CAPET informatique externe 2026, épreuve 2, option ingénierie informatiqueSujet

CONCOURS EXTERNE ET CAFEP CORRESPONDANT (BAC + 3)

Section : SCIENCES INDUSTRIELLES DE L'INGÉNIEUR Option : INGÉNIERIE INFORMATIQUE

INFORMATION AUX CANDIDATS

• -Concours externe du CAPET de l'enseignement public :

Définition de l'épreuve

Conseils aux candidats

• -de rédiger les réponses aux différentes études sur des feuilles de copie séparées et clairement repérées ;
• -de numéroter chaque feuille de copie et indiquer le numéro de la question traitée ;
• -de rendre tous les documents réponses, même non complétés ;
• -d'utiliser exclusivement les notations indiquées dans le sujet lors de la rédaction des réponses ;
• -de justifier clairement les réponses ;
• -d'encadrer ou souligner les résultats ;
• -de présenter lisiblement les applications numériques, sans omettre les unités, après avoir explicité les expressions littérales des calculs ;
• -de formuler les hypothèses nécessaires à la résolution des problèmes posés si celles-ci ne sont pas indiquées dans le sujet.

Sommaire

Présentation du support

Système de supervision de microgrid

Figure 1 : L'architecture d'un microgrid (Source : CRE)

• -de 230 m^2 de panneaux voltaïques sur les toits de la société pour une puissance crête de 40 kW crête.
• -de 8 bornes de recharge de véhicules électriques gérées par un système de gestion de recharge EVLink LMS de Schneider.
• -de batteries de stockage d'une capacité de 40 kW.h, permettant de stocker l'énergie électrique lorsque la production photovoltaïque est excédentaire.

• -une application SCADA (système de contrôle et d'acquisition de données en temps réel) ;
• -un programme de gestion centrale avec Node-RED (outil de développement low code) ;
• -une base de données.

Figure 2 : Architecture simplifiée du Microgrid étudié

Contrôle du taux d'humidité du local batteries

Communication I2C entre M5Stack et SHT 45

Mise en œuvre logicielle du capteur

ÉTUDE B (à traiter obligatoirement)

Intégration du microgrid au réseau informatique

DOCUMENTS TECHNIQUES DE L'ÉTUDE A

DOCUMENT TECHNIQUE DTA1

Documentation partielle capteur SHT 45

SENSIRION

• -Accuracies ΔRH = ± 1.0%RH, ΔT = ± 0.1^∘C
• - VDD = 1.08 V…3.6 V
• -Avg. current: 0.4μ A, Idle current: 80 nA
• -I2C FM+, CRC checksum, multip. I2C addr.
• -Patented protection options [1], PTFE membrane and removable protective cover
• -Operating range: 0 ... 100 %RH, -40...125 °C
• -Fully functional in a condensing environment
• -Power heater, true NIST-traceability
• -JEDEC JESD47 qualification
• -Sensor-specific calibration certificate acc. to ISO 17025: 2017, 3-point temp. calibration

Functional Block Diagram

Sensor Operation

12C Communication

Figure 14. I2C transfer types: First a write header is sent to the I2C slave, followed by a command, for example "measure RH&T with highest precision". After the measurement is finished the read request directed to this I2C slave will be acknowledged and transmission of data will be started by the slave.

Table 7. Data checksum properties

Data type & length

Checksum Calculation (CRC)

DOCUMENT TECHNIQUE DTA2

Trame de réponse mesure haute précision

Trame entière renvoyée par le capteur SHT45 suite à une demande de mesure de température et de taux d'humidité en mode haute précision

Zoom 1^(ère) partie de trame

Zoom 2^(ème) partie de trame

Fichier d'en tête bibliothèque SHT4x

#ifndef SHT4x_H
#define SHT4x_H
#include <Wire.h>
/* Définition de la classe SHT4x
    Cette classe communique avec un capteur via I2C
et permet de lire la température et l'humidité avec un capteur SHT45.*/
class SHT4x {
public:
        // Enumération pour la précision des mesures
        enum sht4x_precision_t {
            LOW_PRECISION = 0xE0,
            MEDIUM_PRECISION = 0xF6,
            HIGH_PRECISION = 0xFD
        };
        // Enumération pour les modes de chauffage
        enum sht4x_heater_t {
            NO_HEATER = 0x00,
            HEATER_SHORT = 0x15,
            HEATER_MEDIUM = 0x1E,
            HEATER_LONG = 0x39
        };
        SHT4x();
        /*
        @brief Initialise le capteur.
        @return true si l'initialisation réussit, false sinon.
    */
        void begin();
        // @brief modifie l'attribut precision_t précisant la précision de lecture.
        void setPrecision(sht4x_precision_t newPrecision);
        //@brief modifie l'attribut heater précisant de mode de chauffage du
capteur.
        void setHeaterMode(sht4x_heater_t newHeaterMode);
        /*
@brief Lit la température et le taux d'humidité actuelle
en modifiant les variables globales temperature et humidity.
@return true si lecture réussie, false sinon.
*/
        bool read(float& temperature, float& humidity);
        /*
@brief Lit le numéro de série du capteur.
@return numéro de série du capteur.
*/
        uint32_t readSerial();
private:
        static const uint8_t SHT4x_ADDRESS = 0x44; // adresse I2C du capteur SHT45
        sht4x_precision_t precision_t; // précision de mesure demandée
        sht4x_heater_t heater; // mode chauffage du capteur

