De nombreux domaines d’opportunité dans l’IoT (Internet of Things) sont bien connus, mais beaucoup restent encore négligés ou mal exploités, surtout lorsque les bénéfices pour les scénarios d’usage ne sont pas clairement démontrés. Ce n’est toutefois pas le cas du smart metering, qui a déjà prouvé sa valeur sans aucun doute, au point de devenir obligatoire dans certains pays.

Avec autant de types de smart metering parmi lesquels choisir et autant d’options disponibles, il peut être difficile de savoir par où commencer. Ce guide devrait vous aider à comprendre les bases des applications de smart metering et la manière dont l’IoT peut améliorer l’efficacité et réduire les coûts.

Le monde avant le smart metering

Avant l’arrivée du smart metering, il existait au moins trois types de compteurs :

Les premiers compteurs mécaniques ont été inventés à la fin du XIXe siècle. Ces appareils utilisaient une série d’engrenages pour compter le nombre de rotations effectuées par un disque tournant.

Les premiers compteurs électriques ressemblaient beaucoup à leurs prédécesseurs mécaniques, mais ils utilisaient un disque tournant pour mesurer le nombre de rotations produites par un courant électrique.

Puis, les premiers compteurs numériques ont été développés dans les années 1970. Ce type de compteur utilise un microprocesseur pour compter le nombre d’impulsions générées par un courant électrique.

Les compteurs intelligents

Les compteurs intelligents sont la dernière génération de compteurs numériques. Ils utilisent diverses technologies pour communiquer avec le fournisseur, notamment le cellulaire, la radiofréquence (RF), le courant porteur en ligne (PLC) et les réseaux maillés. Les compteurs intelligents peuvent aussi couper et rétablir le service à distance, fournir des données quasi en temps réel sur la consommation d’énergie et permettre une communication bidirectionnelle entre le compteur et le fournisseur.

Curieusement, le premier système de comptage numérique a été conçu en 1972 par Ted Paraskevakos, qui a créé un système de surveillance numérique pour les alarmes incendie, de sécurité et médicales, ainsi que pour les compteurs de services publics, fondé sur le système d’identification automatique de la ligne téléphonique pour la communication.

Les gouvernements et les chiffres

Les gouvernements ont commencé à discuter de la mise en place de systèmes de smart metering dès la fin des années 2000, et aujourd’hui, en 2022, certains l’exigent des entreprises. Le gouvernement britannique, par exemple, a introduit pour la première fois les compteurs d’énergie intelligents dans l’energy act de 2008, qui donnait les pouvoirs nécessaires pour lancer un déploiement de compteurs intelligents, et aux États-Unis ils existent depuis 2006, lorsque la Pacific Gas & Electric (PG&E) de Californie a lancé le déploiement de 9 millions de compteurs intelligents.

Aux États-Unis, environ 65 % de tous les compteurs électriques disposaient de fonctions intelligentes en 2020, et un total de 102 millions d’AMI étaient en service à la fin de la même année, contre 33 millions d’AMR. Les chiffres du Royaume-Uni sont un peu inférieurs à ceux des États-Unis, avec seulement 27,8 millions répartis entre AMI et AMR, soit 50 % de tous les compteurs d’énergie.

Comptage et sous-comptage

Une option viable pour les opérations de comptage est le sous-comptage. La différence est assez simple : le comptage correspond au relevé global d’une opération dans son ensemble, tandis que le sous-comptage correspond à la quantité relevée sur une seule partie de l’opération. Une façon de définir le sous-comptage des services publics est qu’il s’agit d’un système qui permet à un propriétaire, à une société de gestion immobilière, à une copropriété, à une association de propriétaires ou à toute autre propriété multilocataire de facturer aux locataires leur consommation de services mesurée individuellement. Cette approche s’appuie sur des compteurs d’eau, de gaz ou d’électricité individuels.

