Infrastructures & Hubs
La sécurité, la maintenance et la gestion opérationnelle sont des moteurs de l’adoption de l’IoT for pour les infrastructures importantes
Ouvrages d’art
La construction et le vieillissement d’ouvrages d’art comme les ponts, les barrages, les tunnels, les routes, les voies ferrées et les équipements spécifiques comme les stades, les aéroports ou les salles de concert, montre de façon évidente aux propriétaires, exploitants et les organisations de génie civil qu’il est évident d’assurer la sécurité et la longévité des structures. A titre d’exemple, près de 231 000 ponts américains ont besoin de travaux de réparation importants ou devraient être remplacés, parmi lesquels plus de 46 000 sont “structurellement déficients” et “en mauvais état”, bien qu’ils soient traversés 178 millions de fois par jour . La surveillance de l’état des structures (SHM) est un processus de surveillance, d’inspection et d’évaluation de l’état d’une structure afin de recueillir des informations sur son état actuel en suivant des variables clés telles que les vibrations, l’inclinaison, l’inclinaison, la déformation, les fissures, les limites, les contraintes et d’autres phénomènes physiques ainsi que leurs réponses et conditions connexes. Cette surveillance a pour but d’aider les ingénieurs à effectuer des évaluations non intrusives afin de détecter, d’identifier et de localiser d’éventuels dommages ainsi que leur extension et de calculer la durée de vie restante d’un bien, la maintenance et les réparations nécessaires et d’éviter d’éventuels accidents. Si les essais non destructifs sont une pratique standard dans l’évaluation de l’intégrité structurelle, ils ont jusqu’à présent été principalement un exercice manuel où les ingénieurs doivent se rendre sur le terrain pour prendre des mesures sur place, ce qui limite le nombre et la fréquence des structures examinées et affecte la productivité. La collecte manuelle des données est lente et peut être inexacte, elle est souvent complexe et demande toujours beaucoup de temps. Les techniciens et les ingénieurs doivent non seulement s’adapter à un environnement difficile et à des endroits difficiles d’accès, mais ils courent également un risque élevé de manquer des informations essentielles en raison du manque d’investigation et de vitesse de traitement : les conditions peuvent changer entre deux relevés, rendant les données non pertinentes. Et cette façon de faire est très inefficace compte tenu du nombre croissant de structures construites pour soutenir une urbanisation en plein essor. L’IoT apporte vitesse, polyvalence et évolutivité à la surveillance de l’état des structures afin d’augmenter le nombre de données critiques collectées pour renforcer la sécurité et simplifier les opérations.
Les capteurs et équipements IoT peuvent aider le génie civil et la surveillance de la santé des structures en permettant une surveillance continue de divers types de structures et pour différents ensembles de données. Les solutions câblées sont difficiles, coûteuses et inefficaces compte tenu de la taille et de la complexité des structures à surveiller. Les capteurs IoT, connectés à un réseau IoT sans fil à large bande de faible puissance (LPWA), peuvent surveiller et collecter des données clés comme le vieillissement des matériaux et des constructions mécaniques (contrainte de traction, contrainte de compression, déplacement, déformation, accélération, dégradation), physiques (température, humidité) ou chimiques (pH, oxydation des métaux). Ces méthodes non invasives s’appuient sur le déploiement de capteurs intelligents dans des points de contrôle spécifiques identifiés par les ingénieurs pour anticiper et détecter les vulnérabilités. Les capteurs IoT peuvent également contribuer à automatiser la surveillance des facteurs environnementaux afin d’analyser comment ils peuvent affecter les travaux de construction dans le temps ou lors d’événements spécifiques. Cette surveillance géotechnique peut aider à détecter les pressions changeantes dues à la consolidation du sol, à la modification du sol, à l’écoulement de l’eau ou à l’érosion éolienne et à enregistrer l’évolution dans le temps pour évaluer leur impact sur les contraintes mécaniques, la sécurité et l’intégrité des fondations. Les systèmes de surveillance de l’état des structures peuvent également fournir des informations précieuses en cas de dommages environnementaux accidentels (inondations, incendies, glissements de terrain…) ou humains (accidents de voiture, collisions, explosions…) afin d’évaluer la résilience et la robustesse de l’infrastructure. L’enregistrement numérique de toutes ces données peut également améliorer le processus de maintenance des structures critiques et fournir une base de connaissances inégalée pour le design et la conception de nouvelles structures, adaptées aux conditions et à l’utilisation locales. Il s’agit également d’une étape principale pour introduire le type de jumeau numérique dans la gestion et la maintenance afin de développer une nouvelle pratique d’ingénierie mécanique et une innovation d’ingénierie numérique.