DOCUMENT TECHNIQUE DTA4

Lien classe SHT 4x et TwoWire

SHT4x
attributs
-precision_t : sht4x_precision_t
-heater : sht4x_heater_t
-sht4x_adress : static const uint8_t = 0x44

+SHT4x()
+begin() : bool
+setPrecision( new Precision : sht4x_precision_t )
+setHeaterMode( new HeaterMode : sht4x_heater_t )
+read( &temperature : float, &humidity : float ) : bool
+readSerial() : uint32_t

TwoWire
opérations
+begin()
+beginTransmission( address : uint8_t)
+endTransmission()
+available()
+requestFrom( adress : uint8_t, len : size_t ) : size_t
+w rite( data : uint8_t ) : size_t
+read() : uint8_t

DOCUMENT TECHNIQUE DTA5
Code simplifié boucle de mesure

// variables globales et objet SHT4x
float humidityBuffer[6];
unsigned long lastMeasurementTime = 0;
SHT4x sht45;
// fonction d'affichage des mesures sur M5 Stack
void affichageMesure(temperature,humidity) {
        M5.Lcd.clear();
        M5.Lcd.setCursor(0, 0);
        M5.Lcd.print("temp : ");
        M5.Lcd.println(temperature);
        M5.Lcd.print("humidité : ");
        M5.Lcd.println(humidity); }
// boucle de mesure de température et humidité
void loop() {
    unsigned long currentMillis = millis();
    // Mesure toutes les 30 secondes
    if (currentMillis - lastMeasurementTime >= 30000) {
        float temperature, humidity;
        sht45.read(temperature, humidity);
        Serial.print("humidite : "); Serial.println(humidity);
        // mise à jour du tableau des 6 derniers taux d'humidité
        updateHumidityBuffer(humidity);
        //affichage des données mesurées sur l'écran du M5 Stack
        affichageMesure(temperature,humidity);
        // Envoi des données du SHT45 à la Naiobox par MQTT
        sendMQTT(temperature, humidity);
        // Gestion de la ventilation
        if ((temperature > 30.0 || humidity > 70.0 )) {
            triggerVentilation();
        }
        Else
            { stopVentilation();}
        lastMeasurementTime = currentMillis;
    }
}

DOCUMENT TECHNIQUE DTA6

Contrôle d'intégrité par CRC-8

• -A partir de données à transmettre ( ex : température codée sur 16 bits), on génère un code de redondance cyclique codée sur 8 bits pour CRC-8.
• -On ajoute ce code de redondance aux données pour constituer le message à transmettre
• -A la réception du message, le destinataire refait le calcul du CRC à partir des bits de données ( ex les 16 bits de température) :
  • ○Si le CRC calculé est identique au CRC transmis, les données valides
  • ○Sinon, le message a été corrompue

function CRC8(data[], length):
crc = valeur_initiale // initialisation du registre CRC
for i = 0 to length-1: // parcourir chaque octet des données
    crc = crc XOR data[i] // mélange avec l'octet courant
    for bit = 0 to 7: // traiter chaque bit de l'octet
        if (crc & 0x80) != 0: // si le bit le plus significatif (MSB) = 1
            crc = (crc << 1) XOR polynome_generateur
        else:
            crc = (crc << 1) // sinon simple décalage
        crc = crc & 0xFF // conserver uniquement 8 bits
return crc

• -CRC-8 : x^∧8 + x^∧2 + x + 1 (valeur hexadécimale : 0 x 07 )
• -CRC-8-Dallas/Maxim : x^∧8 + x^∧5 + x^∧4 + 1 (valeur hexadécimale : 0 × 31 )

DOCUMENTS TECHNIQUES DE L'ÉTUDE B

DOCUMENT TECHNIQUE DTB1

source : fr.wikipedia.org/wiki/Réseau_local_virtuel
Un réseau local virtuel, communément appelé VLAN (pour Virtual LAN), est un réseau informatique logique indépendant. De nombreux VLAN peuvent coexister sur un même commutateur réseau ou « switch ».

Exemple de cloisonnement d'un réseau en deux VLAN, VLAN1 pour l'équipe d'ingénierie et VLAN2 pour l'équipe marketing.

• -de séparer les flux ;
• -de segmenter le réseau : réduire la taille d'un domaine de collision ;
• -d'améliorer la sécurité : permet de créer un ensemble logique isolé pour améliorer la sécurité. Le seul moyen pour communiquer entre des machines appartenant à des VLAN différents est alors de passer par un routeur.

