Surveillance et suivi dans le monde entier
La Journée de la Terre a pour but de souligner la nécessité de tirer le meilleur parti des ressources dont nous disposons, et de montrer comment la technologie peut nous y aider.
Le développement de technologies permettant de contrôler la manière dont nous utilisons des ressources qui se font de plus en plus rares, est essentiel pour minimiser l'impact environnemental de l'activité humaine. La Journée de la Terre a pour but de souligner la nécessité de tirer le meilleur parti des ressources dont nous disposons, et de montrer comment la technologie peut nous y aider.
Les derniers développements technologiques en matière de réseaux longue portée basse puissance (LPWAN) permettent de surveiller toutes sortes d'équipements dans des zones difficiles d’accès. Cette technologie permet désormais d'établir des liaisons basse puissance directement vers des satellites, liaisons qui peuvent être combinées à celles à réseaux existants et à des services cloud. Cela donne une combinaison puissante, à la fois pour surveiller des infrastructures, et pour fournir des données permettant à ces infrastructures d'être plus efficientes, en réduisant le gaspillage et en optimisant l’utilisation des ressources.
La technologie LPWAN est la plus efficace en termes de consommation d'énergie pour la surveillance environnementale. Elle est déjà largement utilisée dans les bandes de fréquences sans licence, 868 MHz en Europe et 912 MHz en Amérique du Nord. La physique de ces bandes sous le gigahertz (sub-GHz) permet d'obtenir une portée nettement supérieure à celle des bandes 2,4 GHz servant au Wi-Fi et au Bluetooth, mais au prix de débits de données plus faibles. Néanmoins, pour les applications de surveillance, un débit de données inférieur n’est pas vraiment un problème, par rapport à l’avantage que représente une durée de vie de pile plus longue grâce à une consommation d'énergie réduite, voire même, dans certains cas, à la possibilité de se passer complètement de batterie.
Les solutions de surveillance d'eau pour les systèmes d'irrigation font désormais appel à des panneaux solaires pour alimenter les nœuds de capteurs sur des centaines de kilomètres carrés de désert, ce qui évite toute intervention humaine pour aller remplacer des piles. Par ailleurs, l'utilisation des données envoyées aux systèmes cloud et d'intelligence artificielle (IA) à fins de gestion et d'optimisation automatisée, permet d'augmenter le rendement des cultures sans utiliser plus d'engrais.
D'autres capteurs LPWAN s’appuient sur l'IA pour détecter et suivre les feux de forêt. L'incidence des incendies de forêt est en augmentation. Ces feux détruisent des milliers d'hectares de forêt chaque année. Des capteurs installés sur les arbres permettent de détecter les niveaux de dioxyde de carbone et d'oxygène dans l'air, et de surveiller la température, ce qui permet de reconnaître des conditions dans lesquelles les incendies de forêt sont susceptibles de se produire. Cela donne aux services de secours plus de temps pour organiser la prévention, ou mettre en œuvre des moyens de défense efficace.
Toutefois, ces capteurs doivent encore se connecter à une passerelle, qui, dans le cas des réseaux sub-GHz, assure la liaison avec un réseau câblé ou cellulaire. Les dernières améliorations apportées aux protocoles LPWAN permettent désormais à des capteurs au sol de se connecter directement à des satellites en orbite basse. L'Alliance LoRa compte désormais cinq opérateurs de satellites et partenaires réseaux qui travaillent à la connexion directe de capteurs LPWAN, sans passer par des passerelles au sol.
Les nouvelles capacités qui rendent le signal assez robuste pour atteindre un satellite permettent aussi d’améliorer la performance des villes intelligentes. Le nouveau protocole assure aux compteurs intelligents une plus grande portée, et permet d’utiliser des moniteurs moins puissants et plus économiques pour affiner l'utilisation d’électricité et d’eau, réduire les fuites et minimiser les déchets. Des capteurs peuvent être placés dans beaucoup plus d'endroits, sans avoir à se soucier du remplacement des piles.
Les fuites domestiques gaspillent près de 900 milliards de gallons (3,4 milliards de m3) d'eau par an, selon l'Agence de protection de l'environnement aux États-Unis. L'ajout de connectivité LPWAN aux systèmes de gestion d'eau et aux compteurs intelligents permet d'identifier les zones où des interventions sont nécessaires pour réduire le gaspillage d'eau.
D'autres améliorations favorisent également l'utilisation des réseaux LPWAN pour les applications de ville intelligente et de chaîne d'approvisionnement. La bande 2,4 GHz est très utilisée dans les villes intelligentes, car c’est une bande utilisable sans licence, disponible partout dans le monde. Cependant, cette bande accueille de nombreux réseaux différents, ce qui peut créer des interférences. Wi-Fi, Bluetooth, Matter, Zigbee, Thread, ainsi qu’un certain nombre de systèmes propriétaires sont présents dans cette bande de fréquences, pour différentes applications. Disposer d'un système LPWAN plus robuste dans la bande 2,4 GHz signifie que les capteurs utilisant cette bande peuvent être utilisés partout dans le monde, en étant connectés à un nombre quelconque de passerelles. Cela permet aussi de réduire considérablement la consommation d'énergie. De nombreux protocoles utilisent une technologie de détection de collision et de relance. Or, des bandes encombrées signifient davantage de retransmissions et une consommation d'énergie supérieure. L'utilisation de la norme LoRaWAN, plus robuste, limite la consommation d'énergie et prolonge la vie des piles.
Cela s’avère particulièrement utile tout au long de la chaîne d'approvisionnement. C’est par exemple un moyen peu coûteux de savoir où se trouvent des conteneurs tout au long du processus de transport, ou encore où se trouvent certains véhicules ou certains équipements. Ces données peuvent être intégrées à des bases de données, et des techniques d’apprentissage automatique (ML pour machine learning) permettent de déterminer comment optimiser la chaîne d'approvisionnement pour la rendre plus efficiente. Cette meilleure efficience au niveau mondial peut faire une différence considérable pour réduire l'utilisation de ressources.
À titre d’exemple, Ercogener en France, a développé une solution de suivi d’actifs de bout en bout, qui utilise les dispositifs LoRa et la norme LPWAN LoRaWAN. Cette solution est utilisée par la Société Nationale des Chemins de Fer (SNCF) pour suivre les expéditions sur son réseau ferroviaire. Ailleurs en France, JRI utilise des capteurs LPWAN connectés au cloud, pour surveiller la température de conteneurs frigorifiques utilisés par les supermarchés, que ces conteneurs soient stationnaires sur site ou en transit. Cela permet à la fois d'améliorer l'efficience du système de transport, et de garantir le suivi de la température des produits expédiés. Il est ainsi possible de détecter des problèmes avant qu'ils ne deviennent critiques, et d'éviter de gaspiller des produits périssables.
L'optimisation des ressources est vitale pour l'avenir de notre planète. La combinaison de dispositifs LPWAN à couverture mondiale, et de services cloud, notamment d’IA et d'apprentissage automatique, permet d’améliorer grandement notre façon d’utiliser et de conserver des ressources qui sont de plus en plus rares.