Démonstrateur à grande échelle de « Smart Water »

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


CréerdelavaleurDonnerdelavaleurauxdonnéesàtravers:

• Leurmisedansuncontextespatialettemporel• Croisementavecd’autresdonnées


Développerdesmodèlesprévisionnels:Destechniquesd’analyse,d’apprentissageetdeBigDatapermettentdedévelopperdesmodèlesprévisionselpourlessystèmesurbainscomplexes


SécuritéetrésilienceLesdonnéesentempsréel+lesmodèlesprévisionnelspermettentdedétecterrapidementlesanomalies.

Lestechniquesdecommandepermettentde:• Confinerlesanomalies• Assurerunfonctionnementenmodedégradé• Rétablirrapidementlefonctionnement


OptimisationLesdonnéessurlavillepermettentde:

• Optimisersonfonctionnement,• Réduirelesconsommations• Réduirelapollution


Usagers,acteursdelaville• Lesdonnéesetlesanalysessontmisesàladispositiondes

usagers.• Lesusagersremontentdesdonnéesd’observationetd’évaluation.• Participentd’unemanièrepluséclairéeetactive


Denouveauxservices:• Santé,éducation,• Mobilité• Tourisme• Administration• Personnesâgéesouàmobilitéréduite


Améliorerl’attractivité- Politiquededéveloppementdurable- Servicesaméliorés- Sécuritérenforcée- Cadredevie- Imagemoderne- Activitétournéeversl’économiedelaconnaissance


• 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

Démonstrateur à grande échelle de « Smart Water »

Environment

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