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Qu’est-ce qu’une Smart City ?

Comment imaginez-vous le monde dans 10 ou 20 ans ?… Cette question aurait eu une réponse très classique il y a quelques décennies. En effet tout le monde pensait à des voitures volantes, des gadgets très sophistiqués, voire même des extraterrestres pour ceux ou celles ayant une imagination débordante. Peu ont évoqué l’arrivée de la Smart City.

Aujourd’hui, à l’aube de 2021, même si on dénombre des innovations quotidiennes, nous ne sommes pas encore à ce stade là. Mais la technologie a tout de même fait de nombreux bons, et nous avons entamé de nombreuses révolutions, dont la 4ème révolution industrielle ou l’introduction de l’IoT (Internet of Things) qui permet d’imaginer de rendre notre quotidien de plus en plus intelligent et autonome. Dans ce cadre on commence à entrevoir ce que pourrait être la smart city de demain.

L’intelligence artificielle au cœur de la smart city

Intelligence artificielle écrit sur une machine à écrire

Avant d’introduire la définition de smart city, il serait judicieux de donner honneur au concept auquel elle doit son succès : l’intelligence artificielle. Un mot qui devient omniprésent sur Internet, dans les médias et qui vous intrigue peut-être même, mais que vous n’avez jamais vraiment eu le temps de comprendre…

L’intelligence artificielle (IA) est « l’ensemble des théories et des techniques mises en œuvre en vue de réaliser des machines capables de simuler l’intelligence »

Wikipedia

Pour faire simple le concept d’intelligence artificielle (IA) est de reproduire la capacité de penser, analyser et de prendre des décisions proches d’un cerveau humain. Aujourd’hui, à notre connaissance, aucun moteur ou concept d’IA ne se rapproche de ce niveau tant recherché. On retrouvera aujourd’hui des simulations d’intelligence qui sont plus des moteurs d’apprentissage performants comme le Machine Learning ou le Deep Learning.

Bien sûr, l’intelligence artificielle n’est pas la seule technologie en jeu pour répondre aux besoins de la smart city. On retrouvera également l’IoT, les réseaux et protocoles IoT, le cloud, Big Data, etc… Finalement toutes les innovations technologiques sont utiles afin de répondre à la complexité, au dynamisme et aux millions de variables associés à une ville.

Ville intelligente, le concept

Schéma Smart city

Une smart city, ou une ville connectée, est une ville qui implémente des technologies « intelligentes » qui ont pour but de faciliter et améliorer le quotidien de ses habitants tout en respectant la planète.

Vincent GACHE – Integral System

En effet, l’idée est que la technologie maîtrisée soit désormais utilisée à l’avantage des usagers et des collectivités afin de profiter intelligemment de la vie en milieu urbain. Grâce à des capteurs, des objets connectés, des robots,… et un meilleur traitement des informations, la ville peut s’adapter continuellement autour de la vie de la société. Mais vous imaginez bien qu’au niveau d’une ville, la quantité de données à traiter est gargantuesque. Elle nécessite donc d’utiliser des techniques adaptées. l’IA associée au Big Data en font parties.

De nombreuses initiatives vont aujourd’hui dans ce sens. Journal du net, à travers un article dédié, dénombrait 27 projets de mise en place de services intelligents dans 27 communes Françaises. Notre partenaire Advantech présentait déjà ce concept en 2014 dans son magazine MyAdvantech (Page 5). Aujourd’hui la vision de la smart city s’inscrit autour de plusieurs axes complémentaires :

  • Les infrastructures et bâtiments
  • Le transport
  • L’énergie

Ces 3 grands axes tournent tous autour d’un point central : La donnée. En effet, la technologie n’est rien si les informations extraites ne permettent pas de prendre des décisions éclairées plus efficacement et rapidement. La donnée doit être traitée afin d’adapter la ville aux nouveaux usages et nouvelles pratiques urbaines.

Comme vous l’aurez compris, ce concept est en pleine évolution et nécessite de nombreuses expérimentations. De nombreuses villes sont en cours d’étude ou de déploiement de tout ou partie de projets.

La donnée et l’open Data au cœur de l’intelligence

Bannière open data et données partagées

Comme énoncé plus haut, au centre du concept de Smart City se trouve l’information. Avant de traiter et analyser cette dernière il est primordial d’organiser une acquisition de données intelligente. L’industrie utilise ce concept depuis de nombreuses années. C’est pourquoi il n’est pas rare de retrouver des technologies éprouvées dans ce secteur au sein des projets de ville intelligente. On retrouvera des protocoles de communication sans fil comme le Wi-FI ou la 4G. Mais il sera aussi question des réseaux LoRaWan, Sigfox, NB-IoT ou LTE-M en fonction des besoins.

