Difference between revisions of "EA2014 - Smart City - Fiche de synthèse"

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* Enseignants : Georges-Pierre Bonneau, Didier Donsez ([[EA2014]])
  
* Enseignants : Georges-Pierre Bonneau, Didier Donsez ([[EA2014]])
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* Sujet : Simulateurs 3D pour l'éducation
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* Sujet : Smart City
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* Date : 17 octobre 2014
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* Date : 24 octobre 2014
 
* Auteur : Adam Tiamiou
  
* Auteur : Adam Tiamiou
   
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== Introduction ==
  
== Introduction ==
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Définition de Smart City :
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La simulation informatique 3D se rapporte à un programme dont l’exécution donne l’illusion qu’un ou plusieurs phénomènes physiques se réalisent. Les résultats de ces phénomènes sont visualisés sur un écran à l’aide d’images de synthèse.
  
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Ville "intelligente" utilisant les nouvelles technologies afin de répondre à l'évolution ou l'émergence des besoins des institutions, des entreprises et des citoyens.
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Les simulations 3D sont bien connues pour être utilisées dans les jeux vidéo et créer de nouveaux mondes virtuels. Cependant, d’autres secteurs utilisent aujourd’hui les simulations :
  
   
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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.
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- Le cinéma utilise les images de synthèses pour ajouter des effets spéciaux sans mettre en danger la vie des acteurs. (The day after tomorrow : simulation de fluides pour créer les énormes vagues)
 
   
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Actuellement, 240 villes européennes disposent d'une politique ou d'une stratégie de Smart City.
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[[File:EA2014_Sim3D_DAT.gif|center|thumb|500px]]
  
   
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Ainsi, l'étude va porter sur le rôle de certaines nouvelles technologies dans l'évolution des Smart City dans le monde.
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- Dans le domaine de l’automobile, les simulations 3D sont employées pour, par exemple, déterminer le comportement de la voiture et les dégâts subis en cas de choc frontal.
  
   
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== Motivations ==
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- Dans le domaine de l’éducation, les simulateurs sont par exemple utilisés pour permettre aux étudiants d’acquérir des réflexes, comme dans les écoles d’aviation avec les simulateurs de vols. Ils sont également de plus en plus employés par les écoles primaires pour faire découvrir aux enfants la nature, comme l’anatomie du corps humain par exemple.
 
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[[File:Motivation.png|center|thumb|200px]]
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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.
   
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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.
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Nous allons nous concentrer sur les simulateurs 3D pour l’éducation. Cette nouvelle manière d’enseigner est adoptée par de plus en plus d’institutions scolaires et universités.
  
   
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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.
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== Motivations ==
  
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Selon une étude publiée par l’Entertainment Software Association en 2009, 65% des personnes utilisant des jeux vidéo ont moins de 30 ans. Or la formation d’un individu à un métier quelconque se fait en moyenne dans les 25 premières années de sa vie. Utiliser les simulateurs 3D dans un but éducatif a donc plus de probabilités de séduire un grand nombre d’utilisateurs et d’avoir du succès.
  
   
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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 ?
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Enfin, il a été démontré qu’une activité interactive, où l’étudiant est toujours en action, est plus efficace qu’un cours passif. L’étudiant, ou l’écolier, apprend et retient mieux par le test et la pratique.
 
   
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== Domaines d'applications ==
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L’idée est donc d’employer les mêmes technologies utilisées pour créer des jeux vidéo et ayant attiré autant de clients afin de développer des simulateurs 3D attractifs pour l’éducation.
  
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[[File:Domaines.png|center|thumb|240px]]
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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.
   
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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.
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== Etude de marché ==
  
   
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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 :
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[[File:EA2014_Sim3D_etudeM.png|right|thumb|200px]]
  
   
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*Les transports (Mobilité intelligente),
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On parle aujourd'hui de Serious Game pour désigner les simulateurs 3D développés à partir des technologies du jeu vidéo, mais dont le but dépasse la seule dimension du divertissement.
  
