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Gérer un bâtiment connecté et son énergie grâce à la technologie LoRa.

L’exemple du Refuge du Goûter

Le Refuge du Goûter, un bâtiment HQE à connecter

 

Situé à 3 835 mètres d’altitude sur la route du Mont-Blanc, le Refuge du Goûter est non seulement le refuge gardé le plus haut de France, mais aussi une vitrine technologique sur la route du Mont-Blanc.

Totalement contrôlé par des automates Schneider Electric, on y trouve de nombreux capteurs de données énergétiques (puissance et énergie produite par les capteurs solaires et la cogénération) ainsi que des mesures environnementales (température, humidité, CO2, dans chaque pièce, etc…)

 

Bâtiment HQE, c’est l’un des refuges les plus fréquentés du monde. Totalement fermé l’hiver, il est inaccessible par mauvais temps, avec parfois des coupures totales d’électricité lorsque les panneaux solaires ne suffisent plus. Il doit cependant être surveillé et maintenu, à distance, par les équipes du Club Alpin Français (CAF).

 

 

La solution REQUEA

 

REQUEA a travaillé avec les équipes du CAF et Schneider Electric pour sécuriser les systèmes de communication et permettre un monitoring complet 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, 365 jours par an, via une approche multi-protocolaire (flux IP via Eutelsat, liaisons 4G, et liaisons LoRa).

 

Au quotidien, même si le refuge est inhabité ou inaccessible, ce système permet à la fois une supervision en temps réel de tous les paramètres du refuge, un accès sécurisé et à distance aux contrôleurs de bâtiment ainsi qu’aux automates sur site. Il permet aussi le contrôle complet du refuge ainsi qu’une visualisation sécurisée et en temps réel grâce aux caméras via liaison satellite.

 

En mode dégradé, lorsque l’alimentation électrique principale est défaillante, ou que les accès internet principaux sont coupés, le portail permet la consultation des principaux paramètres du refuge du Goûter avec un temps différé de 10 minutes par une liaison 4G.

 

En mode critique, lorsque les batteries du refuge sont beaucoup trop faibles, le portail permet la consultation permanente des paramètres critiques (températures stratégiques, niveau de batterie). Les capteurs alimentés par piles envoient les données aux passerelles LoRa d’Orange situées à plusieurs dizaines de kilomètres.

 

 

Le portail de gestion fourni par REQUEA est accessible en permanence sur internet, ce qui permet une supervision à distance et un contrôle complet du refuge, y compris dans des conditions extrêmes.

 

 

Pourquoi utiliser la technologie LoRa ?

 

Dans les domaines des smart buildings et des smart energies, la rapidité de la collecte des données sont des priorités. LoRa, qui signifie Long Range (longue portée), permet aux objets connectés de pouvoir échanger des données en bas débit par le biais de fréquences radio libres. Les communications passent par un réseau spécifique qui est fourni par un opérateur (Orange, Bouyges via sa filiale Objenious, …) ou par des passerelles privées qui peuvent être installées sur site ou à proximité.

 

La technologie offre déjà de nombreux avantages pour les cas d’usage Smart energies et Smart buildings :

  • Une facilité de déploiement dans les bâtiments existants puisque les capteurs peuvent être alimentés par pile d’une durée de vie de 5 à 15 ans, et ne nécessitent donc aucun câblage
  • Des coûts de communication radio réduits

 

LoRa au Refuge du Goûter

 

Nous avons installé des capteurs LoRa, certains provisionnés sur le réseau Orange (dont la plus proche passerelle est à Annemasse, soit 60km) et d’autre via une passerelle LoRa installée au Refuge.

 

Cette passerelle est en extérieur, relativement à l’abri compte tenu des conditions climatiques extrêmes (-30 degrés Celsius et 200km/h de vent), elle a visibilité directe sur le massif de la Chartreuse vers Grenoble au sud-est, Lyon, Annecy, Aix les Bains à l'Est, Genève au nord Est et le Jura au-delà du Lac de Genève.

Pour elle, l'horizon est à 220km. Elle "voit" donc en direct une part importante du territoire Français, et elle arrive à capter des émissions de petits capteurs LoRa situés à Lyon, soit à plus de 150km.

 

Conclusion

 

L'idée était de récupérer des mesures 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, y compris en hiver quand il n'y a plus d'électricité sur place. Le refuge est fermé l'hiver et même si tout est automatisé avec des alimentations performantes sur panneaux solaires et batteries, lors des longues périodes de mauvais temps les batteries ne suffisent pas. Les onduleurs s'arrêtent ainsi que tous les systèmes de communication pour protéger les batteries. Cela ne concerne pas les capteurs LoRa qui sont alimentés par une pile et qui continuent à envoyer leurs mesures.

L'intérêt de la technologie LoRa est aussi la facilité d'installation.  Les capteurs sont simples à poser, simples à provisionner et ne nécessitent que peu ou pas de travail de câblage. C'est très intéressant dans des bâtiments existants, et en particulier en altitude. Cela nous permet d'ajouter des sondes et de mieux contrôler ce qui se passe sur place.

 

L'idée était aussi de comprendre, avec un cas totalement extrême, ce que l'on pouvait faire avec la technologie LoRa, mais aussi ces limites :

 

  • Les problèmes sur les réseaux opérateurs
  • L’impact de la distance sur la transmission des signaux
  • Perturbations de la transmission à l’intérieur du bâtiment dues à des conditions extrêmes
  • Variations continues de la puissance des transmissions

 

Nous avons d'autres projets LoRa plus classiques en cours, mais l’exemple du Refuge du Goûter pousse l'enveloppe technique beaucoup plus loin et montre des comportements surprenants qui nous permettent d’optimiser nos connaissances et notre pratique de cette technologie.

 

 

 

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