Conference Smart city - ENPO, Oran 270915

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Conférence d'Isam Shahrour à l'Ecole Nationale Polytechnique d'Oran sur le thème de la Smart City en 3 questions :Pourquoi ?Concept? Quel retour d’expérience ?

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Conference Smart city - ENPO, Oran 270915

  1. 1. •  Pourquoi  ?     •  Concept?     •  Quel  retour  d’expérience  ?       Isam  Shahrour,  professeur  Lille1/Polytech’Lille   Responsable  du  projet  SunRise-­‐  Smart  City   Oran,    Algérie,  27  Septembre  2015   La  Smart  City  «  Solu3on  innovante  pour  la   ville  »  en  3  ques3ons:    
  2. 2. Projet  de  recherche  structurant  sur  la   «Ville  de  demain»?       2010    
  3. 3. La  Technologie  Numérique  a  révoluKonné  et  conKnue  à   révoluKonner  de  nombreux  secteurs  :  musique,  photo,   édiKon,  tourisme,  distribuKon,  banque,  ndustrie,…   Quel  peut  être  son  apport  à  la  ville  ?   Constat     Ville   Technologie  Numérique     Difficultés    
  4. 4. Collec3vités  :   •  AMGVF     •  Région  NPdC   •  Lille  Métropole   •   ArtoisComm   Interna3onal:   •  W-­‐Smart     •  Villes     •  Opérateurs     •  Académiques  (NYU,  KWR   Opérateurs  :     •  Suez/Eaux  du  Nord   •  Eaux  de  Paris   •  Veolia   •  Dalkia,  ERDF   •  Eiffage  Energie   •  IBM,  Orange,..   Laboratoires:   •  Ingénierie,  STIC,       •  Sciences  sociales     Forma3on   •  Master  interna3onal   •   Mastère  CréaCity   Start-­‐ups  :     •  Stereograph,  NooliTc,   •   Inodesign,  Calmwater   Centres  d’innova3on  (Numériques),     •  Clusters  (ubiquitaire,..)   •  CITC  
  5. 5. 4  ans  après,…   •  Un  projet  de  très  grande  visibilité  au  niveau   naKonal  et  internaKonal   •  Large  partenariat  public  privé,  naKonal  et   internaKonal   •  Modèle  pour  les  autres  universités  et  pour   d’autres  systèmes  urbains  (ville,  quarKer,..)  
  6. 6. Contrat  de  plan  Etat  -­‐  Région     CPER  (2015  –  2020)   «Territoire  catalyseur  d’innova3on»  
  7. 7. Créa3on  d’un  centre  d’exper3se  et  de   conseil  «  Smart  City  »  aux  collec3vités  et   aux  maitres  d’ouvrages    
  8. 8. •  Pourquoi  ?     •  Concept  de  la  Smart  City?     •  Quel  retour  d’expérience  ?       La  Smart  City  ville  »  en  3  ques3ons    
  9. 9. Ville   •  QuarKer   •  Parc  de  BâKments   •  BâKment   •  Réseau  (eau,  électricité,  gaz,..)   •  Service  (transport,  déchet,..)   Intelligente   SoluKon  «innovante  »     Intérêt    «collecKf  »     •  Environnement     •  Société     Défis,    difficultés,  ambiKons    
  10. 10.  Défis  de  la  ville     •  Croissance  démographique   •  Qualité  de  vie  –  accès  aux  services  urbains   •  Les  Infrastructures  
  11. 11. Développés   En  voie  de  développement   Urbain   En  voie  de  développement   Rural   Croissance  démographique  
  12. 12. En  2030:   •  Près  de  2  milliards  de  nouveaux  résidents  dans   les  villes.   •  Besoin  de  400.000  km2  de  construcKon  en  zone   urbaine  (doublement  de  la  surface  construite  dans  le   monde)  
  13. 13. Tau  de  dépendance  :     Popula3on  hors  âge  de  travail/popula3on  en  âge  de  travail     Vieillissement  de  la  popula3on  
