
Carte SD
FireWire
Clé USB
5.9
Aspects
physiques
non
oui
oui
oui
Aspects
économiques
oui
oui
non
oui
Aspects
temporels
oui
oui
oui
oui
Aspects
environnementaux
-
Décision
rejeté
retenu
rejeté
retenu
Interface d’intervention
L’interface d’intervention doit permettre aux médecins de la clinique Oxygénia de pouvoir
rapidement et le plus simplement possible accéder aux données de leurs patients. De plus,
32
c’est à partir de cette interface qu’il doit être possible de modifier la prescription des personnes
traitées à l’aide du module Oxypod. En tenant compte du fait que le médecin ne soit pas
nécessairement familier avec les rouages de l’informatique, l’interface doit être aussi simple
et intuitive que possible tout en restant assez puissante pour effectuer toutes les tâches
nécessaires ainsi qu’en fournissant un niveau de sécurité optimal. Finalement, une meilleure
interface en est une qui est accessible du plus grand nombre d’endroits possibles tout en
restant sécuritaire. Évidemment, l’interface est conçue dans le but de répondre aux critères
de la section 4.2.6, eux-mêmes tirés des objectifs de la section 3.2.
– Aucun aspect physique notable
– Les licences à acquérir éventuellement doivent être abordables
– Minimiser les coûts de développement
– Le temps de développement doit être relativement court
– Le temps de maintenance doit être minime
5.9.1
Site Web
Description : Un site web est une arborescence de fichiers placés sur un serveur et accessibles de n’importe où pourvu qu’une connexion internet de débit acceptable soit aussi
disponible. Le site web étudié ici est rendu dynamique grâce à PHP, un langage de scripts
libres facile à développer et à implanter. Les données sont transmises au serveur par un
protocole HTTPS pour plus de sécurité qui consiste en une couche supplémentaire de chiffrement tel que SSL. Il comporte aussi une interface HTML ergonomique du point de vue de
l’utilisateur pouvant inclure différentes mises en page pour mettre en valeur divers éléments
graphiques grâce aux feuilles de style en cascade (CSS). Nous estimons le coût d’une bonne
architecture de base de données, d’accès sécurisés et d’une belle présentation fonctionnelle à
17500$ 1 . [30] [31] [32] [33]
Décision : Retenu
Justification : L’interface web est retenue car elle correspond bien aux besoins du client
et respecte les critères de faisabilité, ce qui en fait donc un excellent candidat pour notre
projet. Ce type d’outil est en effet facile à développer ainsi qu’à maintenir et permet de
donner au médecin un bon niveau d’abstraction en ce qui-à-trait aux commandes à envoyer
au serveur. De plus, il permet une prise en main facile et intuitive, pour peu qu’il soit bien
conçu. Finalement, il reste accessible de partout, que ce soit de la maison, de la clinique ou
d’un téléphone intelligent et ce peu importe le système d’exploitation utilisé.
1. considérant 350 heures de travail à un taux horaire de 50$ /h (soit deux semaines ouvrables pour une
équipe de 5 personnes)
5.9.2
33
Programme exécutable avec GUI Qt
Description : Un logiciel en bonne et due forme fournissant une interface utilisateur
graphique n’est en rien différent des autres programmes disponibles sur les ordinateurs modernes. Le logiciel fournirait, en effet, une interface graphique développée avec les librairies
de Qt, un Framework orienté objet pour C++. Étant portable, cette alliance de code n’a
qu’à être recompilée pour s’exécuter correctement sur toutes les plateformes populaires. Le
transfert d’informations vers la base de données serait établi par Secure Shell (SSH), un protocole de communication fonctionnant sur le principe d’échange de clé de chiffrement, ce qui
le rend extrêmement sécuritaire. Cette solution est évaluée à 26250$. [34] [35] [36]
Décision : Retenu
Justification : Bien que son utilisation requière un ordinateur complet disposant des
librairies nécessaires à son fonctionnement, un programme permet d’offrir une vaste gamme
de services tout en proposant une interface graphique à l’usager qui, si elle est bien conçue,
permettrait à ce dernier d’effectuer de nombreuses tâches assez aisément. De plus, étant
donné le caractère multiplateforme de Qt, la portabilité dudit logiciel est assurée. Finalement,
le transfert de données reste sécuritaire, car ces dernières sont chiffrées pendant toute la
communication.
5.9.3
Ligne de commande (en console)
Description : La ligne de commande est sans aucun doute l’outil le moins coûteux à
développer qu’on puisse imaginer. En effet, un programme s’exécutant directement en console
ne propose qu’une interface minimaliste. Par contre, sa puissance n’est en rien limitée par
les boutons et autres menus : plus d’options et de contrôle sont donc remis entre les mains
de l’usager. Pour communiquer avec une base de données, le moyen le plus sécuritaire reste
encore une fois le SSH, ce protocole de communication à clé de chiffrement [37]. Relativement
abordable, la mise en place de cette solution se chiffre à 8750$, selon nos estimations.
Décision : Retenu
Justification : Bien que la prise en main ne soit pas aisé, il reste tout à fait réaliste
de monter un tel outil dans le cadre du projet. Certes, le médecin se retrouve ainsi avec
un outil dont la puissance dépasse certainement ses besoins, mais cela augmente d’autant la
possibilité d’évolution du projet. Par contre, une telle interface reste peu portable, car elle
nécessite un ordinateur complet et est malaisée à porter sur une application mobile dans sa
forme originale.
Table 5.12 – Évaluation des différentes interfaces de régulation.
Concept
Site Web
Programme exécutable
Ligne de commande
Aspects
physiques
-
Aspects
économiques
oui
oui
oui
Aspects
temporels
oui
oui
oui
Aspects
environnementaux
-
Décision
retenu
retenu
retenu
Chapitre 6
Étude préliminaire
Dans le présent chapitre, nous vous présenterons 3 solutions globales respectant les exigences du projet Oxypod. Ces solutions, présentées dans le tableau 6.1, ont été élaborées à
partir des concepts retenus dans le chapitre 5 et seront par la suite comparées à l’aide des
critères d’évaluation que nous avons déterminés dans le cahier des charges au tableau 4.1.
6.1
6.1.1
Solution 1
Mémoire
Dans le cadre de cette solution, nous avons choisi la carte microSD Patriot PSF2GMCSD
ayant une capacité mémoire de 1 Go. Selon l’équation du critère 4.2.1.3 du cahier des charges,
nous attribuons à la carte microSD une note de 0,98.
2000 − 128
= 0,98
1920
6.1.2
(6.1)
Alimentation
Pour la solution numéro un, nous avons décidé d’utiliser la batterie Lithium-ion. Nous
évaluerons son autonomie, sa durée de vie ainsi que son temps de recharge.
Autonomie du module La batterie Lithium-Ion possède une tension de 14,8 volts et
une capacité de 4400 mAh, ce qui lui confère une puissance de 65,12 WhB.1.1. Les différents
éléments consomment 3,94 watts B.1.2. La batterie a donc une autonomie de 14,89 heures
B.1.3, si la batterie possède un rendement de 90%. Selon l’équation d’évaluation du critère
4.2.2.1, elle se voit donc attribuer la note de 0,91.
14,89 − 4
= 0,91
12
34
(6.2)
35
CHAPITRE 6. ÉTUDE PRÉLIMINAIRE
Mémoire du
module portable
Alimentation du
module portable
Écran
Haut-parleur
Solution 1
Carte microSD
Patriot 2GB
Li-Ion 18650 avec
chargeur TLP3000
Écran ACL
Haut-parleur
type tweeter
Qualcomm QSD8650
Solution 2
Puce NAND Flash
Numonix 1GB
NiMH 16495 avec
chargeur
Écran à DEL
Haut-parleur
type médium
Texas Instrument
OMAP 3430
ZigBee
Traitement du
module portable
Communication du
HSPA+
module portable
Serveur et base
Serveur libre
Serveur windows
de données
Interface de
Clé USB
Clé USB
configuration
Interface de
Site Web
Programme
régulation
exécutable
Table 6.1 – Élaboration des solutions globales
Solution 3
Carte microSD
Patriot 2GB
Batterie Lithium-ion
sur Polymères
Écran ACL
Haut-parleur
type tweeter
Texas Instrument
OMAP 3430
WiMax
Serveur libre
Carte SD
Ligne
de commande
Durée de vie de la batterie La durée de vie de la batterie sera évaluée à l’aide du
nombre de cycles de charge et décharge. La batterie Lithium-Ion a une autonomie de 14,89
heures, un temps de recharge de 2,6 heures et une durée de vie de 500 cycles de charge et
décharge. Selon le calcul B.1.4, la batterie possède une durée de vie de 1,50 an. Cette valeur
dans l’équation 4.2.2.2 lui confère donc la note de 0,50.
