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Minimum
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•  Recomman...
Développements	
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•  Eclairage	
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Développements	
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-­‐  Mul.	
  paramètres	
  
-­‐  Bio,	
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Smart city : solution innovante pour la ville- IG2I

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Conférence d'Isam Shahrour sur la "Smart City - Solution innovante pour la ville" donnée à l'Institut de Génie informatique et Industriel (IG2I) à Lens le 23 septembre 2015

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Smart city : solution innovante pour la ville- IG2I

  1. 1. Smart  City:  Solu.on  innovante  pour  la  ville   Isam  SHAHROUR,  Professeur  Université  Lille1     Directeur  du  Laboratoire  Génie  Civil  et  géo-­‐Environnement   Isam.Shahrour@univ-­‐lille1.fr   IG2I    –  Lens,  23  septembre  2015  
  2. 2. Ville   •  Quar*er   •  Parc  de  Bâ*ments   •  Bâ*ment   •  Réseau  (eau,  électricité,  gaz,..)   •  Service  (transport,  déchet,..)   Intelligente   Solu*on  «innovante  »     Intérêt    «collec*f  »     •  Usager   •  Environnement     •  Société     Défis,    difficultés,  ambi*ons    
  3. 3. Défis  de  la  ville     •  Croissance/concentra*on    de  la  popula*on   •  Qualité  de  vie  –  accès  aux  services  urbains   •  Les  Infrastructures   •  Vieillissement  de  la  popula*on    
  4. 4. Urban     Developing  countries   Urban  –     Developed    countries   Rural    Developing  countries   Croissance  de  la  popula*on  urbaine  
  5. 5. En  2030:   •  Près  de  2  milliards  de  nouveaux  résidents  dans   les  villes.   •  La  popula*on  urbaine  de  l'Asie  du  Sud  et  en   Afrique  va  doubler.   •  400.000  km2  seront  construits  en  zone  urbaine   (doublement  de  la  surface  construite  dans  le  monde)  
  6. 6. World  map  of  mega-­‐ci.es  in  2030   Concentra.on  dans  des  grandes  métropoles  
  7. 7. En  perspec.ve,  des  villes  de  plus  de   50  millions    
  8. 8. •  Croissance/concentra*on    de  la  popula*on   •  Qualité  de  vie  –  accès  aux  services  urbains   •  Les  Infrastructures   •  Vieillissement  de  la  popula*on     Défis  de  la  ville    
  9. 9. •  1  milliard  sans  accès  aux  services  d'eau  potable   •  Fuite:  50%  d'eau  perdue  dans  certaines  villes   •  Grande  dégrada*on  de  la  qualité  de  l'eau   Eau  potable    
  10. 10. •  2,4  milliards  sans  accès  au  service  d’assainissement   •  inonda*on,  santé  publique   •  Pollu*on  des  sols  et  de  l'eau   Service  d’assainissement  
  11. 11. En  2035  (Agence  Interna.onale  de  l’Energie):     1  milliard  sans  accès  au  service  d’électricité     Service  d’électricité    
  12. 12. Le  transport  :   Des  heures  dans  les  bouchons  :  perte  de  temps,   consommaIon    d’énergie  et  émission  de  polluIon    
  13. 13. Qualité  de  l’air   La  pollu*on  de  l’air  tue  près  de  7  million  chaque   année  (OMS)  
  14. 14. Harbin,  Chine,  Octobre  2013     Indice  qualité  de  l’air  :  PM2.5    >  500   20  fois  >  Seuil  de  l’OMS  
  15. 15. Pollu.on  de  l’  air   Paris,  Mars  2014  
  16. 16. La  ville   80%  du  gaz  à  effet  de  serre   Réchauffement  clima.que  
  17. 17. Défis  de  la  ville     •  Croissance/concentra*on    de  la  popula*on   •  Qualité  de  vie  –  accès  aux  services  urbains   •  Les  Infrastructures   •  Vieillissement  de  la  popula*on    
  18. 18. Infrastructures urbaines
  19. 19. Electricité  :   •  Ligne  haute  tension:  600  000  km   •  Ligne  basse  tension:  670  000  km   •  Transformateur:  726  000   Bâ*ment  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  d'euros)    Logement  :  Près  de  34  millions  
  20. 20. 80%  (France)   Vieillissement  des  infrastructures    
  21. 21. 10  mars  2015   Vieillissement  des  infrastructures    