  14. 14. Tau  de  dépendance   Vieillissement  de  la  popula3on   2010   2030   2050   Le  Japon  
  15. 15. Tau  de  dépendance  :     Vieillissement  de  la  popula3on   60  
  16. 16. Pourquoi  ?      Défis  de  la  ville     •  Croissance  démographique   •  Qualité  de  vie  –  accès  aux  services  urbains   •  Les  Infrastructures  
  17. 17. •  1  milliard  sans  accès  aux  services  d'eau  potable   •  Fuite:  50%  dans  certaines  villes   •  Grande  dégradaKon  de  la  qualité   Eau  potable    
  18. 18. •  2,4  milliards  sans  accès  au  service  d’assainissement   •  InondaKon,  polluKon,  santé  publique   Assainissement  
  19. 19. Transport  :   Des  heures  dans  les  bouchons  :  perte  de  temps,   consomma4on    d’énergie,  émission  de  pollu4on     Sécurité    
  20. 20. Pollu3on  de  l’air   OMS  :  PolluKon  de  l’air  tue  près  de  7  millions  chaque   année  
  21. 21. La  ville  :  80%  du  gaz  à  effet  de  serre   Réchauffement  Clima3que    
  22. 22. La  précarité  -­‐  Les  bidonvilles     La  popula3on  dans  les  bidonvilles:   •  Près  de    780  million  en  2000   •  900  and  1,500  million  en  2020    Bidonville  de  Bombai  :  Près  d’un  million  
  23. 23. Pourquoi  ?      Défis  de  la  ville     •  Croissance  démographique   •  Qualité  de  vie  –  accès  aux  services  urbains   •  Les  Infrastructures  
  24. 24. Infrastructures urbaines
  25. 25. Electricité  :   •  Ligne  haute  tension:  600  000  km   •  Ligne  basse  tension:  670  000  km   •  Transformateur:  726  000   Bâ3ment  et  infrastructures  en  France     Eau  :   •  Réseau  d’eau  portable  :  1  050    000  km   •  Réseau  d’assainissement  :  370  000  km     (un  patrimoine  de  près  de  200  milliards  €)    Logement  :  Près  de  34  millions  
  26. 26. 80%  (France)   Vieillissement  des  infrastructures    
  27. 27. 10  mars  2015   Vieillissement  des  infrastructures     En  France  :  Un  pont  est  fermé     chaque  jour  
  28. 28. Vieillissement  des  infrastructures     Aux  Etats  Unis  (ASCE,  2013):     •  Infrastructures  fortement  dégrées  (D+)   •  Besoin  :  $  3.6  Billions  d’invesKssement    
  29. 29. Pays  en  voie  de  développement  :    
  30. 30. Besoin  annuel  en  inves3ssements:     1,8  à  2,3  trillions   Transport     Electricity   Water   Telecom  
  31. 31. •  Pourquoi  ?     •  Concept  de  la  Smart  City?     •  Quel  retour  d’expérience  ?       La  Smart  City  ville  »  en  3  ques3ons    
  32. 32. La  ville   Popula3on  :   •  Croissance  (explosion)   •  Vieillissement   Services  urbains  défaillants:   •  Transport   •  Eau,  Energie   •  Déchets     •  Télécom     Pollu3on     •  Santé    publique   •  Réchauffement  climaKque     •  Disponibilité  des  ressources   Infrastructures:   •  Vieillissement   •  Absence   Exigence  accrue  :   •  PopulaKon   •  Environnementale     Crise:   •  Economique     •  Sociale   •  Financement    
  33. 33. Croissance  urbaine   Patrimoine     Vieillissement   Pollu3on   Gouvernance   Socio-­‐responsable     Eco-­‐responsable     Future  généra3on     Crise  financière   Transformer  la  ville   Révolu3on  Numérique  ?  
