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Situation de départ

Jusqu'à présent, les silos de stockage du centre d'entretien de la ville de Rapperswil étaient équipés de capteurs de niveau laser permettant de transmettre régulièrement les niveaux de remplissage des réserves de sel au moyen du réseau de téléphonie mobile 2G. Le service des achats avait ainsi en permanence une vue d'ensemble des réserves disponibles et pouvait, si nécessaire, commander du sel à temps, assurant ainsi la gestion des routes en hiver.

Avec l'arrêt de l'infrastructure de réseau 2G par Swisscom, la solution existante est devenue inutilisable. En collaboration avec la société CRA AG de Jona, adnexo a conçu une solution de remplacement.

Notre objectif était de mettre en œuvre une solution rentable sous la forme d'un retrofit. Cela signifie continuer à utiliser l'infrastructure et les capteurs existants et ne remplacer que les pièces nécessaires.

Choix de la technologie radio

Pour remplacer la technologie radio 2G obsolète, le choix de l'alternative s'est d'abord posé. Le choix se porte sur les prochaines générations de réseaux de téléphonie mobile comme la 3G, la 4G ou la 5G ou sur les technologies LPWAN comme LoRaWAN. Pour les réseaux mobiles classiques, il faut une carte SIM et donc en principe un abonnement mobile classique qui coûte en général plusieurs dizaines de francs. Des coûts élevés pour la transmission de quelques valeurs de capteurs. En revanche, le réseau LPN LoRaWAN de Swisscom a été conçu précisément pour ce type de transmission de données : Faible bande passante, faible consommation d'énergie, mais beaucoup moins cher.

Comme il n'y avait pas d'exigences en matière de consommation d'électricité en raison de la tension du réseau existant. Les coûts de connexion sont d'une nature décisive. Les faibles coûts, environ un dixième d'une carte SIM avec abonnement, parlent donc clairement en faveur de la nouvelle technologie LoRaWan. Après des tests de réception réussis sur place, le choix de la technologie radio LPN s'est imposé.

Mise en œuvre

Nous avons donc remplacé le modem 2G par un transmetteur LoRaWAN et intégré les mesures des capteurs dans notre plateforme ax-track. Nous avons ainsi migré la transmission des données de l'obsolète GSM 2G vers le standard radio LoRaWAN moderne du réseau LPN de Swisscom. A l'origine, les données étaient gérées dans une application de bureau à client lourd, qui avait déjà pris de l'âge. Grâce au passage à notre plateforme ax-track, les services municipaux ont désormais accès aux données à tout moment, même depuis des appareils mobiles. En outre, nous avons configuré les notifications de manière à déclencher automatiquement des alertes en cas de rupture de stock et de nécessité d'un réapprovisionnement.

Capteur

Le capteur existant mesure la distance entre le couvercle du silo et la surface du contenu au moyen d'un rayon laser et transmet cette information sous la forme d'un signal de 4-20 mA. Nous avons pu réutiliser le capteur en captant le signal du capteur avec un transmetteur LoRaWAN et en le transmettant à notre plateforme IoT ax-track.

Calcul

Lors du calcul du niveau de remplissage, nous avons dû tenir compte de plusieurs éléments. D'une part, les silos n'ont pas une forme géométrique simple, ce ne sont donc pas de simples parallélépipèdes ou cylindres, mais une combinaison de plusieurs formes. La partie supérieure est plutôt cylindrique et la partie inférieure est conique. De plus, le sel ne se répartit pas à plat dans le silo, mais des vallées ou des montagnes se forment en fonction du niveau de remplissage. Ces facteurs rendent le calcul du niveau de remplissage un peu plus complexe. Sur la base des plans de construction et des mesures disponibles, nous avons opté pour une linéarisation multipoint et l'avons effectuée individuellement pour chaque silo, calculant ainsi une bonne approximation des niveaux de remplissage. En outre, à la demande du client, nous avons également calculé la masse et le volume du sel présent.

Visualisation sur la plateforme ax-track

Les niveaux de remplissage sont visualisés de manière simple et claire sur la plateforme ax-track. Les modifications du niveau de remplissage peuvent être mises en évidence sur différentes périodes. En reliant les données météorologiques, il serait désormais également possible de surveiller la consommation et de mieux planifier les besoins en sel pour l'avenir.

La fonction "Règles" permet de définir de manière autonome des règles qui déclenchent une réaction lorsqu'une certaine action se produit. Des messages automatisés sur le niveau de remplissage, des commandes automatisées de sel ou des informations sur la quantité actuellement achetée ne sont que quelques exemples d'application.