Sujet du Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable 2022 · Métropole - Systèmes d'Information et Numérique (SIN)

Mise en situation

La noyade est la première cause de mortalité accidentelle chez les enfants. « La moitié des collégiens, en fin de sixième, ne savent pas bien nager », affirmait la ministre des Sports, Roxana Maracineanu, au Parisien en avril 2019.

L'accès aux piscines pour la plupart des jeunes français, surtout pour les ruraux, n'est pas toujours systématique. C'est dans ce contexte que la CCVB, Communauté de Communes de la Vallée de la Bruche, située dans le Bas-Rhin (67), a lancé une consultation relative à la réalisation d'une étude de faisabilité pour la construction d'un équipement aquatique sur la commune de La Broque. Le cabinet d'architectes IPK Conseil a alors été retenu pour mener à bien cette mission. L'équipement aquatique de La Broque a pour vocation prioritaire l'apprentissage de la natation pour les scolaires et une vocation complémentaire dans le secteur santé-détente, en réponse à une spécificité touristique assez forte de la vallée.

Partie 1: pourquoi le savoir-nager est-il un enjeu sociétal préoccupant ?

Question 1.1

À partir du document technique DT1, lister les moments de la période de l'été 2018 où les pics de noyades sont les plus élevés. Préciser la particularité de cette année 2018.

Question 1.2

À l'aide du document DT2, indiquer le nombre d'élèves concernés dans la communauté de communes de la vallée de la Bruche.

Le projet Boiséo représente une opération d'envergure pour la CCVB, engageant la collectivité sur un projet destiné à couvrir les besoins de la population pour au moins les trois ou quatre prochaines décennies. Le bureau d'études IPK Conseil a dû tenir compte de nombreuses exigences lors de la conception de Boiséo.

Avant de démarrer toute installation et prévoir la sécurité dans un ERP (Établissement Recevant du Public), il est nécessaire de savoir à quelle catégorie le complexe aquatique se rapporte.

Catégorie ERP en fonction de la capacité d'accueil:

Catégorie ERP 1: à partir de 1 501 personnes

Catégorie ERP 2: de 701 à 1 500 personnes

Catégorie ERP 3: de 301 à 700 personnes

Catégorie ERP 4: jusqu'à 300 personnes

Question 1.3

Rechercher sur le document DT2 la capacité d'accueil du complexe Boiséo. Indiquer la catégorie ERP correspondante.

Question 1.4

À l'aide du document DT2, classer en trois catégories, sociale, économique et environnementale, les exigences contenues dans l'exigence principale « Bassin de vie » id = « 1 ».

Question 1.5

Conclure sur les causes des noyades, le savoir nager comme mission prioritaire et comment le complexe aquatique Boiséo répond à ce besoin.

Partie 2: Comment faciliter l'accès des bassins aux personnes à mobilité réduite (P.M.R.) ?

En France, la loi n° 2005-102 du 11 février 2005 (« Loi pour l'égalité des droits et des chances, la participation et la citoyenneté des personnes handicapées ») vise à garantir l'égalité des droits pour tous. Cette idée a été étendue aux personnes à mobilité réduite (P.M.R.). Les établissements recevant du public (E.R.P.) doivent être accessibles aux personnes en situation de handicap.

Document Technique DT3 – Extraits de l'arrêté du 20 avril 2017

Places de parking:

Une place de stationnement adaptée est aisément repérable dès l'entrée du parc.

Les places adaptées représentent au minimum 2 % du nombre total de places prévues pour le public, arrondi à l'unité supérieure.

Largeur minimale: 3,30 m; longueur minimale: 5,00 m.

Cheminements extérieurs:

Pente recommandée inférieure ou égale à 5 %.

Tolérances exceptionnelles: jusqu'à 8 % sur une longueur maximale de 2 m; jusqu'à 10 % sur une longueur maximale de 0,50 m.

Un palier de repos est nécessaire en haut et en bas de chaque plan incliné. En cas de pente supérieure ou égale à 4 %, un palier de repos est obligatoire tous les 10 m.