  34. 34. Révolu3on  numérique   •  Accès  internet   •  Réseaux  sociaux   •  Téléphone  portable     •  Internet  des  objets  
  35. 35. Chaque  objet     •  IdenKfiant  unique   •  Localisé   Internet  des  objets     Peut  effectuer  :   •     Des  mesures     •     Stockage  de  données   •     Analyse  (intelligence  embarquée)   •     CommunicaKon  avec  d'autres  «objets»  
  36. 36. Internet  des  objets  
  37. 37. Capteurs  et  ac3onneurs  intelligents  
  38. 38. Concept  «  Smart  City  »   Comment  gérer  d’une  manière  op3male  un   système  très  complexe  (la  ville)  qui  est  cons3tué   de  plusieurs  systèmes  (système  de  système)  ?   Deux  piliers  :   •  ExploitaKon  opKmale  des    données  (la  connaissance)   •  Partage  acKf  de  la  connaissance  et  de  la  décision      (L’intelligence  collecKve)  
  39. 39. Concept  «Smart  City  »   Numériser  les  données   de  patrimoine   •   Réseaux  (SIG)   •   Bâ3ments  (BIM)  
  40. 40. Concept  «  Smart  City  »     2)  Instrumenter  le  patrimoine Données  de  fonc3onnement   1)  Numériser  les  données  de   patrimoine   •   Réseaux  (SIG)   •   Bâ3ments(  BIM)  
  41. 41. Concept  de  Smart  City     3)  Collecter  les  données  d’usage   2)  Instrumenter  le  patrimoine  :   Données  de  fonc3onnement   1)  Numériser  les  données  de   patrimoine   •   Réseaux  (SIG)   •   Bâ3ments(  BIM)   Système  d’informa3on  
  42. 42. Concept  de  Smart  City     •  Stocker   •  Analyser   •  Commander     •  Sécurité   •  OpKmisaKon   Système   d’informa3on  
  43. 43. Concept  de  Smart  City     •  Stocker   •  Analyser   •  Commander   Système   d’informa3on   Partager   Décider    
  44. 44. •  Pourquoi  ?     •  Concept  de  la  Smart  City?     •  Quel  retour  d’expérience  ?                (Projet  SunRise  Smart  City  »   La  Smart  City  ville  »  en  3  ques3ons    
  45. 45.      Projet  SunRise  Smart  City  
  46. 46. Expérimenta4on     (Démonstrateur)     Implémenter  dans  la  ville  ?  
  47. 47. Collec3vités  :   AMGVF     LMCU,     Région,     ArtoisComm   Interna3onal:   W-­‐Smart     New  York  University     Pays  Bas  (Vitens)   Grande  Bretagne  (Thames)   Espagne  (Acciona)   Opérateurs  :     •  Eaux  du  Nord/Suez   •  Eaux  de  Paris   •  Dalkia   •  ERDF   •  Eiffage  Energie   •  Lille  Métropole  Habitat     Laboratoires  de  recherche  :   Ingénierie,  STIC,       Sciences  sociales     Forma3on  :   Master  (…),  Mastère  CréaCity   Diplômes  d’ingénieurs   Centres  d’innova3o,  pole,…     Pole  Ubiquitaire   CITC  –EURARFID   PRN   Starts-­‐ups  :     Stereograph,  NooliTc,    Inodesign,  Calmwater,   Planete  oui,  IXsane   Projet  SunRise  :  large  partenariat  
  48. 48. Pe3te  ville  (110  Hectares)   •  25  000  usagers   •  140  bâKments  (320  000  m2)   •  100  km  de  réseaux  urbains   Projet  SunRise  «Cité  Scien3fique»  
  49. 49. C1  –  Chimie  (1966)   Polytech’Lille  (2000)   IUT      (2006)   Learning  Center  (2016)   BâKment  D     (RénovaKon  /Extension,  2019)    
  50. 50. 100  km  de  réseaux  urbains     •  Eau  potable   •  Assainissement   •  Chauffage  urbain,     •  Gaz     •  Électricité  (HT,  BT)   •  Eclairage  public   •  Voiries      
