Réseaux d’eau intelligents
Démonstrateur à Grande échelle - Retour d’expérience
ProfesseurIsamSHAHROUR,http://ishahrour.com
Journéedel’OIEauIntelligenceNumérique:nouveauxoutilspourlagestiondesréseauxd’eau
Mercredi15mars2017- Paris
• Historiqueduprojet« SunRiseSmartCity »• ConceptSmartCity– Smartwater• Présentationdudémonstrateur« SunRiseSmart
City »• Résultatsetretourd’expérience
Plan
Démarrageen2010
Metteenplaceunprojetstructurantsurlaville,quicombine:- Infrastructuresurbaines- Développementdurable- Technologienumérique
ProjetSunRiseSmartCity
Collectivités:AMGVFLMCU,Région,ArtoisComm
International:W-SmartNewYorkUniversityPaysBas(Vitens)GrandeBretagne(Thames)Espagne(Acciona)
Opérateurs:• EauxduNord/Suez• EauxdeParis• Dalkia• ERDF• EiffageEnergie• LilleMétropoleHabitat
Laboratoiresderecherche:Ingénierie,STIC,Sciencessociales
Formation:Master(…),MastèreCréaCityLicence,Master
Centresd’innovation,pole,…PoleUbiquitaire,EuratechnologieCITC–EURARFIDPRN
Starts-ups :Stereograph,Noolittic,Inodesign,Calmwater,Planete oui,IXsane
Concertationetpartenariat
Conclusions(2011):- Leconcept« SmartGrid»(réseauxintelligents)présente
ungrandintérêt.- Appliquerceconceptsurl’ensembledesréseauxurbains
etsurleursinteractions
- Passerdesréseauxauxservices(SmartCity)
• Historiqueduprojet• ConceptSmartCity– Smartwater• Présentationdudémonstrateur• Résultatsetretourd’expériences
Plan
Infrastructures Usagersdéfisdela
ville
Sécurité,performancesSatisfaction,interaction
implication
Infrastructures Usagers
Technologie(Numérique,…)
Innovationssociales
Enjeuxetdéfis
Solutions
Sécurité,performances Satisfaction,interactionimplication
Défispourleservicedel’eau:
• Gestiondepatrimoine• Détectionetréparationdesfuites• Contrôledelaqualitédel’eau– détectionprécocedela
contamination• Réduirelaconsommationd’énergie• Information,sensibilisationetinteractionaveclesusagers
Difficultés:- Servicedebase(Nécessitéd’assurerlacontinuitéduservice)- Patrimoinecomplexe,trèsétendu- Généralementâgé,mal(pasassez)identifié- Enterré(pasvisible…)- Eninteractionaveclesautresréseaux- Difficultésd’accèsàl’énergieetauxréseauxdecommunication- Coûtélevéd’investissementetdefonctionnement
Défispourleserviced’eau
Commentfairepour:• Améliorerlasécurité• Améliorerlesperformances(réduirelesfuites,…)• Optimiserlesinvestissementsetlesdépensesdefonctionnement
Commentlenumériquepeutaideràatteindrecesobjectifs?
TechnologieNumérique
Internet
RéseauxSociaux
• Mesurer• Analyser• Fairedesactions
Internetdesobjets
Chaqueobjetpeut:• Êtreidentifié• Géo-localisé• Communiquer
Capteursetactionneursintelligents
BigData &dataanalysis,expertsystem,..
Réalitéaugmentéeetréalitévirtuelle
Lesdrones
Tempsréel
Technologienumériquedanslaville
VoirAnalyserComprendreAméliore
Technologie IntelligenceCollective
Health,EducationArt,Culture
BIGDATAdigital,images,movies,audios
Moredata
DesdonnéespertinentesOndisposedesdonnéeshistoriquesetentempsréelsurlescomposantesdelaville(infrastructures,services,usages,…)etsursonenvironnement.
