La Détection Acoustique Distribuée (DAS) de Fotech, une société de BP Launchpad est une technologie innovante qui apporte la réponse à la surveillance continue de la ville intelligente (photo fournie par Fotech)
La réduction des émissions, l'amélioration de la qualité de l'air et la diminution des temps de trajet sont des indicateurs clés de performance (Key Performance Indicator) fondamentaux pour une infrastructure de ville intelligente réussie. Les émissions dues au trafic, qui ont un impact négatif important sur la qualité de l'air, sont exacerbées par la congestion des réseaux routiers. Rien qu'aux États-Unis, les embouteillages coûtent 305 milliards de dollars en heures perdues, selon la plus grande étude jamais réalisée sur le trafic mondial, effectuée par INRIX. Sachant qu’environ deux tiers de la population mondiale devrait vivre dans les villes d'ici 2040, les engorgements routiers ne feront qu’empirer dans les villes intelligentes en pleine expansion.
« Réduire les embouteillages et maintenir la fluidité des routes dans les villes intelligentes permettra de réduire les émissions et de lutter contre le changement climatique. Cela ressemble à un rêve impossible, mais la réalité est que l'avenir est ici et maintenant », selon Stuart Large, directeur du département ligne de produits et développement commercial chez Fotech (Hampshire, Angleterre).
Le problème de la technologie existante
La technologie existante de gestion de la circulation utilise des capteurs intégrés aux routes et en surface afin de gérer le trafic et pouvoir ainsi, dans une certaine mesure, réduire la durée des trajets. Toutefois, pour les villes intelligentes, ces technologies de suivi du trafic existantes présentent certaines limites.
« Les capteurs ponctuels et les caméras ont des champs de vision limités et souvent fixes, tandis que les capteurs intégrés aux véhicules, qui suivent les données de localisation, manquent de détails granulaires pour suivre de manière concise les flux de circulation », poursuit Stuart Large. « Les données en virgule flottante peuvent donner les temps d'attente moyens à un carrefour, mais il leur manque l’opportunité de pouvoir changer les feux de circulation en temps réel pour améliorer instantanément le flux de véhicules. »
Le GPS peut également être affecté par des signaux perturbés dans les tunnels ou dans les zones rurales ou simplement parce que la technologie de suivi n'est disponible que pour une minorité de véhicules.
« Réduire les embouteillages et maintenir la fluidité des routes dans les villes intelligentes permettra de réduire les émissions et de lutter contre le changement climatique. Cela ressemble à un rêve impossible, mais la réalité est que l'avenir est ici et maintenant », selon Stuart Large, directeur du département ligne de produits et développement commercial chez Fotech (Hampshire, Angleterre).
Le problème de la technologie existante
La technologie existante de gestion de la circulation utilise des capteurs intégrés aux routes et en surface afin de gérer le trafic et pouvoir ainsi, dans une certaine mesure, réduire la durée des trajets. Toutefois, pour les villes intelligentes, ces technologies de suivi du trafic existantes présentent certaines limites.
« Les capteurs ponctuels et les caméras ont des champs de vision limités et souvent fixes, tandis que les capteurs intégrés aux véhicules, qui suivent les données de localisation, manquent de détails granulaires pour suivre de manière concise les flux de circulation », poursuit Stuart Large. « Les données en virgule flottante peuvent donner les temps d'attente moyens à un carrefour, mais il leur manque l’opportunité de pouvoir changer les feux de circulation en temps réel pour améliorer instantanément le flux de véhicules. »
Le GPS peut également être affecté par des signaux perturbés dans les tunnels ou dans les zones rurales ou simplement parce que la technologie de suivi n'est disponible que pour une minorité de véhicules.
Fournir des informations en temps réel
La Détection Acoustique Distribuée (DAS) de Fotech, une société de BP Launchpad est une technologie innovante qui apporte la réponse à la surveillance continue. La DAS est une technologie de détection photonique qui tire parti du réseau de câbles à fibres optiques existant d'une ville, lui permettant ainsi de devenir des centaines de milliers de capteurs de vibrations qui peuvent, entre autres, détecter et suivre les mouvements des véhicules. La DAS peut fournir les informations en temps réel dont les villes ont besoin pour devenir véritablement intelligentes.
La DAS fonctionne en envoyant chaque seconde des milliers d'impulsions de lumière le long des câbles à fibres optiques et en surveillant le modèle de la lumière réfléchie. Le câble à fibre optique capte toute énergie acoustique ou vibratoire qui modifie le modèle de lumière réfléchie. En utilisant des algorithmes et des traitements de données avancés, la DAS analyse ces changements pour identifier et catégoriser la perturbation, comme un embouteillage, un accident de la route ou une file de voitures sur une bretelle d'accès. Chaque type de perturbation a sa propre signature ; la technologie permet de savoir en temps réel ce qui se passe et où. La technologie DAS suit les mouvements des véhicules et peut déterminer leur taille et donc le lieu où ils seront plus pollueurs par exemple, mais elle n'est pas en mesure de déterminer l'identité d'un véhicule, uniquement le type de véhicule dont il s'agit ; les données sont totalement anonymisées.
« La DAS est essentielle lorsqu'il s'agit de gérer le flux de circulation et d'éviter les embouteillages », souligne Stuart Large. En détectant les schémas de déplacement des véhicules qui approchent d'un carrefour ou en identifiant les points de départ et d'arrivée d'un embouteillage existant, la DAS peut être utilisée par les autorités locales pour modifier l'ordre des feux en temps réel afin de maintenir la circulation fluide, contribuer à réduire les embouteillages, et surtout diminuer la consommation de carburant afin de réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES), pour améliorer la qualité de l'air.
