Depuis septembre 2022, en partenariat avec l'association AZAYTECH, la municipalité a soutenu le développement d'un nouveau réseau sur son territoire, dédié à l'Internet des Objets (IdO). Ce réseau sert d'ores et déjà de supports à la collecte de données environnementales, privées ou publiques ; ces données entrent en jeu dans la conduite des politiques publiques, notamment pour accompagner les mesures de sobriété énergétique, ou pour s'assurer de la qualité de l'air (QAI) dans certains endroits.
Il est important de noter que ce réseau est ouvert, comme cela sera expliqué plus loin ; cela signifie qu'il peut être le support de nouveaux développements sur le territoire, qu'ils soient publics, privés, ou même commerciaux.
L'Internet des objets, qu'est-ce que c'est ?
Un rapide coup d'œil dans Wikipédia nous apprend que "L'Internet des objets ou IdO (en anglais (the) Internet of Things ou IoT) est l'interconnexion entre l'Internet et des objets, des lieux et des environnements physiques. L'appellation désigne un nombre croissant d'objets connectés à Internet permettant ainsi une communication entre nos biens dits physiques et leurs existences numériques. Ces formes de connexions permettent de rassembler de nouvelles masses de données sur le réseau et donc, de nouvelles connaissances et formes de savoirs".
On comprend donc que l'IdO est un nouvel usage de l'Internet, qui permet de recueillir et de transporter l'information en temps réel, pour la mettre à disposition de qui en aura besoin. Dans cette architecture, que l'on devine à grande échelle, on distinguera donc les éléments principaux :
un réseau, pour transporter ces données de manière sécurisée,
des capteurs, pour recueillir les données,
- des plateformes, pour utiliser les données.
Le réseau, à l'échelle du territoire
Aujourd'hui, le choix d'un réseau, au regard des technologies disponibles, se fait principalement en termes d'échelle ; on entend par échelle, les distances à couvrir pour transporter l'information recherchée au meilleur coût (le coût se traduisant, dans la relation entre la portée et le volume de données transporté, par la consommation énergétique nécessaire). Quelques-uns des réseaux qui nous entourent :
Le cas des réseaux 4G/3G (téléphone cellulaire) et bientôt 5G, illustre parfaitement le raisonnement : pour transporter beaucoup d'informations (débit élevé) sur une grande portée (jusqu'à 10km) la consommation énergétique est très élevée. Un élément du réseau destiné à capter de l'information aurait besoin d'une batterie rechargée régulièrement : c'est flagrant avec nos smartphones, ce serait vrai aussi avec des dispositifs équipés d'un module GSM.
A l'opposé, on peut observer le cas du Bluetooth : peu gourmand en énergie, il se limite à de courtes (~10m) portées. Les réseaux Wifi à haut débit, ont eux souvent une courte portée (à l'échelle d'un domicile par exemple) et sont gourmands en énergie. D'une manière générale, pour augmenter la portée du Wifi, il faudrait accepter d'augmenter sa consommation énergétique.
Au début des années 2000 un nouveau type de réseau se démocratise : LPWAN (Low Power Wide Area Network), qui définit un réseau étendu à basse consommation. Selon Wikipédia : "Les LPWAN, apparus dans la décennie 2010, constituent un nouveau modèle de communication dans l'IoT, à côté des réseaux sans fil à faible portée et des réseaux cellulaires conventionnels. Ils proposent des compromis originaux répondant aux contraintes de contextes IoT de plus en plus répandus : un grand nombre d'objets, doté chacun d'une longue portée (quelques kilomètres) et traitant occasionnellement de petites quantités d'information, tout en maintenant une faible consommation électrique, l'alimentation s'effectuant le plus souvent par une pile devant durer plusieurs années".
Pour son réseau, AZAYTECH a choisit LoRaWAN
LoRaWAN est un protocole de communication radio fondé sur la technologie LoRa. Dans le cadre de l'Internet des objets, il permet de structurer un réseau étendu à basse consommation (LPWAN), intégrant des équipements terminaux à faible consommation électrique par l'intermédiaire de passerelles.
Un réseau LoRaWAN est constitué d'équipements sans-fils basse consommation qui communiquent avec des serveurs applicatifs au travers de passerelles. La technique de modulation utilisée entre les équipements et les passerelles est LoRa.
LoRaWAN est un type de réseau longue portée/basse consommation qui offre de multiples avantages :
- il se standardise grâce aux travaux de la LoRa Alliance, entité orientée aussi bien entreprise que grand public ; la standardisation garantit la disponibilité de nombreux matériels au meilleur prix, puisque tous les constructeurs respectent les même standards.
- il est soutenu par une communauté très active, qui met à disposition une architecture de serveurs performant (The Things Network), et ce de manière libre : ainsi les réseaux LoRa ont-ils vocation à être partagés, pour peu qu'ils utilisent cette architecture.
- il est très sécurisé, ce point ayant fait l'objet de beaucoup d'évolutions ces dernières années.
A noter : le réseau LoRa d'AZAYTECH est mis à disposition de la commune dans le cadre d’une convention de partenariat qui sera prochainement signée entre l'association et la municipalité. Cette convention permettra d'utiliser la réactivité de l'association pour accélérer le déploiement des moyens, combinée au soutien de la collectivité, détentrice des données collectées.
