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Il y a 4 semaines · 11 minutes · IoT

A quoi ressemblerait la Smart City de demain grâce à l’Internet des Objets ?

Contexte

Source: Econocom

Près de la moitié de la population mondiale vit dans les villes et ce chiffre passera à 70% à l’horizon de 2050. En outre, ces mêmes villes qui ne représentent que 2% de la surface du globe produisent à elles seules 80% des émissions de gaz à effet de serre. Il est évident que ce rythme ne peut perdurer, il est par conséquent crucial de transformer le fonctionnement classique des villes d’aujourd’hui pour répondre aux enjeux énergétiques, de mobilité, sociaux, sécuritaires et environnementaux de demain. Cette transformation doit se caractériser par l’optimisation des coûts, de l’organisation et avant tout du bien-être de ces habitants en termes de confort et de sécurité. C’est ce qu’on appelle une ville intelligente ou « Smart City » en anglais.

Une transformation se base sur l’utilisation d’un ensemble de données. Dans le cadre d’une ville, les données sont celles des équipements (caméra, panneau de signalisation, poubelle…) qui donnent en temps réel des informations sur l’état d’une ville. Afin de déclencher de façon automatique des actions pertinentes pré-établies par un opérateur il est nécessaire de collecter ces données. L’Internet des Objets, noté IoT (dont le principe est décrit dans l’article suivant), apporte des solutions techniques à bas coût pour connecter les équipements. On voit donc que l’IoT constitue un formidable outil de transformation d’une ville en Smart City.

Les principaux axes de transformation, pour atteindre cet objectif de Smart City, portent sur les thématiques suivantes :

–  Énergie: une meilleure optimisation entre consommation et distribution de l’électricité, eau et gaz, c’est ce qu’on appelle le Smart Grid
–  Mobilité : une meilleure fluidité et sécurité dans la circulation automobile, une meilleure gestion des transports en commun et des zones de stationnement, il s’agit du Smart Mobility
–  Infrastructure : une meilleure gestion des ressources et de la sécurité des bâtiments, c’est ce qu’on appelle le Smart Building
–  Environnement: une agriculture plus saine et respectueuse de l’environnement, une prévention des catastrophes naturelles, une meilleure prévention des fuites d’eau. C’est le Smart Environment

Smart Grid

Les Smart Grid (réseaux intelligents) sont des réseaux électriques qui, grâce aux technologies de l’information, ajustent les flux d’électricité entre fournisseurs et consommateurs. En collectant des informations sur l’état du réseau, les smart grids contribuent à une adéquation entre production, distribution et consommation. En effet, des équipements de communications dit « Smart Meters », mesurent et communiquent les données à un centre de contrôle qui connaît en temps réel le niveau de consommation et de production d’énergie. Par la suite, avec des algorithmes d’optimisation (notamment de Machine Learning) il est alors facile d’optimiser la production et la distribution d’énergie (électricité, eau et gaz). L’image suivante expose ce principe concernant la production et la consommation d’électricité.

Source: Économie numérique

Exemples:

  • En France, le projet Linky mené par Enedis (anciennement ErDF) déploie son réseau de compteurs électriques intelligents (Smart Meters). L’objectif est de remplacer 90 % des anciens compteurs dans 35 millions de foyers en France d’ici 2021. Chaque smart meter communique avec une passerelle qui, après avoir collecté les données, les transmet via internet au centre de contrôle. La communication entre le smart meter et la passerelle se fait soit par CPL (Courant Porteurs en Ligne) en utilisant le protocole de communication G3-PLC ou PRIME soit par une technologie radio.

Compteurs Linky (un triphasé à gauche et un monophasé à droit). Source: cpchardware

  • Pour le gaz, GrDF déploie également son réseau de compteurs intelligents dans le cadre du projet Gazpar. Contrairement au compteur électrique, ce dernier communique à partir d’une technologie radio pour éviter les risques d’incendies qui pourraient être causés par un court-circuit.

Compteur Gazpar. Source: Engie

Dans un registre similaire, la gestion de l’éclairage public est aussi une grande problématique en terme de gestion électrique mais aussi de maintenance. En effet, il est important de pouvoir moduler l’éclairage en fonction des heures de la nuit et de détecter plus rapidement une panne ou une anomalie sur un lampadaire (par exemple l’usure de l’ampoule).