1,5 − 1 = 0,50
(6.3)
Temps de recharge de la batterie Le temps de recharge de la batterie est de 2,6
heures. Selon l’équation vue dans le cahier des charges 4.2.2.3, elle se voit attribuer la note
de 0,57.
6 − 2,6
= 0,57
6
6.1.3
(6.4)
Écran
Pour cette solution, nous avons décidé d’utiliser un écran ACL. Pour pouvoir mieux nous
orienter sur les caractéristiques d’un petit écran ACL, nous utiliserons les données d’un petit
afficheur de photo numérique, plus spécifiquement le modèle Samsung 3 Inch VGA LCD
Screen [2].
36
Consommation électrique Ainsi, grâce à la fiche technique de cet écran, on voit que
la consommation de l’écran est de 60 mW et, selon le cahier des charges 4.2.5.3, on obtient
une note de 0,4 par l’équation suivante :
60mW
= 0,4
(6.5)
100mW
Coût : Pour un écran de cette taille, nous pouvons estimer que le coût variera entre 2 et
5 dollars canadiens.
1−
6.1.4
Haut-parleur
Pour le premier concept, nous utiliserons un haut-parleur de type tweeter afin de produire
des alarmes sonores si le module vient à manquer de batterie ou d’oxygène. Les haut-parleurs
de type tweeter ont un volume et un poids plus faible que les autres types de haut-parleur.
Avec un diamètre d’environ 3 centimètres et presque pas de profondeur, en se fiant à l’image
du site de How Stuff Works, on minimise les contraintes de poids et de volume pour le module
oxypod. Coût Pour un haut-parleur de ce type, on peut s’attendre à des coûts variant entre
3 et 5 dollars canadiens. En raison de son faible coût, son poids et son volume plus faible
que les autres types de haut-parleurs, et ce, malgré la fiabilité plus aléatoire, on attribut une
cote de 0,8 sur 1.
6.1.5
Pour la solution 1, nous avons décidé d’utiliser le processeur Qualcomm QSD8650. Celuici peut aussi être utilisé pour traiter diverses communications cellulaires, comme indiqué au
point 5.5.3 de la conceptualisation. Selon les données recueillies, ce processeur possède une
valeur MIPS de 2100. En utilisant la formule contenu au critère 4.2.1.1 du cahier des charges,
on obtient une note de 1.
2100 − 400
u1
1600
6.1.6
(6.6)
Pour cette solution, le mode de communication retenu est le réseau cellulaire 4G HSPA+
déployé par Bell. Dans ce cas-ci, les communications sont gérées par le processeur Qualcomm
QSD8650. Nous évaluerons ce concept selon la sécurité des communications, la vitesse de
transfert, la couverture du réseau et la fiabilité des communications, telles que définies dans
la section 4.2.3.
Sécurité des communications : Le réseau HSPA+ de Bell utilise un protocole dit « AllIP »et offre à l’usager le même type de protection que le réseau CDMA (1ère génération),
c’est-à-dire un système d’authentification et d’encryption de données utilisant l’algorithme
CAVE qui est réputé pour être très sécuritaire. La procédure d’authentification est appelée
à chaque opération et se fait à l’aide de clé random transmises entre le patient et le serveur.
37
Ceci correspondant aux critères définis dans la section 4.2.3.1, nous considérons la sécurité
de ce concept, étant excellente, se mérite une note de 1.
Vitesse de transfert : La vitesse de transfert offerte par le réseau HSPA+ dans la ville
de Québec est d’environ 5 Mb /s, selon la norme HSPA+ pour le transfert de données. Selon
la formule vue dans le cahier des charges, ce concept se mérite une note de 0.16.
5 − 0.2
= 0,16
(6.7)
30
Couverture du réseau : Le réseau HSPA+ est déployé dans la province du Québec en
entier. Si nous supposons que le patient demeure à Québec, le réseau cellulaire offre un rayon
de couverture supérieur à 30 kilomètres, ce qui, selon la formule, donne un résultat de 1.
30 − 0.03
=1
(6.8)
29.7
Fiabilité des communications : Le réseau HSPA+ utilise le mode de transmission
HARQ qui permet la détection d’erreur, les erreurs mineures pouvant être corrigées sans
retransmission. De plus, ce mode utilise la transmission de messages de confirmation donc si
le message n’a pas été reçu correctement, l’émetteur retransmet le message dans son intégrité.
Cela réduit le risque d’erreurs et augmente la fiabilité du réseau. Pour ces raisons nous
attribuons une note de 1 à ce concept.
Coût : Comme il n’y a pas d’achat de pièce supplémentaire pour gérer la communication,
nous évaluerons le coût de communication en fonction du forfait de communication sur une
durée de 1 an. Comme le forfait mensuel est évalué à 35$ par mois, le coût sera donc de 420$
par patient.
6.1.7
Caractéristiques du module
Poids : En additionnant le poids des différents éléments constituant le module portable
de régulation, nous obtenons un poids de 0,674 kilogrammes. Ce poids, en utilisant la formule
décrite dans le cahier des charges 4.2.5.1, nous donne un résultat de 0,73.
2 × 0,6735
= 0,73
(6.9)
5
Volume : Pour installer les différentes composantes de notre module portable, nous
avons choisi de les mettrent dans un boitier de plastique, Le modèle choisi est le RP1135 de
la compagnie Hammond Manufacturing.[60]. Ce boitier a volume de 584,4 cm3. Ce volume
selon la formule utilisée à la section 4.2.5.2, donne à ce concept une note de 0,77.
1−
584,4
= 0,77
(6.10)
2500
Coût : En additionnant le coût de chacune des composantes pour les cent modules, le
coût de main-d’oeuvre pour la mise en place du système ainsi que le coût d’exploitation,
1−
38
soit le forfait de communication, nous arrivons à un total de 74 431$. En utilisant la formule
décrite à la section 4.2.5.4, nous obtenons un résultat de 0,67.
50000
= 0,67
74431
6.1.8
(6.11)
Pour cette solution, la combinaison serveur, base de données retenue est celle d’un serveur
linux utilisant MySQL comme base de données. Nous utiliserons pour l’évaluation un serveur
fait de pièces provenant de newegg.com.
Performances machines : Avec un processeur Intel Xeon E3110 obtenant une PassMark
de 2373 et 2 gigaoctets de mémoire, cet solution obtient une note de 0,77.
Capacité de stockage : Afin de s’assurer d’obtenir suffisamment de mémoire, le serveur
aurait un téraoctet de mémoire disque lui valant une note de un.
Redondance des données : La combinaison de pièces choisie supporte le RAID 6. Le
serveur aura donc deux redondances obtenant une note de un.
Coût : En tout, un tel serveur coûterait environ 760$. Ce prix n’inclut pas son installation
dans un centre de données pendant un an.
6.1.9
Pour cette solution, nous avons choisi la clé USB de modèle SanDisk Cruzer Blade USB
flash drive (évalué à 10$) et ce concept sera évalué selon les deux critères de défini dans le
cahier de charge à la section 4.2.6.
Intuitivité et ergonomie : La clé USB est intégrable dans toutes les machines, elle
est aussi reconnue par tous les systèmes d’exploitation et ne demande l’installation d’aucun
pilote, ce qui en fait une solution intuitive et simple d’utilisation. Nous lui accordons un 1
pour ce critère.
