iNUIT
PRO GR A M M E DE R EC H E R C H E T H É M ATIQU E H E S -S O S U R L’ I N T E R N E T D E S O B J E T S
INGÉNIERIE ET ARCHITECTURE
HEIG-VD, institut IICT Jürgen Ehrensberger (coordinateur) Juergen.Ehrensberger@hes-so.ch +41 24 557 62 90
HEIA-FR, institut Human Tech Elena Mugellini Elena.Mugellini@hefr.ch +41 26 429 68 70
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Comité de pilotage du programme iNUIT
HE-Arc Ingénierie, institut TIC François Tièche Francois.Tieche@he-arc.ch +41 32 930 22 44
hepia, institut inIT Nabil Abdennadher Nabil.Abdennadher@hesge.ch +41 22 546 25 34
HES-SO Valais-Wallis, institut ISI Pierre-André Mudry Pierre-Andre.Mudry@hevs.ch +41 27 606 87 55
Edito La recherche appliquée est au cœur des missions de la HES-SO. Dirigée par des professeurs de l’institution, elle permet à tous les collaborateurs d’acquérir des compétences pratiques, pour répondre aux besoins de la société, mais aussi de l’industrie, et de garantir un enseignement de pointe à nos étudiants. Depuis quatre ans, le Domaine Ingénierie et Architecture a structuré ses projets de recherche appliquée en six programmes thématiques qui, ensemble, couvrent tous les champs d’étude de la faculté. De l’énergie à l’optimisation de la chaîne agroalimentaire, en passant par l’étude de la densification urbaine ou des objets connectés, ces programmes thématiques ont pour objectif de trouver des solutions concrètes aux problèmes de notre temps et sur une durée relativement courte. Nous avons souhaité raconter au grand public et aux entreprises la nature de ces programmes, au travers d’une série de brochures présentant leurs points forts
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et les compétences-clés qu’ils mobilisent. Les publications servent aussi à mettre en avant les réalisations concrètes auxquelles les programmes ont permis d’aboutir, grâce à une collaboration forte avec des partenaires du secteur concerné. La brochure que vous tenez entre vos mains présente le programme thématique iNUIT – Internet of things for Urban Innovation – dédié à l’Internet des objets et au développement futur des espaces urbains. Certains d’entre vous sont peut-être nés, comme moi, avant l’ordinateur. Aujourd’hui, l’informatique apparaît à tous
les niveaux de notre vie privée et professionnelle et les objets de notre quotidien sont plus connectés que jamais. iNUIT explore ce nouveau paradigme et crée les technologies qui équiperont et amélioreront la ville de demain. Olivier Naef Responsable du Domaine Ingénierie et Architecture de la HES-SO
INGÉNIERIE ET ARCHITECTURE - iNUIT
LE PROGRAMME
iNUIT
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INGÉNIERIE ET ARCHITECTURE - iNUIT
L’Internet des objets représente la plus grande révolution technologique depuis l’invention d’Internet. Tous les projets du programme iNUIT s’inscrivent dans ce nouveau paradigme. L’objectif commun: développer des outils pour rendre la ville plus intelligente et améliorer la qualité de vie de ses citadins. En 2050, plus de 86% de la population mondiale vivra en ville. Les questions liées à la mobilité doivent être repensées dans cette perspective, de même que les enjeux liés à l’énergie, aux déchets ou encore à la sécurité régissant l’espace urbain. Les chercheurs du programme iNUIT – Internet of Things for Urban Innovation – travaillent depuis 2014 au développement d’une «colonne vertébrale» technologique de la ville de demain, en se basant sur le paradigme de l’Internet des objets. Dix-huit projets sont nés autour de cette thématique. De la conception de capteurs à l’analyse de données, tous se consacrent au développement de technologies pour relier le monde virtuel au réel avec fiabilité. Eclairage public, transports et stationnement, sécurité des personnes, services de santé: les domaines à explorer sont illimités. Comme les villes modernes sont des environnements extrêmement riches et complexes, iNUIT s’est tout d’abord intéressé aux grandes manifestations (festivals, sommets politiques, événements sportifs) qui se multiplient sur le territoire suisse. Elles représentent un premier terrain de recherche idéal, dotées des mêmes caractéristiques
