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science STATUT DU PROTOTYPE : UrbaCaptor est en phase de recherche et de prototypage. Le firmware est en cours de développement dans un dépôt privé ; aucun déploiement réseau n'est actif à ce stade.
Prototype v0.1
EN DÉVELOPPEMENT — PROJET URBANAPPSLAB PROTOTYPE MATÉRIEL & FIRMWARE

UrbaCaptor — Réseau de capteurs environnementaux LoRaWAN pour territoires complexes

Infrastructure open source de mesure environnementale distribuée. Particules fines, bruit urbain, température, humidité — conçue pour un réseau LoRaWAN en terrain côtier, valléen et urbain dense.

memory ESP32-S3 + SX1262
·
settings_input_antenna 868 MHz LoRaWAN
·
gps_fixed GNSS u-blox MAX-M10S
·
code Open source
view_in_ar SCHÉMA ILLUSTRATIF — NŒUD V0.1 AUTONOME SOLAIRE
PANNEAU SOLAIRE 5 W Antenne 868 MHz 14dBm ESP32-S3 Dual-Core DSP Acoustique · SX1262 LoRa SPS30 Laser PM1/2.5/10 BME280 T° / HR / Pression Accu Li-ion 18650 / LiFePO4 Micro MEMS SPH0645 (Évent hydrofuge)
PORTÉE Jusqu'à 15 km (selon relief)
AUTONOMIE VISÉE 5 à 7j sans soleil
CYCLE RF Duty cycle 1%
precision_manufacturing ARCHITECTURE MATÉRIELLE

Nœud capteur — architecture de référence

La pile matérielle ci-dessous est en cours d'évaluation et de prototypage. Elle constitue l'architecture de référence pour les nœuds de mesure autonomes du réseau UrbaCaptor.

blur_on I²C / UART
Sensirion SPS30 Particules PM1 / PM2.5 / PM10

Mesure de particules PM1 / PM2.5 / PM10 par diffusion laser. Sélectionné pour sa stabilité à long terme et sa fiabilité en environnement extérieur.

Précision PM : ±10 % (0 à 1000 μg/m³, données constructeur)
device_thermostat I²C
Bosch BME280 T° / Humidité / Pression

Mesure de température, humidité et pression atmosphérique. Faible consommation et haute stabilité pour les mesures environnementales continues.

Faible consommation
mic Bus I2S
SPH0645 MEMS Surveillance Acoustique

Microphone numérique I2S. Calcul des métriques Leq, Lmax, L10 et L90 directement sur le nœud ; l'audio brut n'est ni enregistré ni transmis.

Aucun audio transmis
gps_fixed UART
u-blox MAX-M10S GNSS Multi-Constellation

Galileo, GPS, GLONASS, BeiDou. Géolocalise chaque mesure (précision < 2 m CEP) pour la cartographie spatiale et un déploiement des nœuds sans configuration manuelle.

Précision < 2m CEP · Mode basse énergie
memory
ESP32-S3-WROOM-1-N16R8 MCU Principal

MCU principal gérant les capteurs, le traitement local, la communication LoRa et la gestion basse consommation. Retenu pour sa grande PSRAM, le support OTA, le support I2S et sa puissance de calcul suffisante pour le traitement audio en temps réel.

settings_input_antenna
Émetteur LoRa Semtech SX1262
solar_power
Alimentation Solaire BQ24074 + TPS62162
ÉCONOMIE DU PROJET

Coût estimé par nœud capteur

Estimation selon la configuration de boîtier et d'alimentation. Coût variable selon les fournisseurs et les volumes commandés.

Fourchette unitaire indicative 110 – 140 € Selon approvisionnement, tolérances et volumes de production.
Composant / Sous-ensemble Fonction Coût unitaire estimé
ESP32-S3-WROOM-1-N16R8 Microcontrôleur bicoeur + 8MB PSRAM ~10 €
Module LoRa SX1262 Transceiver 868 MHz 14dBm ~8 €
Sensirion SPS30 Cellule optique laser PM1, PM2.5, PM10 ~40 €
Bosch BME280 Température, humidité relative, pression ~5 €
u-blox MAX-M10S Récepteur GNSS Galileo / GPS ~10 €
Microphone MEMS SPH0645 Capteur acoustique numérique I2S ~6 €
Gestion d'alimentation (BQ24074 + buck) Circuit de charge MPPT et régulation basse conso ~15 €
Batterie Li-ion + Panneau solaire 5V Cellule photovoltaïque 3-6W et accumulateur ~20 €
Boîtier UV + Antenne LoRa Châssis imprimé/injecté IP65 et connectique ~20 €
Total estimé par nœud ~110–140 €
grid_on CONTRAINTES TERRAIN & MODÉLISATION