Dimensions minimales d'un palier de repos: 1,20 m × 1,40 m.

DT3: Plan d'accès et stationnement (Échelle 1/180)

Rappel: Calcul d'une pente

Étape 1: Le parking – créer des zones de stationnement adaptées

Le parking prévu pour le complexe aquatique contient 3 places pour bus, 120 places pour véhicules légers, 8 emplacements motos et 20 supports vélos.

2.1

À l'aide du document technique DT3, préciser comment la signalétique horizontale et verticale associée au stationnement d'une P.M.R. sont matérialisées (sur l'extrait du parking en bas du plan).

2.2

Calculer le nombre minimal de places adaptées à réserver aux P.M.R. dans la zone de stationnement pour le public.

2.3

À partir de l'échelle indiquée sur le document technique DT3 (1/180), mesurer la longueur et la largeur d'une place de stationnement pour P.M.R. Calculer les dimensions réelles de la place de stationnement en mètres.

2.4

À l'aide du document DT3, conclure vis-à-vis du respect de l'arrêté du 20 avril 2017 sur les dimensions des places de parking.

Étape 2: Le cheminement extérieur – accéder sans obstacle à l'entrée du bâtiment

2.5

À partir du document technique DT3, relever les altitudes et la longueur de la zone 3; calculer la pente, en pourcentage, de la zone 3; justifier l'existence de la zone 4.

Étape 3: L'accès aux bassins respecte-t-il les normes ?

Les usagers du centre aquatique, après s'être dévêtus et avoir pris une douche, accèdent aux bassins en passant obligatoirement par un pédiluve.

Plan du pédiluve et gabarit d'un fauteuil roulant

2.6

Relever la longueur du pédiluve. Vérifier que cette longueur est supérieure ou égale à 2 tours de roue de fauteuil (diamètre $24'' = 610\text{ mm}$) pour s'assurer qu'elles soient entièrement nettoyées.

Partie 3: comment protéger les usagers contre les éléments climatiques ?

Un auvent couvre l'entrée du centre aquatique afin de limiter les effets de la neige et de la pluie sur les usagers.

Document Technique DT4 - Auvent sur l'entrée

Modèle de chargement adopté pour le poteau:

Tube retenu:

Diamètre: $219{,}1\text{ mm}$

Épaisseur: $4\text{ mm}$

Section: $S_{\text{tube}} = 2703\text{ mm}^2$

Données de chargement:

$$F = 1{,}35 \times G + 1{,}5 \times Sn$$

Surface d'auvent reprise par le poteau: $S = 34{,}76\text{ m}^2$

$G$ = action permanente en $\text{kN}$ (due au poids des éléments) sur $S$, résultante de $g = 0{,}28\text{ kN}\cdot\text{m}^{-2}$ s'appliquant sur $1\text{ m}^2$ d'auvent

$Sn$ = action de la neige en $\text{kN}$ sur $S$, résultante de $sn = 0{,}45\text{ kN}\cdot\text{m}^{-2}$ s'appliquant sur $1\text{ m}^2$ d'auvent

$1{,}35$ et $1{,}5$: coefficients de sécurité appliqués au chargement

Matériau: Acier S235, limite élastique $Re = 235\text{ N}\cdot\text{mm}^{-2}$ (ou $\text{MPa}$).

Question 3.1

Grâce au document technique DT4, définir la fonction assurée par le poteau étudié.

Question 3.2

Parmi les 4 sollicitations: traction; compression; flexion; torsion; indiquer celle que subit le poteau.

Question 3.3

Réaliser les calculs des actions appliquées au poteau:

Question 3.4

En prenant $F = 37\text{ kN}$, calculer la contrainte subie par le poteau. Déterminer le coefficient de sécurité au regard de la limite d'élasticité du poteau. En déduire que le tube est correctement dimensionné.

Partie 4: comment contrôler l'accès à la piscine Boiséo ?

À l'entrée de la piscine, des caisses permettent l'achat de billets sous différentes formes: billets uniques, abonnements, cartes rechargeables, etc. L'accès aux bassins se fait alors par un système de « tourniquets ».