qu’une ville, mais limitées dans le temps et l’espace, et sont ainsi plus facilement observables. Le programme iNUIT s’est ainsi focalisé dans un premier temps sur le monitoring des foules, dans le but d’optimiser la mobilité ainsi que la sécurité physique des visiteurs lors d'événements importants: réfléchir à la manière de récolter et traiter des données pertinentes (via les smartphones des participants par exemple) et anticiper les dangers notamment lors d’une situation de panique. Nous avons la chance d’avoir pu établir une première collaboration avec le Paléo Festival pour concrétiser nos recherches, qui pourraient aussi profiter aux futures grandes manifestations qui se tiendront dans le pays, comme la Fête fédérale de la lutte ou les fêtes des vendanges (voir encadré ci-contre). Dans un futur proche, iNUIT va se rapprocher encore davantage de l’industrie pour mettre sa technologie innovante, basée sur l’Internet des objets, au service des entreprises. Et contribuer ainsi au développement des villes intelligentes qui prennent forme sous nos yeux. Jürgen Ehrensberger Responsable du programme HES-SO iNUIT Directeur de l’Institut des technologies de l’information et de la communication (IICT) – HEIG-VD
Hautes écoles impliquées:
Trois questions à Elena Mugellini Responsable de l’Institut HumanTech à la Haute école d’ingénierie et d’architecture de Fribourg, Elena Mugellini évoque l’apport des innovations liées aux projets iNUIT dans le cadre de manifestations (smart events), telles que le Paléo Festival de Nyon.
1 – Quels sont les défis posés par une grande
manifestation? L’enjeu principal d’une grande manifestation est la sécurité de ses participants. Ils sont des milliers parfois à se déplacer dans un espace limité et à utiliser les différentes infrastructures et équipements déployés pour l'événement. Les projets iNUIT qui se sont intéressés aux «smart events» ont développé une technologie de récolte et d’analyse de données (via les vidéos de surveillance, les données des smartphones et les réseaux sociaux) pour détecter les situations dangereuses qui peuvent s’y produire et contrôler les mouvements de foules.
2 – Vous avez testé votre technologie durant
le Paléo Festival, comment cela s’est-il passé? Pascal Viot (coordinateur Accueil et Sécurité du Paléo Festival) était très intéressé par une collaboration avec le programme iNUIT pour améliorer l’expérience de ses festivaliers, mais aussi le travail des responsables, dans leur gestion des parkings ou de la sécurité du terrain par exemple. Nous avons développé une application pour smartphones qu’une centaine de participants ont accepté de télécharger lors d’une expérience pilote dirigée durant le Paléo 2015. Nous avons récolté les données de géolocalisation de ces personnes pour tester la fiabilité de notre technologie.
3 – Quelles sont ses applications possibles?
Grâce aux données récoltées en temps réel, cette technologie permet de mesurer la vitesse de déplacement des festivaliers qui ont l’application sur leur portable et, à plus grande échelle, d’analyser la densité de population qui se trouve à un endroit précis. Elle est une aide à la prise de décision en cas d’urgence: les utilisateurs pourraient par exemple recevoir des messages d’alertes et des indications sur leur smartphone.
HE-Arc Ingénierie HEIG-VD
hepia
HEIA-FR
HEI-VS
6,4
milliards
Le nombre de dispositifs connectés à l’Internet des objets en 2016. (Source: Gartner)
INGÉNIERIE ET ARCHITECTURE - iNUIT
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PROJETS: CAPTEURS ET CLOUD
ArchSensor
NetCrowd
Urban Pulse
Janvier 2014
Janvier 2014
Octobre 2015
But: Créer une plateforme
But: Concevoir une infrastructure
But: Créer un système de mesure
matérielle et logicielle générique pour la mesure de paramètres environnementaux à l’aide d’un réseau distribué de capteurs.
de communication sans fil pour l’Internet des objets.
multimodal du trafic d’une ville.