Les solutions IoT de niveau industriel de Kerlink, alimentées par la technologie LoRaWAN, peuvent apporter le réseau IoT à faible puissance, à longue portée et polyvalent demandé.
Les solutions IoT de classe industrielle de Kerlink, alimentées par la technologie LoRaWAN, peuvent alimenter le réseau IoT robuste à faible consommation et longue portée requis pour connecter les capteurs et les solutions de surveillance de la santé des structures (SHM). Les solutions IoT de classe industrielle de Kerlink peuvent fournir la connectivité IoT extérieure et intérieure performante et polyvalente pour aider les techniciens et les ingénieurs à éliminer les visites sur site et les relevés manuels, réduisant ainsi le temps et les coûts consacrés aux tâches de supervision de routine pour les contrôles des structures. Les passerelles de classe opérateur LoRaWAN de Kerlink et les outils de gestion de réseau permettent la surveillance automatisée à distance, depuis les étapes de la construction jusqu’aux opérations de maintenance continue, d’un large éventail de constructions et d’actifs essentiels. Associés à des capacités d’apprentissage automatique et d’intelligence artificielle, ces flux de données peuvent alimenter des modèles jumeaux numériques pour améliorer l’analyse et la simulation à distance afin de créer de nouvelles solutions d’ingénierie numérique et d’atténuer les risques tant humains qu’opérationnels et financiers liés à la détérioration des structures. Les solutions de réseau IoT Kerlink LPWA sont faciles à déployer, simples à utiliser, flexibles, évolutives et rentables à exploiter, dans la durée.
[1] https://www.artba.org/2020/04/12/230000-u-s-bridges-need-repair-new-analysis-of-federal-data-finds/
Solutions pour Aéroports
Selon le rapport sur le trafic aéroportuaire mondial du Conseil international des aéroports (ACI), il existe actuellement quelque 17 700 aéroports commerciaux dans le monde. Si l’on ajoute l’ensemble des aéroports, aérodromes et terrains d’aviation, civils et militaires, dans le monde entier, le chiffre s’élève à 41 800 environ. Les aéroports, et en particulier les plus grandes plateformes, sont des environnements extrêmement complexes et réglementés et des entreprises difficiles à exploiter, qui combinent de multiples opérations en un même lieu: gestion des biens et de l’immobilier, exploitation des bâtiments, surveillance des infrastructures, expérience des voyageurs, activités des compagnies aériennes, équipements d’assistance au sol (GSE)[1], opérations de maintenance et de réparation (MRO), gestion de la sécurité et orchestration des vols, parmi beaucoup d’autres. Les exploitants et les gestionnaires d’aéroports cherchent constamment à améliorer et à automatiser les processus afin de réduire les coûts et d’adapter les opérations au trafic, notamment en cas de pandémies et de restrictions des déplacements. L’augmentation attendue du trafic aérien dans les années à venir entraînera également des problèmes de capacité – en particulier pour les pays européens où les grands aéroports internationaux ont des options limitées pour étendre leurs infrastructures – et la nécessité de déployer de nouveaux processus et solutions pour traiter davantage de passagers et améliorer l’entretien des avions, à la fois pour raccourcir le temps de rotation des avions (TRT) et réduire le temps de connexion minimum (MCT). L’IoT peut fournir de multiples solutions pour rationaliser les opérations, améliorer les services aux passagers et réduire les coûts d’exploitation des aéroports.
