Pilotage LoRaWAN : couper l'eau, l'air et l'électricité hors production

Le monitoring dit ce qui se passe. Il ne l’empêche pas.

Dans un article précédent, nous avons chiffré ce que coûte une fuite d’air comprimé. Le compteur la révèle, la courbe la rend indiscutable, et la fuite continue jusqu’à ce que quelqu’un se déplace. Entre la mesure et l’acte, il reste toujours un humain, un trajet et un délai.

LoRaWAN sait supprimer ce délai. Le protocole est bidirectionnel : la gateway qui reçoit les mesures de vos devices peut leur renvoyer un message. Envoyé vers un device équipé de relais, ce message devient un ordre. Une vanne se ferme. Un contacteur s’ouvre. Une pompe démarre.

Ce n’est ni une autre technologie ni un autre réseau, c’est le même, utilisé dans l’autre sens. Un site déjà instrumenté possède donc déjà l’essentiel de ce qu’il faut pour piloter, et c’est ce qui rend le pas si court.

Ce que nous ne pilotons pas

Ce système est conçu pour l’optimisation énergétique et pour des installations non critiques. Il ne commande pas un équipement dont la défaillance mettrait en danger des personnes ou un processus sensible.

Le motif est dans le protocole lui-même, et nous l’avons détaillé dans l’article sur le fonctionnement du LoRaWAN : une liaison sans fil longue portée est fiable dans des conditions normales, elle n’offre pas les garanties de temps de réponse ni la redondance d’un système de sécurité certifié. Un ordre part, il arrive presque toujours, et « presque toujours » est un mot qui n’a pas sa place devant un arrêt d’urgence. Les dispositifs de sécurité homologués restent obligatoires et notre solution ne les remplace jamais.

Pour ces applications critiques, ou dans un environnement à fortes interférences électromagnétiques où le sans fil n’est pas adapté, nous déployons des solutions filaires qui offrent les mêmes fonctions de pilotage et de supervision, avec les garanties que ces contextes exigent.

Le reste, tout ce qui coûte de l’argent sans mettre personne en danger, est un terrain légitime.

Ce qui observe

Quatre familles de capteurs suffisent à couvrir la quasi-totalité des besoins de pilotage, et elles coexistent sans difficulté sur un même site.

La pince ampèremétrique est l’option la plus simple pour savoir si une machine électrique travaille. Le device se clipse sur le câble d’alimentation, sans aucune intervention sur le circuit, donc sans coupure et sans électricien. Il dit si le courant passe, et c’est souvent tout ce que la logique a besoin de savoir.

Le compteur à impulsions s’applique à l’électricité, à l’eau et au gaz. À chaque litre, chaque m³ ou chaque kWh, le compteur émet une impulsion que le device enregistre. On obtient une consommation suivie dans le temps, et la capacité de reconnaître un comportement qui ne devrait pas exister : de l’eau qui coule un dimanche, une consommation électrique en dehors des heures de production.

Le contact sur relais interne est la solution la plus propre, quand la machine l’offre. Un signal issu de l’automate ou du tableau de commande donne l’état de marche directement, sans le déduire d’une mesure électrique. Elle n’est pas toujours accessible, et c’est le constructeur qui en décide, pas nous.

Les capteurs de grandeurs physiques couvrent le reste : CO2 pour la ventilation, pression pour un réseau d’air comprimé ou un circuit hydraulique, température pour le chauffage. Ils permettent de piloter sur une valeur mesurée plutôt que sur un état de machine.

Les plus courants sont préconfigurés dans nos kits standards, livrés avec le matériel de raccordement adapté au compteur. Le réseau qui les porte, lui, arrive avec le Pack Activation : sans gateway, aucun device ne transmet, et sans provisioning, aucun dashboard n’existe.

Ce qui agit

Un device de commande n’est pas un capteur. Il intègre un ou plusieurs relais capables de fermer une sortie électrique, il écoute le réseau LoRaWAN pour recevoir ses ordres, et il est raccordé au secteur pour alimenter ses relais. Cette dernière contrainte n’est pas un détail : contrairement au capteur sur batterie décrit dans l’article sur le device, un device de commande est toujours alimenté. Il doit être joignable en permanence, donc écouter en permanence, et aucune batterie ne tient ce régime.