Pourrésumerla«SmartCity »
L’invisibledevientvisible
Quandonvoitleschosesonfaitduprogrès
Pourrésumerla«SmartCity »
CréerdelavaleurDonnerdelavaleurauxdonnéesàtravers:
• Leurmisedansuncontextespatialettemporel• Croisementavecd’autresdonnées
Pourrésumerla«SmartCity »
Développerdesmodèlesprévisionnels:Destechniquesd’analyse,d’apprentissageetdeBigDatapermettentdedévelopperdesmodèlesprévisionselpourlessystèmesurbainscomplexes
Pourrésumerla«SmartCity »
SécuritéetrésilienceLesdonnéesentempsréel+lesmodèlesprévisionnelspermettentdedétecterrapidementlesanomalies.
Lestechniquesdecommandepermettentde:• Confinerlesanomalies• Assurerunfonctionnementenmodedégradé• Rétablirrapidementlefonctionnement
Pourrésumerla«SmartCity »
OptimisationLesdonnéessurlavillepermettentde:
• Optimisersonfonctionnement,• Réduirelesconsommations• Réduirelapollution
Pourrésumerla«SmartCity »
Usagers,acteursdelaville• Lesdonnéesetlesanalysessontmisesàladispositiondes
usagers.• Lesusagersremontentdesdonnéesd’observationetd’évaluation.• Participentd’unemanièrepluséclairéeetactive
Pourrésumerla«SmartCity »
Denouveauxservices:• Santé,éducation,• Mobilité• Tourisme• Administration• Personnesâgéesouàmobilitéréduite
Pourrésumerla«SmartCity »
Améliorerl’attractivité- Politiquededéveloppementdurable- Servicesaméliorés- Sécuritérenforcée- Cadredevie- Imagemoderne- Activitétournéeversl’économiedelaconnaissance
Pourrésumerla«SmartCity »
• Historiqueduprojet• ConceptSmartCity– Smartwater• Présentationdudémonstrateur« SunRiseSmart
City »• Résultatsetretourd’expériences
Plan
Expérimentation(Démonstrateur)
Déployerdanslaville?
Petiteville(110Hectares)• 25000usagers• 140bâtiments
Siteduprojet«CitéScientifique»
Siteduprojet«CitéScientifique»
100kmderéseaux
• Eaupotable• Assainissement• Chauffage,Gaz• Électricité(HT,BT)• Eclairagepublic
Architecture dusystème
Plateformedepilotage
Systèmed’information
• Donnéesdepatrimoine(SIG,BIM)
Outilsd’analyse
CommunicationServeurweb
• EquipesTechniques• Equipesdegestions• Usagers• EquipesAcadémiques
Communication:• Réseauxfilaires• Réseauxsansfils
• Bâtiments• Réseauxurbains
Mesureetcontrôledesinfrastructures
• Mesurescapteurs
AutresDonnées
• Environnement• Transport• Secours
• Autresdonnées
Travailréalisé
1.Systèmed’information(SIG)pourtouslesréseaux
3.Analysedesdonnées4.Recommandations
• Eaupotable• Assainissement• ChauffageUrbain• Electricité• Voiries
2.Instrumentation:Plateformedepilotage- Développementpropre(ArcGIS)
- OsiSoft- OpenDataSoft
SIG:Intégrerlesdonnéessurlesréseaux,bâtiments,…etsurleurfonctionnementdanslemêmesystèmed’information
Sécuritépublique
Réseaud'assainissement
Réseaud'électricité
Réseaudechauffage
Réseaud'eau
Caractéristiquesdusite
Bâtiments
SunRiseSite pilote de la ville intelligente et durable
Réseaud'eauRéseaudechauffageRéseaud'assainissement
Réseaud'électricité Chauffage
EaupotableThèsesdedoctorat• EliasFarah« Détectiondesfuites »- thèsesoutenueenNov 2016• Amani Abdallah« Contrôleentempsréeldelaqualitédel’eau -
Qualificationdescapteursintelligents»,décembre2015• ChristineSaab« Contrôleentempsréeldelaqualitédel’eau -
Contrôleinsitu»,thèseencours
Partenariat
1)Laboratoirecommun(CEA-LIST,W-Smart,KWR)
2)ChaireInternationale(Région)3)Chaireindustrielle (EauxduNord/Suez)4)ProjetsINCOMetBIOSMART(EauduNord,EauxdeParis,Vitens,KWR,CEA-LIST)