Polyvalence de l’interface : La clé USB permet de stocker des données, des fichiers,
dans la limite de ses capacités de mémoire, même si la clé est débranchée de la machine.
Une clé USB est aussi très pratique, car elle est très facile à transporter et peut contenir une
grande quantité de documents et de données. En cas d’endommagement la clé USB garde
toujours ses données dans sa mémoire flash. Pour toutes ces raisons, nous attribuons une
note de 1 à ce concept.
6.1.10
Le concept d’interface ayant retenu notre attention pour la première solution est nul
autre que le site web, dont les diverses spécifications ont été détaillées dans la section 5.9.1.
Il sera ici évalué sous deux critères conformément au cahier des charges 4.1, soit l’intuitivité
et l’ergonomie ainsi que la polyvalence.
Intuitivité et ergonomie de l’interface : Difficile de trouver mieux qu’un site internet en terme d’intuitivité de nos jours : en effet, même les plus néophytes en matière
39
d’informatique surfent sur le web sans heurt. De plus, un design agréable et fonctionnel est
hautement faisable dans le domaine et c’est pourquoi nous attribuons un 1 sur la charte 4.2
à cette interface.
Polyvalence de l’interface : Lorsqu’il est bien conçu, le site web peut devenir un
puissant outil de gestion de base de données, tout en restant relativement simple en apparence
et en fonctionnalités. De plus, il est aisé de le mettre à jour. Seul point venant obscurcir le
tableau : comme tout interface graphique, on se doit de limiter les opérations possibles pour
prioriser l’ergonomie. Pour toutes ces raisons, le site web se mérite un pointage de 0,75 sur
la charte 4.2 pour ce critère.
Flexibilité de l’algorithme : Un site internet permet de facilement pouvoir consulté des
fichiers sur un serveur distant mais offre aussi la possibilité d’en placer à partir de n’importe
quel terminal. En respectant une architecture précise, il devient aisé pour le médecin de placer
en ligne une nouvelle version du logiciel de traitement du module. La mise à jour complète
du logiciel étant possible, cette solution obtient un 1 pour ce critère.
6.2
6.2.1
Solution 2
Mémoire
Dans le cadre de la solution 2, nous avons choisi d’utiliser la puce NAND Flash Numonix
NAND01GW3B2C. Cette puce possède 1 Go d’espace de stockage. Selon l’équation retrouvée
au critère 4.2.1.3 du cahier des charges, on attribue une note de 0,45 à la puce NAND Flash.
1000 − 128
= 0,45
1920
6.2.2
(6.12)
Alimentation
Pour le deuxième concept, nous avons choisi d’utiliser la batterie Nickel-Métal-Hydrique.
Nous évaluerons son autonomie, sa duré de vie ainsi que son temps de recharge.
Autonomie du module La batterie Nickel-Métal-Hydrique possède une capacité de
4500 mAh et une tension de 12 volts. Ce qui lui confère une puissance de 54 Wh B.1.1. Les
différents éléments utilisé pour le concept deux consomment 4,23 watts B.1.2. La batterie à
donc une autonomie de 11,5 heures B.1.3, si la batterie possède un rendement de 90%. Selon
l’équation d’évaluation du critère défini à la section 4.2.2.1, ce concept se voit donc attribuer
la note de 0,62.
11,5 − 4
= 0,62
(6.13)
12
Durée de vie de la batterie La durée de vie de la batterie sera évaluer grâce au nombre
de cycles de charge et décharge. La batterie Nickel-Métal-Hydrique a une autonomie de 11,65
heures, un temps de recharge de 2,5 heures et une durée de vie de 700 1 cycles de charge et
1. Valeur estimé, car non spécifié par le fabricant
40
décharge. Selon le calcul B.1.4 la batterie possède une durée de vie de 1,20 ans. Cette valeur
1,2 − 1 = 0,20
(6.14)
Temps de recharge de la batterie Le temps de recharge de la batterie est de 2,5
heures. Selon l’équation 4.2.2.3, cette batterie se voit attribuer la note de 0,58.
6 − 2,5
= 0,58
6
6.2.3
(6.15)
Écran
Pour le deuxième concept, nous utiliserons un affichage composé de 16 diodes électroluminescentes. 14 de celles-ci serviront à afficher en temps réel le taux d’oxygène dans le sang
du patient. Les deux autres serviront de témoin lumineux si la charge de la batterie descend
en-dessous de 20% et si la quantité d’oxygène dans la bonbonne descend sous la barre des 20%
également. La quantité d’énergie utilisée par ce type d’écran dépend du nombre de diodes
qui sont allumées, par exemple, on consomme plus que trois fois plus d’énergie à afficher le
chiffre 8 que le 1.
Consommation électrique Pour donner un aperçu de la puissance maximale exploitée
par l’écran, on prendra en compte qu’une DEL offre une différence de potentiel de 2 Volts
et absorbe un courant de 23 mA tel que le modèle HLMP-1440 de Agilent technologies. On
calcule donc une puissance maximale de 0,6624 W si on affiche 88 avec les 2 témoins allumés.
La puissance minimale possible est lorsque l’écran affiche 11 sans les témoins lumineux, on a
donc 4 diodes d’allumer ce que donne une puissance minimale de 0,1656 W. Ainsi, même on
utilisant la consommation minimale de la DEL et selon le cahier de charge, l’écran à DEL
obtient une note de 0 pour la consommation électrique.
Coût Puisqu’un DEL coûte environ 0,10 dollars canadiens et que l’on a besoin de 16
diodes, l’écran nous coûte donc 1,60 dollars canadiens.
6.2.4
Haut-parleur
Pour le deuxième concept, nous avons décidé de choisir un haut-parleur de type médium.
Ces haut-parleurs ont un plus grand volume que le type tweeter mais, pusique la membrane
interne est plus rigide, ce type de haut-parleur à la réputation d’être plus fiable. Pour les
dimensions, le diamètre minimum de ce type de haut-parleur est d’envrion 6 centimètre avec
2 centimètre de profondeur.
Coût Pour ce genre de haut-parleur, il faut s’attendre à payer un peu plus cher que pour
un type de tweeter parce que les tissus composant la membrane doivent être un peu plus
épais. On parle donc d’un prix au-dessus des cinq dollars l’unité. Pour son poids, son volume
et son coût plus élevés que le haut-parleur de type tweeter, on acorde au haut-parleur de
type médium une note de 0,4.
6.2.5
41
Pour la solution 2, le processeur retenu est le Texas Instrument OMAP 3430. Selon les
données techniques du processeur, il possède une valeur MIPS de 1150. En utilisant la formule
énoncée au critère 4.2.1.1 du cahier des charges, nous obtenons une note de 0,47.
1150 − 400
= 0,47
1600
6.2.6
(6.16)
Pour cette solution, le mode de communication retenu est le protocole Zigbee. Ce concept
sera évalué selon la couverture du réseau offert au patient, la sécurité des communications
transmises et de la vitesse de transfert.
Sécurité des communications : Les données transmises sur le réseau Zigbee seront encryptées grâce à l’algorithme AES avec une clé de 16 bits. Le message est envoyé à l’adresse
du destinataire et un système de transfert par clé permet seulement à celui-ci de déchiffrer
l’information transmise, ce qui permet l’autentification de l’émetteur du message et la confidentialité de l’information. Ce concept, répondant aux critères mentionnés dans le cahier des
charges, se mérite une note de 1.
Vitesse de transfert : La vitesse de transfert permise par un réseau de type Zigbee est
d’environ 250 kbits/s, ce qui, selon la formule définie dans le tableau 4.1, donne à ce concept
un résultat de 0.
0.25 − 0.2
=0
(6.17)
30
Couverture du réseau : La couverture offerte par un réseau de type Zigbee est d’environ
30 mètres, ce qui est le rayon minimal demandé dans le cahier de charges car cela permet
au patient d’envoyer ses données uniquement de son domicile. Selon la formule utilisée, ce
concept mérite une note de 0.
