Le jumeau numérique urbain, son rôle dans la smart city

2
minutes,
1/5/2023
Smart city

Les villes intelligentes (Smart Cities) sont en plein essor. Pour avoir un ordre d’idée, le marché de la smart city dans le monde peut potentiellement générer 2000 milliards de dollars d’investissements d’ici 2026 (source). Le développement des villes de demain est en grande partie une demande des citoyens qui souhaitent des améliorations dans la sécurité, le confort et la durabilité de leur cadre de vie.

Pour les pouvoirs publics, il n’a donc jamais été aussi crucial de rendre les villes plus sûres, plus intelligentes, plus efficaces et plus écologiques

Au cœur de cette demande, l’hyperviseur urbain est l’outil phare de la smart city, car il apporte un bouquet de solutions innovantes centré sur les données des défis urbains d’aujourd’hui.

Hyperviseur et smart city, pourquoi les deux sont-ils liés ?

Le défi de la complexité

L’hyperviseur, en tant que plateforme informatique urbaine, collecte, analyse et exploite l’ensemble des données d’une ville à travers des milliers ou des dizaines de milliers de capteurs de toutes natures.

L’outil ouvre l’interaction entre les acteurs de la ville : habitants, entreprises et administrations ; mais également entre différents groupes d’intervenants qui ne se connaissent pas, comme : les égoutiers, les chauffeurs de transport en commun et les policiers, etc.

L’hyperviseur concrétise de fait, la perception globale de la ville.

La plateforme fournit une modélisation 3D de la complexité de la ville à travers une image quantifiée. Cette image nait des données produites par les capteurs auxquels elle est reliée (éclairage public, pollution, sons, flux routiers, flux des transports en commun, réseaux électriques, fibre, eau…).

Jumeau numérique smart city
Jumeau numérique smart city

Jumeau numérique urbain, l’outil de la smart city

L’hyperviseur urbain construit le jumeau numérique de la ville en 3 dimensions, mais également dans le temps puisqu’il enregistre l’historique, intervient en temps réel et anticipe des évolutions complexes sur l’ensemble du territoire.

Jumeau numérique

Un jumeau numérique (digital twin ou device shadow) est un modèle, une réplique numérique conçue et construite pour traduire un objet physique sous une interface qui permet à la fois de comprendre, analyser, piloter et entretenir l’objet physique. 

Le jumeau numérique de la voiture que vous conduisez (qui est contenu dans l’ordinateur de bord) enregistre des indications à l’aide des capteurs situés dans l’ensemble du véhicule (moteur, suspensions, structure, intérieur de l’habitacle, etc.). Ces capteurs fournissent des informations sur le comportement de l’auto, sa maintenance et alertent le conducteur lorsqu’ils détectent une anomalie.

Tous les jumeaux numériques sont conçus sur la même base : 

  • Capteurs
  • Système de traitement des informations produites par les capteurs
  • Représentation de ces données dans une interface homme-machine.

La mission d’un jumeau numérique diffère peu d’un modèle à l’autre, elle est de renseigner un opérateur (le conducteur dans le cas d’une voiture) sur l’état du matériel ; de lui proposer des améliorations de performance, l’alerter à travers des renseignements qui vont permettre à l’opérateur de traiter l’objet matériel.

Différents types de jumeaux numériques

L’hyperviseur peut devenir un jumeau numérique des plus complets lorsqu’il est développé à la fois dans des formes de monitoring les plus abouties et dans des tâches complexes d’analyse.

Types de jumeaux numériques 

Différents types de jumeaux numériques s’articulent sur une graduation suivant le degré d’agrandissement ou de réduction de l’objet représenté.

Jumeau numérique de composant

Le jumeau numérique de composant ou de pièce (généralement plus petit) est la plus petite unité de représentation. Dans le cas d’une ville, on peut imaginer que chaque réverbère possède son jumeau dans l’hyperviseur. Le jumeau numérique de pièce serait donc un réverbère représenté dans son entier, pied, globe, ampoule.

Jumeau d’actifs 

Si au moins deux composants fonctionnent ensemble, ils forment un actif. Le jumeau d’actifs est donc une représentation numérique de l’interaction de ces composants. Il génère des données issues de l’interaction des composants et de leurs comportements individuels dans cette interaction. Pour continuer avec l’exemple du réverbère, le jumeau d’actifs sera ici les réverbères d’une rue, d’un quartier ou de la ville tout entière. Son but sera de montrer comment ils marchent ensemble d’un bout à l’autre suivant l’alimentation électrique.

Jumeau de systèmes 

Continuons d’assembler les éléments pour arriver au niveau suivant. Le jumeau de systèmes, également appelé jumeau d’unités, permet de représenter comment deux jumeaux actifs (ou plus) forment un système. Par exemple comment l’alimentation électrique de la ville se comporte-t-elle lorsque tout ou partie du réseau d’éclairage public s’arrête de fonctionner ? Les jumeaux de systèmes offrent donc une image d’interactions complexes et créent de la performance.

Jumeau de processus 

Les jumeaux de processus hissent l’ensemble au niveau le plus global qui concerne la synchronisation des systèmes entre eux. Dans l’exemple de notre éclairage de la ville, le jumeau de processus permettra d’évaluer la possibilité d’un éclairage intelligent de rue qui se déclenche lorsqu’une voiture passe. Dans ce cas, le jumeau de processus validera la possibilité et les répercussions possibles si toutes les rues venaient à s’allumer et s’éteindre ensemble (même si c’est peu probable). Les jumeaux de processus des autres réseaux devront trouver une solution sur l’approvisionnement en électricité de la totalité du territoire.

Transition numérique et jumeau numérique
Transition numérique et jumeau numérique
Une ville est un volume de caractéristiques hétérogènes matérielles, sociales, individuelles et collectives qui change au fil du temps.

Dans la séquence actuelle qui pousse à un développement conscient et à un apaisement du tumulte urbain, l’administration des villes se trouve chamboulée et le pouvoir politique doit trouver des solutions pour offrir aux citoyens l’évolution souhaitée. CITINNOV accompagne les collectivités locales dans cette évolution.

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