Pourquoi une grille de mesure distribuée

Une station météorologique unique ne peut pas représenter l'ensemble d'une ville. Les phénomènes environnementaux sont hautement localisés — en particulier dans les territoires au relief marqué, les villes côtières et les centres urbains denses.

location_off

Station unique — Résolution insuffisante

Modèle ponctuel traditionnel

Une station fixe mesure les conditions à un point précis. À quelques centaines de mètres, la concentration en PM2.5 peut différer d'un facteur 2 à 5 selon l'exposition au trafic, le canyon urbain ou l'inversion thermique locale.

remove_circle Zones de fond vs axes de trafic : disparité spatiale non capturée
remove_circle Inversions thermiques nocturnes : concentration au fond des vallées invisible
remove_circle Bruit urbain : hétérogénéité spatiale non cartographiée
grid_4x4

Grille distribuée — Résolution spatiale continue

Approche UrbaCaptor

Un réseau de nœuds espacés de 200 à 500 m permet de construire une cartographie continue par interpolation spatiale (krigeage, IDW). Chaque nœud contribue à une vision à haute résolution du territoire.

check_circle Cartographie de gradient PM le long des axes routiers et carrefours
check_circle Détection des zones d'accumulation polluante en fond de vallée
check_circle Cartographie acoustique continue et interpolée par krigeage spatial
air Flux côtier

Brises marines, transport de particules sel et aérosols marins.

apartment Canyons urbains

Accumulation et confinement des gaz d'échappement entre bâtis hauts.

thermostat Inversions thermiques

Concentration nocturne des polluants bloqués au fond des vallées.

directions_car Trafic concentré

Gradient PM2.5 élevé aux abords immédiats des axes structurants.

volume_up Bruit localisé

Hétérogénéité acoustique fine non décelable sans grille dense.

wb_cloudy Microclimats

Variations fortes de T° et HR sur de courtes distances en relief.

hub CHAÎNE DE TRANSMISSION

Architecture réseau LoRaWAN

Les nœuds capteurs n'assurent pas de relayage entre eux (pas de mesh consommateur d'énergie). Chaque nœud émet directement vers les passerelles. Plusieurs passerelles peuvent recevoir simultanément la même transmission.

01. ÉMISSION Nœud Capteur ESP32-S3 + SX1262

Mesure + calcul DSP on-device. Mise en veille profonde entre les cycles.

02. RÉCEPTION RF Passerelle Outdoor RPi 4 + SX1302/SX1303

8 canaux simultanés sur points hauts. Réception multi-passerelle résiliente.

03. GESTION RÉSEAU Network Server ChirpStack (Open Source)

Déduplication des trames, gestion du débit adaptatif (ADR), routage MQTT.

04. VALORISATION Stockage & Carto InfluxDB + Grafana

Séries temporelles, tableaux de bord et cartes interpolées (prévus).

radio Sans relayage entre nœuds
call_merge Déduplication automatique par ChirpStack au meilleur RSSI
terrain Simulation de couverture à partir du MNT RGE ALTI de l'IGN
gavel RÉGLEMENTATION NATIONALE

Cadre réglementaire LoRa en France (ARCEP & CPCE)

14 dBm EIRP MAX
Puissance d'émission

Limite de 25 mW sur les sous-bandes principales (868,0–868,6 MHz). Conforme à la norme européenne ETSI EN 300 220 et au Code des postes et des communications électroniques (CPCE).

1 % DUTY CYCLE
Temps d'occupation spectral

Temps d'émission plafonné à 36 secondes par heure sur la sous-bande g1. Contrainte gérée automatiquement par le protocole LoRaWAN.

RED 2014/53 MARQUAGE CE
Directive Européenne

Conformité à la directive 2014/53/UE (Radio Equipment Directive). Obligatoire pour tout équipement mis sur le marché européen.

pin_drop
Exemple fictif : déploiement sur feux tricolores

Une ville déploie 20 capteurs UrbaCaptor sur ses feux de signalisation. Elle conclut une convention avec le gestionnaire de voirie, équipe les capteurs de modules LoRa homologués CE, et déploie sa propre passerelle hébergée en mairie (réseau privé). Aucune démarche auprès de l'ARCEP n'est nécessaire. Le respect du duty cycle est assuré automatiquement par le firmware LoRaWAN. La collectivité reste responsable de l'absence d'interférence et de la maintenance du réseau.

security CONFIDENTIALITÉ PAR CONCEPTION

Surveillance acoustique respectueuse de la vie privée

Le nœud UrbaCaptor intègre un microphone MEMS I2S pour la surveillance continue de la pollution sonore urbaine. Tout le traitement numérique du signal s'effectue localement sur l'ESP32-S3 — seules des métriques statistiques agrégées sont calculées et transmises.

verified_user
ZÉRO flux audio stocké ou transmis

L'audio brut n'est jamais enregistré ni transmis. Le nœud calcule les indicateurs sonores localement ; il ne peut pas être utilisé comme dispositif d'écoute.