0.03 − 0.03
=0
(6.18)
29.7
Fiabilité des communications : L’algorithme AES permet aussi la validation de l’intégrité du message envoyé en utilisant un code d’intégrité MIC et un code d’autentification
MAC qui sont attachés à chaque message. Comme la correction des erreurs ne se fait pas
automatiquement, nous donnerons à ce concept une note de 0,5.
Coût : L’utilisation de ce concept nécéssite l’achat d’une puce de communication au coût
unitaire évalué à 5$. De plus, nous devrons installer une passerelle dans le domicile de chaque
patient, au coût de 104$, permettant l’envoi des données sur le réseau internet au serveur
informatique. Nous devons donc additionner le coût annuel d’un forfait internet de base, soit
300$ (25$ par mois), pour un total de 409$.
6.2.7
42
Poids : Le poids totale des différents éléments constituant notre module de régulation
portable est de 0,755 kilogrammes. En appliquant la formule décrite dans le cahier des charges
4.2.5.1, nous obtenons une note de 0,70.
2 × 0,755
= 0,70
(6.19)
5
Volume : Pour installer les différentes composantes de notre module portable, nous avons
choisis de les mettrent dans un boitier de plastique, Le modèle choisi est le 100 Series Shell
Case de la compagnie Box Enclosures.[61]. Ce boitier a volume de 634,8 cm3, Ce volume
selon la formule déterminée dans le cahier des charges à la section 4.2.5.2, obtient une note
de 0,75.
1−
634,84
= 0,75
(6.20)
2500
Coût : Le coût total pour l’implantation de ce projet sur une période d’un an, soit la
phase préliminaire visée, est de 85 191$. Nous constatons que l’implantation d’un réseau de
communication Zigbee peut ne pas être dispendieux si toutes les composantes sont dans un
rayon limité. Comme nous devons ajouter une base modem par client, cette solution n’est pas
nécéssairement avantageuse. Selon l’équation déterminée dans la section 4.2.5.4, nous donne
un résultat de 0,58.
1−
50000
= 0,58
85191
6.2.8
(6.21)
Pour cette solution, la combinaison serveur, base de données retenue est celle d’un serveur
commercial windows utilisant Microsoft SQL comme base de données. Nous utiliserons pour
l’évaluation un serveur standard de Dell avec une licence standard de Microsoft SQL.
Performances machines : Le serveur retenu contient un processeur Intel Celeron G1101
obtenant une PassMark de 272 et 2 GO de mémoire. Cela vaut une note de 0,47.
Capacité de stockage : Afin de s’assurer d’obtenir suffisamment de mémoire, le serveur
aurait un téraoctet de mémoire disque lui valant une note de un.
Redondance des données : Le serveur ne supporte que RAID 1 ne permettant qu’une
redondance. Cela vaut un demi point.
Coût En tout, un tel serveur coûterait environ 3000$. Ce prix n’inclut pas son installation
dans un centre de données pendant un an.
6.2.9
Voir l’évaluation du concept à la section 6.1.9.
6.2.10
43
Notre deuxième concept retient l’idée d’une interface graphique, lancée depuis un programme exécutable installé directement sur la machine. Il sera évalué selon les critères du
cahier des charges 4.1 sur la base de ses spécifications, détaillés à la section 5.9.2.
Intuitivité et ergonomie de l’interface : Une interface graphique ergonomique,
bien que demandant un développement plus élaboré qu’un site web, peut être tout autant
intuitive tout en offrant une sécurité supérieure à ce dernier. De plus, les outils composants
une interface graphique ne souffrent de pratiquement aucune limitation au niveau technique,
si on met le temps de les développer. Donc, un programme bien monté ne souffrirait d’aucune
lacune au niveau de sa facilité d’utilisation, et c’est pourquoi nous lui attribuons un 1 sur
notre charte d’appréciation 4.2.
Polyvalence de l’interface : Une interface graphique fournie par un programme exécutable donne à l’utilisateur un excellent niveau d’abstraction tout en restant très puissant.
Son seul réel défaut est le fait qu’un ajout de fonctionnalité est très couteux, car toute l’interface et son ergonomie doivent être repensées, le programme recompilé et la mise-à-jour
redistribué. Cette difficulté lui vaut donc 0.5 sur notre charte 4.2.
Flexibilité de l’algorithme : Permettant d’accéder au serveur, un programme dispose
de tous les outils pour envoyer des fichiers en ligne à partir du poste où il s’exécute. De là, les
modules pourront sans mal télécharger une nouvelle version de leur algoritme. La mise-à-jour
complète étant possible et aisé, cette solution se voit accordé un 1 pour ce critère.
6.3
6.3.1
Solution 3
Mémoire
Comme dans le cadre de la solution 1, nous utilisons la carte microSD de 1 Go Patriot
PSF2GMCSD. 6.1.1
6.3.2
Alimentation
Pour le troisième concept, nous avons choisi d’utiliser la batterie Lithium-Ion sur Polymère. Nous évaluerons son autonomie, sa duré de vie ainsi que son temps de recharge.
Autonomie du module La batterie Lithium-Ion sur Polymère possède une capacité de
6170 mAh et une tension de 12 volts. Ce qui lui confère une puissance de 74,04 Wh B.1.1.
Les différents éléments utilisé pour le concept trois consomment 4,21 watts B.1.2. La batterie
à donc une autonomie de 15,83 heures B.1.3, si la batterie possède un rendement de 90%.
Selon l’équation d’évaluation du critère 4.2.2.1, elle se voit donc attribuer la note de 0,99.
15,83 − 4
= 0,99
(6.22)
12
Durée de vie de la batterie La durée de vie de la batterie sera évaluer grâce au nombre
de cycle de charge et décharge. La batterie Lithium-Ion sur Polymère a une autonomie de
44
15,83 heures, un temps de recharge de 5 heures et une durée de vie de 500 cycles de charge et
décharge. Selon le calcul B.1.4 la batterie possède une durée de vie de 1,78 ans. Cette valeur
1,78 − 1 = 0,78
(6.23)
Temps de recharge de la batterie Le temps de recharge de la batterie est de 5 heures.
Selon l’équation définie à la section 4.2.2.3, nous donnons à cette batterie la note de 0,17.
6−5
= 0,17
6
6.3.3
(6.24)
Écran
Comme pour la solution 1, nous utiliserons l’écran ACL de même modèle [2]. 6.1.3
6.3.4
Haut-parleur
Comme pour le concept 1, nous utiliserons un haut-parleur de type tweeter dont nous
avons définis les caractéristiques plus haut 6.1.4.
6.3.5
Comme pour la solution 2, nous avons sélectionné le processeur OMAP 3430 de la compagnie Texas Instrument. 6.2.5
6.3.6
Pour la troisième solution, le concept retenu est le WiMax.
Sécurité des communications : La technologie WiMax supporte la procédure HMAC
ou de signature numérique permettant d’assurer l’autenticité des participants. Les clés de
cryption sont générées par le client à l’aide de phrases et peuvent ainsi être renouvellées
occasionnellement. L’information transmise sur le réseau de type WiMax est chiffrée. Ceci
répond donc aux critères de sécurité définis dans le cahier de charges et ce concept se mérite
une note de 1.
Vitesse de transfert : La vitesse offerte par le réseau WiMax serait théoriquement de
70 Mbits / s dans un environnement sans obstacle mais plutôt de 20 Mbits / s en milieu
urbain, à l’intérieur d’un édifice. Selon la formule définie dans le tableau 4.1 , ce concept se
mérite une note de 0.66.
20 − 0.2
= 0,66
(6.25)
30
Couverture du réseau : Le réseau WiMax déployé par Bell couvre entièrement la région
urbaine de Québec. Le rayon maximal étant fixé à 30 kilomètres pour offrir une couverture
45
complète de la municipalité, nous pouvons dire que le rayon de couverture offert par ce
concept sera d’au moins 30 kilomètres. Selon la formule, ce concept mérite une note de 1. Par
contre, comme ce réseau est seulement déployé en région métropolitaine, cette portée limite
l’ajout de sites à l’extérieur dans des villes comme Saguenay par exemple. Pour cette raison,
nous attribuerons à ce concept une note de 0,75
30 − 0.03
= 0,75
(6.26)
29.7
Fiabilité des communications : L’utilisation du protocole PKMv2, en plus de la signature numérique, permet d’assurer l’intégrité du message transmis à l’aide d’un système
de clés numériques. Comme la fiabilité des communications est à peu près garantie sur un
réseau WiMax, nous donnons à ce concept la note de 1.