Hautes écoles HES-SO:
HEIG-VD & HEIA-FR
Date de lancement:
Hautes écoles HES-SO: HEI-VS & hepia
Descriptif: ArchSensor se présente comme un système générique de mesure de paramètres environnementaux (humidité, bruit, température) et physiologiques (stress, battements du cœur, localisation). Elle combine une plateforme matérielle qui peut accueillir une multitude de capteurs avec une solution logicielle de transmission et consolidation des données.
Date de lancement:
HEIG-VD & HE-Arc Ingénierie
Descriptif: NetCrowd se consacre au développement des composants réseau du programme iNUIT. Il a développé des nœuds de communication (capteurs capables d’échanger des informations) sans fil et à faible consommation d’énergie à l’aide des technologies IEEE 802.15.4 et 6LoWPAN.
Date de lancement:
Hautes écoles HES-SO: Descriptif: Urban Pulse vise à contribuer à l’optimisation de la mobilité en développant un système de mesure de flux (véhicules, motos, vélos, piétons) dans différents endroits de la ville. L’enjeu du projet réside dans le besoin de différencier les types de flux. Ce système utilise des capteurs multimodaux ainsi que des techniques d’apprentissage automatique pour l’analyse des données.
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CiTaTiON
IoTSec
iFLUX
Janvier 2014
Janvier 2014
Janvier 2015
But: Développer une infrastructure
But: Améliorer la sécurité
But: Faciliter la création d’applica-
cloud pour l’Internet des objets.
des systèmes pour l’Internet des objets (IoT).
tions et l’orchestration des services développés par les différents projets du programme iNUIT.
Date de lancement:
Hautes écoles HES-SO:
Date de lancement:
hepia & HEIG-VD
Haute école HES-SO: HEIG-VD
Descriptif: Le projet CiTaTiON
Descriptif: Le défi majeur du projet
travaille à la réalisation d’une solution cloud pour la collecte, le stockage et l’analyse de données de manière sûre dans une infrastructure centralisée. Les informations proviennent des capteurs, caméras et analyses des réseaux sociaux récoltées dans les différentes études du programme.
IoTSec est d’apporter un niveau de sécurité élevé au traitement des données recueillies par les capteurs mis en place dans les projets d’iNUIT. IoTSec définit la politique de sécurité à appliquer à toutes les recherches du programme (anonymisation des données par exemple) et à tous les niveaux (récolte, analyse, exploitation et stockage).
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Date de lancement:
Hautes écoles HES-SO: HEIG-VD & EIA-FR
Descriptif: Le projet iFLUX propose un nouveau modèle de programmation basé sur des règles de type «événement, condition, action» qui facilite le développement d’applications pour l’Internet des objets et favorise la réutilisation des services des différents projets d’iNUIT.
PROJETS: APPLICATIONS
SmartCrowd
CrowdVision
GeReC
Janvier 2014
Janvier 2014
September 2014
But: Surveiller les mouvements
But: Surveiller le comportement
But: Analyser des données
de foules en temps réel.
de foules grâce à l’analyse d’images vidéo et aux réseaux sociaux.
récoltées à partir de téléphones mobiles afin de coordonner et de gérer des opérations de secours lors de grandes manifestations.
Date de lancement:
Hautes écoles HES-SO:
Date de lancement:
HEIA-FR & HEIG-VD
Hautes écoles HES-SO:
Descriptif: Le projet SmartCrowd
HE-Arc Ingénierie & HEIA-FR
propose un système de monitoring pour analyser les mouvements de foules lors d’un grand événement, à l’aide des données de localisation des smartphones des participants. Il permet ainsi de mieux comprendre le comportement d’une foule, d’optimiser sa mobilité et d’améliorer sa sécurité physique.