Une fois la donnée acquise il est nécessaire de la stocker. C’est là, qu’au niveau d’une ville, il est bien souvent nécessaire d’envisager des contenants de données de type Big Data ou des lacs de données (data lake). C’est ici, avec la partie analyse de données, que le data center entre en jeu. Ce ou ces derniers doivent être sélectionnés si vous souhaitez utiliser des données en mode cloud Hybrid ou alors juste sélectionner le service adapté comme Amazon Green Grass, Azure IoT Hub etc…

Présentation du site opendata du Grand Lyon
Site open data du Grand Lyon

Partage des données

Ensuite il est primordial de traiter cette donnée. C’est là où le concept d’Open Data entre en jeu. En France, le mouvement est en route (Certaines données sont accessibles au niveau de la France comme data.gouv.fr). L’idée est de mettre à disposition de tous les données. Ainsi, les experts de chaque corps de métier peuvent les utiliser au mieux, afin d’innover de concert avec l’évolution des usages. C’est bien souvent ici que l’Intelligence Artificielle trouve toute sa place. En effet la volumétrie et la complexité des données rend un traitement même automatisé quasiment impossible. C’est là que des concepts de modèles issus du machine learning ou Deep Learning entrent en jeu. Entièrement automatisés, ces derniers en les nourrissant de données dans le temps, apprendront à s’adapter aux situations et usages.

Les experts dans le transport utiliseront les données, issues du trafic par exemple, afin d’améliorer les trajets des bus.

L’ouverture de la donnée est centrale dans la stratégie de mise en place de solutions innovantes. Tout comme un projet IoT dans le secteur industriel, un projet de smart city ne peut être l’oeuvre d’un seul acteur. Ces concepts arriveront au bout à l’aide d’un ensemble d’acteurs agiles, chacun spécialisés dans des métiers bien distincts. L’open data concours à faciliter ce type d’associations.

Afin d’aller plus loin, il existe 2 principaux secteurs qui sont actuellement en pleine révolution : Le transport et l’énergie.

Domaine des transports au service de la ville

Le transport est bien souvent le point noir des moyennes et grandes villes. Le déplacement en milieu urbain est synonyme de stress et de perte de temps. Les smart cities ont pour objectif d’améliorer ces points tout en travaillant drastiquement sur le côté écologique. En appliquant les vertus de l’intelligence artificielle sur les moyens de transport ainsi que sur l’infrastructure routière, ceci aura un impact écologique sur la ville. En évoquant cela, on pense aux :

Tesla rouge

Voitures intelligentes qui rendront les trajets moins pénibles grâce à des données en provenance de fonctions comme : GPS intégrés, automatisations, voitures sans conducteurs, véhicules à assistance électronique …

Bus intelligent Navya

Transports publics optimisés : En recevant toute la donnée nécessaire de la part des sociétés de transport il sera possible d’adapter la navigation en fonction du trafic. On intègre les données de toutes sources comme le transport ferroviaire, bus, métro, tramway, camion ou encore les taxis.

Trafic et signalisation

Trafic et parking : Il est estimé qu’une gestion de la circulation et l’optimisation des parkings permettraient de gagner 60h de transport par an !

Projet de suivi de la gestion du trafic à Taipei à l'aide de caméra

La ville de Taipei à Taiwan, avec ses 7 millions d’habitants, utilise depuis quelques années une intelligence artificielle pour améliorer et fluidifier le trafic. Le tout est basé sur l’analyse des données issues de nombreux capteurs et caméras disséminées dans la ville.

Bien évidemment le domaine des transports pour la ville intègre bien plus que 3 concepts. Des technologies pour améliorer la logistique, l’écologie ainsi que la diminution des besoins en véhicule personnel sont à l’étude. La France teste actuellement de plus en plus les voies de covoiturage par exemple.

Ces améliorations ne seraient rien sans travailler sur l’amélioration du nerf de la guerre des communautés urbaines : l’énergie.

La gestion de l’énergie, un cheval de bataille pour la smart city

L’énergie est un des principaux points de vigilance de la smart city. De nombreuses initiatives ont été lancées il y a plusieurs années pour en améliorer la gestion. Historiquement, les mairies étaient concentrées sur la diminution de la consommation énergétique de la ville. De nombreuses technologies ont été largement adoptées comme l’utilisation de LED dans l’éclairage public. Mais aujourd’hui il faut aller plus loin. Il est nécessaire de pouvoir accéder en temps réel aux informations relatives aux énergies comme l’électricité mais également l’eau et le gaz. L’objectif est de réduire la consommation en découvrant les gaspillages et optimisant leurs utilisations.