Les capteurs et équipements IoT peuvent aider les exploitants d’aéroports à gérer plus efficacement leurs opérations. L’IoT peut d’abord améliorer la gestion des bâtiments pour la surveillance de l’énergie, de l’eau, de la température ou de l’éclairage, ainsi que la gestion des déchets, afin d’améliorer la durabilité des aéroports, de réduire leur empreinte sur l’environnement et de diminuer les coûts opérationnels. L’IoT peut permettre une maintenance prédictive des équipements comme les escaliers mécaniques, les ascenseurs, les convoyeurs ou les systèmes de climatisation, afin d’augmenter le temps de fonctionnement et de réduire les coûts d’exploitation. Les capteurs IoT peuvent faciliter l’acheminement des voyageurs vers les places de parking disponibles, tandis que la gestion de la sécurité peut bénéficier directement de l’IoT pour détecter les incendies et les fuites d’eau, ou surveiller les accès et les foules en temps réel. Utilisé pour le contrôle de la qualité de l’air, l’ambiance et la surveillance de la propreté, l’IoT peut améliorer la sécurité des visiteurs et les conditions de travail optimales du personnel, notamment en période de pandémie comme le COVID-19.
Les équipements et capteurs IoT peuvent également être utilisés pour le suivi des actifs mobiles intérieurs et extérieurs afin d’obtenir leur inventaire, leur disponibilité et leur emplacement instantanés ; les passagers peuvent obtenir des informations sur les chariots et les fauteuils roulants, tandis que les opérateurs au sol peuvent localiser les équipements de soutien au sol (GSE) ou les conteneurs, disséminés dans les caves à bagages et les aires de trafic. L’IoT peut également contribuer à améliorer l’expérience des passagers de porte à porte en permettant de réaliser sur place des enquêtes dynamiques sur la satisfaction des voyageurs en matière de propreté, de confort, de nourriture ou d’information (le temps moyen passé à l’aéroport représente jusqu’à 60 % de la durée totale du voyage). Les capteurs IoT, associés aux balises IoT et aux réseaux sans fil IoT, peuvent également aider à analyser les flux de passagers et les comportements des voyageurs dans les halls d’arrivée et de départ, les zones commerciales, les salons et les jetées, afin de mesurer les flux à différents moments de la journée. Les capteurs et dispositifs IoT peuvent également aider à surveiller les infrastructures critiques et à gérer les équipements clés tels que les feux de piste et les panneaux. Les conditions météorologiques peuvent également être facilement surveillées au sol par des stations autonomes connectées au réseau IoT.
Les solutions IoT de classe industrielle de Kerlink, rendues possibles par le LoRaWAN, peuvent fournir le réseau IoT privé robuste, à faible consommation et à longue portée requis pour connecter les cas d’utilisation des aéroports intelligents afin de contrôler les installations, optimiser les processus et améliorer la satisfaction des voyageurs. Les passerelles LoRaWAN intérieures et extérieures de qualité opérateur de Kerlink et les outils de gestion du réseau permettent aux gestionnaires et aux exploitants d’aéroports de fluidifier les opérations aéroportuaires et d’améliorer la commodité et le confort des passagers. Les données collectées alertent immédiatement les autorités aéroportuaires pour qu’elles effectuent la maintenance en fonction de l’utilisation réelle, éliminent la nécessité de collecter manuellement les données d’utilisation et réduisent les coûts de réparation et de maintenance. Les informations en temps réel permettent également aux entrepreneurs de gestion des installations de prendre des mesures proactives pour remédier aux dysfonctionnements ou aux conditions désordonnées. Associés à des trackers IoT équipés de GPS ou utilisant les capacités de géolocalisation natives basées sur le réseau LoRaWAN de Kerlink, les actifs peuvent être rapidement suivis et localisés, en intérieur comme en extérieur.
Exploitation ferroviaire
Les retards des trains de passagers et de marchandises sont souvent traités comme un problème inévitable, malgré les coûts directs qu’ils entraînent pour les entreprises ferroviaires et les coûts indirects pour l’économie des pays (personnes en retard au travail ou marchandises et matériaux non livrés à temps). Par exemple, en 2018, un tiers des trains Amtrack ont subi des retards, coûtant ainsi 41,9 millions de dollars par an à l’entreprise seulement.[1] Les retards résultent principalement de problèmes techniques provenant des voies, de la signalisation, de l’alimentation électrique ou des équipements de traction. Les problèmes de géométrie de la voie, et notamment le déplacement vertical, peuvent constituer un problème majeur susceptible de provoquer des déraillements, et même si les compagnies ferroviaires consacrent en moyenne environ 20 % de leurs revenus à la maintenance et à l’augmentation de la capacité (un kilomètre de voie supplémentaire coûte entre 1 million et 2,5 millions de dollars), l’amélioration de l’efficacité et de la réactivité de la maintenance est un défi majeur, non seulement pour des raisons de sécurité mais aussi pour améliorer les résultats des opérateurs ferroviaires.