Descriptif: Le projet veut aider les responsables de grands événements dans leur organisation et leur infrastructure de sécurité. Pour ce faire, CrowdVision propose un service basé sur deux sources d’informations: les images vidéo de la foule et les messages échangés sur les réseaux sociaux avant et pendant un grand événement.
Date de lancement:
Hautes écoles HES-SO: HE-Arc Ingénierie & hepia
Descriptif: En s’appuyant sur les données collectées par le projet SmartCrowd, GeReC favorisera une approche basée sur les comportements cognitifs de l’individu dans la foule. Dans sa phase finale, il permettra ainsi de générer des cartes mettant en évidence les zones prioritaires pour les interventions de sauvetage.
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SmartPark
OpEc
CrowdStreams
Octobre 2014
Octobre 2014
Janvier 2015
But: Analyser en temps réel
But: Contrôler automatiquement
But: Développer une application
les places de parc disponibles dans une ville pour orienter les usagers de manière optimale.
l’éclairage public urbain pour optimiser la sécurité des espaces et minimiser la consommation d’énergie.
pour l’analyse et la surveillance de la mobilité des personnes et des véhicules à proximité d’une grande manifestation.
hepia & HE-Arc Ingénierie
Hautes écoles HES-SO:
Hautes écoles HES-SO:
Descriptif: SmartPark est une
HE-Arc Ingénierie & hepia
HEIG-VD & HE-Arc Ingénierie
Descriptif: Le projet OpEc
Descriptif: L’application
développe une technologie capable d’automatiser la gestion de l’éclairage public tout en facilitant la supervision à distance de l’infrastructure. Le contrôle de l’intensité lumineuse se base sur des indicateurs environnementaux pertinents (météo, présence de foules et trafic).
CrowdStreams se basera sur les données GPS de mouvements de participants et sur les données physiques et géométriques de réseaux routiers. Elle proposera plusieurs types d’analyse de ces flux de données en temps réel et aidera ainsi les organisateurs à optimiser la gestion de la sécurité et de la mobilité à proximité de leur événement.
Date de lancement:
Hautes écoles HES-SO:
application mobile, autonome ou intégrée à une application GPS qui guide le conducteur de manière simple et interactive dans une ville de grande ou moyenne taille près de son lieu de destination. Elle sera conçue de sorte à s’adapter en temps réel au parcours de l’utilisateur grâce aux données collectées sur le trafic observé près du lieu à atteindre.
Date de lancement:
INGÉNIERIE ET ARCHITECTURE - iNUIT
Date de lancement:
PROJETS: APPLICATIONS
SMP
SPAMOR
GREEN
Septembre 2015
Octobre 2015
Janvier 2016
But: Concevoir une solution de
But: Développer le premier service
But: Développer une solution
mesure et d’analyse du volume sonore engendré notamment lors de chantiers de construction.
d’itinéraire destiné aux personnes à mobilité réduite.
Hautes écoles HES-SO:
HE-Arc Ingénierie & HEIA-FR
de gestion de vélos électriques en libre-service capable de s’adapter aux variations de l’offre et de la demande dans une zone donnée.
Date de lancement:
HE-Arc Ingénierie & HEI-VS
Descriptif: SMP propose un système d’analyse sonore de chantiers de construction, de chantiers nocturnes, ou encore de concerts ou festival par le biais d’un monitoring en continu et la mise en place d’un historique des nuisances sonores, consultable par les riverains via une plateforme Web interactive.
Date de lancement:
Hautes écoles HES-SO: Descriptif: SPAMOR développe un système de mesure fixé sur une chaise roulante qui recueille les données du chemin parcouru de son utilisateur et des obstacles présents sur sa route. Grâce à une base de données collaborative alimentée par ces informations et à une application mobile, le système est ainsi capable de calculer et recommander des itinéraires adaptés aux déplacements en chaise roulante.
