Les Fondamentaux d’un Système IoT

4 Oct. 2023 | Technologie IoT

Vous avez probablement déjà entendu parler de l’Internet des Objets ou IoT, mais nous vous proposons d’approfondir ce sujet et nous explorerons ensemble tout ce qu’il englobe. Découvrons ce que c’est exactement, quelles sont ses applications et quel est son impact.

 L’Internet des Objets (IoT) est le nom donné à la connexion et à l’échange d’informations entre des objets et l’internet. Ces objets peuvent être des appareils électroniques, des capteurs, des véhicules de transport, des appareils ménagers, des machines industrielles ou tout ce qui peut être doté de décodeurs et de capacités de communication.

Une connexion internet peut rendre ces appareils « intelligents », leur donner la capacité de communiquer entre eux et nous fournir des informations qui nous permettent de faciliter la surveillance, le contrôle et l’automatisation des tâches dans la vie ou le travail.

L'internet des objets
Comment naît l’IoT et quelle est sa portée ?

L’idée de l’IoT est née dans les années 80 lorsque les premiers appareils électroniques ont commencé à être interconnectés (M2M – Machine to machine). Mais c’est grâce à l’évolution des technologies de communication sans fil, de la miniaturisation des capteurs et des processeurs, ainsi que de l’expansion de l’accès à Internet, que l’IoT s’est renforcé et a pris un champ d’action plus large qui permet aujourd’hui de disposer de réseaux d’objets connectés à l’échelle mondiale, devenant ainsi l’une des technologies les plus importantes du XXIe siècle, enregistrant une croissance annuelle moyenne de 19% entre 2018 et 2024[1].

Cette technologie numérique a la capacité de transformer la façon dont nous interagissons avec le monde qui nous entoure, en permettant la communication entre les personnes et les objets. Grâce à l’IoT, des données en temps réel peuvent être collectées, analysées et utilisées pour prendre des décisions précises et réduire les risques en termes de bien-être, de gestion du temps et de ressources dans différents scénarios. Par exemple :

 

Les usages de l'IoT

 

Grâce à l’évolution de notre mode de vie et à la nécessité croissante d’optimiser le temps et les ressources, les solutions telles que l’IoT ne sont plus un luxe. Elles deviennent un impératif pour différents secteurs d’activité qui doivent répondre à la demande et même aux exigences réglementaires en termes de gestion, d’efficacité, de réduction des coûts et de durabilité.

 

Mais comment l’IoT fonctionne exactement ?

L’IoT est d’abord un capteur qui remonte des informations souvent simples (de façon périodique) à travers un réseau radio (donc sans fil). Cet écosystème est rendu complexe par la multiplicité des technologies, des capteurs, et des protocoles utilisés. Il est souvent découpé en 5 éléments assez distincts ; les capteurs, le réseau, le stockage, la visualisation et le traitement.

1. Capteur : Il existe différents types de capteurs qui peuvent être intégrés dans les appareils/objets/équipements, mais aussi portés par des personnes ou des animaux. Ces capteurs fonctionnent comme un système de surveillance qui observe et récupère des informations pour comprendre l’environnement ; pour donner quelques exemples, il peut s’agir d’informations sur la localisation, la température, la qualité de l’air, la consommation d’énergie, le nombre de personnes, le chauffage ou l’éclairage. 

En général, un seul capteur ne couvre pas tous les besoins et plusieurs capteurs sont utilisés pour répondre aux différentes demandes/besoins d’informations. Il existe des fournisseurs qui fabriquent non seulement des capteurs sur mesure (ce qui vous permet de les gérer plus facilement et à moindre coût), mais aussi qui les configurent afin qu’ils puissent être contrôlés et potentiellement actionnés à distance.

2. Réseau : Ce qui caractérise l’IoT, c’est que les données sont transmises par un lien radio, même si on peut aussi retrouver des protocoles filaires. Les données collectées par les capteurs sont donc transmises via des technologies de communication sans fil avec des réseaux basse-consommation (comme LPWAN : Low Power Wide Area Network) et ça, c’est l’un des grands avantages de l’IoT. Ce type de réseau permet, au niveau des capteurs, d’utiliser qu’une seule pile pour fonctionner de manière autonome et cette pile peut durer jusqu’à 10 ans. Certains réseaux permettent notamment aux capteurs d’utiliser la récupération d’énergie (Energy Harvesting) pour être complètement autonomes.

Parmi ces technologies de communication de basse consommation, nous pouvons citer LoRa ou Sigfox pour des portées assez grandes, et le LTEM/NBIOT qui sont des technologies cellulaires 4G/5G spécifiquement mises au point pour l’IoT. Il existe d’autres technologies avec des portées différentes, il y a même des technologies radio IoT satellites qui permettent de remonter des données en tout point du globe, comme la technologie Kinéis !

Le bon choix de la connectivité IoT est essentiel, d’où l’importance d’être bien conseillé. Si elle présente des avantages tels que l’adaptabilité et la basse consommation, elle peut aussi présenter des complexités en termes de coût, de fiabilité, de cybersécurité et surtout de capacité du réseau, car une seule connexion réseau, dans certains cas, ne peut pas répondre à tous les besoin.

3. Stockage : Les données sont ensuite stockées sur une plateforme IoT pour être analysées et transformées en informations compréhensibles.