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*L’économie des technologies de l’information et de la communication (Economie durable),
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*Les ressources naturelles (Environnement durable),
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*Les capitaux humains et sociaux (Eco-citoyen),
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*La qualité de vie (Habitat intelligent),
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*La participation des citoyens à la vie démocratique de la ville (Gouvernance durable).
   
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Les Smart Cities utiliseront les Nouvelles Technologies de l'Information et de la Communication (NTIC) afin de faciliter le développement des catégories précédentes.
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Selon une étude réalisée par la société Ambient Insight, le revenu total des Serious Games a été estimé à 1.5 billions de dollars en 2012, et représente 2.2% du revenu global de l’industrie du jeu vidéo (68 billions de dollars en 2012). L’étude prévoit une augmentation du revenu des Serious Games de 49% d’ici 2017, pour atteindre 2.3 billions de dollars.
  
   
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== Technologies utilisées ==
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== Exemple ==
   
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=== Santander ===
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Pour créer un simulateur il est nécessaire de disposer d’un moteur de rendu efficace, capable de générer des images de synthèse de haute qualité en temps réel. En développer un prend du temps et requiert des connaissances qu’un débutant en programmation n’a pas nécessairement.
  
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[[File:SmartSantander.jpg|center|thumb|500px]]
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Il existe aujourd’hui de nombreux logiciels pour développer des simulateurs 3D. Ils ont l’avantage d’inclure entre autres un moteur de rendu 2D et/ou 3D, un moteur physique (gestion des collisions…), des outils pour gérer l’intelligence artificielle etc. L’utilisation de ces programmes permet de diminuer drastiquement le temps de production d’un jeu.
  
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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.
   
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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.
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'''Unity 3D'''
  
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[[File:EA2014_Sim3D_Unity.png|right|thumb|300px]]
  
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Il s’agit de l’outil le plus utilisé par les développeurs de jeux. Il a été créé en 2004 au Danemark par Unity Technologies. Le logiciel permet de créer des simulateurs 2D et 3D et de programmer en C#, UnityScript (JavaScript) et Boo (le langage C# étant le langage plus employé dans cet environnement de développement). Le logiciel donne la possibilité de produire des jeux pour ordinateurs, consoles, mobiles et navigateurs web.
  
   
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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.
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Il a l’avantage de posséder une immense communauté de développeurs. En conséquence, il existe un grand nombre de plugins disponible sur Internet pour étendre les capacités de Unity.
  
   
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Les citoyens peuvent aussi suivre l'évolution du trafic et des places de parking équipés de capteurs.
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Son seul inconvénient est que le code source n’est pas accessible : si nous détectons un bug dans les fonctionnalités de base du programme, il sera nécessaire d’attendre une nouvelle release du programme et espérer que le problème ait été corrigé.
  
   
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== Vers les technologies réseaux ==
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'''Unreal Engine'''
  
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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 ».
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[[File:EA2014_Sim3D_Unreal.png|right|thumb|150px]]
  
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Unreal Engine est un des outils les plus populaires pour réaliser des jeux pour PC, consoles et mobiles. Il a été développé par Epic Games en 1998 et a notamment été utilisé par Ubisoft, Sony, Sega ou même Disney …. Il est écrit entièrement en C++ et permet aux développeurs de créer des simulateurs en utilisant ce même langage.
 
   
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Objectifs :
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Le code source de Unreal Engine est accessible, ce qui en fait un grand avantage pour n’importe quel développeur souhaitant modifier le comportement du moteur de rendu 3D par exemple.
  
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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.
   
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Les solutions :
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En revanche, il ne permet de programmer que dans un seul langage de programmation, et le C++ n’est pas un langage conseillé aux débutants.
  
