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Jumeau numérique : gérer les risques d'inondation réels dans un monde virtuel
Une meilleure intelligence grâce à l'apprentissage automatique et aux jumeaux numériques est le principal moyen pour les services publics de l'eau d'assurer la conformité réglementaire en termes d'inondation des égouts, de gestion de la pollution et de capacité du réseau.
Trop souvent, lorsque nos villes sont soudainement frappées par des événements "inattendus", tels que des inondations dues à des pluies excessives, des ondes de tempête ou l'incapacité d'actifs vieillissants à faire face à des pressions accrues, nous réagissons uniquement pour résoudre le problème actuel. En réalité, la plupart de ces événements ne sont pas vraiment "inattendus". Dans de nombreux cas, ils sont prévisibles, mais nous ne parvenons pas à les planifier et à les préparer.
Pour prendre un exemple précis, les inondations d'égouts sont un risque de plus en plus courant au Royaume-Uni. En 2019, il y a eu plus de 3 250 inondations d'égouts internes en Angleterre et au Pays de Galles, et près de 23 500 inondations externes de terrains et jardins privés. Les clients trouvent les inondations d'égouts internes pénibles, et la majorité d'entre eux, qui ont été inondés, ont peur de quitter leur maison pendant de longues périodes, au cas où une inondation se produirait. Alors, si nous savons que le problème est présent et qu'il s'aggrave, que pouvons-nous faire pour mieux y répondre ?
Modéliser le risque en temps réel
Les jumeaux numériques sont un excellent moyen d'apporter une nouvelle gestion et un nouveau fonctionnement préventifs à n'importe quel bâtiment ou actif, et cette technologie est également parfaitement adaptée aux infrastructures de l'eau.
Un jumeau numérique est simplement une représentation numérique, basée sur des données, d'actifs, de processus ou de systèmes dans l'environnement bâti ou naturel. Un jumeau peut fournir une image évolutive des performances et des faiblesses actuelles d'un actif, et aider à identifier les domaines dans lesquels les investissements doivent être prioritaires.
Il est important de noter que les jumeaux sont plus que de simples modèles ou visualisations. Ils convertissent les données des actifs physiques en informations précieuses qui peuvent aider les opérateurs à prendre des décisions et des interventions stratégiques, à améliorer les opérations et à contribuer à l'élaboration de plans et de projets futurs.
Ce niveau d'intelligence et de contrôle est attendu depuis longtemps dans le contexte des systèmes d'égouts complexes. Il permet de savoir en temps réel "ce qui se passe maintenant" et de le combiner puissamment avec les simulations "et si" et la planification de scénarios, afin d'explorer la manière dont les différentes caractéristiques de performance affectent les composants. Tout cela peut se faire sans avoir à tester physiquement ou à produire des conditions potentiellement dangereuses, ce qui nous permet d'être collectivement mieux préparés. Ce sont là des capacités dont nos réseaux d'égouts vieillissants pourraient bénéficier.
Un réseau d'eau qui apprend (et prédit)
Les compagnies des eaux dépensent des millions dans le monde entier pour réagir aux inondations des égouts qui endommagent l'environnement et ont un impact négatif sur leurs clients. Actuellement, ils agissent au fur et à mesure des événements et gèrent leur réseau à l'aide de modèles hydrauliques complexes et de grande envergure. Ceux-ci sont souvent limités par les ressources informatiques et ne peuvent fonctionner en temps réel pour fournir des prévisions utilisables sur l'emplacement et la fréquence des inondations.
Les jumeaux numériques permettent aux utilisateurs de faire des prédictions basées sur des données, grâce à l'apprentissage automatique. Un jumeau numérique que nous avons développé utilise l'apprentissage automatique pour comprendre et apprendre du comportement d'un système spécifique et prédire l'emplacement de futures inondations ou pollutions. À l'aide de capteurs répartis dans le bassin versant, notre algorithme sur mesure apprend les comportements de chaque capteur, les relations entre les capteurs et la manière dont les conditions météorologiques les influencent. Notre algorithme entraîne un ensemble de modèles ML optimisés pour chaque capteur. En fin de compte, cela permet aux opérateurs de réseaux d'agir de manière préventive, ce qui se traduit par une réduction des coûts opérationnels et une plus grande efficacité.
Un réseau a besoin de données partagées
En tant qu'outils, les jumeaux numériques fonctionnent mieux lorsqu'ils sont construits sur des normes de données ouvertes et partagées, permettant à un éventail aussi large que possible de sources d'information d'être interconnectées au sein du système, ce qui lui permet de communiquer avec d'autres parties de l'infrastructure d'un opérateur. C'est l'une des raisons pour lesquelles nous soutenons le programme national de jumeaux numériques du Centre for Digital Built Britain (CDBB) et avons adopté ses principes Gemini lors du développement de jumeaux numériques. Ces principes permettent d'aligner l'approche de la gestion de l'information dans l'environnement bâti, en établissant des définitions et des principes convenus dès le départ, ce qui facilite le partage des données à l'avenir. Ainsi, en développant un jumeau numérique de cette manière, vous pouvez également favoriser une meilleure utilisation des données, plus interopérable, au sein de votre organisation, ce qui constitue un autre avantage essentiel.
Prêt pour une demande accrue
Le secteur britannique de l'eau, en particulier, investit massivement dans des infrastructures plus intelligentes. Au cours de la prochaine période du plan de gestion des actifs (AMP7), les plans d'entreprise bénéficieront d'un investissement combiné de 51 milliards de livres sterling pour améliorer les services, dont 13 milliards de livres sterling sont alloués à la fourniture de services résilients et à l'amélioration des performances environnementales. Les investissements importants dans les infrastructures ne seront envisagés que s'ils s'inscrivent dans une stratégie claire à long terme, axée principalement sur la maintenance et l'utilisation plus intelligente des actifs, en mettant l'accent sur la gestion de la demande sans étouffer la croissance.
Les jumeaux numériques aideront les services publics à répondre à ces exigences, notamment en ce qui concerne l'exploitation des réseaux d'égouts. Une meilleure intelligence est le principal moyen pour les compagnies des eaux d'assurer la conformité réglementaire en termes d'inondation des égouts, de gestion de la pollution et de capacité du réseau à répondre à des demandes d'utilisation toujours croissantes.
Le problème ne se pose pas seulement au Royaume-Uni. Dans le monde entier, le vieillissement des infrastructures reste un défi majeur, associé à la croissance démographique et au changement climatique. Les améliorations rapides des technologies de communication, la baisse des coûts des capteurs et du stockage des données, ainsi que l'analyse avancée des données permettront de passer de la construction d'infrastructures à la gestion des capacités par le biais d'un jumeau numérique.
