Internet Industriel des Objets IIOT : Comment tirer parti de l'IIoT pour alimenter les villes et le réseau intelligents en Afrique

Image: Vasin Leenanuruksa © 123RF.com

Par Mbae Mutegi, PE, CEM -County Business Manager (Nairobi Ouest) chez Kenya Power

L'Afrique a les économies à la croissance la plus rapide du monde entier et a d'énormes projets d'infrastructure routière, ferroviaire et électrique en cours.

Le couplage de ces projets avec l'Internet des objets industriel (IIoT) dès le début améliorera leur utilisation optimale, réduira les coûts de maintenance et améliorera leur durée de vie.

Alors que le déploiement rapide des technologies de communication 4G fournira l'un des chaînons manquants dans le déploiement des technologies IoT sur le continent.

L'IIoT, qui offre un bon retour sur investissement, fait référence à un vaste réseau d'appareils physiques interconnectés par diverses technologies de communication.

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Cette interconnexion se traduit par un système qui peut surveiller, collecter, échanger, analyser et fournir des informations utiles pour des activités commerciales, techniques, opérationnelles, managériales et une qualité de vie plus intelligentes, plus rapides et plus précises.

Il englobe l'utilisation de capteurs, de réseaux de communication et d'analyse de données volumineuses pour mesurer et optimiser les processus pour un système amélioré et transformateur et une efficacité opérationnelle, une productivité et de meilleures performances.

L'IIoT est utilisé dans de nombreuses industries, y compris, mais sans s'y limiter, la santé, l'énergie, le pétrole, le gaz, la fabrication, l'aviation et la construction et l'opérationnalisation des villes intelligentes, comme illustré dans la figure 1 ci-dessous.

Figure 1: IIoT dans divers secteurs

Les principales étapes du déploiement d'un système IIoT sont:

Un système de détection robuste pour des données système précises Un module de modélisation personnalisé pour simuler les conditions défavorables, les pannes éventuelles et la dégradation Un système de surveillance continue fiable de l'état pour surveiller toute anomalie en dehors du comportement prévu du système Une boîte à outils de diagnostic qui contient des moteurs de raisonnement efficaces qui isolent et inférer les causes profondes des défauts.

Ceci est résumé dans la figure 2 ci-dessous:

Figure 2: Étapes de déploiement d'un système IIoT

Applications de l'IIoT et des villes intelligentes

L'une des principales utilisations de l'IIoT est le développement d'une maintenance préventive fiable basée sur l'état, bien meilleure que la maintenance préventive traditionnelle, comme le montre la figure 3 ci-dessous:

Figure 3: Maintenance proactive ou réactive

La maintenance proactive du système est plus prévisible, adaptée, corrige les systèmes avant une panne réelle, plus fiable, moins chère et réduit les temps d'arrêt du système par rapport à la maintenance réactive du système comme illustré ci-dessus.

Les fabricants, les infrastructures et les entreprises de services publics sont chargés d'assurer la sécurité et le fonctionnement des grands actifs dispersés tels que les routes, les ponts, les tunnels, les centrales électriques, les réseaux électriques, les aéroports, la flotte de transport, les voies navigables, les égouts et les approvisionnements en eau et les usines de fabrication générales.

Les temps d'arrêt dans ces entreprises sont coûteux pour l'économie, d'où la nécessité de services de maintenance proactifs. L'IIoT se traduit par l'utilisation d'actifs pour augmenter l'efficacité de la production en équilibrant la production avec le coût du cycle de vie de l'entretien et la durée de vie de l'équipement.

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Les projets de villes intelligentes utilisent des capteurs pour aider à comprendre et à contrôler l'environnement sur des aspects tels que les niveaux de bruit et de pollution.

Dans les bâtiments, des thermostats intelligents peuvent être utilisés pour gérer les niveaux d'éclairage, de chauffage et d'humidité, réduisant ainsi le gaspillage d'énergie.

L'investissement dans l'IoT pour les équipements d'infrastructure électrique a le potentiel de réduire considérablement les temps d'arrêt imprévus en identifiant les problèmes de maintenance prédictive, améliorant ainsi la fiabilité et réduisant les coûts.

