L’IoT au service de la détection des inondations soudaines

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Un projet de recherche IoT (Internet of Things), réalisé en collaboration entre l'Administration de la gestion de l'eau (AGE), l'Institut Luxembourgeois pour la Science et la Technologie (LIST) et POST Luxembourg, a été mis en place pour mieux comprendre le phénomène des inondations soudaines et améliorer la prévision de ces évènements hydrologiques.

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21/10/2019 | Communiqué
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Les inondations représentent le premier risque naturel au Luxembourg. Selon les modèles sur le développement climatique qui nous prédisent des étés plus chauds et des hivers plus rudes, une augmentation de ces épisodes de crues en intensité et fréquence est probable pour le futur.

Le Grand-Duché dispose déjà d’un système de prévision des crues pour gérer les risques d'inondations en hiver, situations météorologiques évoluant sur plusieurs jours et déclenchant des crues en quelques heures. Ce système s'est avéré être insuffisant pour prévoir les risques suite à des pluies intenses et très localisées, notamment en cas d’orage. En vue de compléter ce système, la vallée de l'Ernz Blanche, qui a été touchée dans le passé par de telles inondations, a été le terrain d'expérimentation d'un nouveau projet innovant, soutenu par le Fonds National de la Recherche (FNR) et mené par l'équipe IoT de POST Luxembourg en collaboration avec l'Institut Luxembourgeois pour la Science et la Technologie (LIST) et l'Administration de la gestion de l'eau (AGE). Le but : être capable d’alerter en cas de risque d’inondation éclair. Comment ? En déployant un important réseau de capteurs IoT interconnectés qui mesurent à intervalles réguliers les précipitations, le niveau d'eau des rivières et des ruisseaux avec leurs températures, ainsi que le taux d'humidité des sols, et envoient un signal d'alerte digitale en cas de risque d'inondation. Le projet permettra à l’AGE d'évaluer le potentiel de techniques novatrices de mesure et de modélisation pour réduire les incertitudes associées à la prévision des crues éclair, y compris les essais de matériel sur place, l'intégration de la connectivité du matériel avec un modèle de prévision de crues éclair.

Trois types de stations ont été déployées pour recueillir trois types de mesures :

  • Des radars, également appelés limnimètres, qui mesurent le niveau d'eau, accompagnés de sonde relevant la température de l’eau
  • Des pluviomètres, qui recueillent chaque millimètre d’eau tombée et déclenchent un signal d’urgence si une station enregistre un dépassement de seuil de précipitations durant un laps de temps défini.
  • Des capteurs qui mesurent le taux d'humidité dans le sol. Ici pas d’alerte, il s’agit d’évaluer à long terme la corrélation entre le taux d’humidité du sol avant un événement pluvieux et l’amplitude de la crue résultante.

Un réseau intelligent, fiable et basse consommation

Ce réseau de capteurs IoT dispose de deux modes de fonctionnement : un mode normal qui prévoit l’envoi de données toutes les 15 minutes et un mode d’urgence qui offre une communication à intervalles plus rapprochés. Lors d’un épisode de fortes pluies, le réseau de capteurs réagit comme un cerveau grâce à la plateforme IoT qui pilote l’ensemble des capteurs : Il lance d’abord une alerte automatique avant de changer de comportement pour passer en mode urgence. Le niveau de l’eau est alors enregistré chaque minute et envoyé toutes les 5 minutes pour pouvoir suivre l’évolution presque en temps réel sous les 4 ponts de cette vallée susceptible de connaître des crues fulgurantes.

Les stations IoT communiquent par le réseau Sigfox. Ce réseau de type « Low Power Wide Area Network » dit LPWAN a été déployé par POST avec la société luxembourgeoise RMS au Luxembourg en 2016. Il permet de prendre en charge les communications entre des appareils sans interaction humaine. Une technologie « Machine to Machine » qui émet des signaux longue distance tout en consommant très peu d’énergie, puisque le modem Sigfox reste en veille en temps normal et ne s’allume que lors des transmissions périodiques.

Chaque station est par ailleurs équipée de panneaux solaires qui rechargent les batteries du modem. Celles-ci disposent également d’une autonomie de 15 jours afin de collecter les données même durant l’hiver. En cas de problèmes de transmission, la station peut basculer en réseau cellulaire afin de poursuivre efficacement sa communication ; avant de retenter plus tard un retour au mode LPWAN.

Ce choix technologique a permis d'augmenter la densité du réseau de capteurs tout en assurant une connexion fiable en quasi temps réel. De plus, ce type de connexion permet une surveillance constante du réseau de surveillance, le réglage des différents niveaux d'alarme, ainsi que la gestion des appareils et la télémaintenance.

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