Le billet est lu et, s'il est valide, le « tourniquet » est débloqué pour autoriser le passage de la personne. Cette personne est alors comptabilisée parmi les présents au sein de l'établissement.

Dans le sens de la sortie, ce même tourniquet se débloque par appui sur un bouton poussoir et la personne est décomptée.

L'ensemble de ce système (tourniquets, caisses, etc.) est connecté à un réseau informatique local dont l'architecture simplifiée est présentée ci-dessous.

Configuration du réseau informatique

Sur le réseau local, le masque de sous-réseau est 255.255.255.0. Les équipements suivants possèdent déjà une adresse IP fixe:

Routeur: 200.128.10.1

Serveur: 200.128.10.2

Poste caisse 2: 200.128.10.20

4.1

Proposer des adresses IP valides et cohérentes pour les clients du réseau informatique local de la piscine « Boiséo »:

4.2

Préciser le nombre maximal de clients que l'on pourrait ajouter au réseau informatique.

Contrôle du sens de passage

Chaque tourniquet permet de gérer les flux entrant et sortant des personnes. Un système d'alarme détecte les personnes circulant dans le mauvais sens.

Par exemple, si une personne souhaite sortir de la piscine, elle presse le BP « sortie » pour débloquer le tourniquet. Si le tourniquet tourne dans le sens du flux d'entrée, une alarme retentit. Il en est de même pour une personne qui souhaite accéder à la piscine.

Le personnel des caisses peut couper le signal d'alarme en acquittant le défaut.

L'équation logique qui lance cette alarme est la suivante:

$$\text{ALARME} = ((\text{SD} \cdot \text{SED}) + (\text{ED} \cdot \text{SSD})) \cdot \overline{\text{AA}}$$

Avec:

SD: Sortie Demandée

ED: Entrée Demandée

SSD: Sens Sortie Détecté

SED: Sens Entrée Détecté

AA: Acquittement Alarme

4.3

À partir de l'équation logique de l'alarme, compléter les parties grisées de sa table de vérité partielle:

SD

SED

ED

SSD

AA

ALARME

0 · 0 · 0 · 0 · 0 · 0

1 · 0 · 0 · 0 · 0

1 · 1 · 0 · 0 · 0

0 · 0 · 1 · 1 · 0

0 · 0 · 0 · 0 · 1

1 · 0 · 0 · 0 · 1 · 0

1 · 1 · 0 · 0 · 1 · 0

0 · 0 · 1 · 1 · 1 · 0

4.4

En utilisant les symboles ci-dessous, représenter le schéma logique de la sortie ALARME:

Partie 5: comment estimer les possibilités de récupération d'énergie solaire sur le toit de la piscine Boiséo et gérer le chauffage des bassins ?

5.1

À l'aide du document technique DT5, calculer la surface maximale $S_t$ en $\text{m}^2$ de toiture de la piscine Boiséo sur laquelle il est possible d'installer des panneaux solaires (toitures terrasse 1 + terrasse 2).

m²

5.2

À partir du document technique DT6, relever la valeur de l'irradiance (rayonnement solaire) quotidienne moyenne en $\text{kW}\cdot\text{h}\cdot\text{m}^{-2}\cdot\text{jour}^{-1}$.

kW·h·m⁻²·jour⁻¹

5.3

En prenant l'irradiance $I = 3\text{ kW}\cdot\text{h}\cdot\text{m}^{-2}\cdot\text{jour}^{-1}$, et $S_t = 350\text{ m}^2$, calculer l'énergie quotidienne théorique totale $W_{tq}$ en $\text{kW}\cdot\text{h}\cdot\text{jour}^{-1}$ récupérable sur les toitures des deux terrasses.

kW·h·jour⁻¹

5.4

En prenant $W_{tq} = 1000\text{ kW}\cdot\text{h}\cdot\text{jour}^{-1}$, et sachant que les panneaux solaires thermiques ont un rendement moyen de $80\,\%$, calculer l'énergie quotidienne $W_{psth}$ en $\text{kW}\cdot\text{h}\cdot\text{jour}^{-1}$ récupérable par ces panneaux.

kW·h·jour⁻¹

Partie 5: comment estimer les possibilités de récupération d'énergie solaire sur le toit de la piscine Boiséo et gérer le chauffage des bassins ?