TWULDemositeLondon- UK
SmartBurgosBurgos-Spain
VIPLeeuwarden-Netherlands
SunriseLille- France
ProjetEuropéenSmartWater4Europe
SmartWater4Europe
• Historiqueduprojet• ConceptSmartCity– Smartwater• Présentationdudémonstrateur« SunRiseSmart
City »• Résultatsetretourd’expériences
Plan
• 15 km de conduites
• Complexe et maillé
• Près de 60 ans
RéseauEaupotable
2013 2014 20150
50000
100000
150000
200000
250000
300000
350000
400000To
tal c
onsu
mpt
ion (m
3 )
Consommationannuelle
Détectiondesfuites
Instrumentation
• 90 compteurs d’eau télé-relevés
Instrumentation
Eaupotable
VHF 169 MHz
Portail de restitution des données
GPRS
ConsommationbâtimentP2- Mai2014
Instrumentation
5 capteurs de pression
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
4/20/201512:00:00AM
4/21/201512:00:00AM
4/22/201512:00:00AM
4/23/201512:00:00AM
4/24/201512:00:00AM
4/25/201512:00:00AM
4/26/201512:00:00AM
4/27/201512:00:00AM
Pressure(b
ars)
Consum
ption(m
3 )
Flowandpressureprofileduring aworking week intheChemistry sector
Exempledemesure
54
Détectiondesfuites
DMA– BilandevolumeMNF– EcoulementdenuitProfiledeconsommation(traitementdedonnées,proba,stat,RNA)
Détectiondesfuites:bilandevolumeVolumeperdu/jour(m3)
Détectiondesfuites:bilandevolume
VolumeperduDepuis01/01/2015
Détectiondesfuites:bilandevolume
58
Fuitesdétectées
Contrôleentempsréeldelaqualité
S::canmicrostation
UV
Turbidité
TOC
Température
pH
Chlorelibre
Conductivité
Couleur
Vuelatérale60mm
Vueenplan
1mm
4mm
Indice de réfraction à Puce optique MZIà Electronique dédiéeà Logiciels et algorithmesà Communication de données (GPRS)
OptiquaEventLabsystem
Eauderobinet
S::can
Vidange
Injectionsdecontaminant
41m
61m
Optiqua
Pilote en laboratoire
Réservoir
Injection
Pointdemesure
64
• Longueur totale = 61 m
• Tuyaux opaques double couches (Aluminuim–Plastique)
• Diamètre = 16mm
• Vannes
• Clapets antiretours
• Réservoir d’alimentation
• Vidange
• Ventouse
• Compresseur d’air comprimé
Pilote pour l’étude de la contamination accidentelle
-0,04
-0,02
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0 20 40 60 80 100 120 140
Chan
gemen
tdeph
ase
Temps(minutes)
y=0,0015x+0,0191R²=0,86853
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Chan
gemen
tdeph
ase
Concentrationajoutée(mg/L)
Injection du Cadmium
Contaminantschimiques/Optiqua
108UFC/ml
107UFC/ml
108UFC/ml
108UFC/ml
107UFC/ml
107UFC/ml
InjectiondebactériesE.Coli
105CFU/ml106CFU/ml107CFU/ml108CFU/ml
Turbidity(S:Scan)
67
Installation sur le réseau du campus
Valve anti-retour Evacuation d’eau
Mesure sur un bâtiment d’enseignement
Réseauxd’assainissement
L : 31 kmD: 150 à 1200 mm
Réseaud’eauxpluviales
Réseau principal
Réseau secondaire
Réseau principal
Réseau secondaire
Réseau principal
Réseau secondaire
4km
12km
D=100-250mm
930regards
Réseaudeseauxusées
Instrumentation
SondedébitmètreTransmetteurPackBatterie
Débitjournalier
Détection d’Anomalies
80m3/h10m3/h
Conclusion
Retourd’expériencetrèspositif
Eaupotable:– Unsystèmeopérationnelpourlesfuites– Endéveloppement/testpourlaqualité
Conclusion
Assainissement– Opérationnelpourlesuividesparamètreshydrauliquespourl’eaupluviale..nécessitédemaintenance
– Entest/développementpourleseauxusées