  51. 51. Plateforme    de  pilotage  Système   d’informa3on   •  Données  de  patrimoine  (SIG)   Ou3ls    d’analyse   Communica3on   Serveur  web   •  Equipes  Techniques   •  Equipes  de  ges3ons   •  Usagers   •  Equipes  Académiques   Architecture  du  système  «SunRise  »   Communica3on  :     •  Réseaux  filaires     •  Réseaux  sans  fils     •  Bâ3ments     •  Réseaux    urbains   Mesure  et    contrôle  des    infrastructures     •  Mesures  capteurs     Autres  Données   •  Environnement   •  Transport   •  ISecours   •  Autres  données  
  52. 52. Travail  réalisé       1)  Système  d’informa3on  :   •  Réseaux  urbains  et  bâKments  dans  un  SIG  (80  %  du  patrimoine)   •  InstrumentaKon  des  réseaux   •  Collecte  des  données  de  foncKonnement   2)  Analyse  des  données   3)  Premiers  résultats  et  recommanda3ons    
  53. 53. Système  d’informa3on     On  dispose  d’un  système  d’informa3on  géo-­‐localisée   (SIG)  et  vérifiée  sur:   •  L’ensemble  des  infrastructures     •  Leurs  équipements   •  Les  données  de  maintenance      
  54. 54. Système  d’informa3on   Assainissement  
  55. 55. Réseau  d’eau  Intelligent  
  56. 56. Réalisa3ons:      Chaire  InternaKonale  (Région)   Chaire  industrielle  (Eaux  du  Nord  /Suez)   Projets  INCOM  et  Bio  Smart  (Eaux  du  Nord,  CEA-­‐LIST,  Eaux  de   Paris,  W-­‐Smart,  Vitens)    
  57. 57. TWUL  Demo  site   London     Smart  Caceres   Caceres     VIP   Leeuwarden     Sunrise     Lille     Projet  Européen  SmartWater4Europe  
  58. 58. •  90 compteurs télé-relevés •  6 Capteurs de pression 16  km  de  réseaux     Réseau  d’eau  
  59. 59. Consomma3on  bâ3ment  P2  -­‐  Mai  2014    
  60. 60. Intellisonde   Qualité:  contrôle  en  temps  réel  
  61. 61. Pilote  en  laboratoire  :  qualifica3on  et  recherche    
  62. 62. 108      UFC/ml   107      UFC/ml   108      UFC/ml   108      UFC/ml   107      UFC/ml   107      UFC/ml   Injec3on  of  E.  Coli                                                105        CFU/ml                                        106        CFU/ml                                        107        CFU/ml                                          108        CFU/ml                       Turbidity  (S:Scan)    
  63. 63. Chauffage    Urbain    
  64. 64. SunRise Site pilote de la ville intelligente et durable Réseau  d'eau   Système  de  chauffage     Produc3on  de  la  chaleur   Réseau  primaire   Réseau  secondaire  
  65. 65. Sta3ons  d’échange   -­‐  Mesure  des  consomma3ons  et  des    paramètres  de  pilotage   -­‐  Pilotage  local   Réseau     primaire  Réseau     secondaire  
  66. 66.  Exemple  de  mesure:  Bâ3ment  «M1»   Consomma3on   Température  extérieure  
  67. 67. Courbe  de  chauffe   Jours  de  la  semaine   Consomma3on   Température  extérieure  
  68. 68. Synthèse:   On  peut  améliorer  d’une  manière  sensible  les   performances  du  système  de  chauffage:   -­‐  Améliorer  certains  équipements  techniques   (traitement  d’air,..)  (Energie  et  Santé..)   -­‐  Moderniser  le  système  de  régula3on  (Smart)   -­‐  Intégrer  l’occupa3on  des  locaux  dans  la  ges3on    
  69. 69. Décisions:     2)  Lors  du  renouvellement  du  contrat  de  chauffage  (2016)   •  Passer  à  un  réseau  de  chauffage  intelligent    (Economie  de   l’ordre  de  20%)   •  InvesKssement    important  (équipement,  régulaKon,..)  financé   par  les  économies   1)  Mise  en  place  d’une  cogénéra3on  (2015)    
  70. 70. Réseau  Electrique    
  71. 71. Réseau  Electrique     A2   M6   HT:  20  kV  LT:  380  V   Supply   FAULT!!   A2  