Pour sélectionner la source d'énergie en fonction des températures de l'eau des bassins et du fluide caloporteur des panneaux solaires, compléter les zones grisées de l'algorigramme du document réponse DR2.

Règles de gestion (DR2)

L'énergie thermique provenant des panneaux solaires thermiques est utilisée en permanence. Pour maintenir la température à une valeur constante, la pompe à chaleur vient compléter cet apport d'énergie de la manière suivante:

Si l'écart de température entre le fluide caloporteur des panneaux solaires thermiques et l'eau des bassins est inférieur ou égal à 50 °C, la pompe à chaleur est à l'état « MARCHE » pour compléter l'apport d'énergie.

Si l'écart de température entre le fluide caloporteur des panneaux solaires thermiques et l'eau des bassins est supérieur à 50 °C, la pompe à chaleur est à l'état « ARRÊT ».

$T_b$: Température de l'eau des bassins en °C

$T_{cps}$: Température du liquide caloporteur des panneaux solaires thermiques

$ChPC$: Chauffage Pompe à Chaleur

1.

2.

$»$

3.

$»$

Partie 6: comment optimiser la gestion des énergies pour le chauffage de l'eau des bassins, de l'eau chaude sanitaire et des locaux ?

La piscine Boiséo a un besoin important en énergie thermique destinée à:

chauffer l'eau des bassins;

chauffer l'eau chaude sanitaire (ECS) pour les douches, les lavabos, et le local du personnel;

chauffer les locaux.

La production d'énergie thermique est assurée par 3 systèmes:

des panneaux solaires thermiques posés horizontalement sur le toit du bâtiment, d'une puissance de $45\text{ kW}$;

trois pompes à chaleur (PAC) d'une puissance totale de $75\text{ kW}$;

une chaudière à gaz d'une puissance de $700\text{ kW}$.

Question 6.1

Identifier sur le diagramme des exigences DT2 les 3 sources qui alimentent la piscine en énergie.

Préciser pour chacune d'elles s'il s'agit d'une énergie renouvelable ou non-renouvelable, d'une énergie primaire ou secondaire.

Question 6.2

De ces trois sources d'énergie, préciser celle qui devrait être mise en œuvre en priorité et pour quelles raisons.

Partie 6: comment optimiser la gestion des énergies pour le chauffage de l'eau des bassins, de l'eau chaude sanitaire et des locaux ?

La piscine Boiséo a un besoin important en énergie thermique destinée à:

chauffer l'eau des bassins;

chauffer l'eau chaude sanitaire (ECS) pour les douches, les lavabos, et le local du personnel;

chauffer les locaux.

La production d'énergie thermique est assurée par 3 systèmes:

des panneaux solaires thermiques posés horizontalement sur le toit du bâtiment, d'une puissance de $45\text{ kW}$;

trois pompes à chaleur (PAC) d'une puissance totale de $75\text{ kW}$;

une chaudière à gaz d'une puissance de $700\text{ kW}$.

6.3

Calculer la puissance maximum $P_{\text{Max}}$ que peuvent fournir ces trois modes de chauffage lorsqu'ils fonctionnent en même temps.

En fonctionnement nominal, c'est-à-dire pour maintenir la température de l'eau dans le bassin et chauffer les locaux, la consommation est de $300\text{ kW}$. Cette puissance est prioritairement fournie par les panneaux solaires thermiques et les pompes à chaleur.

6.4

Calculer dans ce cas la puissance $P_{\text{ch}}$ que doit fournir la chaudière à gaz. Déterminer la marge de puissance $P_{\text{Marge}}$ restant pour la chaudière à gaz.

La piscine est alimentée en eau par le réseau public. L'eau arrive à une température de $12\text{ }^\circ\text{C}$.

Les bassins contiennent $660\text{ m}^3$ d'eau.

