Présentation

Enseignants : Georges-Pierre Bonneau, Didier Donsez (EA2014)
Sujet : Smart City
Date : 24 octobre 2014
Auteur : Adam Tiamiou

Mots Clés

Ville intelligente, connectivité, technologie des réseaux, capteur, crowd-sourcing,

Synthèse

Introduction

Définition de Smart City : Ville "intelligente" utilisant les nouvelles technologies afin de répondre à l'évolution ou l'émergence des besoins des institutions, des entreprises et des citoyens.

Une Smart City est donc capables de mettre en œuvre une gestion des infrastructures (d’eau, d'énergies, d'information et de télécommunications, de transports, de services d’urgence, d'équipements publics, de bâtiments, de gestion et tri des déchets, etc.) communicantes, adaptatives, durables, plus efficaces et automatisées pour améliorer la qualité de vie des citoyens, dans le respect de l'environnement.

Actuellement, 240 villes européennes disposent d'une politique ou d'une stratégie de Smart City.

Ainsi, l'étude va porter sur le rôle de certaines nouvelles technologies dans l'évolution des Smart City dans le monde.

Motivations

Alors que l’ONU a annoncé qu'en 2050 70% de la population mondiale vivront en ville et que les crises économiques et environnementales persistent dans les territoires urbains, le traitement efficace des problèmes d’urbanisation est devenu, aujourd’hui, une priorité mondiale.

Dans ce contexte, rendre les villes intelligentes et durables, c’est essayer de diminuer l’impact environnemental, mais également, de repenser en profondeur les modèles d’accès aux ressources, les transports, la gestion des déchets, la gestion de l’énergie.

En effet, alors que les villes occupent, aujourd’hui, 2 % de la surface du globe, elles abritent 50 % de la population mondiale, consomment 75 % de l’énergie produite et sont à l’origine de 80 % des émissions de CO2.

De ce fait, comment penser et anticiper leurs fonctions vitales – la mobilité et l’approvisionnement en eau et en énergie, les réseaux de transports et la gestion des déchets – pour répondre aux exigences écologiques et de confort des citadins ?

Domaines d'applications

Les villes, de par leur politique locale et leur gouvernance ont toujours été intelligentes. La nouveauté vient du fait que les évolutions technologiques permettent aux villes, non pas d’être intelligentes, mais d’être plus intelligentes qu’auparavant.

Globalement l'objectif principal des Smart City est la centralisation des projets autour du citoyen. Dans une collectivité, que ce soit directement (service de calcul d’itinéraire multimodal en temps réel) ou indirectement (supervision temps réel des réseaux d’éclairage urbains), tous les projets sont tournés vers le service aux citoyens.

On distingue ainsi 6 catégories décrites par Rudolf Giffinger, expert en recherche analytique sur le développement urbain et régional à l’université technologique de Vienne :

Les transports (Mobilité intelligente),
L’économie des technologies de l’information et de la communication (Economie durable),
Les ressources naturelles (Environnement durable),
Les capitaux humains et sociaux (Eco-citoyen),
La qualité de vie (Habitat intelligent),
La participation des citoyens à la vie démocratique de la ville (Gouvernance durable).

Les Smart Cities utiliseront les Nouvelles Technologies de l'Information et de la Communication (NTIC) afin de faciliter le développement des catégories précédentes.

Exemple

Santander

Santander est un Smart City en Espagne disposant du plus grand réseaux de capteurs (12.000 capteurs) permettant de collecter et de redistribuer de l'information à ses citoyens.

Financé en majeure partie par l'Union européenne (9 millions d'euros de budget), le projet Smart Santander est spécifiquement axé sur l'Internet des Objets (IoT) au service de la ville intelligente.

Grâce au déploiement de 12.000 capteurs intelligents répartis sur 6 km², la ville dispose dorénavant de données extrêmement précises en matière de température, humidité ou encore pollution atmosphérique et sonore. Ce système de données est accessible aux habitants via une application mobile. Les citoyens peuvent donc également contribuer, via leur smartphone, à la collecte de données. De même, certains bus sont équipés de capteurs permettant de suivre en temps réel les informations de géolocalisation mais aussi sur la vitesse et l'émission de Co2.

Les citoyens peuvent aussi suivre l'évolution du trafic et des places de parking équipés de capteurs.

Vers les technologies réseaux

Aujourd’hui : manque de lisibilité des informations, accès inégal à l’information, données publiques des collectivités sous-exploitées, accès restreint à l’information, distance entre le gouvernant et le gouverné, multiplicité des sources d’informations et des « guichets ».

Objectifs : Pour l’individu, un accès généralisé à une gamme d’informations en tous genres depuis n’importe quel endroit de la ville, fluidification des actions quotidiennes grâce à leur dématérialisation, une interface unique avec les services municipaux, un usage rentable des informations publiques, une plus grande transparence de l’action publique.

Les solutions : Création d’un réseau de communication entre les différents acteurs de la ville (citoyens, institutions, objets), Echange de données

Open Data

L’un des objectifs d’une ville plus intelligente est de rendre des données de toutes formes et de toutes sortes accessibles, lisibles et utiles aux citoyens.

L’Open Data désigne l’effort des institutions, notamment gouvernementales, qui partagent les données dont elles disposent. Ce partage doit être gratuit et autoriser la réutilisation des données. Dans les 2 cas, la donnée est l’élément central permettant de créer de la valeur dans les services. L’Open Data, que ce soit en accès public ou restreint, est la base de tout programme Smart Cities.

Actuellement, l’Open Data concerne à 80% des données géographiques.

