Relève à distance des compteurs : quel dispositif choisir?

Ce résultat n’est pas le fruit du hasard. Voila déjà plus d’une vingtaine d’années que les distributeurs remplacent quasi systématiquement les anciens compteurs par de nouveaux modèles, plus fiables, plus précis au plan métrologique, et surtout pourvus d’un module émetteur intégré ou ajouté, capable de communiquer aussi bien à courte distance avec, notamment, la technologie WM-Bus, qu’à longue distance avec les technologies LPWAN (LoRa, SigFox, NB-IoT, LTE-m, Wize... ) pour transmettre différentes informations, dont la plus importante : l’index.

D’un point de vue technique, la collecte de l’index à distance repose, pour l’essentiel, sur deux modes possibles de relève. La première repose sur la technologie dite du radio-relevé qui consiste à relever à distance l’index d’un compteur équipé d’un émetteur radio à courte portée en passant à proximité, à pieds ou en voiture (Walk-by, Drive-by) à l’aide d’un terminal ad’hoc.

La seconde technologie consiste à déployer un réseau de télécommunications fixe pour, entre autres, télé-relever les index d’un parc de compteurs, en utilisant également les émetteurs radios installés sur les compteurs d'eau, mais en s’appuyant également sur un réseau de répéteurs et de concentrateurs dont la vocation est de rassembler les données émises par chaque compteur avant d’acheminer l’ensemble des données collectées via le réseau GSM ou Internet.

Radio-relève et télé-relève : des objectifs différents

Les solutions de radio-relève, développées sous forme de package par les fabricants de compteurs comme Diehl Metering, Sensus, Itron, Elster ou encore Kamstrup ou par des sociétés spécialisées dans l’ingénierie informatique embarquée comme Nogema sont donc d’abord conçues pour faciliter la collecte des index. Elles sont le plus souvent déployées pour optimiser le processus de relève et répondre à la difficulté de relever les compteurs difficiles d’accès. L’objectif recherché par la collectivité est d’améliorer et de fiabiliser la facturation des usagers.

Grâce aux technologies radio disponibles, les index sont capturés à distance puis récupérés sur un terminal mobile pour être ensuite interfacés avec un logiciel de facturation. Parmi les avantages de la radio-relève, on peut citer l'augmentation de la fréquence des relevés qui permet une facturation sur index réel et non plus estimé, la gestion automatisée de la facturation, la détection des fuites, des blocages de compteur, des casses, et des fraudes en fonction de la fréquence de la relève et un allègement des coûts associés au process de relève.

D’autres intervenants comme Adeunis RF, HMS (avec sa marque eWON), Ixel, Mios et bien d’autres développent des systèmes multi-protocoles permettant de diversifier les solutions de radio relève proposées aux exploitants. C’est par exemple le cas de Nogema qui a lancé l’an dernier une solution permettant la radio-relève de compteurs par smartphone Androïd. Elle repose sur un récepteur radio multi-protocole capable de gérer les principales radios WM-bus ou OMS du marché comme Diehl Metering, Elster, Kamstrup, Sontex, BMeters, Integra Metering ou Itron. Avantages : il est désormais possible de radio-relever un réseau d'eau hétérogène composé de compteurs utilisant des protocoles radio différents. Par l'intermédiaire d’un smartphone couplé à une interface de radio-relève Bluetooth, l'application Android va, en temps réel, capter toutes les trames radio des compteurs qui se trouvent dans la zone de déplacement. La relève se réalise sans préparation particulière de tournée et en tâche de fond au niveau du smartphone. L’application développée par Nogema permet par ailleurs de réaliser un géoréférencement du parc de compteurs.

Sur le terrain, ces solutions, techniquement matures et financièrement accessibles, font quotidiennement leurs preuves. Elles permettent aux collectivités d’engager un premier niveau dans la rationalisation de l’exploitation du réseau et d’en apprécier les avantages. Mais pour aller plus loin dans l’optimisation de l’exploitation et surtout utiliser les possibilités offertes par les technologies numériques pour hausser le niveau du service offert à ses utilisateurs, il faut s’orienter vers la télé-relève.

La télé-relève : utiliser les technologies numériques pour gérer le réseau

Pour inciter les collectivités à franchir le pas de la télé-relève, Smarteo Water a opté pour les solutions les plus ouvertes possible. « Notre marque de fabrique consiste à laisser le choix aux collectivités, en leur évitant de s’enfermer avec des solutions propriétaires. Nous travaillons donc avec les technologies LoRa et Sigfox pour la partie connectivité et différentes marques de compteurs dès lors qu’elles sont compatibles avec ses technologies. Au delà des compteurs, nous sommes capables d’intégrer tout type de capteurs communicant, de gérer les données collectées, plus intéressant encore, de croiser des informations. Typiquement, des informations de débit et de pression pour cibler précisément la recherche de fuites ». Les collectivités peuvent aller encore plus loin si elles le souhaitent, en s’équipant de leurs propres antennes pour constituer leur propre réseau.