La DAS fonctionne en envoyant chaque seconde des milliers d'impulsions de lumière le long des câbles à fibres optiques et en surveillant le modèle de la lumière réfléchie. Le câble à fibre optique capte toute énergie acoustique ou vibratoire qui modifie le modèle de lumière réfléchie. En utilisant des algorithmes et des traitements de données avancés, la DAS analyse ces changements pour identifier et catégoriser la perturbation, comme un embouteillage, un accident de la route ou une file de voitures sur une bretelle d'accès. Chaque type de perturbation a sa propre signature ; la technologie permet de savoir en temps réel ce qui se passe et où. La technologie DAS suit les mouvements des véhicules et peut déterminer leur taille et donc le lieu où ils seront plus pollueurs par exemple, mais elle n'est pas en mesure de déterminer l'identité d'un véhicule, uniquement le type de véhicule dont il s'agit ; les données sont totalement anonymisées.
« La DAS est essentielle lorsqu'il s'agit de gérer le flux de circulation et d'éviter les embouteillages », souligne Stuart Large. En détectant les schémas de déplacement des véhicules qui approchent d'un carrefour ou en identifiant les points de départ et d'arrivée d'un embouteillage existant, la DAS peut être utilisée par les autorités locales pour modifier l'ordre des feux en temps réel afin de maintenir la circulation fluide, contribuer à réduire les embouteillages, et surtout diminuer la consommation de carburant afin de réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES), pour améliorer la qualité de l'air.
Une intégration facile
Un autre défi majeur de l'infrastructure des villes intelligentes est de pouvoir fournir un système de gestion de la circulation entièrement intégré sans rendre l'infrastructure existante obsolète. Les solutions qui peuvent intégrer et développer les infrastructures actuelles sont beaucoup plus économiques et causent beaucoup moins de perturbations à long terme.
Selon Stuart Large, « la DAS est facile à intégrer. Il n'est pas nécessaire d'effectuer de gros travaux de construction ni de creuser dans les rues ou d'installer de nouveaux capteurs ou caméras à point fixe. Comme la DAS se branche essentiellement sur les réseaux de câbles à fibres optiques existants, ses avantages peuvent être fournis à un coût marginal minimal ».
Selon Stuart Large, « la DAS est facile à intégrer. Il n'est pas nécessaire d'effectuer de gros travaux de construction ni de creuser dans les rues ou d'installer de nouveaux capteurs ou caméras à point fixe. Comme la DAS se branche essentiellement sur les réseaux de câbles à fibres optiques existants, ses avantages peuvent être fournis à un coût marginal minimal ».
La DAS en action
La société espagnole d'infrastructure et d'ingénierie COMSA a travaillé avec Fotech pour tester la DAS sur un tronçon de route de cinq kilomètres à La Bisbal d'Empordà, en Espagne. En exploitant la fibre optique en bordure de route dans une micro tranchée et sous le revêtement de la route, l'objectif était de montrer que la DAS pouvait réduire la pression sur les réseaux de transport et fournir un meilleur aperçu de la congestion routière. Une combinaison de DAS et de caméras vidéo a permis de mesurer les flux de trafic réguliers pour valider les résultats à des points spécifiques le long de l'itinéraire. La DAS a pu déterminer la taille des véhicules, la vitesse à laquelle ils roulaient, ainsi que les points de congestion, la longueur et le taux de progression des embouteillages.
Fotech travaille également sur le projet SIMULATE sur un site du Staffordshire, au Royaume-Uni, pour construire une solution intégrée qui peut contrôler le trafic à une intersection ou, à terme, un réseau plus large, avec l'avantage supplémentaire de réduire les émissions et d'augmenter la qualité de l'air.
Fotech travaille également sur le projet SIMULATE sur un site du Staffordshire, au Royaume-Uni, pour construire une solution intégrée qui peut contrôler le trafic à une intersection ou, à terme, un réseau plus large, avec l'avantage supplémentaire de réduire les émissions et d'augmenter la qualité de l'air.
Un avenir propre et clair
La croissance spectaculaire des villes intelligentes ne montre aucun signe de ralentissement ; d'ici 2025, on estime qu'il existera 29 mégalopoles - avec plus de 10 millions d'habitants - et 600 centres urbains générant 60 % du PIB mondia
« Un changement sismique s’est opéré dans les endroits où réside la population mondiale au cours des dernières décennies. Et si aucune technologie ne peut à elle seule apporter la réponse aux défis de l'urbanisation intelligente, il est clair qu'une approche intégrée est nécessaire, et la DAS a un rôle clé à jouer » conclut Stuart Large. « Les systèmes de circulation fiables et efficaces sont devenus essentiels pour une croissance urbaine durable et intelligente, de sorte qu'à mesure que les villes deviennent plus intelligentes, notre technologie et la façon dont nous l'utilisons doivent également continuer à être de plus en plus intelligentes ».
« Un changement sismique s’est opéré dans les endroits où réside la population mondiale au cours des dernières décennies. Et si aucune technologie ne peut à elle seule apporter la réponse aux défis de l'urbanisation intelligente, il est clair qu'une approche intégrée est nécessaire, et la DAS a un rôle clé à jouer » conclut Stuart Large. « Les systèmes de circulation fiables et efficaces sont devenus essentiels pour une croissance urbaine durable et intelligente, de sorte qu'à mesure que les villes deviennent plus intelligentes, notre technologie et la façon dont nous l'utilisons doivent également continuer à être de plus en plus intelligentes ».