Il se câble en série avec ce qu’il pilote : une électrovanne sur un circuit d’air ou d’eau, un contacteur sur un tableau secondaire, un démarreur de pompe, un contacteur de ventilation. Quand l’ordre arrive, le relais bascule.

Ce type de device ne se commande pas sur catalogue, et il faut dire pourquoi plutôt que d’en faire un argument. Le nombre de relais, la tension disponible sur place et les contraintes du local changent d’une installation à l’autre. Nous assemblons donc le coffret pour le site : plusieurs circuits physiquement proches sont regroupés derrière une alimentation partagée, ce qui réduit le câblage et l’emprise, et l’indice de protection est choisi selon l’endroit, atelier, local technique ou extérieur. Chaque coffret est certifié CE et livré avec ses schémas électriques, son manuel et ses certificats de conformité. La logique de fonctionnement, elle, ne change pas d’un site à l’autre.

Notre logique de commande

Entre le capteur qui observe et le relais qui agit, il y a notre logique de commande. Elle tourne dans Node-RED, sur notre plateforme hébergée en Europe.

Sur un site qui ne mesure encore rien, nous instrumentons d’abord et le pilotage vient après. Ce n’est pas une façon de vendre deux étapes au lieu d’une, c’est ce que nous avons écrit dans ce qu’il faut mesurer avant de piloter. Une commande automatique posée sur une intuition d’horaires finit par couper un jour ce qu’il ne fallait pas couper. Le client débranche l’automatisme, et il a raison de le faire.

Les mesures désignent alors un déclencheur parmi quatre, ou une combinaison.

La minuterie. Une heure programmée agit, sans rien attendre de l’extérieur. Fermeture de l’atelier le soir, ouverture le matin, coupure le week-end. Le plus simple, et le bon choix chaque fois que la réalité du site est effectivement régulière.

La détection d’inactivité. Plus aucun signal d’activité depuis une durée définie avec vous à la mise en service. Le système en conclut que l’installation n’a plus de raison de rester active et envoie la coupure. Dès que l’activité repart, la commande inverse suit automatiquement.

Le seuil ou l’anomalie. Un capteur remonte ce qui ne devrait pas être là : de l’eau qui coule dans un bâtiment vide, un taux de CO2 au-dessus de sa limite, une pression qui tombe sous sa valeur nominale. La logique attend quelques cycles pour écarter le pic isolé, puis agit. C’est le miroir de l’inactivité : ici c’est la présence d’un signal qui déclenche, pas son absence.

La commande externe. Un événement venu d’ailleurs : une centrale d’alarme armée par le dernier employé qui quitte les lieux, une supervision de bâtiment, un système tiers qui pousse un message vers Node-RED. C’est ce qui permet d’installer le pilotage dans un écosystème existant au lieu de le remplacer.

Les quatre se superposent sans se gêner. Une zone tenue par minuterie en temps normal peut porter une règle d’anomalie par-dessus, pour ce que l’horaire ne saura jamais anticiper.

Reprendre la main

Toute la logique est visible depuis un dashboard Grafana dédié. L’état de chaque device de commande s’y affiche en temps réel, et l’historique conserve chaque ordre envoyé : quelle action, à quelle heure, déclenchée par quelle source. C’est cet historique qui permet de discuter un réglage plutôt que de le deviner.

Depuis le dashboard, un opérateur force l’état d’un device en quelques clics, depuis n’importe quel appareil connecté, dans l’atelier ou à distance. C’est ce qu’on utilise quand la logique a coupé quelque chose dont on a besoin ce soir là.

Sur le terrain, un coffret à boutons raccordé à un device LoRaWAN rend le même service sans écran. Quelqu’un appuie, un message part. Ce message n’ouvre aucun relais par lui-même : il arrive dans Node-RED comme n’importe quelle autre donnée, et c’est la logique qui décide de ce qu’elle en fait. Remettre un circuit sous tension. Annuler la minuterie en cours. Prolonger un créneau qui allait se refermer.