Coût : Pour ce concept, nous devons considérer l’achat d’une puce de communication
au coût unitaire de 10$ qui devra être intégrée au module de régulation de chaque patient.
De plus, le forfait de communication WiMax, au coût mensuel de 55$, nous donne un total
annuel de 660$. Nous évaluons donc le coût total à 670$ pour ce concept.
6.3.7
Poids : En additionnant le poids des différents éléments constituant le module portable de
régulation, nous obtenons un poids de 1,2865 kilogrammes. Ce poids, en utilisant la formule
décrite dans le cahier des charges 4.2.5.1, obtient un résultat de 0,49.
2 × 1,2865
= 0,49
(6.27)
5
Volume Pour installer les différentes composantes de notre module portable, nous avons
choisis de les mettrent dans un boitier de plastique, Le modèle choisi est le 100 Series Shell
Case de la compagnie Box Enclosures.[62]. Ce boitier a volume de 934,8 cm3, Ce volume selon
la formule vue à la section 4.2.5.2, donne une note de 0,63.
1−
934,8
= 0,63
(6.28)
2500
Coût : Le coût de la troisième solution est légèrement plus élevée et ceci est du principalement au forfait de communication qui est plus du double des autres concurrents. Le total
se chiffre donc à 91 869$ et selon la formule définie à la section 4.2.5.4, nous attribuons un
résultat de 0,54.
1−
50000
= 0,54
91869
6.3.8
(6.29)
Serveur et base de données :
Cette solution utilisant le même serveur, référez-vous à la section 6.2.8. Il est à noter que
l’utilisation d’un système linux dans cette situation convient bien à l’utilisation de la ligne de
46
commande. En effet, le système pouvant fonctionner en SSH, il n’est pas nécessaire d’avoir
un logiciel particulier pour utiliser l’interface de régulation.
6.3.9
Pour cette solution nous avons choisi la carte SD Kingston Flash memory card - 2 GB
microSD (évalué à 5$) comme interface de configuration. Nous allons évaluer ce concept selon
les 2 critères mentionnés à la section 4.2.6.
Intuitivité et ergonomie : Bien que la plupart des gens ne manie pas la carte SD
aussi souvent qu’une clé USB, son utilisation n’en est pas moins difficile. Tout aussi rapide
et résistante aux chocs, la carte SD se voit donc aussi accordé un 1.
Polyvalence : Les cartes micro SD sont partout de nos jours : dans les téléphones, les
appareils photos, etc. Ces petites machines ont toutes un port intégrés, mais ce n’est pas
toujours le cas pour les ordinateurs de bureau. Dans la plupart des cas, il faut un adaptateur
pour brancher la carte micro SD, sans quoi aucune connexion n’est possible. Pour cette raison,
nous lui attribuons une note de 0,75 dans le tableau de satisfaction.
6.3.10
Ce concept de solution propose une interface en ligne de commande, telle que décrite à la
section 5.9.3. Cette dernière sera évaluée selon les critères énoncés dans le cahier des charges :
l’intuitivité et l’ergonomie ainsi que la polyvalence.
Intuitivité et ergonomie de l’interface : Réel point faible de la ligne de commande,
l’intuitivité est totalement absente de cette interface. En effet, il faut disposer de connaissances de bases, au minimum, pour être fonctionnel avec une console sans boutons ni champs
de formulaire. L’ergonomie ne rentre pas en ligne de compte ici : la fenêtre est simplement
vide, aucune chance de l’encombrer de façon confondante. Ces caractéristiques lui valent donc
la note de 0 sur la charte d’appréciation 4.2.
Polyvalence de l’interface : Du point de vue de la polyvalence, par contre, l’interface en
ligne de commande surpasse ses congénères graphiques : elle permet de manipuler directement
les instructions à envoyer au serveur, ce qui lui procure une puissance et lui assure une
maniabilité des données optimale, pour peu qu’on sache s’en servir. C’est pourquoi nous la
notons 1 par rapport à notre charte 4.2.
Flexibilité de l’algorithme : Tout aussi capable de charger des fichiers sur le serveur
que les autres interfaces, la ligne de commande est cependant difficilement capable de travailler avec plus d’un fichier à la fois. Ceci lui permet certes d’effectuer des opérations plus
chirurgicales, mais rend cependant malaisé la mise en ligne de tout un ensemble de fichiers.
C’est pourquoi nous lui attribuons la cote 0,75 pour ce critère.
47
Solution 1 Solution 2
Mémoire du module
3,99$
5,07$
Alimentation du module
89,22$
119,94$
Écran
5$
1,60$
Haut-parleur
5$
5$
Processeur
30,50$
10,80$
Communications (Pièce)
109$
Communications (Forfait)
420$
300$
Boîtier
7,90$
7,90$
Coût 1 module
561,61$
559,31$
Coût 100 modules
56 161$
55 931$
760$
3000$
10$
10$
17 500$
26 250$
Total
74 431$
85 191$
Table 6.2 – Tableau des coûts
6.4
Tableau de synthèse
Solution 3
3,99$
120,85$
5$
5$
10,80$
10$
660$
7,90$
823,54$
82 354$
760$
5$
8 750$
91 869$
48
Capacité de calcul
Flexibilité de l’algorithme
Autonomie de l’alimentation
Durée de vie de l’alimentation
Temps de recharge
6.1.6 Communication
Sécurité des communications
Performances machines
Solution 1
Solution 2
Solution 3
2100 MIPS
Excellent
2 Go
1150 MIPS
Excellent
1 Go
1150 MIPS
Bon
2 Go
14,89 heures
1,498 ans
2,6 heures
11,50 heures
1,198 ans
2,5 heures
15,83 heures
1,783 ans
5 heures
Excellent
5 MB/s
30 km.
Excellent
Excellent
0,2 MB/s
30 m.
Moyen
Excellent
20 MB/s
30 km.
Excellent
PassMark 2372
2 Go de MV
1 téraoctet
2
PassMark 272
2 Go de MV
1 téraoctet
1
PassMark 2373
2 Go de MV
1 téraoctet
2
Redondance des données
6.1.7 Caractéristiques
du module
Poids
0,6735 Kg
0,755 Kg
3
Volume
584,4 cm
634,84 cm3
6.1.3 Périphériques externes
60 mW
0,660 mW-0,166 mW
Coût
74 431 $
85 191 $
Intuitivité et ergonomie
Excellent
Excellent
Polyvalence de l’interface
Bon
Moyen
Table 6.3 – Tableau de synthèse des résultats
1,2865 Kg
934,84 cm3
60 mW
91 869 $
Moyen
Bon
Chapitre 7
Concept retenu
7.1
Matrice de décision
Pour prendre une décision la plus éclairée et objective possible, nous aurons recours à
la matrice de décision afin d’évaluer chacun des concepts retenus en fonction des critères
définis dans le cahier des charges. Chaque pointage est pondéré selon l’importance donnée au
concept dans l’ensemble et chaque solution globale se verra attribuer une note sur un total
de 100. La solution ayant récolté le plus de points sera retenue et c’est cette solution qui sera
détaillée dans le présent chapitre.
7.2
7.2.1
Description du concept final
Mémoire du module portable
Afin de stocker les données reçues de l’algorithme, nous avons décidé d’utiliser la carte
mémoire microSD Patriot PSF2GMCSD de 2 Go. Premièrement, cette carte peut facilement
contenir plus d’une semaine d’information. Deuxièmement, sa vitesse d’écriture de 7.7 Mo
par seconde lui permet aisément d’écrire en mémoire les informations reçues à toutes les
secondes. Aussi, cette carte microSD offre un meilleur rapport entre la capacité mémoire et
le prix qu’une puce NAND flash comparable. De plus, sa consommation électrique, située
entre 60 et 330 mW, s’avère minime.