Ces mesures écologiques sont au cœur du principe de la smart city. Ici encore, nombre de concepts et technologies se basent sur l’intelligence artificielle. La volumétrie des données issues de ces sources y est encore une fois pour beaucoup. Mais, afin de détecter ces utilisations il est nécessaire d’utiliser des capteurs ou objets connectés (IoT) qui permettront de remonter des données de consommation. Ils devront également être à même de transmettre des alertes.

Borne incendie connectée et intelligente
Borne incendie connectée et intelligente

Par exemple, dans le cadre des bornes incendie intelligentes. Certaines villes américaines ont rendu ces bornes « connectées ». Cela leur permet de détecter les fuites, calculer la consommation instantanée lors des interventions des soldats du feu ou encore de détecter les usages interdits en temps réel.

De manière globale une étude de ces données sur l’ensemble des consommations et usages permet de détecter les pertes, les fuites, les problèmes ou encore les incivilités.

Smart grids ou réseau électrique intelligent

smart grids en schéma dans une ville connectée

Il n’est pas possible de parler de smart city sans parler de Smart grids. Smart Grids est le terme anglais pour réseau électrique intelligent. L’idée est de fournir un réseau électrique qui favorise la circulation de l’information entre les fournisseurs et les consommateurs. Cela permet d’ajuster les flux en temps réel. Ainsi, théoriquement, cela diminuerait les gaspillages d’énergie peu stockable. Ceci dans l’objectif de ne produire que ce qui est nécessaire et ce instantanément.

Comment cela fonctionne ? Le concept est d’intégrer un réseau informatique composé de capteurs intelligents disséminés au sein du réseau électrique. Ensuite, il est nécessaire d’avoir un puissant système d’analyse qui s’appuie sur ces données afin de prendre des décisions. Ces dernières doivent répondre aux problématiques à court, moyen et long terme. L’intelligence artificielle est encore ici bien souvent là pour aider à la construction de ces modèles mathématiques d’analyse.

Plus que de l’informatique, une des idées derrière le smart grid, est également de consommer en flux tendu. La difficulté résultant dans l’association des besoins en face des différentes sources de production (même celle des consommateurs). De plus, une des volontés, est de faire en sorte que le consommateur d’énergie utilise une production proche de chez lui. Que ce soit une centrale, des panneaux photovoltaïques ou encore les éoliennes, plus la source est proche, mieux c’est. C’est d’autant plus nécessaire à l’heure des véhicules électriques ainsi qu’à la consommation électrique à outrance.

De nombreuses entreprises travaillent sur le smart gris en recherche et développement depuis de nombreuses années. Une des nouveautés dans ce domaine c’est d’ailleurs qu’il n’y a pas seulement des sociétés de service ou numérique qui y travaillent. On ne retrouve pas seulement des Veolia, GFI, IBM, G&E et autres. De nouveaux acteurs sont là comme Google, Cisco, Huawei et Amazon. De grands et petits industriels sont sur le sujet. On peut d’ailleurs facilement trouver de l’actualité sur le sujet.

De manière globale, une étude de ces données sur l’ensemble des consommations et usages permet de détecter les pertes, les fuites, les problèmes ou encore les incivilités.

D’autres secteurs se joignent à la fête

Les deux domaines que nous venons de voir ne sont que la partie la plus visible aujourd’hui. En effet de nombreux principes et secteurs entrent en jeu afin d’atteindre la ville intelligente.

Le Wi-Fi public

WiFi logo

Afin d’accélérer la démocratisation de l’accès à Internet, une idée reste présente : Le WiFi public et gratuit dans toute la ville. Aujourd’hui on le retrouve dans de nombreux magasins, bars et restaurants. C’est bien plus rare dans la rue. Même si nous sommes à l’ère de la 5G le réseau sans fil à encore de beaux jours devant lui. En effet il peut contenter de nombreuses personnes et répondre à de nombreux besoins.

Les procédures administratives dématérialisées

Logo de la république Française

Afin d’accélérer et fluidifier les procédures administratives, il existe une mouvance pour la digitalisation des processus administratifs. La mise en place d’une administration 100% digitale prendra du temps. Elle nécessitera également une réelle transparence de l’utilisation de nos données personnelles. En France la commission nationale de l’informatique et des libertés est la garante de ces protections. Plus que ça c’est même une des missions de la CNIL de travailler et suivre ce sujet.

La gestion des déchets et de la pollution

Tri dans des poubelles différentes

Cela fait des années que le monde est dans un objectif de diminution de la pollution . La technologie au sein des villes intelligentes peut rendre la gestion des déchets plus optimale et intelligente avec, par exemple, des capteurs dans les poubelles publiques. Les déchetteries deviennent elles aussi de plus en plus performante avec une meilleure gestion du tri.

