Cours "Ville et territoires intelligents : l’innovation au service de l’action publique locale", INET, Strasbourg
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Cours d’Isam Shahrour sur la ville et les territoires innovants donné dans le cadre du cycle de formation aux Directeurs Généraux de l’INET de Strasbourg « l’innovation au service de l’action publique locale », Strasbourg, 7 Juin 2016.
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Cours "Ville et territoires intelligents : l’innovation au service de l’action publique locale", INET, Strasbourg
- 1. Cours « Ville et territoires intelligents » Cycle « Directeurs Généraux » « L’innovation au service de l’action publique locale» INET de Strasbourg, 7 Juin 2016 Professeur Isam Shahrour Université Lille1 –Sciences et Technologies https://www.linkedin.com/in/ishahrour https://www.facebook.com/isam.shahrour INET Strasbourg
- 2. Ville • Quartier • Parc de Bâtiments • Bâtiment • Réseau (eau, électricité, gaz,..) • Service (transport, déchet,..) Intelligente Solution «innovante » Intérêt «collectif » • Usager • Environnement • Société Défis, difficultés, ambitions
- 3. Plan • Défis de la ville • Concept de « Ville Intelligente» • Etat de lieu de projets Smart City dans le monde • Démarche pour démarrer un projet de ville intelligente • Projet de démonstrateur – SunRise Smart City
- 4. Plan • Défis de la ville • Concept de « Ville Intelligente» • Etat de lieu de projets Smart City dans le monde • Démarche pour démarrer un projet de ville intelligente • Projet de démonstrateur – SunRise Smart City
- 6. En 2030: • Près de 2 milliards de nouveaux citadins • La population urbaine de l'Asie du Sud et en Afrique va doubler • Besoin de 400.000 km2 de constructions en site urbain (doublement de la surface construite dans le monde) Pays en voie de développement:
- 7. Concentration dans des grandes villes
- 10. La ville: • 70% du PIB mondial ... • 600 métropoles génèrent 60% du PIB mondial • 95% de la croissance de la population dans les pays en voie de développement Concentration de l'activité économique
- 12. Conséquences de la croissance démographique Augmentation de : • Pression sur les services et les infrastructures • Pression sur les ressources naturelles (énergie, eau, matériaux de construction ...) Pr • Pollution (air, sol, eau, ..) • Tensions sociales,…
- 13. Augmentation de la demande pour: • Nouvelles constructions (logements, services, industrie, ...) • Infrastructures (routes, énergie, eau, communication, collecte et traitement des déchets, ..) • L'adaptation des infrastructures existantes aux besoins d'aujourd'hui. Conséquences de la croissance démographique
- 15. Electricité : • Lignes haute et basse tensions: 1 300 000 km (32 fois la circonférence de la terre) • Transformateur: 726 000 Bâtiment 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 d’unités
- 20. Le transport
- 22. Eau potable • 1 milliard sans accès aux services d'eau potable • Fuite: 50% d'eau perdue dans certaines villes • Grande dégradation de la qualité de l'eau Pays en voie de développement
- 23. Assainissement: • 2,4 milliards sans accès au service d’assainissement • inondation, santé publique • Pollution des sols et de l'eau Pays en voie de développement :
- 27. Plan • Défis de la ville • Concept de « Ville Intelligente» • Etat de lieu de projets Smart City dans le monde • Démarche pour démarrer un projet de ville intelligente • Projet de démonstrateur – SunRise Smart City
- 28. • Réduire les consommation d’énergie • Réduire l’émission du gaz à effet de serre • Préserver les ressources naturelles • Améliorer le cadre de vie (patrimoine, services,…) Transformer la ville
- 29. Transformer la ville : vers une ville durable Transformer les infrastructures: • Très larges investissements • Temps « long » Transformer les méthodes de gestion: • Des investissements modérés • Temps « court/moyen» Rôle de de l’innovation technologique et non technologique ?