7.2.2
Alimentation
Pour alimenter notre module portable, nous avons choisi la batterie Litihum-Ion modèle
18650 avec chargeur TLP3000. Cette batterie nous permet d’alimenter l’ensemble des différentes composantes du module et ce avec une autonomie de près de 15 heures, ce qui est
amplement suffisant pour permettre à une personne de se déplacer durant une journée complète. La batterie peut être rechargée en 2,6 heures, ce qui est un temps très raisonnable
49
50
CHAPITRE 7. CONCEPT RETENU
4.2.1.1 Capacité de calcul
4.2.1.2 Flexibilité de l’algorithme
4.2.2.1 Autonomie de l’alimentation
4.2.2.2 Durée de vie de l’alimentation
4.2.2.3 Temps de recharge
4.2.3 Communication
4.2.3.1 Sécurité des communications
4.2.3.2 Vitesse de transfert
4.2.3.3 Couverture du réseau
4.2.3.4 Fiabilité des communications
4.2.4.1 Performances machines
4.2.4.3 Redondance des données
4.2.5 Caractéristiques du module
4.2.5.1 Poids
4.2.5.2 Volume
4.2.5.3 Périphériques externes
4.2.5.4 Coût
4.2.6.2 Polyvalence de l’interface
Total
Table 7.1
Pond. Solution 1
15%
11,9
6%
3,0
6%
6,0
3%
2,9
20%
14,3
10%
9,0
5%
2,5
5%
2,9
17%
13,6
6%
6,0
4%
0,6
4%
4,0
3%
3,0
20%
18,6
6%
4,6
6%
6,0
8%
8,0
18%
12,7
5%
3,7
5%
3,8
3%
1,8
5%
3,4
10%
9,4
5%
5,0
5%
4,4
100%
80,5%
– Matrice de décision
Solution 2
10,2
2,8
6,0
1,4
10,1
6,2
1,0
2,9
7,5
6,0
0,0
0,0
1,5
12,8
2,8
6,0
4,0
11,5
3,5
3,7
1,2
3,1
8,8
5,0
3,8
60,8%
Solution 3
10,2
2,8
4,5
2,9
14,7
9,9
3,9
0,9
14,6
6,0
2,6
3,0
3,0
18,6
4,6
6,0
8,0
10,1
2,4
3,1
1,8
2,7
6,9
2,5
4,4
75,0%
51
vu son autonomie. De plus, cette batterie ne possède pas d’effet mémoire et peut donc être
rechargée n’importe quand durant son cycle de décharge sans subir de perte de puissance
future. Finalement, cette batterie est extrêmement légère : elle a un poids de seulement 340
grammes.
7.2.3
Écran et haut-parleur
Pour les périphériques externes, l’écran et le haut-parleur, nous avons retenu pour le
concept final un écran ACL et un haut-parleur de type tweeter. Nous avons choisi un écran
ACL parce que cette technologie se démarquait au niveau de la consommation électrique et
de son coût. Pour le haut-parleur, nous en avons sélectionné un de type tweeter parce que
c’est le type de haut-parleur qui offre le plus petit volume, le plus petit poids et le coût le
plus petit aussi. C’est grâce à ces dispositifs que nous pourrons émettre les alarmes sonores
et visuelles requises par le client.
7.2.4
Unité de traitement du module portable
Nous avons retenu le processeur Qualcomm QSD8650 comme unité de traitement du
module pour diverses raisons. Pour débuter, avec sa valeur MIPS de 2100, ce processeur
n’aura aucune difficulté à exécuter l’algorithme de régulation à toutes les secondes. Il sera
en mesure d’obtenir des données fiables du capteur ainsi que de transmettre efficacement
des commandes à la vanne de régulation. Ensuite, ce processeur est en mesure de gérer les
communications HSPA+, ce qui évite l’achat d’une autre pièce afin de remplir cette même
tâche. De plus, il possède aussi un module GPS qui pourrait très bien être utilisé dans les
prochaines phases du projet.
7.2.5
Protocole de communication
Le protocole de communications choisi pour la transmission de données entre le module et
le serveur est le réseau HSPA+ déployé dans la province du Québec par Bell Canada. Comme
la communication est gérée par le processeur Qualcomm QSD8650, cette solution s’avérera la
plus simple à implanter et, comme il n’y a pas de pièces à interfacer, la plus fiable. La sécurité
et la fiabilité des communications sont assurés par les meilleurs algorithmes sur le marché
et la vitesse de transfert permet d’assurer l’envoi de toute l’information désirée en plus de
garder une marge de manoeuvre permettant l’envoi d’éventuelles données supplémentaires.
Le réseau est étendu à la grandeur de la province, ce qui permettera au patient de transmettre
et recevoir l’information lors de ses déplacements et permettera éventuellement d’ajouter des
sites supplémentaires lors des futures phases du projet.
7.2.6
La solution retenue est celle combinant MySQL et un serveur Linux. En effet, cette
solution est économique et efficace. Un grand pourcentage des sites web sont hébergés sur
52
des serveurs Linux. Il ne sera donc pas difficile de développer l’interface d’intervention. Cette
solution offre également de meilleures performances machines ainsi que plus de redondances
assurant que le serveur fournira à la demande et qu’aucune donnée ne sera perdue.
7.2.7
La solution retenue ici est finalement la clé USB et ce, pour des raisons évidentes. En
effet, un tel dispositif peut largement stocker assez de données pour charger le programme
au complet dans le module portable, le tout en un seul transfert. De plus, les clés USB
étant relativement abondantes, leur fonctionnement est très bien connu du grand public et
cela nous assure donc que le médecin soit à l’aise avec son fonctionnement. En raison de
leur bonne taille, leur maniement est aisé et elles restent plus difficiles à égarer. Finalement,
l’absence de pièces mobiles leur assurent une solidité et une résistance au choc bien supérieur
à un disque dur externe conventionnel.
7.2.8
L’interface d’intervention est une partie importante du projet. C’est elle qui permet au
médecin de suivre l’état médical de ses patients sans que ceux-ci doivent se rendre à la
clinique ce qui est, au fond, la raison d’être de ce projet. C’est pourquoi un soin particulier
a été apporté au choix de cette interface. En effet, cette dernière se devait d’être pratique
et facilement compréhensible, pour que n’importe quel médecin, même s’il n’est pas familier
avec le milieu de l’informatique, puisse sans heurt opérer les changements nécessaires au bienêtre de ses patients. Afin d’assurer un accès facile et intuitif à l’interface tout en facilitant sa
mise en place et sa maintenance, nous avons choisi le site web comme interface de régulation.
En plus de pouvoir être accessible à partir de n’importe quel terminal branché sur la toile, y
compris un téléphone intelligent, le site web s’opère dans un environnement et d’une façon
telle que le médecin ne peut qu’être en terrain connu. Il offre aussi un niveau de sécurité tout
à fait convenable et est assez puissant pour effectuer toutes les tâches pour lesquelles il est
destiné.
7.3
Conclusion
Suite à la demande de la firme Oxygénia, notre équipe a réalisé la conception du module
de régulation du taux d’oxygène du patient en temps réel. Le module lit la quantité d’oxygène dans le sang du patient, puis grâce à un algorithme de régulation, modifie la quantité
d’oxygène envoyée au patient en transmettant une commande à la vanne de régulation. De
plus, le module sauvegarde les données localement dans sa mémoire interne tout en les communiquant au serveur de la clinique qui conserve les données pour la durée du projet, et
ce, pour cent patients. Le médecin peut aussi effectuer le suivi à distance de ses patients et
transmettre des commandes à la vanne de régulation du patient traité. Ce concept remplit
donc tous les besoins énoncés par le client.