Lors du remplissage des bassins, il faut chauffer l'eau pour qu'elle puisse atteindre sa température nominale de $28\text{ }^\circ\text{C}$.

On rappelle que: $W = \Delta \theta \cdot m \cdot Cp$

$\Delta \theta$: différence de température en $^{\circ}\text{C}$

$m$: masse de l'eau en kg

$Cp$: chaleur massique de l'eau $= 4185\text{ J}\cdot\text{kg}^{-1}\cdot{^\circ}\text{C}^{-1}$

$W$: énergie en Joule

$1\text{ m}^3$ d'eau a une masse de $1000\text{ kg}$

6.5

Calculer la quantité d'énergie thermique $W_{\text{th}}$ qu'il faut fournir pour chauffer l'eau. Exprimer ce résultat en Joule puis en $\text{kW}\cdot\text{h}$.

J

kW·h

On prendra une puissance disponible pour chauffer l'eau de $500\text{ kW}$.

6.6

Déterminer le temps en heures nécessaire à la montée en température de l'eau. Le choix se porte sur une chaudière à gaz de puissance $700\text{ kW}$. Indiquer l'avantage de disposer d'une chaudière de grande puissance.

h

Thématique 1: mesure et affichage de la température de l'eau du bassin sur l'écran d'affichage

Partie A: comment mesurer la température de l'eau des bassins ?

L'objectif de cette partie est de vérifier que les caractéristiques du capteur de température répondent bien aux exigences et qu'il fonctionne conformément aux données techniques. Ce capteur utilise un thermomètre numérique basé sur le composant DS18B20.

Document technique DTS1 - Extraits

FONCTIONNALITÉS:

- L'interface unique à 1 fil ne nécessite qu'un seul broche de port pour la communication

- Ne nécessite aucun composant externe

- Peut être alimenté par la ligne de données. Plage de tension: de 3,0 V à 5,5 V

- Aucune alimentation en veille requise

- Mesure des températures de -55°C à +125°C. Précision ±0,5°C de -10°C à +85°C

- La résolution du thermomètre est programmable de 9 à 12 bits

- Convertit la température 12 bits en mot numérique en 750 ms (max.)

DESCRIPTION DES CONNEXIONS: GND - Terre; DQ - Entrée/Sortie de données; VDD - Tension d'alimentation; NC - Pas de connexion

FONCTIONNEMENT - MESURE DE LA TEMPÉRATURE:

La commande « Convert T » [44h] lance une conversion de température et les données thermiques sont stockées dans la mémoire du « bloc-notes » dans un format de « binaire complémenté à deux » sur 16 bits. La commande « Read Scratchpad » [BEh] lance le transfert de données. Les données sont transférées sur « DQ », LSB (octet de poids faible) en premier. Les données sont stockées dans les variables data[1] pour l'octet de poids fort et data[0] pour l'octet de poids faible.

Question A.1

À l'aide du document technique DTS1, recopier les extraits de la documentation qui permettent de vérifier que le capteur de température DS18B20 utilisé répond aux exigences suivantes:

Question A.2

À l'aide de la documentation technique DTS1, compléter le schéma de câblage en raccordant les trois broches du capteur de température DS18B20 à l'unité de traitement. L'acquisition de la température se fait sur l'entrée I-O_03 de l'unité de traitement.

Question A.3

À l'aide de la documentation technique DTS1, compléter, dans le tableau du document réponse DRS1, les valeurs des températures, de l'octet de poids fort « data[1] » et de l'octet de poids faible « data[0] » en binaire et en hexadécimal de la sortie numérique.

TEMPÉRATURE

SORTIE NUMÉRIQUE (Binaire)

SORTIE NUMÉRIQUE

(Hexadécimal)

Data[1]

Data[0]

°C

01F8

+ 27°C

°C

0000 0001

0110 1000

Question A.4

À l'aide de la documentation technique DTS1, compléter, sur le document réponse DRS1, l'algorigramme d'acquisition de la température.

Envoi = [

h ]

Envoi = [

h ]

Température = ( data[

] * 16) + ( data[

] / 16)

Partie B: comment transmettre la valeur de la température sur l'écran d'affichage de la piscine via le réseau informatique local ?