Par exemple, le comptage relèverait la valeur mesurée pour l’ensemble du bâtiment, tandis que le sous-comptage relèverait la quantité d’un seul des appartements, comme le montre la figure ci-dessous :

Bien que le sous-comptage ne réduise pas en lui-même la consommation ni les coûts d’énergie (en réalité, l’installation initiale des capteurs supplémentaires demandera plus de ressources), un sous-comptage bien conçu générera davantage de données qui peuvent contribuer à de meilleures stratégies et opérations de gestion de l’énergie.

Les données de capteurs envoyées par les sous-compteurs et les compteurs peuvent être unidirectionnelles ou bidirectionnelles, selon qu’elles relèvent d’un Automatic Meter Reading (AMR) ou d’une Advanced Metering Infrastructure (AMI).

AMR et AMI

Il existe deux types de systèmes de smart metering : l’Automatic Meter Reading (AMR) et l’Advanced Metering Infrastructure (AMI). L’AMR ne peut envoyer des données qu’à courte portée, il peut donc encore être nécessaire qu’un employé de l’entreprise passe sur le site avec un appareil pour recevoir ces données, tandis que les compteurs AMI offrent une communication bidirectionnelle, envoyant et recevant des informations ; dans ce cas, il n’est pas nécessaire de se rendre sur place pour collecter les données.

Les compteurs AMR utilisent diverses technologies de communication, dont la radiofréquence (RF), le courant porteur en ligne (PLC) et le modem téléphonique. Les compteurs AMI utilisent la RF, le PLC, la fibre optique ou les réseaux cellulaires pour une communication bidirectionnelle.

Les deux solutions offrent chacune leurs propres avantages : même si, avec un AMR, un employé peut encore avoir besoin de se rendre sur le site, il n’a pas besoin d’y entrer et peut collecter plusieurs relevés en moins de temps.

Une AMI peut envoyer des informations plus précises qu’un AMR : ainsi, alors que l’AMR ne peut envoyer que les kWh et d’éventuels pics mensuels pour le comptage de l’électricité, l’AMI inclura des informations sur la qualité de l’énergie, la consommation quotidienne en kWh et les rapports de coupures de courant. Un point valable pour les deux types : les données mesurées seront plus précises que celles d’un compteur non intelligent.

Principaux protocoles et réseaux utilisés dans le smart metering

Qu’il s’agisse d’AMR ou d’AMI, un protocole est nécessaire pour établir la connexion entre les capteurs et le gateway, et ce protocole peut varier selon le type de compteur et les besoins. Examinons donc quelques options de protocoles :

DLMS/COSEM

DLMS signifie Device Language Message Specification. C’est une norme mondiale pour la gestion intelligente de l’énergie et de l’eau, le contrôle avancé et le comptage intelligent et innovant.

DLMS spécifie un modèle de données orienté objet, un protocole de couche applicative et des profils de communication propres à chaque support.

COSEM, ou Companion Specification for Energy Metering, est l’un des composants clés de DLMS : le modèle objet capable de décrire pratiquement n’importe quelle application.

M-Bus

M-Bus, ou Meter-Bus, est une norme européenne pour le relevé à distance des compteurs de chaleur, également utilisable pour d’autres types de compteurs de consommation ainsi que pour divers capteurs. L’interface M-Bus est conçue pour communiquer sur deux fils, ce qui la rend économique. Il existe aussi une variante radio du M-Bus, le Wireless M-Bus.

Réseaux pour le smart metering

Les protocoles réseau constituent l’étape suivante, et ils varient eux aussi selon le type d’application et les besoins du client. Voici quelques exemples de réseaux :

Sigfox propose une solution de communication logicielle, où toute la complexité du réseau et du calcul est gérée dans le Cloud plutôt que sur les appareils. L’ensemble réduit considérablement la consommation d’énergie et le coût des appareils connectés, ce qui fait que beaucoup considèrent Sigfox comme le premier réseau Low Power Wide Area Network (LPWAN), et il s’accorde bien avec tous les types d’opérations de gestion des services publics.

