Des capteurs pour une industrie, des bâtiments et la Smart City qui se mettent à l’Internet des objets (IoT)

Capteurs de mesure de pression différentielle pour centrale de traitement d'air ou réseau d'air d'un bâtiment.

Les usages domestiques de l’Internet des objets (IdO ou IoT en anglais) sont de plus en plus médiatisés et s’installent dans nos habitations. , mais le monde industriel, les bâtiments tertiaires ou industriels et la ville (ou quartier) intelligente (Smart City) sont de plus en plus concernés. Le développement de cet IIoT (Industrial Internet of Things) nécessite des capteurs connectés aux actifs physiques et des actionneurs ; leurs données seront ensuite collectées et traitées.

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Déjà présent dans notre vie courante par la domotique ou des applications personnelles, l’Internet des objets gagne le monde industriel, cette Industrie 4.0 qui met à profit ces innovations pour gagner en compétitivité par l’automatisation des tâches, l’optimisation de production, la robotisation ou la maintenance prédictive. Mais le Smart Building, et à une plus grande échelle la Smart City ou le secteur de la santé, sont aussi concernés.

Un marché dynamique pour des usages très diversifiés
Pour Frank Fischer, président-directeur général d’Adeunis, spécialiste français des solutions IoT pour le Smart Building, les Smart Industry et Smart City, “le marché IoT est en croissance depuis plusieurs années et tous les analystes s’accordent à dire que cette croissance va continuer dans les années à venir. Les applications Internet des objets industrielles sont nombreuses et les bénéfices qui en découlent considérables : amélioration des coûts d’exploitation, optimisation des process, amélioration de la satisfaction client… nous observons que le Smart Building constitue notamment un marché très porteur. L’efficacité énergétique et également le confort des occupants représentent deux axes de préoccupation principale de ce marché”.

Au niveau de l’industrie, tous les secteurs sont concernés, de la grande industrie aux domaines du transport, de la logistique ou de la vente de détail. La production est globalement la plus concernée pour contrôler le déroulement d’un process, l’optimiser en fonction de la demande, personnaliser des produits sur la chaîne, anticiper des problèmes potentiels et réaliser des économies d’énergie. Cette Industrie 4.0 va reposer de plus en plus sur les robots et le transport autonome, la qualité et la maintenance prédictive et combiner le monde numérique au monde physique. Ainsi, explique Cyril Perducat, EVP IoT & Digital Offers de Schneider Electric, “dans une usine connectée, des centaines, voire des milliers de capteurs génèrent de grandes quantités de données. Un exemple met cette échelle en perspective : certains systèmes peuvent désormais avoir plus de 200 paramètres au lieu de 4 ou 5 autrefois. C’est l’intelligence artificielle (IA) qui permet aux opérateurs de prendre les meilleures décisions d’optimisation face à ce volume d’entrées. Les fabricants du monde entier se lancent clairement dans un parcours de transformation numérique : 63 % considèrent l’Internet des objets comme une voie stratégique pour les aider à être plus compétitifs pour leurs produits et services, selon une étude IDC”.

Transmetteur de données pour capteurs de température ou compteurs d’impulsions

La chaîne logistique est concernée, avec des stocks gérés à l’aide de capteurs pour avoir le stock juste nécessaire et éviter la rupture, avec moins de personnel affecté à ces tâches de contrôle. La vente au détail peut aussi profiter de cette technologie pour améliorer la gestion de ses stocks, de ses promotions et prendre des décisions marketing plus rapides.
Cet Internet des objets industriel repose sur des capteurs intelligents et connectés. Ces capteurs, de plus en plus miniaturisés et peu onéreux, doivent être fiables, avec une autonomie de plusieurs années ou autoalimentés et adaptés aux contraintes de l’environnement industriel. Mais surtout, ces capteurs doivent être connectés via un réseau de courte portée, un réseau cellulaire ou un réseau longue portée LPWAN pour une analyse ou un traitement des données en local ou dans le cloud.

Des solutions pour réduire l’empreinte environnementale des bâtiments intelligents

Enjeu majeur de la transition écologique, le bâtiment est de loin le premier poste de consommation d’énergie en France, avec 44 % de l’énergie consommée par les bâtiments résidentiels et tertiaires, selon l’Ademe. Que ce soit pour l’immobilier d’entreprise ou le résidentiel, des capteurs qui collectent et analysent les données de tous les compteurs (eau, gaz, électricté…) permettent d’optimiser la consommation, de prévenir en cas d’anomalie, de gérer les relevés et facturations, mais aussi d’assurer le confort des occupants.

Capteur Comfort de température/humidité pour optimiser les consommations énergétiques du bâtiment

Adeunis a ainsi développé des gammes Motion et Comfort destinées à mesurer la luminosité/présence, la température et l’humidité. Ces capteurs sont disponibles sous les technologies LoRaWAN, Sigfox et WM-Bus afin de pouvoir s’adapter à tous les besoins et environnements et à tous les types de bâtiments. Des capteurs qui peuvent être configurés et mis à jour à distance, sans contact, grâce à une application de type FOTA (Firmware over the air). Plus besoin d’accéder à l’emplacement de ces capteurs, un vrai confort quand ils sont dans des zones difficiles d’accès.

SAUTER propose son application Mobile Building Services pour la gestion des bâtiments avec appartements, salles de conférences, chambres d’hôtel, bureaux…, avec management dans le cloud, SAUTER utilisant la technologie Microsoft Azure. Cette application associe la gestion technique, l’automatisation intégrale des locaux à la régulation depuis une tablette ou un smartphone.

