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Smart Water

Surveillance et gestion du cycle de l'eau

L’histoire et le développement des humains sont étroitement liés à l’eau. L’eau douce a été un facteur clé dans l’émergence des civilisations, non seulement dans la consommation humaine mais également pour l’agriculture et l’élevage. Les grandes civilisations se sont construites autour d’un approvisionnement régulier et contrôlé en eau. Plus tard, c’est l’industrialisation qui est devenue dépendante de l’eau et de son utilisation.

Aujourd’hui, la baisse des niveaux d’eau, les sécheresses, les inondations et la détérioration de la qualité de l’eau, peuvent être désastreuses pour les activités humaines. Dans le même temps, des populations manquent d’eau, pendant que d’autres en consomment au-delà de leurs besoins et à d’innombrables fins. Sur le dernier siècle, la consommation d’eau a été multipliée par 6.


La gestion du cycle de l’eau

 

Cycle eau Smart Water

La gestion intégrée du cycle de l’eau est une manière précise et efficace pour les services publics d’en gérer durablement la distribution et ainsi de maximiser les avantages pour la communauté et l’environnement. Le cycle démarre avec la récupération de l’eau depuis les rivières, lacs ou autres réservoirs d’eau. Par la suite, cette eau est traitée puis stockée pour une utilisation domestique ou agricole. Enfin, l’eau est traitée puis purifiée avant d’être distribuée.

La gestion du cycle de l’eau est vitale pour toutes les villes. Elle doit être surveillée, les réseaux d’égouts doivent être entretenus, les eaux pluviales récoltées et transportées, les eaux usées traitées et contrôlées. Le système doit être parfaitement pensé et il doit permettre de réagir lors de situations imprévues (catastrophes naturelles, inondations…).
Des réseaux de capteurs sans fil (WSN) peuvent aider à surveiller les conditions environnementales et la qualité de l’eau, en relevant les bonnes données, pour ensuite conduire à une meilleure utilisation des ressources.


Projet PRETESIC


Le projet PRETESIC a été mis en place en collaboration avec un Institut de technologie informatique, l’Université Polytechnique et la société TELEFONICA, puis déployé dans la ville de Valence (Espagne). Le système est capable de surveiller la qualité de l’eau grâce à la mesure de plusieurs paramètres environnementaux. L’une des forces du système est la rapidité de déploiement du réseau de capteurs sans fil.

PRETESIC surveille le réseau des égouts en temps réel et détermine la qualité de l’eau. Le système est capable de réagir contre les situations inattendues et et donc d’éviter des catastrophes comme les inondations par exemple.
L’avantage du système est le déploiement facile d’un réseau de capteurs sans fil dans la ville. Les autres types de systèmes exigeraient des études approfondies sur la région mais ce n’est pas le cas de PRETESIC qui permet de déployer les nœuds de capteurs partout et rapidement, pour ensuite commencer à recevoir les données immédiatement.

Les nœuds de capteurs sont utilisés pour mesurer les paramètres de l’eau tels que le pH, la température ou la conductivité. Le système repère également les éventuelles défaillances des engins et autres pompes à eau.


 

La solution

PRETESIC met en application les Waspmote Libelium qui mesurent les paramètres suivants :

  • Température
  • pH
  • Conductivité
  • Réaction d’oxydoréduction (réaction Redox)
  • Turbidité (désigne la teneur d’un fluide en matières qui le troublent)
  • Demande Chimique en Oxygène (DCO)
  • Ammoniac
  • Efficacité énergétique
Solution Smart Water

Les capteurs sont reliés au Waspmote Libelium

 

Waspmote Libelium

 

 

Caractéristiques des noeuds :

  • Chaque noeud dispose d’un écran LCD et d’un panneau de commande pour afficher les mesures, déployer le réseau et configurer les nœuds.
  • Autonomie jusqu’à 1 semaine (jusqu’à 1 mois si le panneau solaire est utilisé)
  • Les noeuds acceptent tout types de capteurs
Protocoles Waspmote

Chaque Waspmote intègre un GPS pour fournir la position précise et les informations de temps.

Libelium propose plusieurs modules sans fil pour la communication radio. Nous pouvons atteindre jusqu’à 12 km en utilisant le module 868 MHz. Les données peuvent être transmises par GPRS / 3G via un second module radio, afin d’assurer une meilleure disponibilité et redondance. Dans ce cas, les données les plus critiques sont toujours transmises.

Autre caractéristique du Waspmote, sa faible consommation :

• 9mA, mode « ON »
• 62uA, mode « ENDORMI »
• 0.7uA, mode « HIBERNATION"

Les Waspmotes sont, la plupart du temps, en mode “endormi”, afin d’économiser la batterie. En fonction de la programmation de l’utilisateur, le Waspmote se réveille et récupère les informations des capteurs, transmet les données via une communication sans fil puis se rendort. Chaque matériel est alimenté par des batteries rechargeables et un panneau solaire, ce qui rend le système complètement autonome.


Processus du déploiement


L’une des grandes facilités du système est sa rapidité pour déployer un réseau de capteurs sans fil, à partir d’un simple réglage à distance ; que ce soit pour la configuration du nœud ou le choix du capteur qui va relever les données. L’interface graphique est simple et son utilisation ne requiert aucune compétence particulière.

La grande particularité du déploiement et le choix de conception du système résident dans le fait que les noeuds n’ont pas d’emplacements fixes. Dans ce cas, les capteurs du système PRETESIC peuvent être installés n’importe où durant plusieurs heures, puis passer sur un autre emplacement pour une nouvelle mesure.

La grande particularité du déploiement et le choix qui a été fait dans la conception du système est le fait que les noeuds n’ont pas d’emplacement fixe. Dans ce cas, les capteurs du système PRETESIC peuvent être installés n’importe où durant plusieurs heures, puis passer sur un autre emplacement pour une nouvelle mesure.

Voir ci-dessous le noeud PRETESIC et le schéma expliquant le processus de collecte par l'unité mobile :

Noeud Pretesic
Schéma Processus collecte Libelium

Dès lors que le réseau a été déployé, l’unité mobile commence à recevoir les données. Les données sont ensuite transmises via le réseau Internet jusqu’à un serveur distant qui assure le stockage et le traitement.

Dans le même temps, l’unité mobile reçoit les données et les visualise en temps réel (via un écran embarqué). Au personnel de l’unité mobile de s’assurer que les données sont exactes et si la mesure a été correctement collectée.

Ci-contre, l’interface graphique de visualisation des données depuis l’unité mobile.

Interface graphique PRETESIC

 

 

 

Suite au déploiement du projet, la ville de Valence a mis sous contrôle la qualité de l’eau et plus précisément son cycle de traitement. L’eau est surveillée en temps réel et les différents éléments du réseau d’égouts sont contrôlés en permanence. Les données collectées permettront de réagir face à une situation de crise inattendue.

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