Date de lancement:
Hautes écoles HES-SO: HE-Arc Ingénierie & HEIA-FR
Descriptif: Le projet GREEN étudie la conception d’un système de gestion intelligente capable d’analyser en temps réel la position d’un vélo électrique et son niveau d’autonomie. La particularité de ce projet est l’utilisation de la nouvelle technologie de communication LoRa, particulièrement bien adaptée aux caractéristiques de l’Internet des objets.
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mCARS
MONAD
WEAZARD
Janvier 2016
Janvier 2016
Janvier 2016
But: Mettre en place un système
But: Créer une application de
But: Créer un système intelligent
de recommandation guidant les utilisateurs d’un groupe vers les activités les plus adaptées à leurs goûts et préférences.
monitoring, d’analyse et d’aide à la décision pour gérer les services d’urgence durant une manifestation.
pour la localisation relative de personnes à l’intérieur de bâtiments.
Hautes écoles HES-SO:
Hautes écoles HES-SO:
HEIG-VD & hepia
HEIG-VD & HEIA-FR
Date de lancement:
HE-Arc Ingénierie & HEIA-FR
Descriptif: Le projet mCARS vise à développer une application mobile de recommandation d’activités de sortie pour les groupes d’amis, collègues ou une famille. L’application prendra en compte les conditions météorologiques, l’accès aux transports publics et les préférences personnelles des membres du groupe (via leurs profils sur les réseaux sociaux) afin de cibler au mieux l’activité qui réunira les intérêts de tous les intéressés.
Date de lancement:
Descriptif: Le système MONAD permet aux responsables de l’organisation d’une grande manifestation de visualiser en temps réel les zones d’affluence, les zones à risques, l’emplacement des professionnels engagés sur le terrain ainsi que les interventions en cours afin d’assurer la sécurité physique des participants à l’événement.
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Date de lancement:
Hautes écoles HES-SO: Descriptif: Le système WEAZARD permet de localiser des personnes munies de bracelets spéciaux, à l’intérieur d’un bâtiment où le service GPS n’est pas disponible. La position absolue étant souvent difficile à détecter dans des scénarios réalistes, WEAZARD calculera la position relative d’une personne par rapport aux autres membres du groupe. Le système est surtout conçu pour les sorties de groupes d’enfants: il peut déclencher une alarme lorsque le contact a été perdu avec l’un d’eux.
UN PROJET PHARE
NetCrowd
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NetCrowd développe depuis 2014 un modèle de capteur qui peut servir autant au monitoring des mouvements de foules qu’au contrôle intelligent de l’éclairage public. Les explications d’Hervé Dedieu, professeur à la HEIG-VD et coresponsable du projet.
Quels sont les avantages de la technologie développée par NetCrowd? HD Ce projet financé par la HES-SO a pour objectif de concevoir des capteurs «multimodaux», c’est-àdire capables de réaliser plusieurs tâches lorsqu’ils sont implantés dans un objet urbain: récolter et interpréter des données, que ce soit le niveau de bruit ambiant d’un environnement, son taux d’humidité ou encore son intensité lumineuse. Mais ces capteurs, dans le cadre HES-SO
du programme iNUIT et donc de l’Internet des objets (IoT), sont aussi capables d’échanger des informations à travers un réseau sans fil. Quelles sont les applications possibles de cette technologie? HD Comme il s’agit d’une technologie générique, j’aime à dire que ses applications ne sont limitées que par notre imagination. Mais plus concrètement, les capteurs que nous avons développés peuvent servir, par exemple, à la surveillance HES-SO
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des mouvements de foules lors d’un grand événement, à la gestion des places de parking autour d’une manifestation, à contrôler à distance l’éclairage public d’une ville ou encore à la sécurité anti-incendie! Quels étaient les défis techniques à surmonter? HD La réalisation de nos capteurs a occasionné plusieurs challenges: nous devions tout d’abord leur donner assez d’intelligence pour qu’ils communiquent, c’est-à-dire sélectionner et implémenter les éléments les plus importants du protocole de communication (IPv6) qui est aujourd’hui au cœur de tous les systèmes avancés de l’IoT. Chaque capteur est ainsi doté d’une url (adresse internet) qui lui permet de faire partie du Web des objets. HES-SO
compte pour 40% de la consommation d’électricité d’une ville. Avec cet outil, la luminosité et l’énergie déployée par chaque lampadaire peuvent être surveillées et régulées à distance. Avec un éclairage LED, cela pourrait représenter, à terme, une économie d’énergie de plus de 55% pour la Ville de Lausanne, soit environ un demi-million d’économies annuelles. Ce service fait échanger des informations entre les réverbères et le système de gestion centralisé. Les pannes sont, par exemple, notifiées automatiquement par les capteurs intelligents. Les longues tournées de nuit bimensuelles que réalisent les équipes d’éclairagistes tout au long des principales artères lausannoises ne seront plus nécessaires.