La santé et la sécurité au cœur de la ville intelligente

Pompier en action

Un autre chantier lancé il y a de cela quelques années : rendre la santé et la sécurité plus intelligentes grâce aux technologies. Il existe de nombreuses solutions pour la sécurité comme la reconnaissance faciale même dans les foules. Cependant ces technologies demanderont un cadre juridique bien plus strict et transparent pour être mises en place.

La santé quant à elle s’équipe afin de devenir de plus en plus performante. Au delà des actes de santé qui s’améliorent grâce à des technologies toujours plus pointues, la robotique commence à s’inviter dans les hôpitaux. Des robots commencent à équiper les pharmacies pour récupérer les médicaments plus vite. Mais des études sont en cours pour qu’ils arrivent jusqu’à livrer directement l’infirmière ou le médecin et ce où qu’il soit.

De nombreuses autres innovations sont en cours dans le secteur que ce soit pour les alertes et alarmes, la sécurité ou encore la transmission d’informations immédiates en cas d’accidents.

Bien évidemment il existe des dizaines d’autres secteurs touchés par ces révolutions technologiques qui concourrent à améliorer la vie en ville.

Où en sommes-nous en France ?

La France même si elle n’est pas précurseur dans le domaine de la smart city, elle y travaille. De nombreuses initiatives sont en cours sur le sujet.

Depuis 2006, la ville de Paris a mis en place un programme nommé « Paris Ville numérique » afin de mettre à disposition des habitants de la capital les nouvelles technologies. En 2011, Paris est entrée dans la démarche d’Open Data et met à disposition des citoyens les informations qu’elle détient. Ils sont classés par thématiques comme l’administration, citoyenneté , Commerce, tourisme, culture, urbanisme et environnement. Cette stratégie de ville intelligente est durable est en cours et évolue chaque année.

Projet de ville connectée et smart city à Paris
Soruce – Agence Parisienne du climat

Lyon, quant à elle s’inscrit depuis quelques années dans une démarche de métropole intelligente à travers 104 projets d’expérimentation dans le secteur. L’objectif pour la capitale des Gaules est de rentrer dans une démarche d’innovation urbaine. Dans les grands sujets autour de la ville intelligente on retrouve un axe social, l’ouverture des données ou Open Data, la qualité de l’air, la transition énergétique ou smart grids, la gestion de l’eau, la santé ou encore les nouvelles formes de mobilité.

En France on retrouvera de nombreux autres projets comme Paris Smart city 2050 inventé par l’architecte Belge Vincent Callebaut. Mais il faut également compter avec Dijon et son concept onDijon pour optilmiser et mutualiser les équipements urbains. Ou encore Angers Loire métropole associée à Engie solution pour travailler autour des économies d’énergie et de la consommation plus intelligente. Les grandes métropoles numériques sont aussi de la partie comme Marseille, ou Toulouse

De nombreuses autres initiatives sont en route sur l’ensemble du territoire. N’hésitez pas à suivre les initiatives proche de chez vous directement sur les sites dédiés pour vos territoires.

L’état de la ville connectée dans le monde

Amsterdam et Toronto

Il n’y a pas que la France qui possède un projet smart city. De nombreuses mégalopole sont aussi dans cette notion de développement de territoire intelligent. On retrouvera Toronto au Canada qui était initialement une sorte de laboratoire pour Google. Mais ce projet est tombé à l’eau suite à la pandémie mondiale actuelle. Malgré tout, la vision smart city est toujours présente chez les habitants de la ville Canadienne. Nulle doute que de nombreux autres projets sont en cours.

Un autre laboratoire d’expérimentation est le Hub Smart city d’Amsterdam. Déjà considérée comme un haut lieu pour les startups européennes, la cité est fermement orientée vers l’innovation numérique. Les technologies d’information sont déployées partout afin de répondre à la multiplication des objets connectés. Nous avons donc la chance, en Europe, d’avoir de grands acteurs innovant régulièrement pour répondre au besoin d’amélioration de la qualité de vie des habitants.

Chez Integral System il nous semble primordial d’encourager l’innovation tout autant chez les entreprises ancestrales et pionnières dans ces secteurs technologiques que chez les startups agiles et inventives.

Integral System votre partenaire « Smart City »

Grâce à nos années d’expérience dans le secteur industriel, dans le domaine de l’acquisition de données, de l’énergie et du transport nous vous accompagnons pour sélectionner les meilleures solutions dans le cadre de vos projets Smart City. Nos ingénieurs et développeurs vous accompagnent du PoC (Proof Of Concept) à la mise en production !

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Integral System est expert en matériel informatique industrielle depuis 2003. Société Lyonnaise, installé à Villeurbanne, Integral est distributeur d'équipements informatiques à destination de l'industrie. Résolument tourné vers l'innovation, c'est depuis de nombreuses années qu'Integral System s'investie dans l'IoT et l'industrie 4.0