Wearables, textiles et vêtements intelligents
Dominique Paret
Pierre Crégo
iSTE
Préface1
Emmanuelle Butaud-Stubbs
Avant-propos3
Remerciements7
Avertissement9
Préambule11
Partie 1. Introduction au monde des wearables13
Introduction de la partie 115
Chapitre 1. Vocabulaire et définitions17
1.1. Quelques définitions17
1.1.1. Wearables17
1.1.2. Objets18
1.1.3. Connectés18
1.1.4. IoT18
1.1.5. Sécurisés19
1.1.6. Smart wearables19
1.2. Position de cet ouvrage19
Chapitre 2. Wearables non textiles et textiles21
2.1. Wearables non textiles ou accessoires21
2.2. Wearables textiles21
2.3. Textiles intelligents : définitions22
2.4. Matières23
2.4.1. Matière textile23
2.4.2. Matière textile fonctionnelle23
2.4.3. Matière textile intelligente24
2.5. Systèmes textiles intelligents et leurs typologies24
2.5.1. Système textile24
2.5.2. Système textile intelligent24
2.5.3. Typologies des systèmes textiles24
2.5.4. Niveaux d'intégration de l'électronique dans le textile25
2.5.5. Textiles à fonctions actives28
Chapitre 3. Le marché et les applications29
3.1. Le monde de l'Internet des objets29
3.2. Le monde des wearables30
3.2.1. Le marché global des wearables et ses applications30
3.2.2. Le marché global des wearables et ses applications30
3.2.3. Le marché des textiles intelligents35
3.3. Une vue du marché du côté des consommateurs39
3.3.1. Les leviers d'achat39
3.3.2. Les freins à l'achat des wearables39
3.3.3. Les solutions pour apporter la confiance41
3.3.4. Courbe Hype des innovations42
Partie 2. Contraintes autour d'un projet wearable47
Introduction de la partie 249
Chapitre 4. Aspects à prendre en considération en wearables et tissus et vêtements intelligents51
4.1. Aspects financiers et marketing51
4.1.1. « Vendable » versus « achetable »52
4.2. Aspects ergonomiques54
4.2.1. Forme mécanique et design versus ergonomie54
4.2.2. Souplesse d'emploi utilisateur54
4.3. Aspects techniques54
4.3.1. Cycle de vie d'un nouveau produit55
4.3.2. Faisabilité technico-économique55
4.3.3. Conception55
4.3.4. Industrialisation, processus de fabrication et qualité56
4.4. Aspects énergétiques56
4.4.1. Alimentation énergétique du wearable56
4.5. Aspects industriels58
4.6. Aspects réglementaires et recommandations59
4.6.1. Réglementations radiofréquences (RF)59
4.6.2. Recommandations sanitaires61
4.6.3. Réglementations concernant la santé63
4.6.4. Réglementations de libertés individuelles et sociétales67
4.6.5. Les différentes données à protéger en wearables71
4.6.6. Wearables, textiles et vêtements intelligents et DCP73
4.6.7. Réglementations des EPI80
4.6.8. Réglementations environnementales et recyclage83
4.7. Aspects normatifs86
4.7.1. Pourquoi parler des aspects normatifs ?86
4.7.2. Les organismes ISO, CEN et IEC, CENELEC86
4.7.3. CEN87
4.7.4. IEC87
4.7.5. ISO/AFNOR90
4.7.6. IEEE91
4.7.7. ETSI91
4.7.8. En résumé91
4.8. Aspects applicatifs92
4.8.1. Pourquoi parler des aspects applicatifs ?92
4.8.2. Avant-vente92
4.8.3. À mi-chemin entre avant-vente et vente92
4.8.4. Vente92
4.8.5. Entretien92
4.8.6. Après-vente97
4.8.7. Recyclage99
4.9. Aspects sécuritaires99
4.9.1. Maillons faibles100
4.9.2. Remèdes possibles102
4.9.3. Cible de sécurité103
4.9.4. Niveaux de sécurité applicables en wearables104
4.9.5. Cryptographie106
4.9.6. Sécurité et wearables grand public107
4.9.7. Vulnérabilités et attaques de la chaîne wearable109
4.10. Aspect coûts110
Partie 3. Exemples de wearables non textiles et textiles et vêtements intelligents111
Introduction de la partie 3113
Chapitre 5. Exemples de wearables accessoires (non textiles)115
5.1. De type grand public (consumer)115
5.1.1. Oreillettes, casques, écouteurs115
5.1.2. Bracelets116
5.1.3. Montres connectées119
5.1.4. Paires de lunettes124
5.1.5. Chaussures125
5.1.6. Trackers (suiveurs d'environnement)127
5.1.7. Pour les animaux domestiques131
5.2. De type mode-luxe131
5.3. De type sportif135
5.4. De type automobile136
5.4.1. Détection de présence136
5.4.2. Détection et alerte de somnolence au volant137
5.5. De type médical139
5.6. De type sécuritaire : EPI142
Chapitre 6. Exemples de fibres et textiles intelligents147
6.1. Quelques mots d'introduction147
6.1.1. Remarques d'ordre général147