Source: Billion

Exemple:

  • Depuis plusieurs années la ville de Lyon, dans le cadre de son projet Smart Lighting, mène plusieurs expérimentations sur le sujet.

Smart Mobility

La Smart Mobility correspond à une gestion de la circulation plus optimisée en proposant aux usagers un calcul d’itinéraire en fonction de l’état de la circulation. Elle permet également de remonter des alertes d’incidents (comme des accidents) pour alerter les automobilistes, mais aussi les opérateurs afin de déclencher une intervention rapide.

Exemple:

  • La société Colas mène actuellement des expérimentations pour développer un capteur de détection de verglas et de détection de chocs sur les barrières d’autoroute. Dans le premier cas, cela permettrait à la fois d’alerter les automobilistes des zones de verglas et aux municipalités d’optimiser la tournée des saleuses. Dans le second cas, cela permettrait de détecter un accident de la route et de déclencher rapidement une intervention de secours.

La qualité des transports en commun sera grandement améliorée grâce à l’internet des objets. En effet, il sera alors possible de prévenir les pannes et les anomalies, d’optimiser la disponibilité des trains, bus et tramway en fonction du nombre d’usagers et d’améliorer le confort et la sécurité des usagers (plus d’espace, temps d’attente réduits au maximum, plus de surveillance et d’interventions ciblés).

Exemples:

  • Sur les réseaux ferroviaires de la SNCF, les ruptures de caténaires se font de façon inattendue et régulière, ce qui provoque de lourds retards pour ses usagers. C’est pourquoi la SNCF souhaite prévenir et détecter rapidement ces ruptures. Elle a donc lancé le projet Surca qui a pour but d’installer des capteurs sur les caténaires. Ces derniers émettent des données relatives à la tension mécanique du caténaire. Il est alors possible pour la SNCF de monitorer constamment l’état de la tension, et d’émettre une alerte en cas de variation.

Un capteur connecté et un caténaire. Source: SNCF

  • Dans le même esprit, il est aussi possible de monitorer l’état des rails pour mesurer des variations trop importantes de température ou des chutes de branches d’arbre. La SNCF tente également d’améliorer le confort des usagers en installant des capteurs à l’intérieur des wagons afin de prévenir et de détecter des pannes de climatiseurs ou des toilettes défectueuses.

L’internet des objets permet également de gérer plus efficacement la disponibilité des zones de stationnements, c’est ce qu’on appelle le Smart Parking. En effet, un capteur est placé sur chaque place de parking afin de détecter si un véhicule est présent ou non. Le capteur envoie via une technologie radio la donnée à un centre de contrôle qui détermine en temps réel l’état d’occupation des zones de stationnement. Ce qui offre la possibilité aux automobilistes, à partir d’une application, de réserver une place de parking libre.

Modélisation du Smart Parking. Source: Libelium

Exemple:

  • Depuis 2016 à Issy-les-Moulineaux , une expérimentation de Smart Parking est menée en collaboration avec les sociétés Colas et Bouygues Telecom.

Smart Building

Le Smart Building peut être défini comme étant le modèle de bâtiment à la fois intelligent et connecté, c’est-à-dire équipé de composants capables d’échanger des informations entre eux, de réagir aux sollicitations de l’environnement extérieur, d’effectuer des économies d’énergies, d’assurer une meilleure sécurité et d’améliorer le bien-être et le confort des personnes présentes.

Exemple:

  • La société Simfony a développé une solution basée sur la technologie LoRaWAN pour le Smart Building. Le kit inclut une passerelle et des capteurs qui mesurent les conditions d’environnement telle que la qualité de l’air intérieur, la présence, la luminosité et l’ouverture et fermeture de portes/fenêtres.

Source: Simfony

Smart Environment

Comme nous l’avons vu plus haut, le Smart Grid apporte des solutions pour l’optimisation de la gestion énergique. En outre, il apporte des solutions pour la préservation de l’environnement car il permet l’introduction de façon plus efficace de sources d’énergies renouvelables et propres tels que les énergies solaire, éolienne, hydrolienne.

