Onyax: Recherche de fuites d’eau et de gaz avec IoT et Intelligence Artificielle

Introduction

Aborder le problème des fuites d’eau et des émissions fugitives de gaz en utilisant une solution innovante qui combine l’Intelligence Artificielle (IA) et la technologie IoT pour minimiser les pertes et optimiser les activités de maintenance. C’est la mission d’Onyax, une entreprise innovante active dans le domaine des télécommunications et de la surveillance industrielle à distance, capable de fournir une réponse efficace et alignée aux besoins de digitalisation avancée des réseaux de distribution pour les gestionnaires d’eau et de gaz. Ainsi est né le projet EVALD, qui exploite le grand potentiel d’IA de la plateforme cloud ACE d’Onyax, déjà utilisée par plusieurs services publics nationaux pour surveiller leurs installations à distance, et l’assistance d’un réseau de capteurs IoT électro-vibro-acoustiques, conçus avec un hydrophone intégré, une batterie autonome, des dimensions réduites et une installation instantanée. Un projet complet visant une innovation durable et efficace dans la gestion de deux ressources fondamentales pour notre territoire.

Les défis

Les défis qu’Onyax relève dans le domaine de la détection des fuites et des anomalies concernent des sujets relatifs à la simplification opérationnelle et à la technologie d’acquisition et de traitement des données. Le premier défi d’Onyax a commencé en considérant la diversité et l’étendue des infrastructures de distribution dans lesquelles il est nécessaire d’appliquer des solutions hautement évolutives et adaptables à différents contextes techniques. À cela s’ajoute la nécessité d’une analyse acoustique et vibratoire la plus sensible possible avec des signaux sans bruit grâce à un processus expérimental complet basé sur des logiques IoT, et la réduction au minimum des « faux positifs/négatifs » grâce au développement d’algorithmes de machine learning fiables applicables sur la plateforme ACE d’Onyax. De plus, une grande importance est accordée à la durabilité à long terme axée sur la basse consommation, soutenue par une contribution durable offerte par Onyax avec des opérations de recherche continues visant à sensibiliser à la minimisation des pertes d’eau et à la réduction des émissions de gaz dans les systèmes de conduites urbains et industriels.

La solution

La solution EVALD, acronyme de Electro-Vibro-Acoustic-Leakage-Detect, est conçue pour intégrer dans un seul écosystème numérique les données provenant de dispositifs IoT, d’algorithmes de deep learning et de techniques de modélisation numérique, en analysant les paramètres acoustiques, de pression, électriques et vibratoires. L’idée derrière le projet EVALD était de ne pas se limiter exclusivement à l’identification des anomalies acoustiques par une approche passive, comme c’est le cas pour la plupart des systèmes de détection de fuites traditionnels actuellement sur le marché, mais de considérer une analyse acoustique « active » soutenue par diverses sources électriques, de pression et vibratoires.

L’approche d’écoute « active » utilisée par Onyax et perfectionnée grâce à une précieuse collaboration technologique avec le Département d’électronique, d’information et de bioingénierie du Politecnico di Milano consiste à injecter volontairement un son dans le réseau d’eau/gaz et, à travers le dispositif IoT TUBE-T3 avec hydrophone intégré, à l’écouter en différents points pour en déduire le flux moyen, en analysant ainsi la déviation en fréquence du signal reçu en excluant les éventuels bruits environnementaux. Cette technique d’analyse audio, combinée avec les mesures relatives aux nœuds de réseau (pression, température et vibration) déjà acquises dans les réseaux de distribution grâce à l’installation de dispositifs IoT d’Onyax, permet la création et le « progrès de formation » ultérieur du jumeau numérique du réseau construit grâce à des modèles d’intelligence artificielle, afin d’identifier, avec une plus grande précision, les zones ayant une probabilité plus élevée de fuite ou les soi-disant « faux positifs ». Enfin, toutes les données collectées sont envoyées à la plateforme cloud, où elles sont analysées et visualisées à travers des interfaces intuitives, permettant aux gestionnaires d’intervenir rapidement.

Les avantages

Les avantages de cette nouvelle solution qui combine IoT et intelligence artificielle sont avant tout visibles dans la possibilité de réduire le taux d’erreur de détection des fuites, permettant aux gestionnaires d’effectuer des campagnes de mesure ciblées avant même de déployer des équipes entières dédiées à l’analyse acoustique sur le terrain. S’y ajoutent :

  • Efficacité énergétique: Installation de dispositifs avec batterie de longue durée et faible consommation énergétique avec des actions d’intervention minimales de la part des opérateurs et une approche durable conséquente.
  • Amélioration technologique: Les données constamment reçues des dispositifs installés permettent d’améliorer de plus en plus la précision des analyses et, en fait, une réalisation toujours plus fidèle du jumeau numérique du réseau physique.
  • Surveillance continue: L’utilisation de capteurs IoT avancés permet une surveillance continue du réseau, garantissant une vision constante de l’état des infrastructures et permettant des interventions ciblées en cas d’anomalies.
  • Scalabilité: La solution EVALD est évolutive et peut être facilement adaptée aux réseaux de distribution de différentes tailles et complexités.
  • Prédictivité: Avec des réseaux réalisés en acier et protégés par des techniques de protection cathodique, en plus d’évaluer la protection réelle des tuyaux d’eau et de gaz, par exemple grâce au dispositif BLACKBOX-CAT, des techniques prédictives peuvent être appliquées tant sur la durée de vie des anodes sacrificielles que sur la compréhension si un tuyau commence à subir un processus de réduction, de retrait de revêtement ou de corrosion, tous des indicateurs de futures fuites.

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