  72. 72. Building  C4   Month   Consump3on  [kWh]   January     58,969   February   59,275   March   68,045   April   64,659   May   65,339   June   66,324   July   65,984   August   51,273   September   59,666   Total   559,534  kWh   1  800   1  900   2  000   2  100   2  200   2  300   2  400   Saturday,  March   Monday,  March   Wednesday,   Friday,  March  07,   Sunday,  March   Tuesday,  March   Thursday,  March   Saturday,  March   Monday,  March   Wednesday,   Friday,  March  21,   Sunday,  March   Tuesday,  March   Thursday,  March   Saturday,  March   Monday,  March   0   20   40   60   80   100   120   03/01/14   03/03/14   03/05/14   03/07/14   03/09/14   03/11/14   03/13/14   03/15/14   03/17/14   03/19/14   03/21/14   03/23/14   03/25/14   03/27/14   03/29/14   03/31/14   kWh   Hourly  Consump3on  [March  2014]   0   10  000   20  000   30  000   40  000   50  000   60  000   70  000   80  000   kWh   Monthly  Consump3on  [March  2014]   Daily  Consump3on  [March  2014]   kWh  
  73. 73. Demande  de  charge     0   1  000   2  000   3  000   4  000   5  000   6  000   Friday,   March  01,   2013   Monday,   April  01,   2013   Wednesday,   May  01,  2013   Saturday,   June  01,   2013   Monday,  July   01,  2013   Thursday,   August  01,   2013   Sunday,   September   01,  2013   Tuesday,   October  01,   2013   Friday,   November   01,  2013   Sunday,   December   01,  2013   Wednesday,   January  01,   2014   Saturday,   February  01,   2014   Saturday,   March  01,   2014   Tuesday,   April  01,   2014   Consump3on  ]kWh]   Date   Fixed  Demand  Charge  V.S.  Real  Demand  Charge  
  74. 74. Suites  :   •  Analyse  des  réseaux  secondaires   •   VérificaKon  dans  les  bâKments   •  RecommandaKons  «travaux»     •  ProgrammaKon  du  foncKonnement  de  certains   équipements  ??   • Réduire  la  puissance  souscrite  ??  
  75. 75. Suites  :   En  2016  :  Rénova3on  de  l’éclairage    public   (Smart  Système)   Economie  de  40  à  50    %  
  76. 76. Logement  social  
  77. 77. Logement  social  en  France  :  4,8  millions  d’unités     Qualité  de  Construc3on  
  78. 78. Comment  la  technologie  «  Smart  »  peut  aider  à  :   -­‐  Réduire  les  consommaKons  des  charges   -­‐  Améliorer  le  cadre  de  vie   -­‐  Développer  de  nouveaux  services  
  79. 79. Cahier  des  charges  LMH/LGCgE   •  Suivre  en  temps  réel   Ø  Les  paramètres  de  confort:   •  Température   •  Humidité   •  Qualité  de  l’air   •  Luminosité   •  Bruit   Ø  Les  consomma3ons:   •  Électricité   •  Chauffage   •  Eau   Ø  D’autres  paramètres:     •  Présence   •  Ouvertures   •  Alarme  incendie      
  80. 80. Système  d’instrumentaKon  :   ConcepKon,  fabricaKon  et  intégraKon  
  81. 81. T  =  19°   H  =  45%     T  =  19°   H  =  45%   Qualité  =   A     T  =  19°   H  =  45%     T  =  19°   H  =  45%   19:35   T  =  19°   H  =  45%   Consomma3on   •  Electricité   •  Eau  Froide   •  Eau  Chaude       Actuellement   Historique   Commande   Alertes   Analyses   Interface  convivial  
  82. 82. Appartement  pédagogique  
  83. 83. Réseaux  urbains:   •  Réseau  d’assainissement   •  Eclairage  public   Développements  en  cours  ou  à  venir     CROUS  :   •  Résidences  universitaires     •  Restaurant  Universitaire     Réseau  social  (SunRise)     •  Nouveaux  services,  informa3ons,..   •  Interac3on  avec  les  usagers   •  sensibilisa3on,..      
  84. 84. Forum  SUNRISE  –  Smart  City     Lille  –  2015   Le  rendez-­‐vous  InternaConal  des  acteurs  de     la  Smart  City   9  –  10  Novembre   Cité    ScienCfique,  Polytech’Lille,  France  

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