L'éclairage intelligent et la ville du futur

Face à l'urbanisation rapide, les villes sont confrontées à des défis d'allocation des ressources et de gestion des déchets. L'IoT aide les autorités à trouver des solutions

Le monde vient de franchir la barre des huit milliards d’habitants, dont la majeure partie vit en milieu urbain. Le rythme de l’urbanisation dans le monde moderne est si rapide, que les Nations unies prédisent que 70% de la population mondiale vivra dans des villes ou une zone urbaine d’ici 2050.

Par rapport à aujourd’hui, ce niveau d’urbanisation conduira 2,5 milliards de personnes vers les villes à l’échelle mondiale. Ces gens auront besoin de ressources pour vivre et travailler, ce qui augmentera les émissions de carbone et l’utilisation de l’énergie. Pour faire face à cette pression, nous devrons trouver des solutions plus ingénieuses pour mieux partager les ressources. Nous devrons également trouver des solutions plus intelligentes de gestion des déchets.

La ville intelligente offre une réponse. Elle est définie comme un endroit où les solutions numériques pilotées par l’IoT permettent de rendre les réseaux de communication traditionnels et les services de communication plus efficaces, car une ville intelligente doit avant tout améliorer la vie de ses habitants et de ses entreprises.

Cette idée n’est pas nouvelle et Amsterdam a ouvert la voie en 1994 avec la création d’une « ville numérique », De Digital Stad (DDS), pour promouvoir l’utilisation d’Internet. D’autres villes ont relevé ce défi, avec notamment Singapour, Zürich et Oslo qui se sont hissées en haut de l’indice des villes les plus intelligentes en 2021. Actuellement, un nombre croissant de villes font le choix de solutions connectées pilotées par IoT pour faire face à l’urbanisation et assurer la veille de la consommation d’énergie, de la congestion du trafic et des problèmes environnementaux.

Éclairage public intelligent

L’éclairage public est l’un des plus gros consommateurs d’énergie quelle que soit la ville. Conçu pour assurer la sécurité des déplacements des citoyens pendant les heures d’obscurité, il est incontournable dans les villes modernes qui ne s’arrêtent jamais et doit lui aussi devenir plus efficace pour économiser l’énergie et réduire les émissions. 

Éteindre les lampadaires pendant les heures creuses lorsque la plupart des gens sont chez eux constitue une solution, mais n’est ni pratique, ni sûr. Heureusement, des méthodes plus sophistiquées sont également à prendre en compte, telles que la connexion à l’IoT pour rendre l’éclairage plus connecté et réactif à la demande en énergie. La connexion au réseau peut transformer l’humble lampadaire en station intelligente et permettre de ne plus le cantonner à l’éclairage d’un pan de route.

En complément d’une gestion fine de l’énergie, il est possible de réduire considérablement la consommation d’électricité des lampadaires en remplaçant les ampoules traditionnelles par des LED. L’Union européenne estime que près de 50% de la facture énergétique d’une ville est imputable à l’éclairage public, et que près de 1,9 milliard d’euros (2,07 milliards de dollars) pourraient être économisés en basculant vers un éclairage à LED dans toute l’Europe.

Ces « lampadaires intelligents » savent optimiser leur propre consommation en s’allumant par exemple pendant de plus courtes périodes pendant l’été et en indiquant l’état de fonctionnement de leur lampe LED. L’ajout de fonctionnalités intelligentes, telles que la réduction automatique de la luminosité et la détection de présence, permet d’obtenir une économie d’énergie pouvant atteindre 90 % par rapport à un éclairage classique.

Vers une ville connectée

En complément de l’éclairage, les lampadaires connectés peuvent servir de plateforme pour des capteurs dédiés au confort et à la sécurité des citoyens. Par exemple, des capteurs connectés peuvent transformer un lampadaire en centre de surveillance des trottoirs et de la circulation, de contrôle de la qualité de l’air, de veille météo, de détection des inondations, d’affichage d’informations, d’alerte des services d’urgence, d’annonces publiques, voire de points d’accès Wi-Fi et de recharge des véhicules électriques.

Par exemple, suivre l’évolution en temps réel de conditions météo telles que la pluie et les niveaux d’eau permet de réagir plus rapidement aux inondations, afin de mieux protéger l’infrastructure et la communauté au sens large. Ces données sont réunies par des capteurs connectés, tandis qu’une analyse avancée permet d’identifier les tendances et des informations clés.

Mais l’éclairage public n’est pas la seule plateforme pour les capteurs IoT. Des dispositifs sans fil basse consommation et peu onéreux, alimentés par batterie, voire des cellules solaires, peuvent être répartis à de nombreux endroits pour fournir des données granulaires sur des facteurs tels que les ressources en eau, l’électricité, l’état d’un bâtiment connecté ou la position de biens précieux. Dotés d’une batterie dont l’autonomie se mesure en années, ces capteurs peuvent fournir des données clés pour les réseaux IoT, tout en réduisant les coûts de maintenance du réseau grâce à l’allongement des cycles de remplacement des batteries.

Les volumes élevés de données ainsi générés permettent d’alimenter des bases de données de machine learning (ML) qui peuvent, par exemple, révéler la panne d’un équipement essentiel et optimiser ainsi l’utilisation des ressources techniques.

De plus, les capteurs placés dans les bâtiments connectés d’une ville intelligente fournissent des données sur les points de consommation. L’exploitation de données en temps réel pour des choses telles que la consommation d’énergie et la production de déchets permet aux fournisseurs d’énergie d’optimiser leur offre et aux entreprises de collecte des déchets de moduler leurs interventions selon les besoins réels et réduire ainsi leurs émissions.

La connectivité est vitale

Les solutions de connectivité sans fil sont incontournables pour mettre en place un système d’éclairage intelligent et créer des applications pour les villes connectées. Nordic Semiconductor par exemple fournit une gamme complète de solutions, avec notamment les SiP série nRF91. Ces produits assurent une connectivité IoT cellulaire LTE-M/NB-IoT et DECT NR+ basse consommation et utilisent une technologie garantissant une connectivité fiable et à longue portée associée à une longue autonomie de la batterie. Ce niveau de connectivité est particulièrement important pour les capteurs sans fil intervenant dans des environnements éloignés et difficiles qui ne sont pas facilement accessibles.

Les SiP série nRF91 de Nordic incluent des processeurs d’application puissants, une mémoire considérable et prennent en charge l’apprentissage machine, ce qui permet d’analyser sur place les informations du capteur. Ainsi, seules les informations significatives sont transférées sur le cloud, ce qui réduit la consommation énergétique et les frais de transmission des données.

Ces informations significatives peuvent prendre différentes formes selon les algorithmes. Il peut s’agir de détecteurs de son capables d’identifier de grands groupes de personnes marchant à des heures inhabituelles ou des bruits anormaux pouvant signaler qu’un véhicule a heurté un obstacle. Ces événements ne sont pas anodins et méritent donc d’être signalés aux autorités. Par contre, les nombreuses heures de données inchangées ou pendant lesquelles il ne se passe rien ne le sont pas.

Avec la connectivité longue distance, les villes connectées peuvent protéger et servir leurs habitants, tout en faisant beaucoup plus pour sauver la planète en veillant à une utilisation aussi efficace que possible de l’énergie et des ressources.