- 32. Capteurs intelligents • Mesurer • Analyser • Communiquer • Faire des actions Technologie Numérique Internet des objets
- 36. Améliorer : • Les performances • La sécurité de fonctionnement • L’organisation des secours • L’Information/implication des usagers • La résilience
- 37. Développer de nouveaux Services : • Education, santé, culture, • Administration • Mobilité/logistique • Télé travail • « Ubersisés »
- 38. Plan • Défis de la ville • Concept de « Ville Intelligente» • Etat de lieu de projets Smart City dans le monde • Démarche pour démarrer un projet de ville intelligente • Projet de démonstrateur – SunRise Smart City
- 39. 1er projet : Italie, 2005, projet Teleogestore 1er réseau Smart Grid : • Compteur électronique, • PLC Communications • LV concentrateur • Coût 2,1 billions d’Euros • Economie annuelle 500 millions d’euros
- 41. Les villes jouent de plus en plus un rôle important dans la société et l’économies, en raison de: • Une urbanisation croissante • Le renforcement de l’économie de savoir • La part croissante de la ville dans la consommation des ressources et émission de pollutions. Pourquoi ?
- 43. EU’s 20/20/20 energy and climate targets In 2020 (compared to 1990) : • 20% reduction in CO2 emissions • 20% coming from renewables • 20% increase in energy efficiency. Contribution à 3 objectifs de l'Europe: • Amélioration significative de la qualité de vie des citoyens, • Renforcement de la compétitivité de l'industrie • Objectif 20/20/20 de l’Europe
- 44. Cet objectif peut être atteint par la création d’un modèle intégrant: - La production, le transport et la consommation de l’énergie. - La mobilité et le transport - La technologie de l’information et de la communication. qui sont intiment liées
- 53. Novembre 2013
- 55. July 18, 2014
- 56. Smart City JAPAN
- 64. 64 Ecoute
- 65. 65 Ecoute
- 66. Ecoute
- 69. 69
- 76. 76
- 80. Smart City : 8 Catégories • Mobilité • Vie • Société • Aires • Economie • Big Data • Infrastructure • IivingLab •
- 81. Smart City : Partenaires - Entités gouvernementales tels que AEB (déchets), Alliander NV (Energie) - Organisation non-gouvernementales - Citoyens
- 84. Au démarrage de la mission de Baron, la vaille a • 32 départements avec leurs propres « domaines» • 1200 Bases de données
- 86. Baron: • «Les « prestataires» qui proposent des services « Smart City », ne connaissent pas bien la ville. • Grande différence entre la perception du fonctionnement de la ville et son fonctionnement réel
- 87. Processus • Travail par itérations • Déploiement de Living Lab • Des déceptions et de questionnement Le projet « Smart Amsterdam» a survécu au changement du conseil municipal
- 88. Eclairage public : un projet prometteur • Accord entre la ville et plusieurs opérateurs signé en 2016 • Démonstrateur près de Aren A stadium • Eclairage adaptatif, WI-FI public et suivi de la qualité de l’air
- 90. Baron : • Après 7 ans, on a fait un grand travail avec les données, mais nous sommes q’au début de la transformation. • De nombreuses villes ne sont pas encore dans la phase de transformation
- 91. Des difficultés : • Les villes ont des difficultés pour contrôler les données • Les villes ont des citoyens pas de consommateurs • Les villes opèrent dans un contexte politique, qui peut réduire les options ou pousser à des choix de court terme • Elles sont confrontées à des problèmes de réglementations, bureaucratie, découpage, Il est très difficile de devenir smart dans ces conditions
- 92. Plan • Défis de la ville • Concept de « Ville Intelligente» • Etat de lieu de projets Smart City dans le monde • Démarche pour démarrer un projet de ville intelligente • Projet de démonstrateur – SunRise Smart City
- 94. Phase 1: Identifier les besoins, établir une stratégie: - Comprendre les besoins et les défis - Définir les priorités - Etablir un modèle de gouvernance Construire un projet “Smart City”
- 95. Phase 2: Construire un système d’information • Collecter les données de patrimoine (infrastructures, bâtiments,..) et les stocker dans une base SIG • Instrumenter les systèmes urbains concernés ( infrastructures, bâtiments, espace public,..) • Collection des données concernant l’environnement urbain et les usages.
