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Le développement de l’intelligence sur les réseaux d’eau potable et des réseaux d’assainissement

Un réseau d’eau intelligent est un ensemble de solutions et de systèmes permettant aux opérateurs de réseaux d’eau de contrôler et diagnostiquer les problèmes, de prioriser et gérer, en continu et à distance, les opérations de maintenance et d’utiliser les données fournies pour optimiser tous les aspects de la performance des réseaux de distribution d’eau.

L’objectif est d’optimiser la performance des services d’assainissement et d’eau potable tout en améliorant l’efficacité énergétique, en préservant la ressource en eau et en surveillant la qualité de l’eau distribuée aux consommateurs.


Source : Sia Partners

Les outils et technologies, les fonctionnalités et les services des réseaux d’eau intelligents

Les outils et les technologies

À l’image des réseaux électriques et des réseaux de gaz intelligents, les réseaux d’eau deviennent intelligents grâce au déploiement des technologies de l’information et de la communication. Le déploiement de capteurs sur les réseaux permet de mieux comprendre (réaliser des mesures), d’optimiser (réaliser des analyses) et d’exploiter dans de meilleures conditions le réseau (notamment interagir avec le réseau).

Cinq couches interconnectées de fonctionnalités sont nécessaires pour un réseau d’eau intelligent efficace :

 

1. Les appareils de mesure et de détection, comme les compteurs d’eau évolués, sont les outils physiques sur le réseau de distribution d’eau qui collectent les données sur les débits d’eau, la pression, la qualité et l’ensemble des autres paramètres déterminants. Cette couche de base inclut les capteurs acoustiques et électromagnétiques qui peuvent aider à détecter de potentielles fuites et anomalies sur le réseau. L’ensemble de ces appareils permet d’améliorer la connaissance de l’état physique des réseaux, via le recueil de données très concrètes : caractéristiques, localisation, maintenance, etc.

2. Les canaux de communication en temps réel permettent aux distributeurs de rassembler de façon automatique et continue les données des appareils de mesure et de détection. Il s’agit de canaux de communication bidirectionnelle pour donner des ordres aux appareils sur les données à collecter ou sur les actions à exécuter (par exemple, extinction à distance).

3. Les logiciels de gestion des données permettent aux distributeurs de collecter les données et de présenter une vue agrégée à travers des outils de visualisation du réseau, des systèmes d’information géographique (SIG), des tableaux de bord, etc. Cette couche peut également comprendre des entrepôts de données, la cybersécurité des systèmes informatiques et des outils basiques de soutien aux fonctions économiques (par exemple, systèmes d’information des consommateurs).

4. Les logiciels d’analyse et de modélisation des données en temps réel permettent aux distributeurs de pouvoir exploiter les données issues du réseau. Cette couche est la source centrale de valeur économique des réseaux d’eau intelligents pour les distributeurs. Les tableaux de bord dynamiques permettent aux opérateurs de surveiller le réseau de distribution en temps réel pour les risques ou pour les anomalies avérées. En même temps, les outils de modélisation du réseau peuvent aider les opérateurs à comprendre les impacts potentiels d’un changement dans le réseau et à analyser les différentes réponses. Les algorithmes des modèles de détection peuvent avoir recours aux données historiques pour aider à distinguer les fausses alertes des véritables problèmes. Les analyses prédictives permettent aux opérateurs de considérer différents scénarios possibles et de répondre de façon proactive et efficace.

5. Les outils de contrôle et d’automatisation permettent aux distributeurs de mettre en œuvre à distance et automatiquement les tâches de gestion du réseau. Cette couche fournit des outils qui s’interfacent avec les logiciels d’analyse et de modélisation des données en temps réel. De nombreux opérateurs sont déjà dotés de systèmes SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), de systèmes d’information géographique, de systèmes d’informations client, qui peuvent être intégrés aux réseaux d’eau intelligents pour augmenter davantage leur contrôle sur le système de distribution.