La gestion intelligente des chemins de fer, basée sur les bénéfices de l’IoT, peut apporter une plus grande visibilité, une meilleure prévisibilité et, par conséquent, un meilleur contrôle de leurs opérations. La capacité de surveiller et de détecter les défauts des rails ou des signaux, de localiser et de qualifier les problèmes d’alimentation électrique, d’identifier les équipements côté rail ou de surveiller les conditions environnementales dangereuses sont des informations essentielles pour améliorer la sécurité et la ponctualité des services et pour réduire les coûts. De la même manière, les opérateurs ferroviaires peuvent localiser rapidement et obtenir un statut instantané des locomotives, des wagons ou des voitures, ou identifier les voies d’évitement disponibles ou les voies de triage inoccupées.
Les capteurs et les équipements IoT peuvent aider à entretenir efficacement les infrastructures existantes et à augmenter le temps de fonctionnement des équipements. L’IoT permet désormais de connecter des systèmes qui, auparavant, n’étaient pas connectés et n’étaient pas conçus pour, tout en étendant la portée de la surveillance automatisée en temps réél aux gares éloignées (les réseaux ferroviaires mondiaux ont, en moyenne, 70 % à 80 % de leurs gares géographiquement dispersées, avec une faible fréquentation de passagers mais avec un rôle clé dans la connexion de l’ensemble du pays).
La surveillance de la température et des vibrations des trains en est un premier exemple. Par temps ensoleillé, avec des températures croissantes – notamment au sol où la température peut être jusqu’à 25°C supérieure à la température atmosphérique perçue -, les rails ont tendance à s’échauffer, à se dilater et à se déformer, modifiant ainsi leur géométrie et augmentant ainsi les risques de déraillement. Des capteurs IoT autonomes et alimentés par batterie, utilisant un réseau IoT, peuvent surveiller la température et le gauchissement des rails, fournissant ainsi des informations plus efficaces et plus directes que si l’on se fiait à des estimations basées sur des prévisions météorologiques imprécises et non localisées.
Les capteurs IoT peuvent, de la même manière, mesurer la pression, les jonctions et la distance afin de collecter des données complémentaires permettant aux ingénieurs d’évaluer la situation et les risques qui y sont liés. Les capteurs IoT peuvent également collecter des informations sur les caténaires pour s’assurer de leur tension appropriée, détecter le givrage ou une température inappropriée.
Les capteurs IoT peuvent en outre aider à surveiller les infrastructures ferroviaires critiques, comme les ponts, les tunnels, les gares, les supports de caténaires ou les murs anti-avalanches et anti-glissement. Les compteurs intelligents peuvent également être utilisés pour améliorer la gestion de l’énergie et détecter les anomalies de l’alimentation électrique tout en améliorant la durabilité globale des opérations ferroviaires et l’empreinte de serre. Les capteurs et actionneurs IoT améliorent également la maintenance prédictive des gares – comme les distributeurs de billets, les écrans d’information, les points d’appel d’urgence, les escaliers mécaniques, les ascenseurs ou les systèmes de chauffage, ventilation et climatisation-, les équipements au sol – signaux, alimentation électrique, interrupteurs – et le matériel roulant – niveaux de tension des systèmes de batterie, niveaux des réservoirs d’eau et de fluides, ouverture / fermeture des portes -. Les capteurs IoT peuvent également permettre de localiser et d’inventorier les actifs du matériel roulant de manière économe en énergie et facile à déployer, tandis que des capteurs peuvent être déployés pour surveiller les conditions météorologiques locales et obtenir des informations en temps quasi réel sur les conditions environnementales des voies ferrées afin d’anticiper les risques potentiels – tels que les chutes de pierres, les inondations, le givrage ou les obstructions sur les voies -.