  22. 22. Vieillissement  des  infrastructures     Etats  Unis,  Rapport  ASCE,  2013  
  23. 23. Pays  en  voie  de  développement  :   De  géants  besoin  d’inves*ssement  dans  les  infrastructures  
  24. 24. Besoin  annuel:  1,8  à  2,3  trillions   Transport     Electricity   Water   Telecom  
  25. 25. Défis  de  la  ville     •  Croissance/concentra*on    de  la  popula*on   •  Qualité  de  vie  –  accès  aux  services  urbains   •  Les  Infrastructures   •  Vieillissement  de  la  popula*on    
  26. 26. Vieillissement  de  la  popula.on   •  Santé   •  Main*en  à  domicile   •  Services  personnalisés   Tau  de  dépendance    
  27. 27. Pour  résumer     Pays  développés    Enjeux  de  vieillissement  :     •  des  infrastructures,     •  de  popula*on,   •   de  méthodes  de  ges*on     Exigence  accrue  en  qualité  de  vie   Croissance  économique   Pays  en  voie  de  développement  :     •  Croissance  urbaine  (2  milliards  dans  les  prochaines  années   •  Gros  besoin  en  infrastructures  et  services     •  Financement     Monde  :     •  Emission  de  gaz  à  effet  de  serres,  réchauffement  clima*que      
  28. 28. Croissance  urbaine   Patrimoine     Vieillissement   Pollu.on   Gouvernance   Exigence  accrue   Socio-­‐responsable     Eco-­‐responsable     Future  généra.on     Crise  financière   Enjeux  :  transformer  la  ville   Opportunité  :  Muta.on  Numérique   (Smart  City)  
  29. 29. Concept  Smart  City  
  30. 30. Milieu  urbain   Partage    
  31. 31. Santé,  Educa*on,   Culture,….   Autres  données  
  32. 32. Ville   «  Intelligente  »   Suivre  en   temps  réel  les   infrastructures   Améliorer   la  Sécurité   Ges.on   op.male   Interagir   avec  les   usagers,     Usagers   acteurs  de   leur  ville   Modèles  d’aide   à  la  décision  
  33. 33. ExpérimentaIon     (Démonstrateur)     Implémenter  dans  la  ville  ?  
  34. 34. Collec.vités  :   AMGVF     LMCU,     Région,     ArtoisComm   Interna.onal:   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     Forma.on  :   Master  (…),  Mastère  CréaCity   Diplômes  d’ingénieurs   Centres  d’innova.o,  pole,…     Pole  Ubiquitaire   CITC  –EURARFID   PRN   Starts-­‐ups  :     Stereograph,  Noolikc,    Inodesign,  Calmwater,   Planete  oui,  IXsane   Partenaires  du  projet  SunRise  
  35. 35. Pe.te  ville  (110  Hectares)   •  25  000  usagers   •  140  bâ*ments  (320  000  m2)   •  100  km  de  réseaux  urbains   Projet  SunRise  «Cité  Scien.fique»  
  36. 36. Campus  Construit  en  1967    
  37. 37. C1  –  Chimie  (1966)   Polytech’Lille  (2000)   IUT      (2006)   Learning  Center  (2016)   Bâ*ment  D     (Rénova*on  /Extension,  2019)    
  38. 38. 100  km  de  réseaux     •  Eau  potable   •  Assainissement   •  Chauffage  urbain,     •  Gaz     •  Électricité  (HT,  BT)   •  Eclairage  public   •  Voiries      
  39. 39. Plateforme    de  pilotage  Système   d’informa.on   •  Données  de  patrimoine  (SIG)   Ou.ls    d’analyse   Communica.on   Serveur  web   •  Equipes  Techniques   •  Equipes  de  ges.ons   •  Usagers   •  Equipes  Académiques   Architecture  du  système  «SunRise  »   Communica.on  :     •  Réseaux  filaires     •  Réseaux  sans  fils     •  Bâ.ments     •  Réseaux    urbains   Mesure  et    contrôle  des    infrastructures     •  Mesures  capteurs     Autres  Données   •  Environnement   •  Transport   •  ISecours   •  Autres  données  
  40. 40. Travail  Réalisé       1)  Système  d’informa.on  :   •  Réseaux  urbains  et  bâ*ments  dans  un  SIG  (80  %  du  patrimoine)   •  Instrumenta*on  des  réseaux   •  Collecte  des  données  de  fonc*onnement   2)  Analyse  des  données   3)  Premiers  résultats  et  recommanda.ons    
  41. 41. Système  d’informa.on     On  dispose  d’un  système  d’informa.on  digitalisée,  vérifiée  sur  le  terrain,  comportant   les  données  sur  les  réseaux,  leurs  équipements  et  les  données  d’interven*on     Electricité  Chauffage   Assainissement   Eau  potable  
  42. 42. Eau  potable  
