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Plateforme IoT pour la gestion des infrastructures hydrauliques

Plus généralement, l’IoT est le sens le plus large des termes, qui ressemble à un réseau d’appareils ou de capteurs connectés à Internet. Cette technologie s’applique à divers aspects de la vie humaine. Il joue un rôle majeur en tant que facteur technologique pour la transformation numérique.

En ce qui concerne le parcours de l’IoT, la collecte et la gestion des données sont l’une des tâches les plus difficiles. Il impose les changements suivants au domaine d’activité :

  • Cela augmente certainement la richesse des données , transformant la valeur ajoutée pour l’ entreprise axée sur les données .
  • Cela permet de créer des opportunités pour de nouveaux services au moyen d’un actif, d’une acquisition en temps réel et de la surveillance des données et de l’intelligence artificielle (IA).

L’IoT a aidé plusieurs entreprises dans l’acquisition de données client et opérationnelles. Ces données ont également été utilisées dans l’analyse, la maintenance et l’amélioration du confort en matière d’efficacité opérationnelle.

La télémesure ou la mesure intelligente est l’un des domaines majeurs dans le domaine de l’Internet des objets (IoT). Les compteurs intelligents ont une gamme variée d’applications en fonction de la situation et de l’endroit. On croit que l’ infrastructure de mesure avancée (AMI) entraîne une réduction du coût et de la demande pour servir les clients avec une meilleure communication. Il trouve son application dans les bâtiments publics, le réaménagement urbain, les parkings, le transport terrestre, l’ingénierie hydraulique, la consommation d’énergie, etc., L’expansion du comptage intelligent à grande échelle conduit à l’intégration de la plate-forme IoT capable d’améliorer les données collectées via le capteurs. Cette intégration de l’IoT améliore les opérations, la qualité et assure la continuité des services. En ce qui concerne les compteurs intelligents dans le réseau de distribution, les AMI jouent un rôle essentiel non seulement dans la distribution, mais aussi essentiel pour la surveillance, la surveillance et le contrôle du niveau de distribution et de consommation. Un facteur clé qui influence l’AMI est la communication entre les compteurs et les serveurs utilitaires. Les avantages et les cas d’utilisation de la plate-forme centralisée IoT incluent :

  1. L’IoT joue un rôle prédictif dans la maintenance extraordinaire.
  2. Il inscrit la stratégie basée sur le calendrier pour garder les appareils et les capteurs en forme.
  3. Un moyen efficace d’ acquisition de données pour l’analyse et l’adoption d’outils d’intelligence artificielle.
  4. Contrôle de la capacité dans un réseau de distribution.
  5. Surveillance centralisée et détection des événements critiques.

Les capteurs et les dispositifs géographiquement dispersés devraient avoir besoin d’une infrastructure de communication comme exigence fondamentale. Outre les différentes applications et avantages, la plate-forme IoT elle-même devrait être conçue de manière à pouvoir, lors de l’évaluation future, intégrer l’architecture étendue ou les cas d’utilisation pour l’acquisition de données.

  • Analyse des données provenant des capteurs et des dispositifs de la ligne de distribution d’eau , afin de détecter tout gaspillage ou fuite à l’aide de dispositifs acoustiques, de la température et de la pression dans le réseau de distribution d’eau.
  • Traitement de diverses données provenant de capteurs dans le domaine du système résidentiel, par exemple ascenseur, système de surveillance, stationnement, contrôles environnementaux, etc.
  • Contrôle d’accès à divers endroits comme le lieu de travail, la maison, les rassemblements publics, etc.
  • Surveillance de la qualité de l’eau à l’aide de données de capteurs pour la gestion de l’eau

La gestion de l’approvisionnement en eau à l’aide de la technologie intelligente alimentée par l’IoT ne se limite pas à une seule application. Celles-ci peuvent être appliquées dans divers secteurs tels que mentionnés plus haut. Lors de l’intégration de ces technologies, la collecte de données et l’analyse de données sont utilisées dans des secteurs tels que la gestion de l’eau et des eaux usées, les transports, l’énergie, les bâtiments, la sécurité, les communications et la gestion de l’environnement.

Architecture de la plate-forme IoT dans la mesure intelligente :

Pour mettre en œuvre la manière agile de surveillance et de gestion du système de distribution d’eau , le système multicouche avec les différents protocoles industriels est nécessaire pour s’intégrer dans le système central. Le système peut être simplifié en un modèle de référence IoT à quatre couches. Les dispositifs distribués ou les capteurs installés sur le terrain constituent la couche physique de base du modèle de référence. Les données acquises sont transmises via le protocole de communication sécurisé (TCP/IP, passerelle, etc.) au serveur distant. Le serveur distant fournit les données à la couche de gestion pour le processus ultérieur et l’analyse des besoins de l’application.