DOCUMENT TECHNIQUE DTB2

Association d'un port à un VLAN

Activation d'un port du routeur

Créer une sous-interface dédiée à un VLAN

Commandes de diagnostic du problème de connexion

DOCUMENT TECHNIQUE DTB7

Commandes de diagnostic du problème de connexion

DOCUMENT TECHNIQUE DTB8

Commandes de diagnostic du problème de connexion

DOCUMENT TECHNIQUE DTB9

Commandes de diagnostic du problème de connexion

Commandes de diagnostic du problème de connexion

GigabitEthernet0/0.50 is up, line protocol is up (connected)
Hardware is PQUICC_FEC, address is 0001.c9c7.d401 (bia 0001.c9c7.d401)
Internet address is 192.168.5.30/27
MTU 1500 bytes, BW 100000 Kbit, DLY 100 usec,
reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
Encapsulation 802.1Q Virtual LAN, Vlan ID 50
ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00,
Last clearing of "show interface" counters never
GigabitEthernet0/0.60 is up, line protocol is up (connected)
Hardware is PQUICC_FEC, address is 0001.c9c7.d401 (bia 0001.c9c7.d401)
Internet address is 192.168.6.6/29
MTU 1500 bytes, BW 100000 Kbit, DLY 100 usec,
reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
Encapsulation 802.1Q Virtual LAN, Vlan ID 60
ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00,
Last clearing of "show interface" counters never
GigabitEthernet0/0.70 is up, line protocol is up (connected)
Hardware is PQUICC_FEC, address is 0001.c9c7.d401 (bia 0001.c9c7.d401)
Internet address is 192.168.7.14/28
MTU 1500 bytes, BW 100000 Kbit, DLY 100 usec,
reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
Encapsulation 802.1Q Virtual LAN, Vlan ID 70
ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00,
Last clearing of "show interface" counters never
GigabitEthernet0/1 is administratively down, line protocol is down (disabled)
Hardware is CN Gigabit Ethernet, address is 0001.c9c7.d402 (bia 0001.c9c7.d402)
MTU 1500 bytes, BW 1000000 Kbit, DLY 10 usec,
reliability 255/255, txload 1/255, rxload 1/255
Encapsulation ARPA, loopback not set
Keepalive set (10 sec)
Full-duplex, 100Mb/s, media type is RJ45
output flow-control is unsupported, input flow-control is unsupported
ARP type: ARPA, ARP Timeout 04:00:00,
Last input 00:00:08, output 00:00:05, output hang never
Last clearing of "show interface" counters never
Input queue: 0/75/0 (size/max/drops); Total output drops: 0
Queueing strategy: fifo
Router#

DOCUMENT RÉPONSE DRA1 (Question A3, A4 et A8)
Méthode read de SHT4x

bool SHT4x::read(float &temperature, float &humidity) {
    // debut de transmission, à compléter
    . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
    Wire.write(precision_t);
    if (Wire.endTransmission() != 0) {
        return false; }
    delay(10); // Délai de conversion des données
    Wire.requestFrom(SHT4x_address, (uint8_t)6);
    if (Wire.available() != 6) {
        return false;}
    uint8_t bytes_frame[6];
    for (int i = 0; i < 6; i++) {
        bytes_frame[i] = Wire.read();
    }
// contrôle d'intégrité par CRC pour les données d'humidité
//calcul des valeurs brutes de température et humidité sur 16 bits
    uint16_t rawTemp = . . . . . . . . . . . . . . . . . . // à compléter
    uint16_t rawHum = . . . . . . . . . . . . . . . . . . // à compléter
    temperature = -45.0f + 175.0f * ((float)rawTemp / 65535.0f);
    humidity = 100.0f * ((float)rawHum / 65535.0f);
    return true;
    }

DOCUMENT RÉPONSE DRA2 (Question A7 et A8)

Fonction calculerCRC8

Ligne Code C++
// Fonction permettant de calculer le CRC-8
static uint8_t calculerCRC8(uint8_t *data, size_t length) {
    uint8_t crc = . . . . . . . ; // à compléter
    for (size_t i = 0; i < length; i++)
        {crc ^= data[i];
            for (uint8_t j = 0; j < 8; j++) {
                if (crc & 0x80 ) {
                    crc = (crc << 1) ^ . . . . . . .; // à compléter
                }
                else {
                    crc <<= 1;
                }
            }
    }
    return crc;
}

DOCUMENT RÉPONSE DRB1 (Question B2)

• -Le masque de sous-réseau sera choisi pour accueillir un nombre d'hôtes au plus proche du nombre de machines du réseau.
• -La passerelle occupe l'adresse IP du dernier hôte (client) de chaque sous-réseau.

DOCUMENT RÉPONSE DRB3 (Question B5)