LoRaWAN signifie Long-Range Wide Area Networking, et c’est l’un des LPWAN dont la popularité a énormément augmenté dans le secteur du smart metering, notamment parce qu’il apporte des avantages importants comme la connectivité longue portée, un faible coût d’exploitation et une autonomie de batterie prolongée.

NB-IoT est un autre LPWAN, et certains de ses plus grands cas d’usage se situent dans le domaine du comptage, notamment avec le comptage intelligent de l’eau, du gaz et de l’électricité.

Cat M1, ou Category M1, est une option LPWAN dont le débit moyen en envoi se situe entre 200 kbps et 400 kbps, ce qui est très important car, dans le monde de l’IoT (Internet of Things), la stabilité est absolument cruciale, et ce réseau est couramment utilisé pour les compteurs de services publics.

Pourquoi les entreprises optent-elles pour des systèmes de smart metering ?

En laissant de côté les réseaux et les protocoles, l’une des principales raisons pour lesquelles les entreprises et les gouvernements du monde entier optent pour des systèmes de smart metering tient à leurs fonctionnalités :

-Relevé à distance : la capacité de lire les compteurs à distance sans qu’un technicien ait à se rendre sur place.

-Relevé automatisé : la capacité de prendre automatiquement des relevés à intervalles définis et de les envoyer à un système central.

-Données par intervalle : la capacité de prendre des relevés à intervalles définis et de les stocker localement sur le compteur. Ces données peuvent ensuite être téléchargées ultérieurement.

-Profilage de charge : la capacité de relever la quantité d’énergie consommée à différents moments de la journée. Ces données peuvent ensuite servir à identifier des tendances dans la consommation d’énergie.

-Gestion de la demande : la capacité de contrôler la quantité d’énergie consommée par les appareils connectés au compteur. Cela peut ensuite servir à réduire la demande globale sur le réseau électrique.

-Gestion des coupures : la capacité de détecter et de signaler les coupures de courant. Ces informations peuvent ensuite servir à améliorer la fiabilité de l’alimentation électrique.

Certaines de ces fonctionnalités ne sont disponibles que pour l’AMR, d’autres pour l’AMI, ce qui rend une fois de plus essentiel d’identifier d’abord ce qui convient le mieux à la situation et au cas d’usage.

Comment TagoIO peut-il vous aider ?

Il est plus simple de tirer le meilleur parti des fonctionnalités du smart metering avec une plateforme IoT, et TagoIO est celle qu’il vous faut. Notre plateforme cloud peut stocker toutes les données collectées par les systèmes AMR et AMI et les afficher sur n’importe quel écran d’ordinateur ou de téléphone, ce qui vous permet aussi de programmer l’intervalle de relevé des données, de générer des rapports de coupures, de développer des scripts personnalisés pour réagir à ce type de situation et d’avoir le contrôle à distance de votre solution de smart metering.

Certaines organisations peuvent aussi préférer garder leurs solutions de smart metering hors du cloud, et c’est là qu’intervient TagoCore. TagoCore fournit un service on-premise sur une plateforme IoT gratuite, rapide et open source, où vous pouvez profiter de toutes les fonctionnalités AMR et AMI tout en conservant l’ensemble de vos données au sein de votre organisation.

Pour ceux qui veulent accélérer le déploiement de leur application de smart metering, TagoIO propose aussi un Kickstarter, qui fournit des applications prêtes à l’emploi : il vous suffit d’y connecter vos capteurs et appareils intelligents, sans avoir à construire un dashboard ni à créer les scripts de gestion des données de comptage. Et si vous avez besoin d’aide pour choisir l’un de ces capteurs ou appareils, que ce soit pour votre Kickstarter ou de manière générale, jetez un œil à notre page partenaires, où vous trouverez des appareils et capteurs certifiés pour les applications AMR et AMI.

Pour plus d’informations sur les cas d’usage du smart metering, vous pouvez aussi consulter ces articles de blog sur l’optimisation des services de comptage et le comptage du gaz.