Les solutions IoT de classe industrielle de Kerlink, basées sur la technologie LoRaWAN, peuvent fournir le réseau IoT robuste, à faible consommation et à longue portée nécessaire pour connecter les cas d’utilisation des chemins de fer intelligents, notamment pour les infrastructures, les équipements et la surveillance de l’environnement. Les opérateurs ferroviaires doivent rationaliser leurs opérations pour faire face à une concurrence accrue, suite à l’évolution des réglementations, sécuriser les infrastructures et équipements patrimoniaux vieillissants et faire face à l’augmentation des coûts de maintenance, tout en continuant à fournir le service attendu par les utilisateurs, même dans les zones reculées. Les passerelles LoRaWAN de classe opérateur et les outils de gestion de réseau robustes et performants de Kerlink permettent de connecter des capteurs et de collecter des données clés pour alimenter des flux de travail automatisés inter-applications. L’obtention de données exploitables et d’alertes en temps quasi réel simplifie les prévisions et les calendriers de maintenance, augmente le temps de fonctionnement en évitant les pannes inattendues, permet de prendre des décisions opportunes sur les opérations et contribue à mieux informer les conducteurs des dangers potentiels sur leur chemin. Associés à des trackers IoT compatibles avec le GPS ou utilisant les capacités de géolocalisation natives basées sur le réseau LoRaWAN de Kerlink, les actifs peuvent également être rapidement suivis et localisés pour réduire l’intensité de la main-d’œuvre, les vérifications manuelles et visuelles et réduire les retards de service. L’utilisation de la connectivité IoT LPWA, alimentée par Kerlink, contribue à garantir des opérations globales et la viabilité économique des opérateurs ferroviaires.
[1] https://usa.streetsblog.org
Activité portuaires
Aujourd’hui, les ports sont essentiels à l’économie mondiale car ils sont responsables de près de 90 % des échanges de marchandises et de fret dans le monde. Étant donné qu’ils font partie de chaînes d’approvisionnement de transport et de logistique (T&L) plus vastes et qu’ils constituent eux-mêmes une grappe d’entreprises opérant dans ce secteur, les ports sont de plus en plus mis au défi d’améliorer leur efficacité, leur productivité et leur évolutivité, tout en étant invités à assurer un lieu de travail plus sûr, à se développer de manière durable et à minimiser leur empreinte environnementale. L’OCDE prévoit que la manutention mondiale de conteneurs atteindra un niveau quatre fois supérieur au niveau actuel d’ici 2030, et cinq à six fois supérieur d’ici 2050. La taille des porte-conteneurs a également augmenté rapidement au cours des deux dernières décennies et leur capacité a doublé, les derniers porte-conteneurs étant capables de transporter plus de 20 000 conteneurs standard. Cette recherche d’économies d’échelle devrait profiter aux compagnies maritimes, mais elles sont en pratique entravées par la sous-utilisation des navires et la surcapacité ainsi créée[1] . Dans le même temps, une autre étude de l’OCDE publiée en 2012 détaille que les ports à conteneurs les plus efficaces ne fonctionnent qu’à 70 % à 80 % de leur niveau d’efficacité maximal, en raison de leur déficit technique, suivis par les terminaux pétroliers et loin devant les terminaux à charbon et à céréales[2]. La manutention, la planification et le traitement sont les principaux défis que doivent relever les ports pour améliorer à la fois les systèmes de communauté portuaire (PCS) – pour accroître l’échange d’informations internes aux ports et la traçabilité pour une meilleure visibilité des flux de marchandises – et les systèmes de communauté de marchandises (CCS) – pour améliorer la qualité du service pour les utilisateurs des ports et réduire le temps d’attente et de rotation des camions/trains dans les terminaux – pour une meilleure productivité globale . Les ports intelligents peuvent combiner la numérisation et l’IoT dans les activités quotidiennes des ports maritimes et intérieurs pour rationaliser les opérations et optimiser les équipements afin de réduire les coûts opérationnels.[3] Le marché des ports intelligents devrait atteindre 5,3 milliards de dollars d’ici 2024 avec un TCAC de 25 % à partir de 2019. [4]