Bibliographie
[1] HonkyTonk Man, 4 moniteurs LCD 19", site de clubic.com,
http://www.clubic.com/article-14650-1-4-moniteurs-lcd-17-pouces.html
(consulté en ligne le 16 mars 2011)
[2] Mark Goldstein, Samsung 3 Inch VGA LCD Screen, site de photographyblog.com,
http://www.photographyblog.com/news/samsung_3_inch_vga_lcd_screen/
(conculté en ligne le 28 mars 2011)
[3] Auteur anonyme, Écran à plasma, site de wikipédia.com,
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89cran_%C3%A0_plasma (consulté en ligne le
16 mars 2011)
[4] Groupe Franhofer, Comparaison of OLED and LED, site du groupe de Franhofer
http://www.oled-research.com/oleds/oleds-lcd.html (consulté en ligne le 16
mars 2011)
[5] Tom Harris, How speaker works, site de HowStuffWorks.com
http://electronics.howstuffworks.com/speaker7.htm (consulté en ligne le 16
mars 2011)
[6] Auteur inconnu, Li-Ion 18650 14.8V 4400 mAh PCB Protected Rechargeable Battery
with DC Connector, site de all-battery.com, http://www.all-battery.com/liion18650148v4400mahpcbpreotectedrechargeablebatterywithdcconnector.aspx
[7] Auteur inconnu, Universal Fast Smart TLP3000 1.5A Charger for Li-Ion / Li-polymer
battery Pack (14.8V 4 cells), site de all-battery.com,
http://www.all-battery.com/universalfastsmarttlp3000chargerforli-ionlipolymerbatterypack148v4cells.aspx (consulté en ligne le 16 mars 2011)
[8] Escolano, PILES, ACCUMULATEURS-BATTERIES et CHARGEURS), site de
stielec.ac-aix-marseille.fr, http://www.stielec.ac-aixmarseille.fr/cours/escolano/download/accus_cours.pdf (consulté en ligne le 16
mars 2011)
[9] Auteur inconnu, site de diana.martinez.vije.net,
http://diana.martinez.vije.net/type_batterie.html (consulté en ligne le 16
mars 2011)
53
BIBLIOGRAPHIE
54
[10] Auteur inconnu, 9.6V - 18V NiMh and NiCD Battery Pack Smart Charger, site de
onlybatteries.com, http://www.onlybatteries.com/showitem.asp?ItemID=14591
[11] Auteur inconnu, 12 Volt 4500mAh (10 x 4/3 A) NiMH Battery Pack For 12V Devices,
site de onlybatteries.com, http:
//www.onlybatteries.com/showitem.asp?ItemID=16495.81&cat1=12&uid=1228
[12] Auteur inconnu, Polymer Li-ion Box Battery : 12V-13.2V, 74Wh, 4A rate Regulator
and Low Battery Alert + Smart Charger 6.0, site de batteryspace.com,
http://www.batteryspace.com/polymerli-ionboxbattery12v132v74wh4aratewregulatorandlowbatteryalertsmartchargertrailtechplug.aspx (consulté en ligne le 16 mars 2011)
[13] Auteur inconnu, Multi-Current Universal Smart Charger for 9.6V - 18V NiMH Battery
Packs, site de onlybatteries.com,
http://www.batteryspace.com/multi-currentuniversalsmartchargerfor96v18vnimhbatterypackstamiyaplugullisted.aspx (consulté en ligne le 16 mars 2011)
[14] Auteur inconnu, NiCd Battery Pack : 12V 4Ah, site de batteryspace.com,
http://www.batteryspace.com/
nicdbatterypack12v4ahdx10forsolarpanelemergencylighting.aspx (consulté en
ligne le 16 mars 2011)
[15] Auteur inconnu, Zigbee, site de Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/ZigBee
[16] Auteur inconnu, Zigbee, site de Texas Instrument,
http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/cc2530.html (consulté en ligne le
12 mars 2011)
[17] Auteur inconnu, Zigbee, site de Brultech,
http://www.etherbee.com/home/store/product.php?id_product=22 (consulté en
ligne le 12 mars 2011)
[18] Auteur inconnu, WiMax, site de Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/WiMAX
[19] Auteur inconnu, WiMax, site de Bell Canada, https:
//wimaxinhome.bell.ca/CustomerPreSalesODU/Landing/CoverageArea.aspx
[20] Auteur inconnu, WiMax, site de Maxim,
http://www.maxim-ic.com/datasheet/index.mvp/id/5452 (consulté en ligne le 12
mars 2011)
[21] Auteur inconnu, HSPA, site de Bell Canada,
http://www.bell.ca/shopping/PrsShpWls_Coverage.page (consulté en ligne le 12
mars 2011)
BIBLIOGRAPHIE
55
[22] Auteur inconnu, HSPA HSDPA vs WIMAX,
http://ixbtlabs.com/articles2/mobile/wimax.html (consulté en ligne le 3 avril
2011)
[23] Auteur inconnu, Carte mère de serveur, site de Newegg,
http://www.newegg.ca/Product/Product.aspx?Item=N82E16813131596 (consulté
en ligne le 12 mars 2011)
[24] Auteur inconnu, Boîte de serveur, site de Newegg,
[25] Auteur inconnu, processeur de serveur, site de Newegg,
http://www.newegg.ca/Product/Product.aspx?Item=N82E16819117165CVF
[26] Auteur inconnu, Disque dur de 500GO, site de Newegg,
[27] Auteur inconnu, Bloc d’alimentation, site de Newegg,
[28] Auteur inconnu, 1GO de mémoire de serveur, site de Newegg,
[29] Auteur inconnu, Prix de serveurs, site de Newegg,
http://configure.dell.com/dellstore/config.aspx?oc=pet110_f1&c=ca&l=
en&s=bsd&cs=cabsdt1&model_id=poweredge-t110 (consulté en ligne le 12 mars 2011)
[30] Auteur inconnu, Site Web, site de Wikipedia,
http://fr.wikipedia.org/wiki/Site_Web (consulté en ligne le 10 mars 2011)
[31] Auteur inconnu, HTTP, site de Wikipedia, http://fr.wikipedia.org/wiki/HTTP
[32] Auteur inconnu, CSS, site de Wikipedia,
http://fr.wikipedia.org/wiki/Feuilles_de_style_en_cascade (consulté en ligne
le 10 mars 2011)
[33] Auteur inconnu, PHP, site de PHP.net, http://www.php.net/ (consulté en ligne le 10
mars 2011)
[34] Auteur inconnu, SSH, site de la documentation de ubuntu-fr.org,
http://doc.ubuntu-fr.org/ssh (consulté en ligne le 12 mars 2011)
[35] Nokia Corporation, Librairie Qt, site de la documentation de trolltech.com,
http://doc.trolltech.com/ (consulté en ligne le 10 mars 2011)
[36] Auteur inconnu, Clé de chiffrement, site de wikipedia,
http://fr.wikipedia.org/wiki/Cl%C3%A9_de_chiffrement (consulté en ligne le 10
mars 2011)
BIBLIOGRAPHIE
56
[37] Auteur inconnu, Ligne de commande, site de appligent.com,
http://www.appligent.com/commandlinesoftwaret (consulté en ligne le 13 mars
2011)
[38] Auteur inconnu, Firewire, site de wikipedia,
http://fr.wikipedia.org/wiki/FireWire (consulté en ligne le 10 mars)
[39] Auteur inconnu, Clé USB, site de wikipedia,
http://fr.wikipedia.org/wiki/Cl%C3%A9_USB (consulté en ligne le 08 mars)
[40] Auteur inconnu, Carte SD, site de wikipedia,
http://fr.wikipedia.org/wiki/Carte_SD (consulté en ligne le 08 mars)
[41] Auteur inconnu, RS-232, site de wikipedia, http://fr.wikipedia.org/wiki/RS-232
(consulté en ligne le 08 mars)
[42] Auteur inconnu, Intel Atom Processor N270, site de Intel,
http://ark.intel.com/Product.aspx?id=36331 (consulté en ligne le 6 mars)
[43] Auteur inconnu, AMD Athlon II 160u - AD160UEAK13GQ, site de cpu-world.com,