Un interrupteur câblé fait une chose, décidée le jour de l’installation. Un bouton LoRaWAN est une entrée dans la logique : le même bouton, le même câblage, peut produire un effet différent selon l’heure, selon l’état de l’installation, ou selon ce que vous nous demanderez de changer dans six mois. Il n’y a donc pas de conflit à arbitrer entre l’opérateur et l’automatisme, parce que le bouton ne court-circuite rien. Il demande.

Trois installations

Air comprimé, piloter sur l’activité réelle des machines

L’air comprimé est l’une des énergies les plus chères à produire, et nous avons chiffré ce que coûtent les fuites dans l’article qui leur est consacré. Ce qui suit traite de l’autre moitié du problème, l’air distribué à un atelier qui ne travaille plus.

Certains ateliers gèrent déjà ça avec une minuterie fixe. C’est une première avancée, mais une minuterie est aveugle : elle ignore qu’une CNC ou une machine de production est tombée en erreur pendant la nuit, et que le réseau reste sous pression pour personne.

Quand l’installation comporte deux circuits, un pour l’atelier et un pour les machines, chacun reçoit son déclencheur. Le circuit atelier suit l’horaire, ouverture à la prise de poste et fermeture le soir. Le circuit des machines est tenu par la détection d’inactivité : tant qu’une machine travaille, l’air reste ouvert, et quand plus rien ne tourne depuis la durée convenue, l’électrovanne se ferme. Une machine qui s’arrête à deux heures du matin ne laisse plus le réseau ouvert jusqu’à la prise de poste.

Eau, contenir une fuite avant le lundi matin

Un bâtiment vide, un dimanche. Le compteur d’eau remonte un débit constant alors que personne n’est là. Sans pilotage, cette fuite coule jusqu’au lundi matin, et l’ampleur des dégâts ne dépend plus que de l’endroit où elle se trouve.

Avec une vanne motorisée commandée par relais LoRaWAN, la logique confirme que le débit n’est pas un pic isolé, envoie la fermeture et isole le réseau. Une alerte part vers la maintenance. Le technicien se déplace sur une situation contenue au lieu d’une inondation. Le même mécanisme couvre les congés et toute fermeture prolongée, qui sont précisément les moments où personne ne regarde les courbes.

Électricité, délester ce qui n’a aucune raison de rester sous tension

Un bâtiment que nous équipons comporte plusieurs tableaux électriques secondaires. En dehors des heures, une partie de ce qu’ils alimentent n’a aucune raison de rester sous tension. La logique envoie la commande, un device LoRaWAN pilote un contacteur de puissance, et ce qui n’est pas indispensable au fonctionnement du bâtiment est coupé, puis réarmé le lendemain.

La partie intéressante n’est pas la coupure, elle était prévisible. C’est ce qui se passe quand le bâtiment accueille un événement en soirée, hors de tout horaire habituel. Le personnel remet lui-même la zone sous tension depuis le dashboard, sans nous appeler et sans toucher au tableau, et la logique reprend son cours ensuite. Sans cette porte de sortie, la première soirée aurait suffi à faire désactiver l’automatisme pour de bon.

Une infrastructure, plusieurs usages

Ce qui rend l’approche économiquement tenable, c’est que rien de tout cela ne demande une infrastructure dédiée. La gateway posée sur le site couvre l’ensemble des devices, capteurs comme devices de commande, qu’ils mesurent de l’eau, de l’électricité, de l’air ou de la qualité d’air. Node-RED, le dashboard, les alertes : tout est mutualisé. La même architecture s’étend d’ailleurs à la ventilation et aux pompes, une salle dont le CO2 commande son groupe d’air ou une pompe de circulation menée par la température du réseau.

Ajouter une fonction de pilotage sur un site déjà équipé ne demande donc pas de reconstruire quoi que ce soit. On pose un device de commande, on écrit la logique, on ajoute le panneau de supervision. C’est exactement le périmètre de notre solution de monitoring et pilotage énergétique, de la mesure des fluides jusqu’à la coupure automatique.

C’est là que l’investissement dans un réseau LoRaWAN privé prend son sens : on ne paie pas pour un usage, on paie pour une capacité, et cette capacité grandit avec les besoins sans coût de réseau supplémentaire, sans abonnement par device.