LoRaWAN et AZAY le RIDEAU, pour quoi faire ?
Mettre en œuvre un réseau, même à l'échelle d'un territoire, est une affaire de spécialistes. L'ingénierie nécessaire requiert de solides compétences, principalement en infrastructure du web. L'association AZAYTECH ayant pour objectif d'explorer les technologies du numérique, le cas de LoRaWAN était à l'étude depuis plusieurs mois. Initialement, il s'agissait mettre en œuvre une première passerelle d'accès à LoRaWAN, puis très vite l'intérêt de la commune pour le potentiel de l'IdO a conduit à un déploiement plus important : le but étant de couvrir intégralement le centre-ville.
Début 2023, ce seront 4 antennes qui couvriront le territoire, comme illustré sur ce schéma :
Ce maillage permet en théorie la gestion de plusieurs centaines d'équipements, capteurs ou actionneurs. On comprend donc que cela ouvre la voie à un véritable et ambitieux projet d'objets connectés sur le territoire.
Les capteurs, pour recueillir l'information
A l'origine de toute donnée, il y a un capteur. Un capteur est un dispositif technique capable de mesurer une valeur environnementale (température, humidité, qualité de l'air, etc.) ; un capteur peut avoir une influence sur son environnement, et devenir un actionneur : il peut alors permettre la mise en œuvre d'actions plus ou moins complexes (allumer la lumière, ouvrir ou fermer un interrupteur, etc.). Le développement de LoRaWAN dans la dernière décennie permet d'avoir aujourd'hui accès à une multitude de capteur, conçus de plusieurs manières :
- par des industriels, pour des usages souvent réglementés : ces capteurs offrent toutes les garanties en matière de normalisation et de fiabilité.
- par des expérimentateurs, soucieux de développer des dispositifs au meilleur coût, et surtout d'en appréhender le fonctionnement.
Les capteurs mis en place par la commune dans le cadre du projet ont été acquis auprès de la société eWattch (https://ewattch.com/) qui fabrique et distribue une gamme très complète de capteurs connectés pour la maîtrise énergétique et la performance des entreprises. Deux types de capteurs ont été déployés :
capteurs de température et d'humidité, pour les locaux associatifs de la commune,
capteurs de QAI (qualité d'air ambiant) pour chaque classe des écoles maternelles et élémentaires d'AZAY ; ces capteurs mesurent en permanence le taux de CO2, de COV(*), en plus de la température et de l'humidité de l'air.
AZAYTECH a également déployé plusieurs capteurs afin de compléter les tests du réseau, dont certains fourniront des données publiques affichables sur les sites web de l'association et de la commune. Par ailleurs, AZAYTECH expérimente des capteurs en interne, afin de proposer une offre alternative à celle industrielle.
La plateforme IdO, pour exposer et traiter les données
Pour conclure cette présentation, un peu technique mais pas trop, il faut évoquer la plateforme de présentation des données utilisée dans le cadre du projet : il s'agit d'une plateforme choisie dans un panorama sans cesse grandissant, composé de centaines d'offres. La plateforme Thingsboard (https://thingsboard.io/) open source et réputée, a été identifiée ; elle offre au meilleur coût, une présentation des données qui s'intègre bien au projet : gestion des utilisateurs autorisés et données publiques. Thingsboard permet en outre de composer des tableaux de bord faciles à lire, de déclencher des notifications (sms ou email) et de partager les données selon la logique voulue par le projet.
Et ensuite ?
Un tel réseau, posé au cœur de notre territoire, ouvre la voie à de multiples développements. Le besoin en données de la commune évoluera au fur et à mesure qu'elle apprendra à les utiliser : c'est un fait commun avec d'autres projets similaires, portés parfois par des entités d'une autre envergure. Mais on peut d'ores et déjà imaginer : le suivi à distances des cuves de stockage disséminées sur la commune, la mesure en temps réel du taux d'humidité des massifs floraux pour optimiser les arrosages, la surveillance des équipements sensibles (comme les frigos ou les congélateurs des écoles, le pilotage des éclairages publics, etc.). Des entreprises pourront bientôt proposer des offres dédiées aux professionnels, notamment dans les milieux agricoles : surveillance des températures et en particulier du gel, mesure des taux d'hygrométrie, détection des débordements, etc. en temps réel et à distance ; tout ceci porté par un réseau d'initiative locale, dont le coût et les performances seront maîtrisés par des acteurs locaux.
Voir les données environnementales publiques d'AZAY le RIDEAU
En synthèse,
Le réseau LoRaWAN d'AZAYTECH est un réseau d'objets connectés dont le premier utilisateur est la commune ; ce réseau permet de surveiller les données environnementales dans des espaces qu'elle supervise : locaux associatifs et écoles.
Ce réseau n'est pas privatif : AZAYTECH en est le maître d'œuvre, et se réserve la possibilité de l'ouvrir à d'autres usages, associatifs ou commerciaux. Pour bénéficier des services potentiels offert par cette technologie, prenez contact avec AZAYTECH :
Autour d'AZAY le RIDEAU, à lire :
- Sur le site de Smarthome.fr : Ballan Miré se saisie des enjeux sur la qualité de l'air
(*) Les composés organiques volatils, ou COV sont des composés organiques pouvant facilement se trouver sous forme gazeuse dans l'atmosphère terrestre. Ils constituent une famille de produits très large.