Sogedo, 4^ème plus grand distributeur d’eau en France, est ainsi en train de déployer 13.500 compteurs d’eau à ultrasons de Kamstrup intégrant la technologie IoT Sigfox. « Cette technologie offre une excellente couverture réseau avec seulement un petit nombre d’antennes sur le terrain, ce qui la rend idéale pour le réseau que nous fournissons comprenant de nombreuses zones rurales et vastes », explique Sébastien Vermorel, commercial chez Kamstrup. Fin 2018, 4.000 compteurs étaient déjà déployés. « Ils nous permettent d’offrir de nouvelles fonctionnalités et des services précieux aux utilisateurs finaux, tels que des alarmes de fuite et le suivi de la consommation », souligne Nicolas Clouet, Ingénieur chez Sogedo. L’enregistreur des données des compteurs permet un traitement professionnel des litiges avec les utilisateurs finaux. « Les données et événements historiques étant automatiquement stockés dans le compteur et facilement accessibles, nous pouvons répondre à l’utilisateur final avec les informations détaillées dont il a besoin en cas de consommation anormale, de litige. Les compteurs Sigfox de Kamstrup nous permettront de mieux comprendre notre réseau. Cela nous permettra d’améliorer l’efficacité de notre détection des fuites et de déterminer en permanence les pertes de réseau en comparant le volume entrant dans chaque secteur avec le volume consommé. De plus, davantage de connaissances basées sur les données nous permettront de mieux conseiller nos clients sur la façon d’augmenter la valeur de leurs investissements ». Kamstrup a également remporté un contrat reposant sur la même solution d’environ 193.000 compteurs d’eau dans la ville d’Anvers.

Une des solutions présente sur le marché est le Flexy 205 HMS (eWON) proposé par HMS Industrial Networks. Ce routeur intelligent offre une grande flexibilité et une compatibilité avec de nombreux protocoles de communication industriels ainsi qu’avec les automates des principaux fabricants. Pierre-Yves Morel, responsable grands comptes auprès d’HMS Industrial Networks à Mulhouse pour la marque eWON, insiste sur la sûreté des données en ajoutant: « La passerelle permet un accès pour la maintenance d’installations (comme celles de la gestion de l’eau) et le réglage d’équipements distants. Pour cela, elle établit un canal sécurisé dédié de type VPN via Ethernet, WIFI ou encore réseau cellulaire ». Enfin, on retiendra que pour l’acquisition de données sur le terrain et le transfert de données vers les services informatiques, il est possible d’avoir recours aux protocoles Modbus, MQTT, OPC UA ou encore BACNet.

La nature des solutions proposées évolue également. Toujours plus ouvertes, elles tendent à évoluer vers un comptage multi énergie (eau, gaz, électricité) pour mutualiser le coût des infrastructures. De même, les solutions hybrides associant au sein d’un même territoire radio-relève et télé-relève pour mieux prendre en compte les caractéristiques des zones à couvrir (densité) réseau se banalisent. L’offre, aujourd’hui déployée par Birdz qui opère 3 millions de compteurs en télé-relève et 1,5 millions en radio-relève principalement en Europe, illustre bien cette évolution. L’entreprise a implémenté dans ses solutions de télé-relève un portefeuille de protocoles ouverts et standards qui permet de choisir selon la qualité de la couverture radio offerte par le réseau LoRaWAN d’Orange ou de Bouygues, le réseau Sigfox ou encore la solution propriétaire de Birdz. « Il est bien entendu possible de déployer une solution intégralement en radio-relevé ou intégralement en télé-relevé, explique Xavier Mathieu, directeur général. Mais il est aussi parfaitement possible de mettre en place une solution hybride en fonction de la couverture radio disponible que l’on va avoir pour le télé-relevé ou en fonction des besoins métiers de l’exploitant. Par exemple certaines collectivités décident de déployer une solution en télé-relevé pour les gros consommateurs et en radio relevé pour les autres. De même, on peut très bien imaginer une collectivité fonctionner en radio relevé pour les compteurs mais en télé-relevé pour d’autres capteurs. Cela permet de mettre en place une stratégie adaptée à chaque collectivité en fonction de ses problématiques et de son budget ».

