Connexion d’environnements urbains avec l’Internet des objets (IoT) et les jumeaux numériques

Publié le 16 novembre, 2020

Senior Program Manager

À mesure que l’urbanisation s’intensifie et que les villes sont confrontées à la nécessité impérative de devenir plus durables et habitables, les stratégies de planification et d’administration urbaines doivent s’adapter. La pandémie actuelle a bouleversé notre mode de vie, accélérant la vision future des villes comme une nécessité du présent et la prise en considération de ce que signifie vivre dans un environnement urbain connecté et résilient. Aujourd’hui plus que jamais, les organisations publiques et privées unissent leurs forces pour promouvoir des solutions transformatrices et modifier la manière dont nous planifions et gérons les infrastructures et environnements urbains.

Microsoft, avec son écosystème de partenaires, affirme son profond engagement auprès des villes et des communautés du monde entier en fournissant des capacités et des solutions qui couvrent le cloud intelligent et la périphérie, en faisant progresser l’intelligence artificielle (IA) sur la base de principes éthiques, et en œuvrant sans relâche en faveur de la confiance et de la sécurité. Plus tôt cette année, IDC MarketScape a désigné Microsoft comme première plateforme mondiale d’applications IoT pour les villes intelligentes, en soulignant la sécurité, la maturité et les performances de ses services Azure IoT, AI et Digital Twins. Outre IDC, Guidehouse Insights a également reconnu Microsoft comme leader de son classement des fournisseurs de plateformes pour des villes intelligentes, en mettant en avant la capacité d’Azure à prendre en charge un vaste portefeuille de solutions pour des villes intelligentes utilisant des technologies de plateformes communes. L’année dernière, nous avons également communiqué concernant notre mission de démocratiser les solutions pour des villes intelligentes au travers d’offres sans code et à faible code telles qu’Azure IoT Central.

Tandis que les villes ne cessent d’investir dans des solutions connectées, une étude d’ESI ThoughtLab portant sur les villes hyperconnectées révèle qu’à mesure que les solutions deviennent plus interconnectées, leur rentabilité s’améliore. Pour exprimer pleinement leur valeur économique, sociale, environnementale et commerciale, les villes doivent recourir à des technologies numériques pour transformer et interconnecter des aspects clés de leur écosystème : des routes aux voitures, des bâtiments aux réseaux de distribution d’énergie, des citoyens aux administrations, des villes aux villes. Les efforts que Microsoft consacre au développement d’innovations technologiques dans les domaines de l’IoT, de l’IA et des jumeaux numériques visent à permettre l’intégration de solutions connectées qui conduisent à l’accomplissement de progrès radicaux dans les domaines de la planification et de l’administration des environnements urbains et de leurs infrastructures.

Vers des environnements urbains connectés

Le concept de jumeaux numériques (modélisation et représentation numériques de l’environnement réel obtenues à l’aide de données en temps réel provenant de capteurs et d’autres sources) est entré dans le domaine des villes intelligentes. Il promet de permettre aux administrations municipales et aux urbanistes de prendre de meilleures décisions grâce à l’intégration et à la visualisation de données provenant de l’espace urbain. Si les urbanistes utilisent déjà depuis des années des modèles 2D et 3D, ainsi que la conception assistée par ordinateur, l’intégration en temps réel de données d’appareils IoT en lien avec la localisation, la météo, la circulation, les mouvements de personnes et autres, a la changé donne en matière de planification et d’administration urbaines.

Plus tôt cette année, nous avons annoncé une mise à jour de la plateforme Azure Digital Twins qui permet de modéliser et créer des représentations numériques d’environnements connectés (bâtiments, usines, fermes, réseaux de distribution d’énergie, chemins de fer, stades et villes), puis de donner vie à ces entités grâce à un environnement d’exécution en direct qui intègre l’IoT et d’autres sources de données. Pour favoriser l’ouverture et l’interopérabilité, Azure Digital Twins intègre un langage de modélisation ouvert, Digital Twins Definition Language (DTDL), qui offre flexibilité, facilité d’utilisation et intégration avec le reste de la plateforme Azure. En outre, afin de permettre des expériences urbaines qui tiennent compte des réalités géospatiales, Azure Maps fournit plusieurs services, dont l’accès en temps réel à des données relatives à la circulation, aux transports publics et à la météo.

Gestion de l’environnement urbain et des infrastructures

La modélisation des interactions complexes et des intersections de grande valeur entre les personnes, les lieux et les objets ouvre la voie à de nouvelles opportunités et performances, et contribue à l’amélioration des espaces publics et privés.

Siemens MindSphere City Graph est une solution qui offre une nouvelle façon d’optimiser la gestion urbaine. Elle crée un jumeau numérique d’espaces urbains, permettant aux villes de modéliser, surveiller et contrôler les infrastructures physiques. Grâce à l’intégration des données de l’IoT, des systèmes hérités et d’autres sources de données, les décisionnaires recueillent des informations qui leur permettent de comprendre les changements à mesure qu’ils se produisent. MindSphere City Graph offre l’ouverture nécessaire aux fournisseurs de solutions pour intégrer et fournir une valeur durable à une ville, tout en permettant l’acquisition de données urbaines exploitables au travers d’une approche standard ouverte.

