Détection des mutations urbaines

Les villes se tournent vers l'Internet des objets.

Points clés

  • Londres et Dublin déploient des capteurs en réseau dans le cadre d'efforts visant à rendre la ville plus agréable à vivre et mieux préparée pour l'avenir.

  • Ces municipalités sont parmi les premières à tester un déploiement efficace de systèmes d'Internet des objets à l'échelle d'une ville.

  • Les projets de ville intelligente devraient notamment permettre de mieux comprendre les applications de capteurs et la puissance de l'Internet des objets.

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Quatre jours par semaine, sur sa moto Ducati 899 blanche, Duncan Wilson traverse 13 km du trafic dense et incessant des rues de Londres pour se rendre à son bureau de l'Imperial College. À la sortie de Hyde Park par la Victoria Gate, un capteur monté sur un boîtier électrique détecte les niveaux d'oxydes d'azote, d'oxydes de soufre et de particules en suspension. Cet appareil fait partie d'une batterie d'environ 80 dispositifs identiques récemment déployés dans l'ensemble de Londres afin d'aider les autorités à identifier les zones les plus polluées, ou « points noirs », et mieux déterminer les moyens de lutter contre le nuage de pollution.

« Les points noirs sont tous concentrés autour des grandes intersections et des grands axes », explique Duncan Wilson, Research Director chez Intel et responsable du projet baptisé Sensing London. « Nous surveillons les parcs afin de mieux plaider pour la conservation de ces espaces verts. »

Sensing London est le fruit d'une collaboration entre l'Institut de recherche collaborative d'Intel pour les villes connectées et durables, l'Imperial College, l'University College, le centre Future Cities Catapult et divers membres du conseil municipal de Londres. C'est l'une des nombreuses initiatives à travers le monde qui s'appuient sur l'Internet des objets pour faire face aux problèmes tels que le changement climatique et la raréfaction des ressources. Ces projets peuvent être le fait de simples citoyens ou prendre la forme d'énormes programmes rassemblant gouvernements, entreprises, chercheurs et secteur associatif.

À Barcelone, des capteurs intégrés aux bennes à ordures alertent les services de collecte lorsque le conteneur est plein. Dans le port de San Diego, des ingénieurs ont déployé des capteurs dans un système de chauffage et climatisation afin de réduire la dépense énergétique et préparer la mise en conformité avec une réglementation plus stricte au niveau de l'État.

Dans tous ces projets de ville intelligente, on observe une tendance commune : les données et leur interprétation permettent de prendre de meilleures décisions et d'optimiser les idées et les retombées.

En un mois seulement, nous avons pu mettre en place un programme.

Duncan Wilson, directeur de la recherche chez Intel

London Air

Le Grand Londres, qui s'étend sur près de 1 600 kilomètres carrés, est sillonné par quelque 2,5 millions de voitures et camions. Pour plus de 30 %, il s'agit de véhicules diesel qui émettent beaucoup plus de dioxyde d'azote et de particules que les véhicules qui utilisent de l'essence sans plomb. Ces polluants, récemment mesurés en certains points de la ville à des taux encore plus élevés que ceux de Pékin, ont été associés à 9 500 décès prématurés en 2010 à Londres.

Il est pour le moment impossible de surveiller l'air partout à Londres. Sensing London a donc décidé de se concentrer sur trois emplacements stratégiques en plus de Hyde Park : Tower Bridge, où les véhicules sont immobilisés pendant plusieurs minutes trois fois par jour, tandis que le pont bascule pour laisser les navires passer ; le vaste carrefour d'Elephant and Castle, où les chercheurs mettent à l'étude une peinture absorbant les oxydes d'azote ; enfin, au nord, dans le quartier d'Enfield, pris en tenaille entre deux autoroutes surchargées.

À Enfield, le programme a été mis sur pied en un mois. Les données recueillies par les capteurs sont traitées en temps réel, sur site, par une passerelle autonome de type « système sur puce ». La passerelle envoie ensuite les données dans le Cloud. Une telle configuration offre une infrastructure de traitement souple et évolutive pour des applications capables de transformer des chiffres bruts en informations ayant du sens et à même d'orienter des décisions.

Cependant, tout cela ne se fait pas sans complications. L'emplacement du capteur dans son boîtier, la température, l'humidité et le vent sont autant de variables qui peuvent altérer la précision des données.

Pour compenser ces facteurs, l'équipe ICRI a calibré ses capteurs à l'aide des trois stations de mesure de la qualité de l'air haute fidélité de Londres. Des algorithmes ont également été intégrés à ces passerelles pour faciliter l'alignement des chiffres.