Ludovic de Nicolay, chez ercogener, souligne de son côté l’arrivée des réseaux NB-IoT et LTE-M1. « Nous assistons aujourd’hui à une explosion de ces technologies à l’international qui prennent clairement le pas sur le LoRa et Sigfox et qui sont en train d’arriver en France. En effet, les technologies LoRa et Sigfox qui ont ouvert en France ces dernières années de nouvelles opportunités à la télé-relève, sont en train d’être fortement concurrencées par les solutions NB-IoT et LTE-Cat M1 qui, contrairement aux deux précédentes, sont normées par la 3GPP, organisme international de normalisation des technologies de radiocommunication ». NB-IoT et LTE-Cat M1 présentent de nombreux avantages parmi lesquels une meilleure pénétration radio dans les bâtiments, une facilité de déploiement pour le LTE-catM1 qui repose sur les antennes 4G, la bidirectionnalité des communications, une normalisation internationale avec un soutien des opérateurs télécom majeurs et la continuité du service, plus assurée avec l’intégration dans la normalisation de la 5G. Elles ont néanmoins encore l’inconvénient de consommer un peu plus que LoRa ou Sigfox, mais des optimisations sont en cours qui permettent déjà de répondre à la majeure partie des cas d’usage. « Ces nouvelles technologies sont les prémices de la 5G qui sera déployée de façon massive au niveau mondial, estime Ludovic de Nicolay. Ces réseaux sont déjà fonctionnels : LTE-Cat M1 aux USA, NB-IoT en Chine, mais aussi Orange en Belgique qui a déjà déployé des fonctionnalités de télérelève notamment via le réseau NB-IoT. En France, Orange a finalisé le déploiement de son réseau LTE-M1 à 98% de la population fin 2018 et des premiers clients sont en train de tester cette technologie pour la télérelève car ils sont convaincus par le meilleur taux de pénétration de ces réseaux dans les bâtiments et rassurés par la couverture international et donc par l’intérêt des constructeurs de compteurs à intégrer ces technologies ». ercogener est un partenaire clé de ce déploiement et ses devices ont permis de valider le fonctionnement du réseau. L’entreprise a développé des devices fonctionnels permettant la télérelève de compteurs d’eau sur un réseau LTE-Cat M1 ou NB-IoT et va lancer des premiers POC en ce début d’année avec des clients français et internationaux.

DH Metering Europe a décidé de se limiter à deux protocoles de communication Radio RF 433Mhz en version walk-by ou drive-by et le Nb-IoT. « Ce dernier offre les avantages d’un large choix d’opérateurs sans être lié à un seul tel que pour LoRaWan et SigFox (en Belgique du moins) et la possibilité de changer d’opérateur en cours de trajet de façon assez simple, explique Bruno Ronsyn, Directeur des ventes EMEA. Ceci évite que le client soit lié à un seul opérateur sur la durée de vie du compteur qui peut s’élever à plus de 16 ans ».

Passer de la radio-relève à la télérelève ?

« L’émergence de réseaux ouverts tels que LoRaWAN, par exemple, permet de bénéficier au maximum de cette faculté d’être utilisable dans les deux modes à un coût intéressant, et ainsi basculer sur la télérelève tout ou partie du parc de manière relativement simple opérationnellement » tempère de son côté Xavier Mathieu chez Birdz.

Reste que le nombre de collectivités, notamment au niveau des régies, ayant franchi le pas du télé-relevé reste modeste. « Tous les exploitants s’y intéressent, et nombreux sont ceux qui sont désireux de s’engager dans des essais mais quand il faut se lancer, des freins apparaissent, notamment autour de la question de la structuration du service de l’eau », souligne Michel Jacquet chez Sensus. « Le manque de standardisation reste un frein, même si les convergences que nous observons autour de LoRa devraient contribuer à libérer les choix techniques, analyse de son côté Loïc Charron chez Smarteo Water. Enfin, plus fondamentalement et bien au delà des aspects comptage et relève à distance, il subsiste une vraie interrogation sur la place du numérique dans les réseaux d’eau ».

Les coûts : une approche parfois biaisée

L’émergence de la ville connectée permet également de dépasser les frontières du seul service de l’eau. Les solutions qui permettent de mutualiser les coûts en exploitant les mêmes infrastructures se développent aussi rapidement qu’elles se diversifient. « Beaucoup de collectivités mènent ce genre de réflexion, indique Loïc Charron. A Angers métropole, par exemple, nous avons réussi à mutualiser l’infrastructure informatique pour télé-relever les compteurs d’eau et géolocaliser les bus de transport public. C’est un peu atypique, mais cela montre qu’à partir de deux services qui n’ont rien à voir l’un avec l’autre, il est possible de proposer une structure commune d’outils pour répondre à des applications différentes ».