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Objets connectés et BIM dans le cadre du développement des Smart cities : enjeux, état des lieux, tendances

Les smart cities ou villes intelligentes sont des villes connectées qui utilisent les technologies des télécommunications et des systèmes d’information pour améliorer globalement la vie des habitants. Dans un contexte d’urbanisation croissante, les agglomérations dans le monde cherchent à améliorer et optimiser leur fonctionnement tout en réduisant leurs coûts. Dans ce contexte, les objets connectés ont un rôle important à jouer au sein de cet écosystème, grâce à leurs capacités à rendre plus mesurable et plus prévisible tout un ensemble de services /fonctions. La mise en place d’un réseau de réseaux permettant, via des systèmes d’identification électronique normalisés et sans fil, d’identifier et de communiquer numériquement avec ces objets physiques afin de pouvoir mesurer et échanger des données entre les mondes physiques et virtuels, est nécessaire. On parle d’Internet des Objets (Internet of Things – IoT en anglais).

Un marché en plein expansion et quelques exemples de villes pionnières

Selon une étude du Gartner, il est attendu dans le monde, en 2016, 1,6 milliard d’objets connectés utilisés par les smart cities, soit une augmentation de 39% par rapport à 2015. Ce sont les bâtiments commerciaux intelligents qui devraient le plus profiter de l’IoT jusqu’en 2017. Passé cette date, ce sont les maisons intelligentes qui prendraient le dessus avec plus d’1 milliard d’objets connectés en 2018. Le domaine des transports utilisera également les IoT dans une moindre mesure avec cependant une estimation de plus de 420 millions d’objets connectés en 2017.

La réduction des coûts de consommation (eau, gaz, électricité, …), de fonctionnement et de maintenance sont le principal enjeu, en particulier pour les sites tels que les zones industrielles, les parkings, les centres commerciaux et les aéroports. L’enjeu est également la réduction de l’impact de nos activités sur l’environnement (pollution, nuisance sonore, GES, CO2, …).

Les Villes telles qu’Angers, Nice et Issy-les-Moulineaux font figures de pionnières en matière de Smart City. Voici quelques exemples de services développés grâce aux objets connectés : gestion du stationnement en voirie, optimisation de la collecte des déchets en centre-ville, suivi des nuisances sonores, …. Angers avec la création de la Cité de l’Objet Connecté se place aujourd’hui au cœur de l’innovation et de la French Tech. Issy-les-Moulineaux, 4ème du classement m20city, a inauguré en 2013 le premier réseau d’énergie intelligent à l’échelle d’un quartier, avec notamment un éclairage adapté au nombre de personnes dans la rue.

Concernant les bâtiments intelligents, les nouveaux services visent à l’amélioration de l’efficacité énergétique : la solution déployée permet de contrôler les consommations d’eau, de gaz et d’électricité ainsi que la température afin d’identifier les fuites, les dysfonctionnements et les mauvais usages. Le contrôle de la qualité de l’air intérieur des bâtiments est également proposé.

Aujourd’hui, l’offre de services proposée par des nouveaux opérateurs cible de façon différencier les collectivités, les entreprises et les particuliers (ex d’opérateurs : m20city, Qivivo, …).

Les technologies de communication au cœur du développement de ce marché

L’Internet des Objets désigne la « connexion » de ces objets à un réseau plus large, que ce soit directement (par Wi-Fi par exemple), par l’intermédiaire du smartphone de l’utilisateur (souvent via une connexion Bluetooth) ou grâce à des protocoles de communication qui leur sont propres, et qui permettraient aux objets de communiquer entre eux. Selon de nombreuses prévisions, à l’horizon 2022, un tiers des objets connectés utiliseront les protocoles GSM actuels, un tiers utiliseront des réseaux à très courte portée notamment dans des usages domotiques (protocoles Z-Wave ou Zigbee), un tiers enfin devraient être connectés à des réseaux bas débit/ longue portée. Sur ce dernier point, deux grands types de réseaux bas débit s’opposent actuellement :

– le réseau Sigfox qui mise sur des messages très courts et légers (12 bytes – 140 messages par jour), avec le déploiement rapide d’un réseau « sans couture » à l’échelle mondiale.

– le réseau LoRa qui permet des messages plus importants (50 kbyes), et s’appuie sur les acteurs mobiles en place pour construire son réseau.

Sujet à suivre absolument !

Les objets connectés et le BIM à l’échelle de la Ville intelligente : vers la mise en place d’une plate-forme d’information de services urbains

Le développement du BIM (Building information Models, Modelling and Management) dans le domaine de la construction permet d’aboutir pour un projet de bâtiment donné, à une maquette numérique comprenant une base de données centrale mise au point pendant les phases de design et de construction. Cette base de données a vocation à être également gérée pendant la phase d’exploitation, maintenance du bâtiment. L’extension du concept BIM à une échelle urbaine, CIM (City Information Modelling), permet d’aboutir à la notion de maquette numérique urbaine, qui peut se construire, étape par étape avec 5 niveaux de détails (niv 0 à 4) afin de gérer la complexité du territoire ;  le niveau 4 correspondant au niveau BIM des bâtiments. Ces maquettes au format CityGML peuvent être intégrées dans des Systèmes d’information géographiques (SIG) pour en particulier, réaliser des simulations urbaines. L’arrivée des objets connectés à différents niveaux de la ville et des bâtiments est une opportunité pour collecter des données en temps réel, qui vendraient compléter les données des maquettes numériques urbaines, permettant ainsi de constituer, un outil de monitoring et d’aide à la décision à l’échelle de la ville. De nombreux sujets en termes d’intégration des données (interopérabilité) et d’agrégation en fonction des niveaux d’échelle concernés, se posent encore. Des travaux de recherche visent à proposer des approches permettant de faciliter la fusion au sein d’un SIG, des données issues des maquettes BIM et des données issues des objets connectés à l’échelle de la ville.

On imagine très vite les potentialités d’une telle plate-forme d’information en termes de développement de services urbains offerts aux citoyens.

Aujourd’hui, nous faisons face à un foisonnement d’applications et d’initiatives diverses en matière d’Iot, et le développement du BIM et du CIM se propose de remodeler la ville. La Smart City constitue un extraordinaire terrain d’expérimentation pour coupler l’ensemble de ces technologies.

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