Quand l’hôtel IBIS Confluence de Lyon devient connecté

Hotel Ibis Confluence de Lyon

Pour améliorer le confort de ses clients et la performance énergétique de son bâtiment, l’hôtel IBIS Confluence a fait le choix de l’Internet des objets et d’être connecté. Les sociétés Adeunis, Energisme et Wattsense, spécialistes de l’IoT ont mis en place en 2019 une solution pour rendre ce bâtiment intelligent. À partir de 42 points de collecte de données, les capteurs IoT d’Adeunis remontent les informations de vie du bâtiment (température, humidité, ouverture des portes, données de consommation d’énergie…) vers la box Wattsense qui traite ces données et assure leur transmission vers la plateforme Big Data Energisme qui les restitue et informe en temps réel en cas de dysfonctionnement. Une solution complète pour réduire les coûts d’exploitation, répondre aux nouveaux objectifs réglementaires et améliorer le confort des clients.

Capteur G3 de Birdz pour rendre communicant un compteur d’eau et le connecter via Sigfox ou LoRaWAN

L’Internet des objets au cœur des stratégies des villes intelligentes
L’Internet des objets va permettre de mettre en place des solutions pour que le quartier, la ville soient plus efficients en termes de gestion et de qualité des services. Cela va toucher de nombreux secteurs : réseaux de fluides et d’énergies (eau, électricité, gaz, réseau de chaleur), qualité de l’air et pollution, bruit, éclairage public, gestion et maintenance des bâtiments, des parkings et des flux de circulation. Cela va se faire par la mise en place de capteurs connectés, mais aussi de capteurs-actionneurs qui peuvent être pilotables à distance, pour l’éclairage public ou les feux de circulation, par exemple. Les compteurs communicants sont souvent la première brique d’une Smart City. Car, explique Jimmy Rosmade, responsable Marketing Digital de Birdz, filiale de Nova Veolia, « une politique de Smart City passe par la digitalisation des métiers de la ville, mais une ville dans son ensemble est une entité trop large à digitaliser en une seule fois. Dès lors, nous proposons chez Birdz une approche au pas à pas de digitalisation des villes, en démarrant une politique de Smart City par les métiers de l’environnement. La digitalisation d’un réseau d’eau, par exemple, représente une première étape pertinente pour démarrer une politique de Smart City sur un territoire. Ainsi, la société de distribution Eau du Grand Lyon a mis en œuvre un réseau intelligent de distribution de l’eau qui utilise des capteurs intelligents Birdz (compteurs et corrélateurs) intégrant la technologie LoRa. La nouvelle approche de la gestion de l’eau a apporté des avantages significatifs : identification, géolocalisation et réparation rapide de 1 200 nouvelles fuites d’eau sur le réseau de distribution, 1 million de mètres cubes d’eau économisé en production grâce aux performances accrues de ce réseau. 6 000 capteurs permettent de surveiller la qualité de l’eau et de détecter les fuites en continu, ce qui génère 33 000 m3 d’eau économisés par jour ».
En utilisant toutes ces technologies connectées, une ville peut ainsi améliorer la sécurité et la qualité de vie de ses habitants et faire des économies en réduisant son empreinte environnementale. Le retour sur investissement peut être très rapide, en particulier grâce aux économies sur les consommations énergétiques ou l’éclairage public.

Quel réseau pour transmettre les données ?
Les utilisateurs ont le choix entre deux grandes catégories de réseaux : les réseaux longue portée et basse consommation (LPWAN) comme LoRaWAN et Sigfox et les technologies cellulaires de la 2G à la 5G demain ou les réseaux à courte portée comme le Wi-Fi, ZigBee ou le Bluetooth Low Energy.
Sigfox, réseau propriétaire, et LoRaWAN, déployé par des opérateurs comme Objenious (Bouygues Telecom) ou Orange, ont une très faible consommation d’énergie mais ne peuvent transporter que de faibles quantités de données, certes pour un faible coût. Une limitation que n’ont pas les réseaux cellulaires ou les technologies LTE-M ou NB-IoT conçues pour l’Internet des objets. Mais ces réseaux sont très énergivores et nécessitent des appareils alimentés par le secteur.
« Pour choisir la bonne technologie, explique Frank Fischer, il faut tout d’abord connaître parfaitement les contraintes et l’environnement du projet. Les comprendre et les analyser permettra de choisir la bonne solution. Les critères à étudier sont les suivants. »
– Quantité de données à envoyer et fréquence d’envoi : par exemple, pour une relève de données de compteur, un envoi par jour est suffisant ; si l’on analyse la température d’une chambre froide il vaut mieux programmer un envoi toutes les 10 minutes, ainsi qu’une alerte en cas de dépassement de seuil, soit environ 150 envois par jour.
– Importance de la donnée transmise et niveau de garantie attendu (quel est le niveau de gravité si une trame est perdue ?)
– Niveau de sécurité dans la transmission de la donnée attendu (un des facteurs déterminant entre réseau privé et public)
– Emplacement des capteurs (intérieur, extérieur, sous-sol, en ville…)
– Les capteurs sont-ils statiques ou en mouvement ?
– Position géographique des capteurs (local, national, international)
– L’information transmise est-elle mono ou bidirectionnelle ?
– Autonomie
– Retour sur investissement attendu
« C’est seulement en analysant l’ensemble de ces éléments que l’on pourra déterminer quel réseau choisir, insiste-t-il. »
Comme on le voit, l’offre est importante mais le choix n’est pas toujours facile à faire à l’échelle d’une ville ou du site d’une entreprise.

Jean-Paul Beaudet

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