6.1.2. Remarques concernant en particulier les applications sport/fitness/santé148
6.1.3. Remarques d'ordre industriel148
6.2. Les fibres149
6.2.1. Fibres naturelles149
6.2.2. Fibres artificielles149
6.2.3. Fibres textiles150
6.2.4. Fibres optiques151
6.3. Textile, tissu, étoffe151
6.3.1. Textile151
6.3.2. Étoffe152
6.3.3. Texture152
6.3.4. Ennoblissement153
6.4. Un peu de technologie155
6.4.1. Tissages avec électroniques rapportées ou intégrées155
6.4.2. À fils157
6.4.3. À fibres optiques164
Chapitre 7. Le futur des fibres et textiles intelligents167
7.1. Le bien-être168
7.1.1. Silver Economy168
7.1.2. Fitness169
7.1.3. Sport170
7.1.4. Équipement de protection individuel (EPI)170
7.1.5. Médical171
7.2. Fibres intelligentes174
7.2.1. Intégration du high-tech dans le substrat textile175
7.2.2. Exemples de quelques projets de RetD177
Chapitre 8. Exemple de vêtements intelligents183
8.1. Mode de luxe185
8.2. Mode de rue et pour les jeunes186
8.3. Haute couture189
8.4. Bien-être191
8.5. Sport/fitness192
8.6. Domaine médical195
8.6.1. Stratégie industrielle mise en place195
8.6.2. Exemples d'applications196
8.7. Domaine Social Care204
8.8. Vêtements industriel/protections EPI207
Partie 4. Les technologies des wearables215
Introduction de la partie 4217
Chapitre 9. Les composants219
9.1. Les capteurs219
9.1.1. Les capteurs et la physique220
9.1.2. Traitement du signal222
9.1.3. Capteurs fréquemment utilisés en wearables224
9.1.4. Front-end analogiques (AFE)234
9.2. Les CPU et les consommations251
9.2.1. Pour les applications fitness, santé, médical251
9.2.2. Quantification de l'énergie252
9.2.3. Energy harvesting255
9.3. Les actionneurs261
9.3.1. Généralités261
9.3.2. Affichage et afficheurs261
9.3.3. Spécificités des afficheurs des applications textiles lumineux264
9.3.4. Fibres optiques268
9.3.5. Cristaux liquides271
9.3.6. e-paper et écrans souples271
9.3.7. Matériaux électrochromes273
9.4. Circuits imprimés, connecteurs, électrodes274
9.4.1. Circuits imprimés274
9.4.2. Connecteurs274
9.4.3. Électrodes de mesures275
Partie 5. Wearables, vêtements intelligents, connectivités RF et Big Data277
Introduction de la partie 5279
Chapitre 10. La connectivité RF des wearables281
10.1. La connectivité RF des applications en wearables281
10.1.1. Quelques petites bases de radiofréquences (RF)282
10.1.2. Réglementations et contraintes en RF286
10.2. Du wearable au monde connecté289
10.2.1. Connectivité RF de proximité ou lointaine des wearables289
10.2.2. Short Range (SR)291
10.2.3. Medium Range (MR)296
10.2.4. Medium Range (MR) Wide Band (centaine de mètres)296
10.2.5. Long Range (LR) Far Field299
10.2.6. Long Range (LR) (dizaines de kilomètres)300
10.2.7. Long Range (LR-LTN)302
Chapitre 11. Architecture globale des wearables : textiles connectés311
11.1. Modèles de communications en loT et wearables311
11.1.1. Modèles OSI311
11.1.2. Modèles TCP/IP313
11.1.3. En guise de conclusion314
11.2. Architectures de solutions wearables315
11.2.1. Description technologique de la chaîne totale316
11.3. Les très nombreux protocoles mis en jeu318
Partie 6. Description de la chaîne wearable et textiles connectés321
Introduction de la partie 6323
Chapitre 12. La chaîne du wearable connecté325
12.1. De la passerelle au serveur325
12.1.1. Couche accès réseaux (IP)325
12.1.2. 6LoWPAN326
12.2. Le serveur326
12.3. Le broker328
12.4. Retour serveur Cloud aux utilisateurs finaux329
12.5. Cloud329
12.5.1. Le Cloud et Fog Computing ?329
12.5.2. Types de Cloud Computing330
12.6. Big Data331
Partie 7. Concrétisation d'une solution wearables textiles intelligents : exemples et coûts333
Introduction de la partie 7335
Chapitre 13. Exemples de concrétisation de wearables et vêtements intelligents connectés337
13.1. Architecture électronique générale d'un wearable : décomposition des technologies électroniques337
13.2. Architecture physique d'un wearable communicant339
1.3.2.1. La base339
1.3.2.2. Le wearable/vêtement intelligent340
1.3.2.3. Étapes obligatoires de la concrétisation du wearable341
Chapitre 14. Les aspects coût345
14.1. CAPEX et OPEX345
14.1.1. CAPEX346
14.1.2. OPEX352
14.2. En conclusion354
Conclusion355
Annexe357
Bibliographie361
Index363