L'objectif de cette partie est de vérifier les adresses IP et MAC des clients du réseau et de contrôler la transmission des données de la température du bassin.

Afin de vérifier les bons paramétrages des clients raccordés sur le réseau informatique de la piscine « Boiséo », une instruction « ping » a été émise depuis le « Poste gestion bassin - piscine » vers « l'unité de traitement » du capteur de température.

La copie d'écran ci-dessous indique les temps d'envoi et de réception des échos de l'instruction « ping ». Les temps (Time) sont indiqués en secondes. Le « ping » consiste en l'envoi de 4 séries de demande (request) / réponse (reply).

Copie d'écran – instruction « ping » (les adresses IP ont été masquées)

Time · IP Source · IP Destination · Protocol · Commentaires

30.337888 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) request

30.341651 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) reply

31.338833 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) request

31.342251 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) reply

32.340860 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) request

32.344057 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) reply

33.342951 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) request

33.346833 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) reply

L'unité de traitement du capteur de température rafraîchit une page codée en HTML toutes les deux secondes. Ce code HTML est transmis via le réseau informatique sur le « poste gestion bassin - piscine » qui l'affiche sur son écran. Il est transmis en plusieurs paquets de 1024 octets. Ce code contient notamment la valeur de la température du bassin qui est transmise en code ASCII.

Dans l'extrait du paquet figurant sur le document réponse DRS2, le code ASCII de la température se trouve dans les octets 18F à 193.

Extrait du code ASCII:

DEC · HEX · Caractère

39 ·.... ·....

40 · 28 · (

41 · 29 ·)

42 · 2A · *

43 · 2B · +

44 · 2C ·,

45 · 2D · -

46 · 2E ·.

47 · 2F · /

48 · 30 · 0

49 · 31 · 1

50 · 32 · 2

51 · 33 · 3

52 · 34 · 4

53 · 35 · 5

54 · 36 · 6

55 · 37 · 7

56 · 38 · 8

57 · 39 · 9

58 · 3A ·:

59 · 3B ·;

60 · 3C · <

61 ·.... ·....

Question B.1

Sur le document réponse DRS2 et à l'aide de la documentation technique DTS2 ci-dessous, retrouver dans le paquet émis les adresses IP et MAC de ces deux clients et les écrire dans les champs correspondants.

Documentation technique DTS2 - Exemple d'une trame ICMP

Exemple d'une commande « ping » exécutée depuis un client (IP 192.168.1.3) vers une passerelle (IP 192.168.1.1):

Client Source: Adresse MAC (octets 06h à 0Bh): E8 9A 8F 61 84 3E | Adresse IP (octets 1Ah à 1Dh): 192.168.1.3 (en hexadécimal: C0.A8.01.03)

Client Destination: Adresse MAC (octets 00h à 05h): 6C B6 CE 85 E7 70 | Adresse IP (octets 1Eh à 21h): 192.168.1.1 (en hexadécimal: C0.A8.01.01)

Extrait du premier paquet émis (DRS2)

Source: PC « Poste de gestion bassin - piscine »

Destination: « Unité de traitement » du capteur de température

Question B.2

La copie d'écran ci-dessous indique les temps d'envoi et de réception des échos de l'instruction « ping ». Les temps (Time) sont indiqués en secondes. Le « ping » consiste en l'envoi de 4 séries de demande (request) / réponse (reply).

Time (s)

IP Source

IP Destination

Protocol

Commentaires

30.337888 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) request

30.341651 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) reply

31.338833 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) request

31.342251 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) reply

32.340860 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) request

32.344057 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) reply

33.342951 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) request

33.346833 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) reply

Pour vérifier la qualité du réseau, à partir de la copie d'écran ci-dessus, vérifier que les temps écoulés entre chaque question et réponse sont inférieurs à 10 ms.

Partie B: comment transmettre la valeur de la température sur l'écran d'affichage de la piscine via le réseau informatique local ?

L'objectif de cette partie est de vérifier les adresses IP et MAC des clients du réseau et de contrôler la transmission des données de la température du bassin.