MindSphere City Graph utilise Azure Digital Twins pour construire des modèles numériques d’environnements entiers au sein d’un espace urbain, et donner vie à ces jumeaux numériques dans un environnement d’exécution en direct avec intégration de données en temps réel. City Graph utilise le langage ouvert DTDL pour modéliser l’environnement et permettre l’interopérabilité en s’appuyant sur des normes de ville intelligente. Le premier déploiement a été effectué avec succès à Aspern avec Aspern Smart City Research (ASCR) par Siemens Advanta Solutions. Il s’est concentré sur l’amélioration des prévisions de la demande de recharge des véhicules électriques et la compréhension de leur impact sur l’infrastructure énergétique.

Bornes de recharge disponibles pour un lieu et cartographie prévisionnelle de la disponibilité des points de chargement

Bornes de recharge disponibles pour un lieu et cartographie prévisionnelle de la disponibilité des points de chargement.

La solution MindSphere City Graph a été nominée comme finaliste des prix Smart City Expo 2020 dans la catégorie Environnement urbain qui récompense les projets les plus innovants et les plus réussis développés et mis en œuvre pour les environnements urbains.

Planification urbaine et des infrastructures

Les villes numériques adoptent une approche axée sur les données, de la planification aux performances. Elles tirent ainsi parti des jumeaux numériques pour la planification et l’exploitation des infrastructures urbaines, ainsi que la visualisation et la simulation, afin de renforcer la résilience des infrastructures et de promouvoir la collaboration entre les parties prenantes et l’engagement des résidents.

Bentley Systems fournit les solutions d’architecture et d’ingénierie utilisées pour concevoir, construire et exploiter une grande partie des infrastructures dans le monde. Dans le domaine du développement d’infrastructures, les données de conception assistée par ordinateur (CAO) complexes constituent l’épine dorsale de la planification, de l’exécution et de l’exploitation des grandes infrastructures (réseaux routiers et ferroviaires, travaux publics, équipements, etc.). La plateforme iTwin de Bentley capture la géométrie et les métadonnées d’un projet et de son environnement, et les exploite en tant que sources fidèles pour guider les décisions quotidiennes tout au long du cycle de vie du projet. Grâce à Azure Digital Twins, Bentley peut donner vie à ces infrastructures virtuelles en intégrant des données de l’IoT en temps réel, ce qui permet aux utilisateurs d’iTwin de visualiser des données opérationnelles, des données chronologiques et des analyses dans des modèles contextuels 3D et 4D riches, réduisant ainsi le temps nécessaire pour obtenir une image complète du présent et du futur.

Avec la solution OpenCities Planner de Bentley, les villes numériques peuvent utiliser une modélisation de la réalité pour construire rapidement un modèle géométrique 3D extrêmement précis des infrastructures existantes, et combiner celui-ci avec des données d’ingénierie pour obtenir une analyse et une visualisation spatiales 3D à toutes les étapes du cycle de vie des infrastructures urbaines. Bentley Systems et Microsoft ont récemment annoncé une alliance visant à accélérer les innovations en matière de jumeau numérique d’infrastructure et les progrès en lien avec la planification urbaine et les villes intelligentes.

Regardez comment la solution OpenCities Planner de Bentley améliore les décisions d’urbanisme avec des informations partagées et des visualisations améliorées à l’échelle de la ville. 

Lampadaires intelligents : une infrastructure clé pour des solutions urbaines intelligentes

Les lampadaires occupent une place unique dans la transformation de l’environnement urbain. Combiné avec la conversion au LED, l’éclairage intelligent est reconnu comme l’une des technologies les plus exploitables et immédiatement mobilisables pour permettre aux villes de passer à une économie à faible émission de carbone au cours de la prochaine décennie. Les lampadaires intelligents ont largement démontré leur rentabilité en lien avec la réduction de la consommation d’énergie et des coûts de maintenance. Une fois mis en réseau, les lampadaires sont également de plus en plus utilisés comme plateforme pour d’autres applications de ville intelligente, notamment la sécurité publique, la surveillance de la qualité de l’air et de l’environnement, la connectivité, la recharge de véhicules électriques et le stationnement.

Schréder, l’un des leaders mondiaux de l’éclairage extérieur présent dans plus de 70 pays à travers le monde, considère l’éclairage comme une épine dorsale de la construction d’une ville vraiment intelligente. L’entreprise a construit une plateforme de gestion intelligente de l’éclairage, Schréder EXEDRA, capable de surveiller et d’analyser à distance les lampadaires en tirant parti d’Azure et d’Azure IoT en tant que plateforme centrale pour atteindre les plus hauts niveaux de confiance, de transparence, de conformité aux normes et de respect des réglementations. Grâce à cette nouvelle plateforme, les gestionnaires urbains gagnent en flexibilité, en économies d’énergie et en capacité de gestion de leurs ressources. Ils sont ainsi capables de tamiser l’éclairage public en fonction de besoins spécifiques, de générer et gérer des tickets, de créer facilement des rapports et d’interagir avec toutes sortes de capteurs et dispositifs installés dans les espaces publics.