« Nous avons beaucoup appris sur le fonctionnement des capteurs électrochimiques eux-mêmes et nous avons adapté en conséquence les algorithmes utilisés pour traiter les données », a déclaré Duncan Wilson. « Avec l'Internet des objets, l'une des approches consiste à envoyer les données directement dans le Cloud. Toutefois, nous étudions également la possibilité d'un traitement local permettant d'envoyer dans le Cloud des données déjà transformées. »

Selon Duncan Wilson, il est essentiel de réduire le bruit dans les données captées afin que le Cloud ne se retrouve pas saturé de données parasites. Les données sont filtrées avant même de quitter le processeur de la passerelle.

Dublin Flooding

À presque 500 kilomètres au nord-ouest de Londres, Intel a conclu en avril dernier un accord avec le conseil municipal de Dublin pour créer un réseau capteurs-passerelles à l'échelle de la capitale irlandaise. Cet autre projet d'Internet des objets a exigé la mise en route du même genre de collaboration entre entreprises, universités et administrations.

« Au départ, nous avons beaucoup discuté en interne, avec les équipes de terrain, pour identifier les priorités », rapporte Jamie Cudden, coordinateur Smart Cities au conseil municipal de Dublin. « C'est ainsi que la question des inondations s'est posée. »

L'Irlande doit son climat tempéré aux courants chauds de la dérive nord-atlantique. Une romancière de l'ère victorienne y trouvait la pluie « chaude comme l'accueil des Irlandais, douce comme leur sourire ».

Aujourd'hui, cependant, en raison du changement climatique, l'air irlandais porte 4 % d'eau de plus qu'en 1890. Il en résulte des pluies monstres qui ravagent l'est de l'île.

« Les inondations dues aux fortes pluies peuvent transformer les rues en rivières », selon le Dr David Prendergast, anthropologue chez Intel et responsable du projet Dublin IoT Demonstrator (Démonstrateur IoT de Dublin). Les fortes pluies peuvent aussi « entraîner le débordement des fleuves et rivières, la saturation des systèmes d'évacuation et l'inondation des appartements en sous-sol ».

Rien qu'entre décembre 2012 et janvier 2013, les dégâts dus aux inondations ont coûté à Dublin 61 millions d'euros, selon la direction de la sécurité civile.

Avec son projet Smart Cities, Dublin se prépare au pire.

« Nous nous sommes rendu compte que de nombreux ingénieurs de nos équipes faisaient déjà preuve d'un esprit proactif et innovant en trouvant et en mettant à l'essai de nouvelles solutions pour la surveillance du niveau des pluies et des cours d'eau », poursuit Jamie Cudden. Hélas, ces efforts restaient cloisonnés. « L'équipe chargée des cours d'eau et l'équipe chargée des égouts, explique-t-il, collaboraient très peu. »

Au cours de l'année suivante, Intel a aidé Dublin à construire un système d'Internet des objets qui recueille les données concernant la pluie, le niveau des cours d'eau et les égouts à partir du plus grand nombre de capteurs possible.

Le Dr Prendergast explique qu'Intel va placer en plusieurs points stratégiques de la ville des jauges d'eaux pluviales et des stations météorologiques. Vont également être déployés des capteurs expérimentaux, tels que des bouées de surveillance des eaux fluviales et des capteurs de niveau de l'eau à ultrason de faible puissance, afin de détecter les débordements et de renseigner en temps réel sur les cours d'eau sujets aux pluies monstres.

Les experts, des ingénieurs aux gestionnaires de données, travaillent de concert avec des universités et entreprises locales pour construire un équipement de détection, synthétiser les données recueillies et, à terme, développer et mettre en œuvre des programmes de surveillance des inondations.

« Toutes ces données ne valent rien si l'on ne peut y réagir efficacement », rappelle Jamie Cudden, qui table sur un système à base de capteurs capable d'alerter les équipes de la ville quand il faut dégager des égouts, déplacer des voitures ou prévenir les habitants de logements en sous-sol avant un gros orage.

L'avenir des villes intelligentes

Les initiatives à grande échelle de Dublin et de Londres marquent une nouvelle étape dans la construction d'infrastructures d'Internet des objets. Pour Anthony Townsend, chargé de recherches au Rudin Center de l'université de New York pour les politiques et la gestion des transports, et auteur d'un livre intitulé Smart Cities, de tels programmes émanant des autorités ne sont toutefois qu'un début.

Selon lui, les infrastructures urbaines sont vouées à servir des projets citoyens. Que ce soit pour l'accès à la représentation dans les gouvernements ou aux services de garde d'enfants, « ces petits appareils intelligents que nous avons dans nos poches et sur les murs vont changer intégralement la donne ».

Pourquoi pas ? Les smartphones sont partout, les capacités de traitement des données sont entre les mains de tous et toutes.

« Tout devient plus compliqué, et c'est une bonne chose. Le but n'est pas forcément de rendre le monde plus facile », déclare-t-il. « Et si on le rendait plus social ? Plus passionnant ? »