Afin de vérifier les bons paramétrages des clients raccordés sur le réseau informatique de la piscine « Boiséo », une instruction « ping » a été émise depuis le « Poste gestion bassin - piscine » vers « l'unité de traitement » du capteur de température.

La copie d'écran ci-dessous indique les temps d'envoi et de réception des échos de l'instruction « ping ». Les temps (Time) sont indiqués en secondes. Le « ping » consiste en l'envoi de 4 séries de demande (request) / réponse (reply).

Copie d'écran – instruction « ping » (les adresses IP ont été masquées)

Time · IP Source · IP Destination · Protocol · Commentaires

30.337888 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) request

30.341651 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) reply

31.338833 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) request

31.342251 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) reply

32.340860 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) request

32.344057 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) reply

33.342951 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) request

33.346833 · xxx.xxx.xxx.xxx · xxx.xxx.xxx.xxx · ICMP · Echo (ping) reply

L'unité de traitement du capteur de température rafraîchit une page codée en HTML toutes les deux secondes. Ce code HTML est transmis via le réseau informatique sur le « poste gestion bassin - piscine » qui l'affiche sur son écran. Il est transmis en plusieurs paquets de 1024 octets. Ce code contient notamment la valeur de la température du bassin qui est transmise en code ASCII.

Dans l'extrait du paquet figurant sur le document réponse DRS2, le code ASCII de la température se trouve dans les octets 18F à 193.

Extrait du code ASCII:

DEC · HEX · Caractère

39 ·.... ·....

40 · 28 · (

41 · 29 ·)

42 · 2A · *

43 · 2B · +

44 · 2C ·,

45 · 2D · -

46 · 2E ·.

47 · 2F · /

48 · 30 · 0

49 · 31 · 1

50 · 32 · 2

51 · 33 · 3

52 · 34 · 4

53 · 35 · 5

54 · 36 · 6

55 · 37 · 7

56 · 38 · 8

57 · 39 · 9

58 · 3A ·:

59 · 3B ·;

60 · 3C · <

61 ·.... ·....

Transmission de la température en code HTML

L'unité de traitement du capteur de température rafraîchit une page codée en HTML toutes les deux secondes. Ce code HTML est transmis via le réseau informatique sur le « poste gestion bassin - piscine » qui l'affiche sur son écran. Il est transmis en plusieurs paquets de 1024 octets. Ce code contient notamment la valeur de la température du bassin qui est transmise en code ASCII.

Dans l'extrait du paquet figurant sur le document réponse DRS2, le code ASCII de la température se trouve dans les octets 18F à 193.

B.3

Sur l'extrait du paquet ci-dessous (document réponse DRS2), repérer les octets correspondant à la température du bassin (octets 18F à 193):

B.4

À l'aide de l'extrait du code ASCII ci-dessous, retrouver la température affichée sur la page HTML en °Celcius.

DEC

HEX

Caractère

39 ·... ·...

40 · 28 · (

41 · 29 ·)

42 · 2A · *

43 · 2B · +

44 · 2C ·,

45 · 2D · -

46 · 2E ·.

47 · 2F · /

48 · 30 · 0

49 · 31 · 1

50 · 32 · 2

51 · 33 · 3

52 · 34 · 4

53 · 35 · 5

54 · 36 · 6

55 · 37 · 7

56 · 38 · 8

57 · 39 · 9

58 · 3A ·:

59 · 3B ·;

60 · 3C · <

61 ·... ·...

°C

Thématique 2: gestion des entrées et des sorties des utilisateurs de la piscine

Partie C: comment contrôler l'accès à la piscine à l'aide de cartes RFID ?

L'objectif de cette partie est de vérifier que les utilisateurs de la piscine peuvent être gérés par des cartes RFID.

Les cartes d'accès utilisées sont équipées d'une puce « MIFARE » qui communiquent, avec le lecteur du tourniquet, selon le protocole ISO 14443A. Chaque carte RFID a un identifiant unique composé de 4 octets.