Unité centrale :

Les données transmises à partir de la couche physique sont reçues à l’unité centrale (CU), qui effectue les opérations d’analyse et de contrôle. Le CU représente la couche de gestion de l’IoT où des fonctionnalités peuvent être mises en œuvre telles que l’optimisation, la gestion des données, etc.

Les données en ligne reçues par la passerelle sont traitées par l’algorithme de couche d’application, qui identifie les modèles cachés et analyse les données en fonction de leur application. L’algorithme met en corrélation les informations historiques et en temps réel pour prévoir les événements.

Grâce à la surveillance en ligne des paramètres disponibles, les algorithmes de prévision et d’optimisation effectuent les actions nécessaires en cas de nouveaux événements survenus ou prévus. Alors que les données sont stockées dans l’unité centrale de stockage pour éviter une éventuelle perte de données.

Les exigences techniques de base et l’application pour la plateforme IoT et le comptage intelligent sont les suivantes :

  • Modules centralisés d’acquisition de données à partir de la couche physique
  • Collecte, traitement et analyse des données
  • Gestion des appareils et des capteurs sur le terrain
  • Gestion des données
  • Analyses de réseau
  • Communication hautement sécurisée
  • Plateforme open source
  • Intégration et évolutivité des applications à l’avenir
  • Protocoles de communication industrielle
  • Module de gestion des accès (IAM)
  • Fonctionnalité IA
  • Données de facturation en temps réel

Le système est conçu de telle sorte qu’il puisse s’adapter à l’augmentation des nouveaux volumes à gérer. Il devrait être capable d’étendre son nombre dans les capteurs de terrain et la charge utile du système. En ce qui concerne les piles techniques, il devrait être en mesure de gérer la mise à jour continue, le contrôle centralisé des versions et la mise à jour de la sécurité d’exploitation.

Le rôle du traitement de l’image et de l’intelligence artificielle :

L’équipement d’approvisionnement en eau comporte un certain nombre de données manquées qui ne sont pas saisies par le système de surveillance et le système de contrôle. Pour un bien entretenu et les meilleurs services, ces données jouent également un rôle principal. Il est également rare ou impossible de capturer toutes les données sur le terrain sans manquer.

Afin de créer un système autonome qui recueille toutes les données analogues nécessaires, une solution basée sur l’image joue un rôle crucial. Pour un cas, considérez les conduites d’eau avec plusieurs compteurs analogiques-numériques, avec les données d’image du compteur peuvent être traitées et converties en la lecture numérique .

Considérez un système d’imagerie thermique qui joue le rôle principal dans la prévision de la température, des fuites et des pertes. Ces types de données d’image coupent fortement le taux de transmission de données de plusieurs centaines de points de données à une seule image.

Protocoles de communication :

En ce qui concerne le système de mesure intelligent pour la gestion de l’eau, la communication bidirectionnelle est une fonction importante. Différents protocoles de communication sont suivis entre les capteurs de terrain et les systèmes de gestion centralisée et entre le consommateur et le fournisseur. Les différents protocoles de communication ont été définis et comparés en termes de débit de données, de fréquence, de portée de couverture, de stabilité et de coût.

TechnologieCoûtMode de communicationFréquenceGamme de couvertureLimitation
GPRSMoyenStable900 -1800 Mhz1-10KmTaux de données bas
3GÉlevéStable1,92 GHz — 1,98 GHz, 2,11 à 2,17 Ghz1-10kmSpectre coûteux
G/M²FaibleStable900-1800Mhz1-10kmTaux de données bas
WiFi-MaxMoyenStable2.5-3.5Ghz10-50kmNon répandu
PLCFaibleTrès stable1-30Mhz1-3kmCanal bruyant
SCADAÉlevéStableJusqu’à 1,54 MhzCourte distanceCoûteux
M-BusÉlevéMoins stable2,4-4,8 Mhz1000mCoûteux
ZigBeeMoyenMoins stable2,4 GHz, 868-915 Mhz30-50mPortée courte
SigfoxMoyenStable868 à 869 MHz10 km (urbain) et 40 km (rural)Charge utile restreinte
LoRaMoyenStableMode S, T, C (868 MHz) et mode N (169 MHz)5 kmCommunication par ligne de vue
WirelessArtMoinsStable2,4 GHz225mchiffrement dangereux

4G/5G :

Au fur et à mesure que l’IoT évolue de façon transparente, il est nécessaire de disposer d’une technologie qui prend en charge une grande quantité de transmission de données à une bande passante très élevée avec la diminution de la latence de l’architecture IoT complexe. Ericsson société suédoise de télécommunications (capital de 25 milliards d’USD), Nokia société finlandaise de télécommunications et de réseau de données (capital de 18 milliards de USD) et Qualcomm société américaine (81 milliards de USD) sont les principales entreprises qui se positionnent dans le développement 4G et 5G.