Cette technologie pose également des problèmes de conception électronique, car ce sont des capteurs «embarqués» et contrôlés à distance qui disposent de moyens limités en puissance de calcul et de capacités de stockage. Il existe aussi des problèmes spécifiques liés aux technologies radio, car ces capteurs échangent des informations en utilisant des bandes fréquentielles aux contraintes particulières. Les logiciels de gestion (pour le serveur central) ont dû aussi être repensés et optimisés.
L’Internet des objets est encore peu présent en Suisse, pourquoi? HD Les deux marchés que nous visons, soit les smart cities et le secteur de l’industrie (smart factory), sont difficiles à convaincre. L’IoT se développe très rapidement, notamment en Chine et à Singapour, mais les pays européens et la Suisse restent très réticents. L’IoT est une technologie de rupture qui doit encore faire ses preuves. Le niveau de sécurité des données échangées via l’IoT est aussi un défi très important.
La technologie de NetCrowd est aujourd’hui implantée à Lausanne... HD Tout à fait. Le projet NetCrowd a en fait abouti au développement de la start-up Novaccess qui commercialisera une technologie qui repose sur les compétences développées dans le projet NetCrowd. Depuis 2015 et en partenariat avec les Services industriels de la Ville de Lausanne (SiL), 50 des 14’000 réverbères de la capitale vaudoise sont déjà munis de nos capteurs. Ils sont connectés à un serveur central et peuvent être gérés via une application sur tablette ou smartphone par les SiL. Il faut savoir que l’éclairage public
On ne mesure pas encore le potentiel de cette technologie à l’échelle industrielle, mais elle amènera de grands changements, notamment au niveau des chaînes de production en usine dont elle simplifiera de manière drastique les tâches logistiques. La start-up Novaccess, grâce à la technologie développée en collaboration avec NetCrowd, espère devenir ainsi une référence dans le domaine. Nous avons la chance de compter également sur des chercheurs, au sein du programme iNUIT, qui ont acquis des compétences fortes dans l’IoT et qui disposeront d’un terrain de jeu inédit au service de l’économie suisse.
A Lausanne, 50 lampadaires de l’avenue de Provence sont dotés des capteurs intelligents NetCrowd. Ils permettent aux Services industriels de la ville d’en contrôler l’intensité lumineuse à distance.
Hautes écoles impliquées:
HE-Arc Ingénierie
HES-SO
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HES-SO
HEIG-VD
«Les possibilités d’applications de la technologie NetCrowd ne sont limitées que par notre imagination»
50
milliards Le nombre d’appareils qui seront connectés à internet d’ici à 2020. (Source: Cisco)
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iNUIT Programme de recherche thématique HES-SO sur l’Internet des objets Une publication de la HES-SO Haute école spécialisée de Suisse occidentale
Impressum
Edition Rectorat HES-SO Rue de la Jeunesse 1 2800 Delémont Suisse
Photographies Couverture – Christian Weidinger P. 3 – Bertrand Rey P. 4 – Thierry Parel P. 9 – Bertrand Rey P. 10 – NetCrowd
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iNUIT