Source : Hydreos

Exemples d’outils de mesure


Source : Johnson Meters


Source : Aquiba

Exemples de canaux de communication


Source : Sensus

Exemple de logiciel de gestion des données


Source : GWTR

Exemples de logiciels d’analyse et de modélisation des données en temps réel

Outil de gestion des réseaux


Source : Innovyze


Source : Innovyze

Outil de gestion de la qualité de l’eau


Source : Innovyze

Outil de gestion de la pression dans les réseaux


Source : Innovyze

Les fonctionnalités et les services

Grâce à l’ensemble de ces outils, les réseaux d’eau intelligents permettent aux gestionnaires des réseaux d’eau :

  • de surveiller le réseau en temps réel et à distance et de diagnostiquer les problèmes, de prioriser et de gérer préventivement les questions de maintenance et de contrôler et d’optimiser à distance tous les aspects du réseau de distribution d’eau en utilisant les données issues du réseau (modulation de pression pour réduire les pertes en eau, mesure de débits pour anticiper les fuites, etc.) ;
  • respecter de façon transparente et avec certitude les exigences politiques et réglementaires sur la sécurité du réseau (mesures sur les conduites : déformation, température, etc.) et sur la qualité de l’eau ;
  • fournir aux consommateurs les informations et les outils dont ils ont besoin pour faire des choix éclairés sur leur comportement de consommation et sur leurs usages de l’eau (alertes en temps réel de la consommation en eau, optimisation des consommations au sein de l’habitation, etc.).

Les réseaux d’eau potable

Sur les réseaux d’eau potable, les objectifs principaux des réseaux d’eau intelligents sont de veiller à la bonne qualité de l’eau distribuée, de réduire les fuites et d’améliorer la gestion patrimoniale du réseau, à la fois sur l’exploitation et sur la maintenance.

Sur la qualité, l’objectif est d’obtenir une traçabilité continue de la qualité de l’eau distribuée. L’eau potable interagit avec le réseau qui la transporte. Plus elle séjourne dans le réseau, plus l’agent désinfectant – généralement le chlore – est enclin à se décomposer. Il est donc important de connaître l’état des flux d’eau potable en temps réel grâce à des capteurs de débit et de pression, des mesures de la température, du chlore, des matières en suspension, etc. En optimisant le temps de séjour de l’eau dans les réseaux, il devient par exemple possible d’ajuster plus précisément la chloration.

Sur les fuites, l’objectif est de préserver au mieux les ressources naturelles et de réagir rapidement à tout signalement. Ainsi, la mise en place de capteurs, d’un numéro d’appel unique et de nouveaux moyens de réponse rapide permettent d’intervenir dans les 2 heures pour une fuite sur le réseau.

Les réseaux d’assainissement et d’eaux pluviales

Une mauvaise gestion des réseaux de collecte des eaux usées et des eaux pluviales peut avoir des répercussions environnementales et économiques notables : fréquence élevée des interventions humaines (réseaux bouchés, débordements) ou encore déversement d’eau usées non traitées directement dans la nature.

À titre d’exemple, la ville de South Bend (Indiana USA) 100 000 habitants, a pris l’initiative en 2006 d’investir 400 000 dollars dans un chantier de modernisation de son réseau de collecte des eaux usées. Cette somme a été investie dans l’amélioration de la gestion et du contrôle en temps réel du réseau afin de mieux comprendre quand et pourquoi les incidents (par exemple, débordement et blocage des égouts) se produisent. Par le biais de vannes intelligentes capables de réagir en temps réel aux prévisions météorologiques et de capteurs installés sur le réseau, et grâce à la fourniture de données continues aux agents municipaux, la ville a obtenu des résultats significatifs. Le nombre d’incidents majeurs sur le réseau a diminué de 30 à 2 par an et la capacité de collecte et de traitement des eaux usées a augmentée de 23 %. La réduction des coûts de maintenance et l’économie d’investissements ont permis au projet d’afficher un retour sur investissement en 1,3 an et des économies de 300 000 dollars par an en moyenne.

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