Exemples d'utilisation

SmartSantanderRA (AndroidApp & iOS)

Concernant la ville de Santander, les habitants et touristes peuvent accéder aux données publiques générées par une application, "SmartSantaderRA" (RA pour réalité augmentée), sur laquelle ils peuvent se renseigner sur les événements culturels organisés pendant la semaine, apprendre l'histoire d'un lieu ou connaître en temps réel l'information sur les transports publics.

Pulso de la Ciudad (AndroidApp & iOS)

Dans une deuxième application, "Pulso de la Ciudad" (le pouls de la ville), les citoyens participent activement en faisant remonter l'information sur les incidents qui se passent dans les différents endroits de la ville. Cette information arrive à la municipalité, qui met alors en place des actions destinées à résoudre le problème. C'est du Crowd-Sourcing.

À côté de ces applications, et d'une façon totalement volontaire, les utilisateurs peuvent générer, à partir de leurs smartphones, des données tels que le niveau de bruit, température, localisation, pression atmosphérique. Le smartphone devient un capteur.

Les Réseaux de Capteurs

Les capteurs et réseaux de capteurs dans les projets de Smart Cities sont de différents types complémentaires :

• les réseaux de capteurs multi-usages installés pour le projet de la Smart City,

• les capteurs via périphériques utilisateurs.

Les Réseaux de Capteurs multi-usages

Les réseaux de capteurs sont basés sur le principe d’un ensemble de capteurs communiquant les uns avec les autres de manière autonome et remontant les informations à un concentrateur. Ce dernier remonte les informations au système d’information cible.

Ces réseaux permettent de déployer de nombreux capteurs tout en limitant les échanges réseaux vers les systèmes d’information et assurent donc des performances optimales. Le principe du point-à-point entre ces capteurs, souvent sans-fils, assure quant à lui les aspects disponibilité et tolérance aux pannes.

Il existe de nombreux acteurs sur le marché, nous parlerons ici de l’opérateur Libelium car une mise en application à large échelle existe avec le projet Smart Santander.

La Solution Santader

Ce projet a permis à cet industriel de démontrer le fonctionnement de sa solution par le déploiement de plus de 12000 capteurs permettant la mesure de différents types d’informations :

• pollution de l’air, bruit, radiations, qualité de l’eau, fuites d’eau,

• détection des Smartphones, niveaux électromagnétiques,

• trafic, parking, contrôle équipements, éclairage public,

• ou encore des éléments plus innovants tels que :

• publicités personnalisées sur les points de vente,

• supervision des signes vitaux des sportifs,

• localisation des voitures personnelles sur les parkings.

La solution Santander est reprise sur le schéma ci-dessous :

La solution déployée dans ce projet s’appuie sur l’interconnexion de différents réseaux de capteurs. Ces réseaux localisés autour des infrastructures majeures du secteur fonctionnent en autonomie et sont reliés les uns aux autres sous la forme d’un réseau de réseaux, finalement relié à une infrastructure centrale qui, elle, remonte les informations vers une plateforme de gestion nommée Smart Santander System Platform.

En complément de ces réseaux de capteurs, l’infrastructure de gestion des événements permet la collecte et la diffusion d’information vers les équipements mobiles des particuliers. Se rejoignent ainsi les concepts de réseau de capteur et d’Internet des objets (concept décrit brièvement dans le point suivant concernant les équipements personnels puis plus en détail dans le prochain billet).

La solution Libelium est la base technique de l’infrastructure déployée dans le cadre du projet Santander. La solution de l’éditeur est cependant beaucoup plus vaste que ce qui est actuellement déployé. Les capteurs sont de toute nature et les usages couverts évoluent de jour en jour. Plus d’informations sont disponibles sur le site de l’éditeur : http://www.libelium.com/top_50_iot_sensor_applications_ranking/#show_infographic.

Les capteurs via périphériques utilisateurs

Les Smartphones et autres équipements connectés de chaque citoyen (qui le souhaite) deviennent un élément du réseau global de capteurs.

Pour y parvenir, les technologies se basent sur :

• le réseau Internet mobile ou WIFI de l’appareil,

• lorsque il est disponible, le capteur GPS de l’appareil,

• une application à installer sur l’appareil,

• et si besoin des informations saisies manuellement.

Exemple : Nice City Pass

En janvier 2012, la Ville de Nice lançait l’expérimentation du Stationnement Intelligent. Aujourd’hui, avec le lancement du dispositif Nice Park sur une première zone de la ville : le quartier Notre-Dame, Nice franchit une étape supplémentaire. Grâce à un réseau de capteurs communicants, associés à des horodateurs de nouvelle génération, les automobilistes connaîtront en temps réel les places disponibles en voirie. Ce système, en réduisant le temps consacré à la recherche d’une place, améliorera la circulation, notamment celle des transports collectifs, aidera à une bonne gestion des aires de livraison et réduira les émissions de CO2 associées au trafic urbain.

Cependant, l'application permet de orienter l'utilisateur grâce à son smartphone ou son GPS, vers une place de stationnement libre en centre-ville ou vers un parc en ouvrage. De même, il est possible d'effectuer un paiement sans contact (NFC), avec un smartphone ou autre, sur les parcmètres prévues à cet effet.

Conclusion

Ainsi, on a vu que le coeur des Smart City est basé sur la connectivité entre les différents acteurs (institutions, citoyens, objets...) de la ville avec une grande quantité de données échangées grâce à des Réseaux de Capteurs et à la généralisation de l'Open Data.

EA2014 - Smart City - Fiche de synthèse

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