  43. 43. Réalisa.ons:     1)  Laboratoire  commun  (CEA-­‐LIST,  W-­‐Smart,  KWR)   2)  Chaire  Interna*onale  (Région)   3)  Cheire  industrielle  (Eaux  du  Nord  /Suez)   4)  Projets  INCOM  et  Bio  Smart  (Eaux  du  Nord,  CEA-­‐LIST,  Eaux  de   Paris,  W-­‐Smart,  Vitens    
  44. 44. TWUL  Demo  site   London     Smart  Caceres   Caceres     VIP   Leeuwarden     Sunrise     Lille     Projet  Européen  SmartWater4Europe  
  45. 45. •  90 compteurs télé-relevés •  6 Capteurs de pression 16  km  de  réseaux    
  46. 46. Consomma.on  bâ.ment  P2  -­‐  Mai  2014    
  47. 47. Intellisonde   Qualité    
  48. 48. Pilote  en  laboratoire  
  49. 49. 108      UFC/ml   107      UFC/ml   108      UFC/ml   108      UFC/ml   107      UFC/ml   107      UFC/ml   Injec.on  of  E.  Coli                                                105        CFU/ml                                        106        CFU/ml                                        107        CFU/ml                                          108        CFU/ml                       Turbidity  (S:Scan)    
  50. 50. Chauffage    Urbain    
  51. 51. SunRise Site pilote de la ville intelligente et durable Réseau  d'eau  Réseau  de  chauffage   Système  de    chauffage     Centre  de  produc.on  de  la  chaleur  
  52. 52. Sta.ons  d’échange   -­‐  Mesure  des  consomma.ons  et   des    paramètres  de  pilotage   -­‐  Pilotage  local  
  53. 53.  Exemple  :  Bâ.ment  «M1»   Consomma.on   Température  extérieure  
  54. 54. Courbe  de  chauffe   Jours  de  la  semaine   Jours  de  weekend  
  55. 55. Consomma.on  «  théorique  »  avec  une    régula.on   «  op.misée  »  par  tranche    horaire  ?   Régula.on  par  tranche    horaire  ?  
  56. 56. 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  régula.on  (Smart)   -­‐  Intégrer  l’occupa.on  des  locaux  par  tranche  horaire    
  57. 57. Décisions:     2)  Lors  du  renouvellement  du  contrat  de  chauffage  (2016)   •  Passer  à  un  réseau  de  chauffage  intelligent    (Economie  de   l’ordre  de  20%)   •  Inves*ssement    important  (équipement,  régula*on,..)  financé   par  les  économies   1)  Mise  en  place  d’une  cogénéra.on  (2015)    
  58. 58. Réseau  Electrique    
  59. 59. Electrical  Grid  Network   A2   M6   HT  (20  kV)   LT   Supply   FAULT  
  60. 60. Sous-­‐Sta.ons  H.T  (20  kV)   •  Passage    MT  -­‐  BT   •  Mesure  des  consomma.ons  et   des    paramètres  de  pilotage   •  Pilotage  
  61. 61. Current  Levels   Minimum On Sun 9/7/2014 110 A Average 213 A Maximum On Tue 10/21/2014 414 A Résidence  Bachelard  
  62. 62. 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   Consump.on  ]kWh]   Date   Fixed  Demand  Charge  V.S.  Real  Demand  Charge  
  63. 63. Suites  :     •  Analyse  des  réseaux  secondaires,  vérifica*on  dans  les  bâ*ments   •  Recommanda*ons  «travaux»     •  Programma*on  du  fonc*onnement  de  certains  équipements  ??   •  Réduire  la  puissance  d’abonnement  ??   Programme  de  rénova.on  de  l’éclairage  extérieur  (2016)   (Smart  Système)   Economie  de  30  à  40    %  
  64. 64. Développements  en  cours     c  
  65. 65. Réseaux  urbains:   •  Réseau  d’assainissement   •  Eclairage  public   Développements  en  cours  ou  à  venir     CROUS  :   •  Résidences  universitaires     •  Restaurant  Universitaire     Réseau  social  (SunRise)     •  Nouveaux  services,  informa.ons,..   •  Interac.on  avec  les  usagers   •  sensibilisa.on,..       Mobilité     •  Naviga.on  extérieure     •  Naviga.on  intérieure   •  Personnes  à  mobilité   réduite      
  66. 66. Les  pistes  de   développement    
  67. 67. Capteurs   -­‐  Energie     -­‐  Miniaturisa.on     -­‐  Mul.  paramètres   -­‐  Bio,  chimie,..  ??   -­‐   Intelligence  intégrée   -­‐  Communica.on    (portée,..)   -­‐  Interac.on  M&M   -­‐  Design   -­‐  Fiabilité  ,  sécurité   -­‐  Localisa.on,  densité     -­‐  Coût     Ac.onneurs   Capteurs   Capteurs   •  Fiabilité   •  Sécurité   •  Couverture   •  Stockage   •  Analyse  (spa.ale,   temporelle,..)   •  Appren.ssage     •  Interac.on  usagers   (graphique,  RV,  RA,…)   •  Sécurité    

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