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Création d’un réseau de communication entre les différents acteurs de la ville (citoyens, institutions, objets), Echange de données
   
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== Open Data ==
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HumanSim est un exemple de simulateur médical réalisé avec Unreal. Il a pour but d’entraîner autant les militaires que les civils à pratiquer des opérations d’urgence sur des patients. Il existe une grande variété de missions, comme diagnostiquer une personne au milieu d’un champ de combat, ou dans un avion… Le jeu a gagné le prix du concours « Top Simulation and Training Company » organisé par Military Training Technology Magazine en 2013.
 
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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.
   
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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.
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'''Project Anarchy'''
  
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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.
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[[File:EA2014_Sim3D_PAnarchy.png|right|thumb|150px]]
  
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Project Anarchy est un outil de création de jeux pour smartphones iOS ou Android, développé par Havok.
  
   
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Actuellement, l’Open Data concerne à 80% des données géographiques.
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Il contient un puissant moteur de rendu (Havok Vision Engine) et de collisions (Havok Physics). Le code source est accessible et il existe de nombreux exemples sur l’utilisation de la SDK. La communauté autour de ce projet grandit de plus en plus car son utilisation est gratuite et permet de créer des jeux de qualité.
  
   
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=== Exemples d'utilisation ===
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Le simulateur Hmmsim est un Serious Game créé avec Project Anarchy. Il s’agit du premier simulateur de train pour mobiles réalisé en Corée et est compatible avec Android et iOS. Tout l’environnement ferroviaire est reproduit : l’arrêt aux stations, ouverture/fermeture des portes, respect de la vitesse limite… Le simulateur est arrivé à la deuxième place du Project Anarchy Game Dev Challenge et a gagné un prix de 25000 dollars.
  
   
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==== SmartSantanderRA (AndroidApp & iOS) ====
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Voici les principales comparaisons que nous avons développées précédemment, résumées sous forme de tableau :
 
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[[File:EA2014_Sim3D_comparaison.png|center|thumb|700px]]
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[[File:SmartSantanderRA.jpg|center|thumb|500px]]
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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.
   
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== CliniSpace ==
  
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Le simulateur CliniSpace a été développé en utilisant Unity et a gagné le concours de Serious Games « Federal Virtual World Challenge » en 2011. Il s’agit d’un Serious Game mettant en scène des environnements médicaux. L’objectif est d’entraîner les étudiants à guérir les patients, en analysant leurs symptômes et en s’habituant à utiliser les ustensiles virtuels (électroniques ou non) mis à leur disposition. Tout y est reproduit : médicaments, fournitures, échographies etc. Les malades réagissent en temps réel à leur traitement.
  
   
  +
==== Pulso de la Ciudad (AndroidApp & iOS) ====
−
[[File:EA2014_Sim3D_CliniSpace.png|center|thumb|500px]]
  
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[[File:Pulso.jpg|center|thumb|500px]]
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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.
   
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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.
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== Un exemple atypique : le projet Scalable Game Design ==
  
   
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== Les Réseaux de Capteurs ==
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[[File:EA2014_Sim3D_SGD.png|right|thumb|200px]]
  
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Le projet a pour but de permettre à des jeunes écoliers, garçons ou filles, de comprendre les notions de base de la programmation et plus généralement de l’informatique, en leur apprenant à créer leur propre jeu vidéo.
  
   
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Les capteurs et réseaux de capteurs dans les projets de Smart Cities sont de différents types complémentaires :
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L’objectif pédagogique est d’améliorer l’enseignement des sciences de l’informatique dans les écoles, en aidant les enfants à comprendre le fonctionnement d’un ordinateur, et des processus qui se cachent derrière les programmes qu’ils sont habitués à utiliser.
 
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• les réseaux de capteurs multi-usages installés pour le projet de la Smart City,
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• les capteurs via périphériques utilisateurs.
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=== Les Réseaux de Capteurs multi-usages ===
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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.
 
 
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[[File:ReseauCapteur.png|center|thumb|500px]]
−
A travers ce programme, l’écolier découvre le concept d’itérations, des conditions booléennes satisfaites ou non et même des callbacks. Après spécification des actions des personnages, le logiciel simule le comportement d’un vrai jeu vidéo en 3D.
  