Les applications se concentrent sur les actifs de plus grande valeur dans les segments de production, de transport et de distribution. Les actifs sont surveillés en permanence avec des capteurs et les données collectées sont utilisées pour prédire la santé et la défaillance imminente des actifs ainsi que leur utilisation optimale.

Une pénétration plus profonde des technologies d'énergie renouvelable intermittente nécessitera des technologies progressives de surveillance et d'utilisation optimale de l'énergie, comme l'illustre la figure 4 ci-dessous:

Figure 4: Une approche proactive de la maintenance des actifs du réseau électrique avec l'analyse du système IoT

L'Internet des objets (IoT) est un rouage crucial de l'économie circulaire. Les produits sont conçus avec soin, longévité et cycle de vie suivant à l'esprit.

Dans ce cas, les industries travaillent en boucle fermée sans sous-produits inutiles, car les déchets deviennent des matières premières pour le produit suivant ainsi que des sources d'énergie.

L'Internet des objets médicaux (IoMT) est un ensemble de dispositifs médicaux et d'applications qui connectent les systèmes de santé via des réseaux informatiques en ligne pour une analyse en temps réel de l'état d'un patient.

Les données saisies sont synthétisées en conjonction avec la base de données des systèmes de santé existants pour permettre une prise de décision proactive. Cela donne aux patients plus de contrôle sur leur vie et leurs régimes de traitement.

Les figures 5 et 6 ci-dessous sont deux exemples de ce type de dispositif de suivi de l'asthme et de stimulateur cardiaque.

Figure 5: Suivi de l'asthme

Figure 6: Pacemaker

Un certain nombre de villes du monde entier ont été les pionnières de l'utilisation de l'IIoT avec un impact très positif sur le bien-être général des citoyens, toutes destinées à les rendre plus vivables. Quelques exemples sont illustrés dans les figures 7 à 9 ci-dessous:

Figure 7: poubelles intelligentes de San Francisco

Figure 8: Feux de signalisation intelligents de Pittsburg

Figure 9: Projet de parking intelligent de Moscou

Des capteurs à fibre optique à faible coût ont été déployés dans 2 600 ponts ferroviaires et 5 000 structures de routes artérielles dans l'État de Victoria en Australie pour améliorer la maintenance prédictive basée sur l'état.

Ces capteurs ont contribué à réduire les pratiques d'entretien coûteuses traditionnelles basées sur les horaires, qui nécessitent souvent des inspections physiques sur site, ce qui entraîne des perturbations du transport.

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Le système est capable de mesurer la déformation et la contrainte exercées sur le pont par le passage des charges des véhicules et d'évaluer leurs effets sur le pont. Il permet également d'estimer la dégradation qui en résulte au fil du temps. Le système a eu un retour sur investissement cinquante fois plus élevé.

Ce n’est pas sans défis. Les capteurs IIoT collectent des données extrêmement sensibles.

La sécurisation de ces données est vitale non seulement pour la confiance des consommateurs, mais également pour éviter des erreurs opérationnelles coûteuses. Par exemple, le piratage des capteurs contrôlant les températures d'un transformateur dans une centrale électrique pourrait amener les opérateurs du système à prendre une décision catastrophique.

L'investissement en cybersécurité doit être pris en compte lors de la décision initiale d'investir dans l'IIoT. À mesure que de plus en plus d'appareils se connectent à l'IIoT, les entreprises et les villes seront confrontées à des défis de fragmentation, d'interopérabilité et de sécurité des données accrus.

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L'avenir impliquera toute une ville et des systèmes intelligents interconnectés avec un écosystème interconnecté doté d'intelligence et capable de répondre en temps réel aux événements.

Cela se traduira par une réduction des déchets et une amélioration de l'efficacité opérationnelle dans tous les secteurs et industries. Les opportunités abondent sur le continent africain.

A propos de l'auteur
Mbae Mutegi est un ingénieur électricien professionnel avec plus de douze ans d’expérience principalement dans le sous-secteur de l’électricité au Kenya Power & Lighting Company Limited (KPLC) et dans d’autres pays africains.

Toutes les figures illustrées ci-dessus fournies par l'auteur.

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