Les services publics sont à l'avant-garde de la réduction des déchets et de l'utilisation optimale de ces ressources précieuses que sont l’énergie et l’eau. Pour atteindre ces objectifs, les services publics construisent de plus en plus de réseaux de gestion et de capteurs intelligents connectés, afin d'avoir une vue en temps réel de la consommation et des débits. Il est essentiel de disposer de données fiables et faciles d'accès sur les volumes et les débits d'eau et de gaz, et sur l'énergie fournie, pour planifier la capacité en fonction des schémas de consommation d'électricité, d'utilisation de gaz ou d'approvisionnement en eau.
Afin de faire évoluer leurs exploitations sur le long terme et de profiter des énormes opportunités que représente l'Internet des objets (IoT), les services publics recherchent des technologies de connectivité permettant de relier ces capteurs, tout en utilisant des standards ouverts.
LoRa est une technologie de connectivité idéale pour les services publics, car elle offre une portée extrêmement longue, mesurée en kilomètres, et permet une pénétration en intérieur et aussi en sous-sol. Cette technologie basse consommation assure aussi une très longue durée de vie aux batteries, jusqu'à deux décennies, qui facilite la maintenance.
En tant que moyen simple et efficace de connecter des dispositifs IoT, la technologie LoRa de Semtech a déjà prouvé ses capacités dans de nombreux déploiements de compteurs d'eau et de gaz intelligents, avec des millions de compteurs déployés dans le monde.
L'une des ambitions des services publics est de connecter des capteurs intelligents compatibles LoRa à des systèmes Scada (système de contrôle et d’acquisition de données). L'objectif global est la création d'un environnement IoT avec un réseau de détection sans fil (WSN), tel que décrit par la CEI et l'ISO au sein du comité technique conjoint ISO/CEI JTC 1/ SC41.
Un aspect fondamental est que LoRa ne remplace pas le SCADA. Il se combine plutôt à l'IoT pour offrir de nouvelles possibilités, en permettant de doter facilement les capteurs IoT d'une longue portée, et d’une très grande autonomie sur batterie, grâce à la faible consommation des communications radio.
En plus de LoRa, la nature ouverte du standard LoRaWAN permet de prendre en charge soit la transmission directe, soit la conversion des données vers la norme de format appropriée, comme la norme IEC61850 pour les applications installées dans les sous-stations de réseau électrique. Cela permet d'intégrer un réseau de capteurs sans fil basé sur LoRaWAN à une technologie existante.
Normalisation de LoRaWAN
Afin de faire de cette technologie la principale norme ouverte dans le monde assurant une connectivité IoT LPWAN sécurisée de qualité opérateur aux les services publics, l'Alliance LoRa a mis en place plusieurs partenariats avec des organisations susceptibles de bénéficier de la normalisation de LoRaWAN.
Par exemple, DLMS (Device Language Message Specification) développé et maintenu par DLMS User Association (Association des utilisateurs de DLMS), une organisation internationale à but non lucratif créée en 1997, est adopté par de nombreux services publics du monde entier pour la plupart des applications de comptage électrique intelligent. Les spécifications sont normalisées au niveau international par l’ISO/IEC TC13 WG14, CEN TC294, ANSI et plusieurs autres organismes de normalisation. L'association des utilisateurs de DLMS se développe avec de nouveaux cas d'utilisation afin de fournir une norme mondiale pour la gestion intelligente de l'énergie et de l'eau, la commande évoluée et la surveillance innovante d’infrastructures à l’aide de capteurs et de dispositifs intelligents utilisant un langage standard garantissant interchangeabilité, efficacité et sécurité, quelle que soit la méthode de communication utilisée.
DLMS spécifie un modèle de données orienté objet, un protocole de couche d'application, et des profils de communication spécifiques par média. DLMS est composé de trois éléments clés, à savoir COSEM - Companion Specification for Energy Metering (spécification d’appareil pour le comptage d’énergie) - modèle d'objet permettant de décrire pratiquement n'importe quelle application.