À ce stade, les facteurs suivants doivent être pris en compte pour garantir une bonne gestion des données :

  • La souveraineté de la donnée est un sujet crucial car certaines données sont sensibles. Il s’agit plus précisément de la transparence sur l’endroit où les informations sont stockées et leur traitement.
  • La conformité avec le règlement général sur la protection des données (RGPD)
  • L’accessibilité (API) pour faciliter l’exploitation des données et s’assurer que celles-ci peuvent être utilisables par d’autres applications.
  • La standardisation de la représentation des données, qui permettra une lecture aisée et conforme aux critères et mesures connus. Ce sujet est souvent négligé, mais il est très important, car il a trait à l’interopérabilité des systèmes.

4. Visualisation : Un tableau de bord est nécessaire pour que toutes les données puissent être observées de manière claire et compréhensible, mais aussi pour gérer les capteurs et toutes les autres fonctionnalités.

Il existe de nombreuses options d’interface qui peuvent même être intuitives et personnalisées en fonction des besoins de l’individu ou de l’entreprise, et ici comme dans la connectivité (Réseau), il est essentiel de penser à la cybersécurité pour assurer la protection de ces données.

Grâce à cet affichage dans le tableau de bord, il est beaucoup plus facile de comprendre et agir :

  • Visualiser et regrouper les données à la granularité nécessaire
  • Anticiper les problèmes et planifier les actions de maintenance
  • Identifier rapidement les valeurs anormales ou atypiques
  • Définir des indicateurs de performance à l’aide de champs calculés
  • Prendre des décisions éclairées en temps opportun
  • Donner des instructions aux capteurs

5. Traitement : Enfin, nous avons l’analyse ou l’exploitation des données. C’est aussi une étape pleine de possibilités très intéressantes qui vont au-delà de l’analyse de l’information et la génération des rapports de synthèse, mais incluent l’interaction, le profilage et la traçabilité.

  • Créer des alarmes e-mail, SMS ou messages vocaux pour mettre en place des actions préventives en temps réel. Ces notifications peuvent être envoyées à une ou plusieurs personnes en fonction de leur profil ou leur besoins.
  • Agréger et traiter plusieurs données pour analyser et corréler grâce à des algorithmes IA : Par exemple il est possible de prédire les consommations d’un bâtiment en connaissant son historique et en utilisant les prédictions de température afin de détecter des anomalies de consommation.
  • Étudier un public cible ou un secteur spécifique et disposer de données précises sur les intérêts, les formes de consommation, les changements importants dans le comportement des groupes, etc.
  • Enregistrer les actions réalisées dans la gestion d’un lieu et avoir les supports souvent nécessaires ou obligatoires pour les organismes de contrôle.

 

Les défis du déploiement d’un système IoT
Les défis de l'IoT
Comme indiqué ci-dessus, la simplicité en apparence d’un système IoT, cache une complexité sous-jacente qui nécessite une attention minutieuse et il est crucial de prendre en compte les défis qui pourraient mettre en danger sa mise en œuvre et la sécurité des données. Parmi ceux-ci :

La cybersécurité : Occupe une place prépondérante. Protéger les données sensibles des cyberattaques devient essentiel dans un paysage connecté et tous les acteurs de la chaîne de valeur de l’IoT doivent garantir la sécurité de ces données (fournisseurs de capteurs, de connectivité, de maintenance, de réseaux, etc.).

L’hétérogénéité des systèmes : De la gestion des capteurs aux systèmes de connexion, la tâche peut devenir complexe si l’on considère que les environnements sont hétérogènes et mélangent différents types de technologies, de fonctions ou de protocoles.

La fiabilité : La supervision constante des capteurs est nécessaire pour garantir que les données collectées restent précises et exploitables.

Le passage à l’échelle : Un défi économique. Les coûts associés à la mise en place d’une infrastructure IoT à grande échelle peuvent être prohibitifs.

C’est pourquoi, quelle que soit la taille du projet, il est essentiel d’avoir des fournisseurs fiables qui peuvent vous guider de manière expérimentée et professionnelle dans l’élaboration de ce type de solutions. Ce fournisseur doit être en capacité de mettre en œuvre des protocoles clairs en termes de gestion des données, dans le cas contraire, c’est un grand risque qui peut se traduire par une perte de sécurité, d’argent et de temps.

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L’IoT et la protection de la planète

En plus de ses avantages en termes de productivité et d’économie, l’IoT peut également jouer un rôle vital dans la protection de la planète. Selon une étude récente de l’IoT Business Hub, l’utilisation de solutions IoT pourrait contribuer de manière significative à la réduction des émissions de CO2 et à la préservation de l’eau.

L’étude indique que, en France, les solutions IoT pourraient générer des gains nets en équivalent CO2 allant de 8% à 36% et des gains bruts en consommation d’eau allant de 9% à 22%. Cette découverte révèle que l’IoT serait un acteur direct dans la réalisation des objectifs environnementaux, en surveillant les ressources naturelles et en améliorant la qualité de vie des individus.

Et bien que le rapport coût-bénéfice de l’IoT pour l’environnement soit encore à l’étude, puisque cette technologie implique également la production, l’entretien et l’élimination des équipements, la consommation d’énergie et les risques de vulnérabilité cybernétique, ses apports écologiques dans divers domaines d’application se confirment déjà.

Une agriculture durable, la préservation de la biodiversité, la mobilité intelligente, la surveillance de l’environnement et la gestion des dépenses des services publics ne sont que quelques exemples qui démontrent son potentiel dans la construction d’un avenir plus durable et respectueux de l’environnement.

Alors que nous continuons à avancer dans l’ère numérique, l’IoT continuera à façonner notre avenir, en permettant aux objets d’interagir avec leur environnement, d’échanger des données via Internet, et ouvrir la voie à de nouvelles opportunités et à des innovations qui pourraient transformer notre vie quotidienne, de l’industrie et la planète.

 

 

 

[1] State of IoT, IoT Analytics, Spring 2023

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