Preuve de concept d'une solution IoT de télémaintenance

01Contexte et objectifs

La société SIG-Image conçoit des logiciels pour gérer des données à références spatiales dans le secteur public. Dans sa gamme de produits, GEO.Lux permet aux utilisateurs de gérer les interventions sur leurs lampadaires et donc de faire de la maintenance préventive, systématique et prévisionnelle. Le projet de SIG-Image visait à étendre ces fonctionnalités à la maintenance conditionnelle basée sur la surveillance de paramètres significatifs de leur fonctionnement.

02Travail réalisé

La mission a débuté dans le cadre d'un stage R&D par un état de l'art industriel, scientifique et universitaire consacré à la GMAO des éclairages publics connectés au moyen de réseaux de capteurs sans fil (WSN, Wireless Sensor Networks). Cette analyse a servi de base à la conception préliminaire du système, mise en regard de son environnement direct et de son cycle de vie. J'ai alors défini des plans d'expériences destinés à évaluer la faisabilité technique et à optimiser plusieurs briques technologiques, en particulier la communication radiofréquence et le diagnostic de défaillance.

Le travail s'est poursuivi ensuite comme ingénieur d'étude et de développement, avec la réalisation des expérimentations nécessaires à la validation de la faisabilité technique. À cette dimension expérimentale s'est ajoutée une estimation des coûts globaux du système (R&D, production, exploitation, soutien et retrait de service) selon plusieurs scénarios, afin d'éclairer sa viabilité économique. Enfin, les résultats ont alimenté des réflexions plus larges sur la politique de design de l'entreprise, la définition de l'offre et les besoins de recrutement.

03Démarche

Le processus de R&D visait le franchissement de trois étapes clés : 1) l'exploration et l'analyse, 2) la formulation du concept et 3) la preuve de concept qui mène au développement du produit. À chaque étape, un retour à une phase d'exploration et d'analyse reste possible.

La conception préliminaire a été développée sous la forme de propositions de solutions, en recueillant des éléments comparatifs et en réalisant des choix déterminés par un processus d'évaluation-comparaison. Suite à l’état de l’art, le projet s'est orienté vers la conception d'un réseau de capteurs sans fil (Wireless sensor network, WSN) capable de recueillir des données sur l’état du lampadaire et son environnement sans être relié au courant porteur de ligne (CPL). En parallèle des analyses et études menées pour orienter la stratégie du produit, la faisabilité technique a été éprouvée par un prototype et un banc d'essai et des expérimentations en laboratoire.

La conception du prototype a été réalisée en équipe avec un stagiaire ingénieur qui a travaillé sur la partie mécanique, incluant le conditionnement de l'électronique (boîtier imprimé en 3D) et le procédé d'installation sur les lampadaires (collier et perche d'installation permettant de fixer le capteur directement sur le mât du lampadaire).

Les expérimentations en laboratoire ont consisté à reproduire les systèmes dans un environnement contrôlé approximant l'environnement réel. Une plateforme de test a été réalisée pour tester différents facteurs d'influence dans une zone d'expérimentation contrôlée. Cette plateforme simulait un groupe, une grappe de lampadaires associée à nos capteurs.

Les facteurs relatifs à la communication, aux capteurs, au diagnostic de panne et à la méthode de routage ont été ainsi étudiés.

04État et résultats

Le banc d'essai et le prototype ont permis de valider la faisabilité technique du projet. Différents rapports d'état de l'art, de conception et de stratégie ont permis à l'entreprise de poursuivre le projet après mon départ.

Bilan du projet

Outils

FreeCAD · Arduino

Livrables

État de l'art · Conception préliminaire · Prototype de nœud capteur · Banc d'essai · Plans d'expériences · Analyses de coûts et rapports de stratégie

Ressources du projet

Mémoire de master issu du stage (2018)