4G (Long Term Evolution – LTE) une technologie précédente de 5G est la technologie difficile qui est une raison de l’augmentation du nombre de connectivité des appareils intelligents. 4G utilise l’ accès multiple orthogonale qui rend difficile la prise en charge de la future application IoT. 5G est né pour poursuivre cet héritage qui fournissent l’infrastructure combinée nécessaire pour les dernières applications IoT.

Ces technologies de communication sans fil apportent une signification à l’IoT en raison de l’avantage clé de la portée mondiale, de l’évolutivité, de la diversité, du faible coût de l’appareil, du faible coût de déploiement et de la longue durée de vie de la batterie.

WirelessArt :

Il s’agit d’une technologie sans fil qui relie les capteurs de terrain et les appareils qui gèrent une transmission de données en temps réel. Il trouve une application dans la couche physique où un maillage réseau pour un capteur et des périphériques IoT dans l’ architecture de gestion centralisée. Cette norme est déployée dans le processus de surveillance et de contrôle qui nécessite la communication de données en temps réel entre les capteurs.

Sigfox :

Sigfox est l’une des technologies LPWAN (Low Power Wide Area Network) utilisées pour construire un réseau sans fil d’appareils connectés. Il trouve une application dans des projets tels que les sources d’énergie limitées (dans l’ordre de mA ou des dizaines de mA par transmission) et le mode longue portée (dizaines de km) de transmission de données en utilisant le réseau IoT. Il fonctionne dans la gamme de fréquences de 868 à 869 MHz dans la région de l’UE et de 902 à 928 MHz dans la région des États-Unis . Sigfox est une technologie bien adaptée à la gestion de l’infrastructure de l’eau basée sur l’IoT car elle montre des performances élevées dans les réseaux de capteurs haute densité, que d’autres protocoles de communication perturbés par les collisions.

Edge Computing :

Le Edge Computing traite les données recueillies à partir du capteur de terrain ou des appareils partiellement ou complètement, ce qui permet des services efficaces et réactifs. L’informatique Edge est un paradigme récent qui réduit considérablement la latence des services et améliore la qualité des services (QoS) dans la transmission des données. Il gère les tâches de traitement des données en haut de différents périphériques (passerelles IoT). Il permet l’utilisation de la bande passante matérielle et réseau en limitant la communication dans le cloud. Cela réduit considérablement le nombre et la taille de la transmission de données sur le réseau cellulaire, offrant une meilleure qualité de service et une meilleure qualité d’expérience.

Les données du champ sont prétraitées à la périphérie avant d’atteindre l’application exécutée sur la plateforme cloud . Ces données sur la consommation, l’événement détecté, les fuites, etc. sont mises à la disposition des utilisateurs finaux du système de surveillance via une plateforme web.

Conclusion :

Le compteur d’eau mécanique commercial a été trouvé dans les années 1850, la technologie de comptage d’eau a connu une amélioration significative de la précision, de la précision et de la fiabilité. Avec la percée dans le secteur informatique a fait de l’ AMI dans la gestion de l’eau un moyen rentable de collecter les données générées à partir des capteurs.

Avec l’invention des AMI, la communication entre le client et le fournisseur de services s’est améliorée. Le marché de ces technologies est en expansion et les technologies de détection et de communication en réseau s’améliorent. Le secteur municipal et agricole est le principal domaine où la gestion des ressources en eau est un cas préliminaire. Grâce à la conception améliorée de l’infrastructure et à un fonctionnement plus efficace du système, ces secteurs bénéficient d’une qualité de service de qualité supérieure. Pour un système de mesure de l’eau avancé et autonome , les données jouent un rôle crucial . Avec le système de mesure efficace de l’eau, il est possible d’améliorer l’efficacité énergétique. Il y a un énorme besoin de collecte de données pour réaliser les avantages énergétiques, analyser les exigences de performance pour répondre aux besoins spécifiques d’installation, etc.

Cette solution numérique est en mesure d’aborder et de modérer les protocoles et les normes dans un marché concurrentiel. La conception flexible permet à cette application d’être facilement adaptée à la mesure intelligente d’autres produits.

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