   
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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.
−
== DEMONSTRATION : AgentCubes ==
  
   
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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.
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Le logiciel AgentCubes développé dans le cadre du projet Scalable Game Design simule l’interaction de la lumière sur les objets, les ombres, les collisions, la caméra virtuelle dans l’espace 3D etc. L’écolier ne s’occupe que de spécifier et définir l’intelligence artificielle des personnages de son jeu.
  
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Il caractérise le comportement de chacun de ses personnages en leur ajoutant des conditions if…then. Pour cela il dispose d’un ensemble de conditions prédéfinies telles que « is selected » ou « once every 1 second »… ainsi qu’un ensemble d’actions telles que « move », « play sound » ou encore « show message »…
  
   
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[[File:EA2014_Sim3D_AgentCubes.png|center|thumb|500px]]
  
   
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==== La Solution Santader ====
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Le projet a été testé sur 10000 écoliers, dont 45% de filles, sur 3 ans. Les résultats de l'expérience furent impressionnants : 64% des filles souhaitaient continuer dans l'informatique !
  
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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 :
   
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• pollution de l’air, bruit, radiations, qualité de l’eau, fuites d’eau,
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Nous pouvons en conclure que l'utilisation des technologies de jeux vidéos adaptées à l'éducation ouvrent les portes d'une nouvelle manière d'enseigner, très prometteuses pour l'avenir.
  
   
  +
• détection des Smartphones, niveaux électromagnétiques,
−
= Notes et références =
  
   
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• trafic, parking, contrôle équipements, éclairage public,
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- http://www.developereconomics.com/top-game-development-tools-pros-cons
  
   
  +
• ou encore des éléments plus innovants tels que :
−
- http://unity3d.com
  
   
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• publicités personnalisées sur les points de vente,
−
- http://www.unrealengine.com
  
   
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• supervision des signes vitaux des sportifs,
−
- http://www.projectanarchy.com
  
   
  +
• localisation des voitures personnelles sur les parkings.
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- http://www.ambientinsight.com
  
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La solution Santander est reprise sur le schéma ci-dessous :
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[[File:ReseauSantander.png|center|thumb|500px]]
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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.
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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).
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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.
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=== Les capteurs via périphériques utilisateurs ===
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Les Smartphones et autres équipements connectés de chaque citoyen (qui le souhaite) deviennent un élément du réseau global de capteurs.
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Pour y parvenir, les technologies se basent sur :
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• le réseau Internet mobile ou WIFI de l’appareil,
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• lorsque il est disponible, le capteur GPS de l’appareil,
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• une application à installer sur l’appareil,
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• et si besoin des informations saisies manuellement.
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==== Exemple : Nice City Pass ====
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[[File:Nice.png|center|thumb|130px]]
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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.
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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.
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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.
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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.
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== Conclusion ==
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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.
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= Notes et références =
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* http://www.smartsantander.eu/index.php/
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* http://fr.wikipedia.org/wiki/Ville_intelligente
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* http://blog.econocom.com/blog/open-data-au-service-du-citoyen-et-de-la-smart-city/
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* http://donneesouvertes.info/tag/smart-city/
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* http://www.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/ED73.pdf
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* http://www.astrakhan.fr/blog/?p=226
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* http://www.ville-nice.fr/Transport/Le-stationnement-intelligent
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* http://www.android-software.fr/nice-city-pass
  +
* China's Smart City Pilots: A Progress Report, http://www.computer.org/csdl/mags/co/2014/10/mco2014100072-abs.html

Latest revision as of 08:35, 14 November 2014

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

Motivation.png

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

Domaines.png

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

SmartSantander.jpg

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)

SmartSantanderRA.jpg

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)

Pulso.jpg

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.

ReseauCapteur.png

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 :

ReseauSantander.png

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

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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.

Notes et références

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