Smart Bus IoT - Projet Raspberry Pi 4

Projet IoT pour un bus intelligent équipé de plusieurs capteurs sur Raspberry Pi 4.

📋 Capteurs

• GPS Neo-6M : Localisation du bus (connexion UART GPIO)
• DHT22 : Température et humidité
• MPU9250 : Accéléromètre, gyroscope et magnétomètre (IMU)
• 2x Ultrasonic (HC-SR04) : Détection des passagers aux portes d'entrée et de sortie
• LCD I2C : Affichage du nombre de passagers en temps réel

🏗️ Structure du Projet

ProjetPI4/
├── sensors/              # Modules des capteurs
│   ├── __init__.py
│   ├── gps_neo6m.py     # Module GPS
│   ├── dht22.py         # Module température/humidité
│   ├── mpu9250.py       # Module IMU
│   ├── ultrasonic.py    # Module capteur ultrasonique
│   └── lcd.py           # Module afficheur LCD
├── utils/               # Utilitaires
│   ├── __init__.py
│   ├── data_logger.py  # Enregistrement des données
│   └── config_loader.py # Gestion de la configuration
├── config/              # Configuration
│   └── config.json      # Fichier de configuration
├── data/                # Données enregistrées (généré automatiquement)
├── logs/                # Fichiers de log (généré automatiquement)
├── main.py              # Programme principal
├── requirements.txt     # Dépendances Python
└── README.md           # Documentation

🚀 Installation sur Raspberry Pi 4

Méthode 1 : Installation automatique (recommandée)

# Clonez ou copiez le projet sur votre Raspberry Pi
cd ~/ProjetPI4

# Rendez le script exécutable
chmod +x setup.sh

# Lancez l'installation
./setup.sh

# Redémarrez votre Raspberry Pi
sudo reboot

Méthode 2 : Installation manuelle

1. Prérequis

• Raspberry Pi 4 avec Raspberry Pi OS (32-bit ou 64-bit)
• Python 3.7 ou supérieur
• Accès GPIO activé

2. Installation des dépendances système

# Mise à jour du système
sudo apt-get update
sudo apt-get upgrade -y

# Installation des dépendances système
sudo apt-get install -y python3-pip python3-dev python3-venv
sudo apt-get install -y build-essential git
sudo apt-get install -y i2c-tools

3. Activation des interfaces

# Activation de l'interface I2C (pour MPU9250 et LCD)
sudo raspi-config
# Interface Options → I2C → Enable

# Activation de l'interface série (pour GPS)
# Interface Options → Serial Port → Enable

# Ou en ligne de commande :
sudo raspi-config nonint do_i2c 0
sudo raspi-config nonint do_serial 0

4. Installation des dépendances Python

# Création d'un environnement virtuel (recommandé)
python3 -m venv venv
source venv/bin/activate

# Installation des packages
pip install --upgrade pip
pip install -r requirements.txt

5. Configuration des permissions

# Ajouter l'utilisateur aux groupes nécessaires
sudo usermod -a -G gpio $USER
sudo usermod -a -G dialout $USER

# Redémarrer pour que les changements prennent effet
sudo reboot

6. Configuration

1. Modifiez le fichier config/config.json selon votre configuration matérielle
2. Ajustez les numéros de GPIO si nécessaire
3. Vérifiez le port série pour le GPS : /dev/serial0 (UART GPIO)
4. Vérifiez l'adresse I2C du LCD : sudo i2cdetect -y 1 (généralement 0x27 ou 0x3F)

🔌 Connexions GPIO

Voir le fichier circuit_ultrasonic.md pour le schéma complet.