La qualité de l’air est une des préoccupations des villes d’aujourd’hui, les pics de pollution (principalement d’origine industrielle et automobile) sont de plus en plus fréquents et leur impact sur la santé des hommes et le changement climatique est désormais avéré. En effet, selon L’OMS, le risque de maladies respiratoires augmente en fonction de la pollution atmosphérique et celle-ci est même responsable de 9% des décès en France. Il est par conséquent urgent de développer des solutions pour prédire et empêcher ces pics en déclenchant des mesures adéquates telle que l’interdiction de circulation de certaines voitures polluantes. Une solution viable consiste à répartir dans toute une ville des milliers de capteurs radio. Chaque capteur mesure et communique régulièrement le niveau de CO2 mais aussi d’autres informations comme la température, l’humidité, la pression atmosphérique, les niveaux de bruit et de luminosité. Grâce à toutes ces informations, un opérateur est en mesure de cartographier la qualité de l’air sur l’ensemble de la ville et de déterminer à l’avance des pics de pollution.

Modélisation de la mesure de la pollution. Source: Factorysystemes

Un réseau de distribution d’eau au sein d’une ville est fait de milliers de kilomètres de tuyauteries, les risques de fuite d’eau et de contamination sont ainsi très grands et très difficiles à détecter. L’internet des objets permet à un opérateur tel que Véolia de monitorer son réseau grâce à un ensemble de capteurs qui remonte des données sur le débit d’eau et la présence de certaines substances. Ainsi, l’opérateur est capable de détecter et de localiser une fuite ou une contamination.

Un exemple de perte importante d’eau. Source: Blog-Habitable-Durable

Exemple:

  • La société Véolia a inauguré en 2016 « Vig’iléo », un nouveau centre de pilotage intelligent du réseau d’eau de la ville de Lille. Plus de mille capteurs ont été déployés sur les 4300 km de ce réseau.

Dans la gestion des ordures ménagères, il est également possible d’apporter des solutions pour sauvegarder l’environnement et améliorer le confort des habitants. En effet, des poubelles connectées permettent de connaître à distance leur niveau de remplissage. Par conséquent, en fonction de ces niveaux il est possible d’optimiser la tournée des bennes à ordures ménagères.

Exemple:

  • La société Véolia s’est associée avec la société Huawei pour interconnecter les poubelles du monde.

Selon l’ONU, la population mondiale continuera à augmenter pour atteindre le nombre de 9,8 milliards en 2050. L’agriculture, qui constitue la base de la production de nos aliments, ne pourra pas alimenter toute cette population avec les méthodes actuelles. Il faudra optimiser l’utilisation de l’eau, déterminer plus finement les meilleurs dates de collectes et de semences, contrôler la qualité des sols, prévenir des risques de pollution et d’incendies… On se rend facilement compte qu’avec un outil d’aide à la décision, qui se base sur l’ensemble des données mesurées par des capteurs connectés, un agriculteur peut ainsi effectuer des actions adaptées. Il sera alors possible de produire plus efficacement tout en respectant l’environnement.

Exemple:

  • L’assureur Groupama dirige actuellement des expérimentations en direction des agricultures pour développer des applications de prévention des incendies des fourrages et de gestion raisonnée de la ressource en eau.

Conclusion

Les différentes sections et exemples nous ont offert un panorama des villes de demain. Et, cela grâce à l’Internet des Objets qui apporte des solutions concrètes aux problématiques des villes d’aujourd’hui. En outre, le potentiel de l’IoT est grand, ce qui pourra faire naître de nouveaux projets encore plus innovants et stimulants.

Liens utiles

http://blog.xebia.fr/2016/02/26/linternet-des-objets-2-connecter-vos-capteurs-aux-reseaux-iot/
https://www.opendatasoft.fr/2016/04/29/cest-quoi-la-smart-city-une-introduction-a-la-ville-intelligente/
https://www.digital.sncf.com/actualites/internet-des-objets-iot-voyage-au-coeur-de-la-donnee-industrielle-sncf
http://www.usine-digitale.fr/article/lorachallenge-et-les-gagnants-sont.N489679

 

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