http://www.cpu-world.com/CPUs/K10/AMD-AthlonII160u-AD160UEAK13GQ.html
[44] Auteur inconnu, AMD Athlon II 160U Energy Efficient Processor 1.8GHZ AM3 1MB
Cache 20W 45NM, site de Ncix,
http://ncix.com/products/?sku=59347&vpn=AD160UEAK13GQ&manufacture=AMD
[45] Auteur inconnu, Texas Instruments OMAP 3430 RISC Microprocessor, site de
pdabd.net,
http://pdadb.net/index.php?m=cpu&id=a3430&c=texas_instruments_omap_3430
[46] Andrew Rassweiler, iSuppli Does Droid Teardown, Finds $187.75 Bill of Materials and
Manufacturing Cost, site de ISupply,
http://www.isuppli.com/Teardowns/News/Pages/iSuppli-Does-Droid-TeardownFinds-\protect\T1\textdollar18775-Bill-of-Materials-and-ManufacturingCost.aspx (consulté en ligne le 6 mars)
[47] John Morris, ARM’s Race : Why your next laptop might not have Intel inside, site de
ZDNet, http://www.zdnet.com/blog/computers/arms-race-why-your-nextlaptop-might-not-have-intel-inside/3994 (consulté en ligne le 6 mars)
[48] Auteur inconnu, flat MID hardware Main Forum, site de imp3.net,
http://bbs.imp3.net/thread-871108-1-1.html (consulté en ligne le 6 mars)
[49] Auteur inconnu, Qualcomm Snapdragon QSD8650 RISC Microprocessor with embedded
DSP, site de PDAdb.net,
http://pdadb.net/index.php?m=cpu&id=a8650&c=qualcomm_snapdragon_qsd8650
[50] athar1988, Snapdragon, site de scribd.net,
http://www.scribd.com/doc/29347291/Snapdragon (consulté en ligne le 6 mars)
BIBLIOGRAPHIE
57
[51] Andrew Rassweiler, Google Nexus One Carries $174.15 Materials Cost, iSuppli
Teardown Reveals, site de ISupply,
http://www.isuppli.com/Teardowns/News/Pages/Google-Nexus-One-Carries\protect\T1\textdollar17415-Materials-Cost-iSuppli-Teardown-Reveals.aspx
[52] Auteur inconnu, Digi-Key Catalog, site de Digi-Key,
http://pdfcatalog.digikey.com/US2011/digikey.pdf (consulté en ligne le 2 avril)
[53] Auteur inconnu, NAND SLC large page, site de Micron,
http://www.numonyx.com/en-US/MemoryProducts/NAND/Pages/SLCLargePage.aspx
(consulté en ligne le 2 avril)
[54] Auteur inconnu, NAND01GR3B2C NAND01GW3B2C NAND01GR4B2C
NAND01GW4B2C, site de Micron,
http://www.numonyx.com/Documents/Datasheets/NAND01G-B2C.pdf (consulté en
ligne le 2 avril)
[55] Auteur inconnu, Secure Digital, site de Wikipedia,
http://en.wikipedia.org/wiki/Secure_Digital (consulté en ligne le 7 mars)
[56] Auteur inconnu, Patriot 2GB MicroSD Flash Card (Card Only) Model PSF2GMCSD ,
site de Newegg Canada,
en ligne le 2 avril)
[57] Auteur inconnu, WD Scorpio Blue 160 GB SATA Hard Drives ( WD1600BPVT), site
de Western Digital,
http://www.wdc.com/global/products/specs/?driveID=800&language=1 (consulté
en ligne le 7 mars)
[58] Auteur inconnu, Western Digital HDD 160GB WD1600BPVT SATA Mobile Storage
5400 rpm 8MB Cache Bare Drive, site de Ncix, http://ncix.com/products/?sku=
222289674&vpn=WD1600BPVT&manufacture=WesternDigital (consulté en ligne le 7
mars)
[59] Auteur inconnu, Snapdragon (System on Chip), site de Wikipedia,
http://en.wikipedia.org/wiki/Snapdragon_(System_on_Chip)#Current_.26_
Future_Specifications (consulté en ligne le 7 mars)
[60] Auteur inconnu, Electronic enclosure (RP1135), site de hammondmfg,
http://www.hammondmfg.com/pdf/RP1135.pdf (consulté en ligne le 9 avril)
[61] Auteur inconnu, Electronic enclosure (RP1245), site de boxenclosures, http:
//www.boxenclosures.com/category/product_details.html?product__id=201529
[62] Auteur inconnu, 100 Series Shell Case, No batt., site de boxenclosures, http:
//www.boxenclosures.com/category/product_details.html?product__id=201525
BIBLIOGRAPHIE
[63] Auteur inconnu, CPU List, site de PassMark Software,
http://www.cpubenchmark.net/cpu_list.php (consulté en ligne le 10 avril)
58
Annexe A
Liste des sigles et des acronymes
ACL
AES
AMD
ARM
CAVE
CSS
DEL
HSPA
HTML
HTTPS
MAC
mAh
MIC
MIPS
MySQL
NAND
OLED
PHP
SD
SSL
SSH
USB
WIMAX
À Cristaux Liquides
Advanced Encryption Stantard
Advanced Micro Devices
Advanced RISC Machines
Cellular Authentication and Voice Encryption
Cascading style sheet
Diode électroluminescente
High Speed Packet Access
Hypertext Markup Language
HyperText Transfer Protocol - Secured
Message Authentication Code
Milliampère heure
Message Integrity Code
Million d’instructions par seconde
My Structured Query Language
Porte logique Not AND
Diode électroluminescente organique
PHP : Hypertext Preprocessor
Secure Digital
Secure Sockets Layer
Secure Shell
Universal Serial Bus
Worldwide Interoperability for Microwave Access
59
Annexe B
Exemples de calcul
B.1
B.1.1
Alimentation
L’énergie délivré par la batterie
Calcul de l’énergie délivré par la batterie.
E = P ×T = V ×C
E = Énergie électrique de la batterie (en watt heure) P = Puissance (en watt)
V = tension (en Volts)
C = Capacité (en Ah)
Calcul de l’énergie délivré par la batterie pour :
V = 14,8 Volts
C = 4,4 Ah
E = 14,8 × 4,4
E = 65,12 watts heure
B.1.2
Puissance utilisé par les éléments du module portable
Calcul de la puissance utilisé par les différents éléments.
Pt = P 1 + P2 + Pn
60
(B.1)
61
ANNEXE B. EXEMPLES DE CALCUL
PT = Puissance Total utilisé (en watt)
p1 = Puissance du premier élément (en watt)
p2 = Puissance du deuxième élément (en watt)
pn = Puissance du nième élément (en watt)
Calcul de la puissance total utilisé pour :
p1 = 3 watts
p2 = 0,045 watts
p3 = 0,33 watts
p4 = 0,06 watts
p5 = 0,5 watts
P = 3 + 0,045 + 0,33 + 0,06 + 0,05
P = 3,94 watts
B.1.3
Autonomie du module portable
Calcul de l’autonomie de la batterie.
On estime un rendement de 90
E
Autonomie = 0,9 × ( )
P
(B.2)
Autonomie = Temps (en heure)
E = Énergie électrique de la batterie (en watt heure)
P = Puissance utilisé par les éléments (en watt)
Calcul de l’autonomie pour :
E = 65,12 watts heure
P = 3,94 watts
Autonomie = 0,9 × (
Autonomie = 14,89 watts
65,12
)
3,935
(B.3)
62
ANNEXE B. EXEMPLES DE CALCUL
B.1.4
Durée de vie du module portable
Calcul de la durée de vie de la batterie.
On prend en considération que le module sera branché sur une prise murale durant la nuit,
c’est pourquoi on utilise la batterie durant 16 heures chaque jour.
Dureedevie =
(Ta + Tc ) × N breCycle
365 × 16
(B.4)
Ta = Temps d’autonomie (en heure)
Tc = Temps de charge (en heure)
NbreCycle = Nombre ce cycle de charge et décharge de la batterie
Calcul de la durée de vie pour :
Ta = 14,89 heures
Tc = 2,6 heures
NbreCycle = 500
Dureedevie =
Temps = 1,50 ans
(14,89 + 2,6) × 500
365 × 16
(B.5)

Équipe 11 - Université Laval

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