Les solutions de ports intelligents combinent un réseau de capteurs et d’équipements IoT, connectés à un réseau IoT privé filaire et/ou sans fil, collectant et transmettant des données en temps réel à leurs centres de données basés sur le cloud pour alimenter les applications IoT. Les capteurs et dispositifs IoT peuvent être de différents types (mélangeant capteurs à ultrasons, capteurs inertiels, radars, caméras, capteurs d’imagerie, actionneurs ou lecteurs RFID, entre autres) pour collecter les données requises. Par exemple, la gestion des conteneurs peut mélanger, d’une part, des manifestes numériques pour l’inventaire du contenu et les informations douanières – associés dynamiquement au conteneur et authentifiés de manière sécurisée à l’aide de la blockchain – et, d’autre part, des dispositifs IoT alimentés par batterie – utilisés pour la traçabilité, le suivi, la localisation et le verrouillage sécurisé instantanés des conteneurs -. Utilisées de manière transparente à bord des navires et hors bord, sur les plateformes des terminaux ou sur les camions, ces solutions réduisent la manutention manuelle et l’inspection visuelle, suppriment les charges sur les douanes pour les livraisons internationales et peuvent fournir des informations utiles, comme des avertissements, des certifications ou des protocoles d’inspection sécurisés. Les capteurs et équipements IoT peuvent également être utilisés pour le monitoring du temps de fonctionnement, le contrôle des opérations et la maintenance prédictive d’un large éventail d’actifs portuaires clés, tels que les portiques sur rails (RMG), les portiques sur pneus (RTG), les chariots cavaliers, les sprinter carriers, les tracteurs de terminal, les reach stackers, les grues de manutention de conteneurs ou les grues de navire à magasin, entre autres.
Les capteurs IoT peuvent également aider à obtenir des informations en temps réel sur les compteurs d’énergie, l’éclairage, les pompes, les moteurs ou les portails afin d’obtenir des données en temps réel sur l’activité, les performances et la fiabilité pour aider à détecter les défaillances et localiser rapidement le problème pour les équipes de maintenance. Les solutions IoT peuvent également être utilisées pour le suivi, la localisation et la cartographie des actifs, non seulement pour les conteneurs et les marchandises, mais aussi pour les équipements coûteux, afin de prévenir les pertes, les utilisations frauduleuses ou les vols. De la même manière, l’IoT peut alimenter les systèmes de gestion des déchets afin d’améliorer les opérations de collecte des déchets et de garantir leur élimination et leur traitement appropriés, permettant ainsi aux ports de se conformer aux normes et réglementations environnementales strictes. Les vêtements ou appareils connectés peuvent également surveiller et suivre les travailleurs portuaires et déclencher des alertes en cas de situations spécifiques prédéfinies telles que l’inactivité, la non-apparition, l’absence du site (géofencing), les trébuchements ou les chutes.
Les solutions IoT de classe industrielle de Kerlink, portées par la technologie LoRaWAN, peuvent fournir le réseau IoT robuste, à faible consommation et à longue portée nécessaire pour connecter les cas d’utilisation des ports intelligents, notamment pour le suivi des conteneurs, la maintenance prédictive des équipements et des grues, la surveillance des actifs, la gestion de l’énergie et l’application de la sécurité, dans toute la zone du port. Les opérateurs et le personnel portuaires courent contre la montre pour éviter les pénalités, les dépenses et les retards et doivent constamment améliorer leur productivité et leur efficacité.
Les gateways LoRaWAN extérieures de classe opérateur et les outils de gestion de réseau robustes et performants de Kerlink aident à déployer de manière flexible un réseau IoT privé sur mesure pour les ports intelligents afin de collecter des données en quasi temps réel et d’automatiser la surveillance. Associés à des trackers IoT équipés de GPS ou utilisant les capacités de géolocalisation natives du réseau LoRaWAN de Kerlink, les conteneurs, les équipements et les biens peuvent également être rapidement suivis, tracés et localisés dans la zone portuaire, ce qui évite les contrôles visuels et améliore l’efficacité. Les solutions de réseau IoT LPWA de Kerlink sont faciles à déployer, simples à utiliser, flexibles à configurer, évolutives et rentables à exploiter, dans la durée.
[2] https://www.oecd-ilibrary.org
[4] https://www.businesswire.com
