Pourquoi les bâtiments intelligents peinent : les standards manquants qui les freinent

D'un point de vue ingénierie, créer des bâtiments intelligents est techniquement simple — processeurs et logiciels existent déjà. Un MCU à 3 $ peut être intégré dans interrupteurs, prises, stores motorisés, pompes à eau, et ces minuscules nœuds peuvent être mis en réseau. Gros appareils, thermostats, capteurs température, détecteurs d'occupation, alarmes incendie pourraient coordonner pour contrôler CVC central, gérer réservoirs d'eau solaire, faire circuler eau souterraine 15 °C via pompes à chaleur, et ajuster l'éclairage en temps réel.

Alors quel est le problème ?

• Il n'y a pas de protocole de communication industriel garantissant ≥ 99,999 % de fiabilité (un standard « five nines »). En pratique, solutions sans fil et par courant porteur échouent 1 %–10 % du temps à cause de zones mortes, congestion spectrale, faible SNR, interférences.
• Il n'y a pas de système d'exploitation commun pour les dispositifs de bâtiment. Alors que PC tournent sous Windows, téléphones sous iOS ou Android, actionneurs et capteurs de bâtiment manquent d'OS unifié, rendant l'intégration plug-and-play difficile.

Assurer la fiabilité

Quand un occupant actionne un interrupteur mural, la communication entre cet interrupteur et l'ampoule au plafond doit fonctionner au moins 99,999 % du temps. Tout temps d'arrêt dans l'infrastructure quotidienne est inacceptable. Les données par courant porteur sont particulièrement fragiles, les signaux devant traverser le boîtier de fusibles et faire face aux pics de tension, menant à des erreurs fréquentes.

Les ingénieurs peuvent employer un bus de données qui miroir le bus CAN automobile — un réseau robuste, tolérant aux pannes, qui protège la ligne de données même si elle est accidentellement branchée sur un câble d'alimentation. La topologie réseau devrait ressembler à un arbre : un câble unique se ramifie vers multiples dispositifs, correspondant à la géométrie du bâtiment et permettant un câblage évolutif, faible coût.

Charges légères vs lourdes

Les dispositifs bâtiment intelligent tombent en deux catégories de puissance. Dispositifs légers (<20 W) : ampoules LED, interrupteurs, thermostats, capteurs, moteurs pour stores, vannes radiateurs. Dispositifs lourds (>20 W) : unités CVC, gros appareils, prises haute puissance. Par exemple, une LED 10 W tire 0,1 A à 110 V AC — seulement 1/200e d'un fusible 20 A. En routant charges légères sur 48 V DC via fil 18-AWG, les ingénieurs peuvent réduire coûts câble et respecter moins de restrictions code bâtiment, libérant budget pour dispositifs réseau additionnels.

Un réseau d'automatisation connecte depuis un emplacement central à travers le bâtiment. Source : Manhattan 2

Logiciel unifié pour tous les dispositifs

Faible coût et haute fiabilité reposent sur le déploiement de la même pile logicielle sur chaque dispositif. Code ouvert, gratuit, bien documenté assure adoption large et itération rapide. Bien que de nombreux protocoles réseau existent, aucun ne fournit un OS complet pour l'automatisation du bâtiment.

Des chercheurs à UMass Amherst et autres institutions développent BuildingBus, un OS bâtiment intelligent gratuit, open-source. BuildingBus permet à tout dispositif d'envoyer messages, lire/écrire ports, échanger bibliothèques dispositifs, surveiller capteurs en pseudo-temps-réel, et émettre commandes — le tout avec tolérance aux pannes et support plug-and-play.

L'adoption d'un OS commun et d'une colonne vertébrale de communication fiable peut dramatiquement baisser le coût de l'intelligence du bâtiment tout en boostant l'efficacité énergétique. De multiples initiatives sont en cours, et les prochaines années verront probablement plusieurs solutions matures émerger.

>> Cet article a été publié à l'origine sur notre site frère, EDN.