Question C.1

Sachant que le nombre maximal de personnes présentes dans la piscine est de 550 et que 10 000 abonnements peuvent être établis, justifier que ces cartes RFID permettent d'attribuer suffisamment d'identifiants.

Question C.2

L'oscillogramme ci-dessous correspond à la transmission d'un des quatre octets de l'identifiant d'une carte RFID. À l'aide de la documentation technique DTS3, retrouver l'octet transmis puis donner sa valeur en binaire et en hexadécimal. Vérifier qu'il fait bien partie de l'identifiant de la carte.

Identifiant de la carte RFID:

2A 3D 8D D7

Oscillogramme de la transmission d'un octet

Document technique DTS3 - Puce RFID MIFARE - ISO14443

Partie D: comment comptabiliser et gérer les entrées sorties de la piscine ?

L'objectif de cette partie est de vérifier le système permettant de comptabiliser les personnes qui entrent et sortent de la piscine.

Les tourniquets placés à l'entrée de la piscine permettent d'autoriser les passages et de détecter le sens entrant ou sortant.

Pour détecter le sens du passage, un codeur incrémental est installé sur l'arbre de rotation des bras du tourniquet conformément au croquis ci-après:

Le codeur incrémental comporte deux voies, A et B. Le chronogramme de ces voies dans le sens de rotation « ENTREE » est le suivant:

Question D.1

Pour le sens de rotation « SORTIE » et à l'aide du croquis ci-dessus, compléter, sur le document réponse DRS3, le chronogramme de la voie B.

Question D.2

Le codeur incrémental permet de détecter le sens de rotation du tourniquet.

Dans le sens des entrées, pour une rotation de 120°, le nombre de personnes présentes dans la piscine est incrémenté de 1 (on ajoute 1). Dans le sens des sorties, il est décrémenté de 1 (on retire 1).

Équation logique entre La voie A et B sens ENTREE: $\text{incrémentation} = {\uparrow}\text{A} \cdot \text{B}$

Équation logique entre La voie A et B sens SORTIE: $\text{décrémentation} = {\uparrow}\text{A} \cdot \overline{\text{B}}$

Remarque: la flèche précise que c'est le changement d'état de A qui est pris en compte dans le sens 0 vers 1 (front montant).

Le programme permettant de comptabiliser les personnes présentes dans la piscine respecte l'algorigramme suivant:

Les voie A et B sont respectivement reliées sur les broches 2 et 3 de l'unité de traitement du tourniquet.

À partir de l'algorigramme, compléter sur le document réponse DRS3, les parties grisées du code du programme de comptage des personnes.

int VoieA=2; // Déclaration variable « VoieA », initialisation à 2

int VoieB=; // Déclaration variable « VoieB », initialisation à 3

int Personnes; // Déclaration variable « Personnes »

int etat; // Déclaration variable « etat »

void setup()

{

pinMode(VoieB, INPUT); // Configuration de la broche 3 en entrée

attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(VoieA), FrontMontantVoieA, RISING);

// configuration de la broche 2 comme broche d'interruption sur fronts montant

}

void loop()

{

// Etat: « Attente évènement »

}

void FrontMontantVoieA() // programme d'interruption qui s'exécute lors d'un front montant sur la broche 2

{

etat = digitalRead(VoieB); // Lit l'état logique de la VoieB et le stocke dans « etat »

if (etat ==) // si « etat » est à 1 logique

{

; // incrémente de 1 la variable « Personnes »

}

else

{

Personnes = Personnes; // décrémente de 1 la variable « Personnes »

}

}

Question D.3

Le nombre maximal de personnes à l'intérieur de la piscine est limité à 550. Si ce nombre est atteint, l'information « COMPLET » s'affiche sur l'écran d'accueil et les admissions ne sont plus autorisées. Si ce nombre reste inférieur à 550, le nombre de personnes présentes est affiché et les admissions sont autorisées.

Compte tenu de ces informations, compléter sur le document réponse DRS4, l'algorigramme de gestion des entrées.

Autorisation d'accès

↓

Branche NON (inférieur à 550)

Branche OUI (≥ 550)