Résumé des connexions :

• DHT22 : GPIO 4 (Pin 7)
• Ultrasonic Entrée : GPIO 23 (Trig), GPIO 24 (Echo)
• Ultrasonic Sortie : GPIO 25 (Trig), GPIO 26 (Echo)
• MPU9250 : I2C (GPIO 2/SDA, GPIO 3/SCL)
• LCD I2C : I2C (GPIO 2/SDA, GPIO 3/SCL) - même bus que MPU9250
• GPS Neo-6M : UART GPIO (TX: GPIO 14, RX: GPIO 15) - port /dev/serial0

Note : Le LCD et le MPU9250 partagent le même bus I2C (c'est normal, ils ont des adresses différentes).

🎯 Utilisation

Lancer le programme principal

# Si vous utilisez un environnement virtuel
source venv/bin/activate

# Lancer le programme
python3 main.py

Le programme va :

1. Initialiser tous les capteurs configurés
2. Compter automatiquement les passagers (détection à 3cm)
3. Afficher sur le LCD : "Passagers: X/10" ou "BUS PLEIN"
4. Collecter les données à intervalles réguliers
5. Enregistrer les données dans le dossier data/
6. Logger les événements dans logs/smart_bus.log

Fonctionnalités principales

• Comptage automatique de passagers : Détection à 3cm aux portes d'entrée et de sortie
• Affichage LCD en temps réel : Nombre de passagers et statut (PLEIN/occupation)
• Maximum 10 passagers : Configurable dans config/config.json
• Enregistrement des données : Toutes les données sont sauvegardées en JSON/CSV

Configuration

Modifiez config/config.json pour :

• Activer/désactiver des capteurs
• Changer les pins GPIO
• Modifier l'intervalle de collecte
• Changer le format de sauvegarde (JSON/CSV)

📊 Format des Données

Les données sont enregistrées au format JSON avec la structure suivante :

{
  "timestamp": "2024-01-01T12:00:00",
  "sensors": {
    "gps": {
      "latitude": 48.8566,
      "longitude": 2.3522,
      "altitude": 35.0,
      "speed": 0.0
    },
    "dht22": {
      "temperature": 22.5,
      "humidity": 45.0,
      "unit": "celsius"
    },
    "mpu9250": {
      "acceleration": {"x": 0.0, "y": 0.0, "z": 9.8},
      "gyroscope": {"x": 0.0, "y": 0.0, "z": 0.0},
      "magnetometer": {"x": 0.0, "y": 0.0, "z": 0.0}
    },
    "ultrasonic_entry": {
      "distance": 25.5,
      "unit": "cm",
      "door_type": "entree",
      "timestamp": 1704110400.0
    },
    "ultrasonic_exit": {
      "distance": 30.0,
      "unit": "cm",
      "door_type": "sortie",
      "timestamp": 1704110400.0
    }
  },
  "passengers": {
    "count": 5,
    "max": 10,
    "is_full": false
  }
}

🛠️ Développement

Structure des modules

Chaque capteur a son propre module dans sensors/ avec :

• Méthode __init__() pour l'initialisation
• Méthode read_data() pour lire les données
• Méthodes spécifiques pour accéder aux valeurs individuelles

Ajout d'un nouveau capteur

1. Créez un nouveau fichier dans sensors/
2. Implémentez la classe avec read_data()
3. Ajoutez l'import dans sensors/__init__.py
4. Ajoutez la configuration dans config/config.json
5. Intégrez dans main.py

📝 Notes

• Assurez-vous d'avoir les permissions GPIO (utilisateur dans le groupe gpio)
• Le GPS peut prendre quelques minutes pour obtenir un fix satellite
• Certains capteurs nécessitent un temps de stabilisation après l'alimentation
• DHT22 : Utilise la bibliothèque moderne adafruit-circuitpython-dht (compatible avec Raspberry Pi OS Bookworm+)
• GPS : Utilise le port série UART GPIO /dev/serial0 (lien symbolique vers /dev/ttyAMA0)

🔒 Sécurité

• Ne connectez pas les capteurs avec des tensions incorrectes
• Vérifiez les connexions avant d'alimenter
• Utilisez des résistances de pull-up/pull-down si nécessaire

📄 Licence

Ce projet est fourni tel quel pour usage éducatif et de développement.