Il y a aussi OBIS (Object Identification System) ou système de dénomination d’objets. Et enfin, il y a DLMS lui-même (Device Language Message Specification), le protocole de la couche application qui convertit les informations contenues dans les objets en messages. DLMS/COSEM peut être utilisé pour tous les services publics et tous les types d'énergie.
Les efforts de l'Alliance LoRa avec l'Association des utilisateurs de DLMS ont abouti en 2020 à la publication officielle du nouveau profil DLMS sur LoRaWAN. Cet événement a fait de DLMS la première norme de protocole d'application basée sur Internet, à être prise en charge par LoRaWAN. Ceci est rendu possible par l'utilisation obligatoire de la couche d'adaptation, appelée SCHC, normalisée par l'IETF (RC8724 et RFC9011).
Écosystème en pleine expansion
Il existe déjà un vaste écosystème ayant adopté DLMS sur LoRaWAN. Les entreprises et les organisations, notamment les fournisseurs d'énergie et de gaz, les exploitants de réseaux, les fabricants de compteurs intelligents et les intégrateurs systèmes, ainsi que les fournisseurs de logiciels pour la couche d'adaptation, adoptent ou soutiennent tous la norme.
Il existe actuellement plus de 150 réseaux LoRaWAN dans plus de 170 pays, selon l'Alliance LoRa. Un écosystème aussi vaste de développeurs, de fournisseurs et de prestataires, offre aux services publics et à leurs clients un plus grand choix d'applications. Ils ont également le choix parmi un plus grand nombre de fabricants d'appareils, qui peuvent intégrer des technologies plus largement déployées dans ces appareils. Ce vaste écosystème signifie qu'il existe de nombreux compteurs intelligents et capteurs IoT disponibles, qui offrent une certification LoRaWAN.
Grâce au portail des développeurs LoRa, les concepteurs peuvent désormais créer de nouveaux dispositifs intelligents avec des dispositifs LoRa associés à la couche d'adaptation SCHC, permettant de prendre en charge DLMS sur LoRaWAN pour de nouvelles applications, notamment des compteurs intelligents pour l'électricité, le gaz ou l'eau.
Embarquer avec M-Bus
LoRaWAN est également compatible avec M-Bus, une norme européenne spécifiée par le CEN pour le transport de données de comptage sur un bus de communication. Très largement utilisé en Europe, M-Bus, ou « Meter-Bus » (bus compteur), est une norme européenne pour la relève de consommation à distance sur les compteurs d'eau, de gaz et de chauffage. Le groupe OMS et l'Alliance LoRa ont annoncé leur collaboration le 9 novembre 2021, avec la nouvelle édition d'un rapport technique pour supporter le M-Bus sur LoRaWAN, qui a été validé par des tests d'interopérabilité réalisés avec plusieurs implémentations.
M-Bus est souvent utilisé pour divers types de compteurs d'eau, de gaz ou de chauffage, et de sous-compteurs, ainsi que pour un certain nombre de capteurs et d'actionneurs IoT. La norme M-Bus présente plusieurs caractéristiques, dont la principale est peut-être que les données relatives aux paramètres tels que la consommation de chauffage sont lues électroniquement.
En tant que méthodologie de bus, la norme utilise un seul câble, qui se connecte à un contrôleur d’immeuble. Cela permet de rattacher les compteurs de consommation de tous les logements de l’immeuble. Tous les compteurs sont adressables individuellement et, en plus de la disponibilité des données au niveau du contrôleur, la lecture à distance est également possible.
Ces caractéristiques offrent de nombreux avantages, tant pour les services publics que pour leurs clients. L’un des avantages est de fournir des relevés rapides et précis. Les données étant présentées sous un format lisible par une machine, leur traitement ultérieur est grandement facilité. La relève à distance permet d'économiser des frais de personnel, d'éviter toute intrusion inutile dans la sphère privée des occupants, et d’installer les compteurs dans des endroits difficiles d'accès.