Traitement DSP sur ESP32-S3 Bonnette anti-vent extérieure Calibration à valider
Indicateurs calculés on-device (DSP local)
Leq Pression Moyenne
Niveau équivalent

Niveau de pression acoustique moyen sur une fenêtre temporelle.

Lmax Événements
Niveau maximal

Pic sonore le plus élevé enregistré durant l'intervalle (sirènes, klaxons, freinages d'urgence).

L10 Pics Fréquents
Percentile 10 %

Niveau dépassé pendant 10 % du temps d'observation. Caractérise les passages répétés de véhicules.

L90 Bruit de Fond
Percentile 90 %

Niveau acoustique résiduel de base présent 90 % du temps, révélateur du confort de quartier.

Prototype

Prototype matériel en cours

Les visuels ci-dessous représentent le premier prototype du nœud UrbaCaptor, actuellement en phase de développement. Il s'agit d'une maquette de travail — non d'un produit finalisé — destinée à valider l'intégration mécanique et électronique avant la conception du PCB définitif.

view_in_ar Modèle 3D interactif — prototype v0.1 Prototype
Rendu du PCB du prototype UrbaCaptor (vue de dessus)

Modèle exporté d'EasyEDA (5 octobre 2026) : PCB, composants, sérigraphie et pistes.

electrical_services Schéma électronique du prototype
Schéma électronique du prototype UrbaCaptor (version du 10 septembre 2026)

Version du 10 septembre 2026 · Cliquez sur l'image pour ouvrir le schéma en PDF (vectoriel, zoomable)

picture_as_pdf

Schéma électronique

Schéma complet du prototype (version du 10 septembre 2026) : alimentation, capteurs, module GNSS, connecteurs et liaisons.

downloadTélécharger le PDF

À propos de ce prototype

  • — Prototype à tester sur breadboard. PCB non définitif.
  • — Forme du boîtier en cours de conception.
build COMMUNS NUMÉRIQUES & HARDWARE OUVERT

Projet Open Source & Espace Makers

UrbaCaptor est conçu comme un commun technologique au service de la résilience territoriale. Construisez votre propre station d'expérimentation et contribuez à l'amélioration de la chaîne logicielle.

list_alt

Nomenclature (BOM)

Liste des références matérielles du prototype (MCU, capteurs, alimentation solaire, boîtier).

Demander la liste arrow_forward
code

Développement firmware

Gestion d'énergie (Deep Sleep), acquisition I2C/I2S et stack LoRaWAN, en cours de développement dans un dépôt privé. La licence open source sera précisée à l'ouverture du dépôt.

Suivre le projet arrow_forward
print

Modèle 3D & schémas

Modèle 3D et schéma électronique du prototype, schéma en PDF. La forme du boîtier est en cours de conception.

Voir le prototype arrow_forward
alt_route FEUILLE DE ROUTE OPÉRATIONNELLE

Progression du projet (8 étapes)

01 En cours
Recherche & Conception

Analyse topographique QGIS, simulation de couverture radio et budgétisation énergétique des capteurs.

02 Démarré
Prototypage Breadboard

Assemblage physique des premiers modules, tests LoRa point-à-point et calibration comparative.

03 Démarré
Développement Firmware

Gestion fine du Deep Sleep, FFT locale pour l'analyse acoustique et implémentation LoRaWAN OTA.

04 À venir
Déploiement Passerelles

Installation de concentrateurs SX1302 sur points hauts communaux pour valider les bassins de visibilité.

05 À venir
Intégration Outdoor IP

Routage PCB définitif et injection/impression de boîtiers résistants aux UV et embruns marins.

06 À venir
Campagne de Tests Terrain

Évaluation en conditions réelles (autonomie sans soleil, tenue aux variations climatiques).

07 À venir
Pipeline Décisionnel

Routage InfluxDB, cartographie d'interpolation Grafana et exports ouverts pour services techniques.

08 À venir
Extension & Densification

Extension vers d'autres collectivités territoriales et maintenance collégiale du réseau de capteurs.

mail EXPÉRIMENTATION & PARTENARIATS

Rejoindre l'expérimentation territoriale UrbaCaptor

Collectivité souhaitant mener une étude pilote, laboratoire de recherche ou contributeur bénévole en électronique/firmware : décrivez votre contexte.