- 96. Phase 3 : Système de communication Assurer la communication: • Entre les objets • Entre les usagers (publics concernés) • Entre les usagers et les objets • Entre les (usagers et les objets) et des serveurs • Entre les serveurs et les publics concernés
- 97. Phase 3 : Système de communication En général, le système doit: • Combiner des réseaux filaires et non filaires • Intégrer une diversité de capteurs et de protocoles de communication • Fiable (assurer la transmission des données et leur sécurité) • A faible consommation d’énergie
- 98. Phase 4 : Analyse des données Développer des logiciels et un savoir-faire pour analyser une grande quantité de données : ² Temps réel ² Données historiques ² Données spatiales ² Apprentissage
- 99. Phase 5 : Développer des procédures et protocoles pour : • La gestion optimale • La sécurité de fonctionnement • Impliquer les usagers • Développer de nouveaux services
- 101. • Amélioration • Elargissement • Nouveaux services Procedure itérative Implémentation Vérification Retour d’usage Usage
- 102. Plan • Défis de la ville • Concept de « Ville Intelligente» • Etat de lieu de projets Smart City dans le monde • Démarche pour démarrer un projet de ville intelligente • Projet de démonstrateur – SunRise Smart City
- 105. Petite ville (110 Hectares) • 25 000 usagers • 140 bâtiments (320 000 m2) • 100 km de réseaux urbains Projet SunRise «Cité Scientifique»
- 107. 100 km de réseaux • Eau potable • Assainissement • Chauffage urbain, • Gaz • Électricité (HT, BT) • Eclairage public • Voiries
- 108. Plateforme de pilotageSystème d’information • Données de patrimoine (SIG) Outils d’analyse Communication Serveur web • Equipes Techniques • Equipes de gestions • Usagers • Equipes Académiques Architecture du système «SunRise» Communication : • Réseaux filaires • Réseaux sans fils • Bâtiments • Réseaux urbains Mesure et contrôle des infrastructures • Mesures capteurs Autres Données • Environnement • Transport • Secours • Autres données
- 109. Travail Réalisé 1) Système d’information : • Réseaux urbains et bâtiments dans un SIG (80 % du patrimoine) • Instrumentation des réseaux • Collecte des données de fonctionnement 2) Analyse des données 3) Premiers résultats et recommandations
- 111. Eau potable
- 112. Objectifs : • Détection et localisation des fuites • Contrôle en temps réel de la qualité de l’eau (contamination) • Informer, sensibiliser et interagir avec les usagers
- 114. Présentation du réseau • 15 km de conduites • 100 compteurs télé-relevés • 5 Capteurs de pression
- 117. Suivi des fuites
- 120. 108 UFC/ml 107 UFC/ml 108 UFC/ml 108 UFC/ml 107 UFC/ml 107 UFC/ml Injection de bactéries E. Coli 105 CFU/ml 106 CFU/ml 107 CFU/ml 108 CFU/ml Turbidity (S:Scan)
- 122. Chauffage Urbain
- 123. Réseau de Chauffage 123 Présentation Chaufferie Conduites Sous station P1 automate Télé relève
- 124. • Réseau primaire : 4,5*2 km • Réseau secondaire : 4*2 km • (galerie technique) • 37 sous-stations primaires
- 125. 37 sous stations primaires 125 Echangeur Electro- vanne Capteurs Température Pression Automate - Compteur bâtiment P1
- 132. Réseau Electrique
- 134. Sous-StationsH.T (20 kV) • Passage MT - BT • Mesure des consommations et des paramètres de pilotage • Pilotage
- 135. Current Levels Minimum On Sun 9/7/2014 110 A Average 213 A Maximum On Tue 10/21/2014 414 A Résidence Bachelard
- 136. 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 Consumption ]kWh] Date Fixed Demand Charge V.S. Real Demand Charge
- 137. Suites : • Analyse des réseaux secondaires, vérification dans les bâtiments • Recommandations «travaux» • Programmation du fonctionnement de certains équipements ?? • Réduire la puissance d’abonnement ?? Programme de rénovation de l’éclairage extérieur (2016) (Smart Système) Economie de 30 à 40 %