ENE.HUB, filiale de Brookfield Infrastructure Partners, est un fournisseur d’infrastructure en tant que service de ville intelligente entièrement intégrée. Le produit phare d’ENE.HUB, SMART.NODE™ est une solution complète et autonome de borne intelligente qui intègre discrètement une gamme de services urbains intelligents, dont l’éclairage LED intelligent, ainsi que des services de communication, de distribution d’énergie, de gestion de l’environnement, de transport, de sécurité et médiatiques. Les données recueillies sont intégrées via un système de gestion central et une plateforme d’analyse basés sur Azure, permettant aux utilisateurs de contrôler, de manipuler et d’analyser des données en temps réel afin d’agir de manière réactive et de contribuer à l’efficacité, à la sûreté et au dynamisme des villes et des espaces publics.

Dimonoff, une entreprise forte de 14 ans d’expertise dans le contrôle et la gestion à distance de ressources connectées telles que des lampadaires, travaille en étroite collaboration avec des gestionnaires d’infrastructures urbaines, des campus universitaires, ainsi que des sociétés de développement immobilier et des fabricants de dispositifs d’éclairage, afin de garantir la mise en œuvre complète de solutions intelligentes largement évolutives. Dimonoff a travaillé sur de nombreux déploiements de systèmes de contrôle de lampadaires urbains. La solution Dimonoff SCMS s’exécute sur Microsoft Azure et permet aux gestionnaires d’installations et de sites d’automatiser le contrôle, la surveillance et la maintenance des lampadaires et d’autres ressources, augmentant ainsi la durabilité de leurs infrastructures.

Interopérabilité avec DTDL

Une représentation commune des lieux, des infrastructures et des ressources sera primordiale pour assurer l’interopérabilité des systèmes et permettre le partage des données entre plusieurs domaines. Le langage DTDL est un langage de modélisation ouvert destiné à décrire des modèles et interfaces de jumeaux numériques : la télémétrie qu’ils émettent, les propriétés qu’ils rapportent ou synchronisent, les commandes auxquelles ils répondent, ainsi que les relations entre eux.

En commençant par des solutions de bâtiments intelligents, nous nous sommes associés avec RealEstateCore pour publier l’ontologie RealEstateCore basée sur le langage DTDL qui fournit une base commune pour la modélisation de bâtiments intelligents en s’appuyant sur des normes industrielles bien établies, accélère le développement, et permet l’interopérabilité entre solutions DTDL de différents fournisseurs. De même, nous travaillons avec nos partenaires à l’élaboration d’ontologies de villes intelligentes basées sur le langage DTDL, à commencer par les modèles NGSI-LD d’ETSI CIM, qui ont été adoptés par des organisations telles que l’OASC.

Dans le cadre de notre engagement en faveur de l’ouverture et de l’interopérabilité, nous continuerons à promouvoir les meilleures pratiques, ainsi qu’à partager des modèles et cas d’utilisation de jumeaux numériques par l’intermédiaire du Digital Twins Consortium.

Bâtiments intelligents, énergie et durabilité

Des villes aux campus, aujourd’hui plus que jamais, les bâtiments de toutes sortes, des bureaux aux bâtiments publics, et bien plus encore, ont besoin de solutions transformatrices qui permettent aux personnes et aux communautés de travailler et de vivre en toute sécurité. Chez Microsoft, nous n’avons de cesse de promouvoir l’innovation afin d’exprimer tout le potentiel des bâtiments intelligents qui, non seulement permettront la réouverture d’immeubles, mais apporteront une valeur durable à leurs propriétaires, gestionnaires, locataires et autres occupants, ce qui aidera les villes à se reconstruire de manière résiliente autour de communautés prospères. Nous continuons également à démontrer le prochain niveau d’efficacité énergétique en menant à bien des projets innovants. Par exemple, nous permettons à des bâtiments de bénéficier de ressources énergétiques distribuées qui les alimentent en énergie verte produite à partir de leurs propres toits, réduisant ainsi l’empreinte carbone et les factures d’électricité, grâce une IA de pointe développée dans le cadre du projet Bonsai visant à porter l’optimisation de l’utilisation de l’énergie vers de nouveaux sommets.

Smart City Live Expo

Microsoft sera présente à Smart City Live Expo, rassemblement annuel autour de l’urbanisation, destiné à connecter les technologies et partenaires d’un urbanisme intelligent aux villes dans leur parcours de transformation numérique. L’un des thèmes clés de cette année portera sur la manière dont la technologie peut aider les villes à relever les défis d’aujourd’hui et de demain.

Rejoignez-nous au sein du groupe de discussion : Cities Reboot: Data Driven Solutions for the new Sustainable & Inclusive Cities pour découvrir comment l’IoT, les jumeaux numériques et les plateformes de données permettent aux villes de relever les défis liés à la durabilité environnementale et sociale.

 


 

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