À mesure que les villes grandissent, les défis opérationnels deviennent de plus en plus complexes : de la gestion du trafic à la consommation d'eau ou d'énergie dans les espaces publics, en passant par l'entretien des infrastructures critiques. Le besoin de surveiller ces zones de manière constante et efficace devient de plus en plus urgent, car un manque de contrôle et de sécurité peut entraîner des risques pour les citoyens et une augmentation des coûts opérationnels pour les administrations.

En fait, des problèmes comme les embouteillages, l'impact environnemental ou les sinistres urbains ont un impact direct sur l'économie des villes. Selon le rapport de l'AEOC ‘Vers un modèle durable de distribution urbaine de marchandises en Espagne’, il indique que ces inefficacités génèrent des pertes annuelles de 15,1 à 23,8 millions d'euros, ce qui représente un coût économique de 2% du PIB national.

Malheureusement, il n'est pas rare de trouver des infrastructures endommagées, des revêtements en mauvais état ou des systèmes publics incapables de répondre efficacement en moments critiques. L'important est d'éviter que ces situations ne conduisent à des incidents graves compromettant la sécurité des citoyens.

Face à ce scénario, il est essentiel d'avancer vers une gestion plus responsable et proactive. Pour cela, nous avons besoin d'outils offrant visibilité, contrôle et capacité de réaction. La technologie des jumeaux numériques se présente comme un allié clé pour surveiller les zones stratégiques de la ville, réduire les temps de réponse, optimiser les ressources et prévenir les incidents avant qu'ils ne se produisent.

Principaux Défis freinant l'Efficacité Opérationnelle des Villes Intelligentes

Supervision des Infrastructures : Le Défi de la Digitalisation dans la Smart City

La supervision des infrastructures critiques comme les stations de pompage, les tableaux électriques, les systèmes de climatisation urbaine (CVC) ou les réservoirs d'eau reste un point faible dans de nombreuses villes espagnoles. Bien que la digitalisation et l'innovation urbaine soient souvent abordées, la réalité est qu'une grande partie de ces installations est encore gérée de manière manuelle ou avec des systèmes déconnectés, ce qui limite considérablement l'efficacité opérationnelle.

Cette approche réactive est problématique car les incidents sont souvent détectés tardivement (lorsque le dommage est déjà fait), et les équipes de maintenance doivent faire des rondes sans savoir avec certitude s'il y a une panne, et il n'existe pas non plus de vision unifiée de l'état de l'infrastructure. Chaque système agit séparément, sans interopérabilité ni traçabilité, et sans données en temps réel permettant de prendre des décisions éclairées.

Et le plus préoccupant : sans données historiques ni analyses prédictives, on dépend davantage de l'intuition que de l'évidence. Ça vous parle ? Si vous travaillez dans la gestion urbaine, cela vous semble probablement trop familier.

Gestion Inefficiente de la Consommation d'Eau et d'Énergie dans les Environnements Urbains

La consommation excessive d'eau et d'énergie est l'un des défis les plus difficiles à relever pour une ville qui veut être intelligente… et durable. Les causes sont nombreuses, mais convergent toutes vers le même problème : manque de visibilité, manque de contrôle et manque d'intégration.

Les fuites non détectées dans les réseaux publics d'eau pourraient entraîner des pertes allant jusqu'à 30% du volume total dans des cas extrêmes, comme dans les villes ayant des infrastructures vieillissantes. Selon les données de l'Institut national de la statistique (INE), en 2022, il était estimé que 16,3 % du total d'eau fournie aux réseaux d'approvisionnement urbain en Espagne était perdue à cause de fuites, ruptures et pannes non contrôlées.

L'éclairage public fonctionne souvent selon des horaires fixes sans tenir compte du niveau réel d'occupation ou de luminosité, ce qui entraîne une dépense énergétique inutile chaque nuit. De plus, on estime qu'à l'échelle nationale, l'éclairage extérieur municipal présente une consommation électrique estimée à 5.296 GWh par an et un coût de 741 millions d'euros.

Le problème n'est pas seulement environnemental : il est économique, opérationnel et de réputation publique. Les citoyens s'attendent à de l'efficacité, et l'administration n'a souvent pas les outils pour le démontrer ou l'améliorer.

Gestion inefficace du trafic et du stationnement urbain

La mobilité urbaine reste un défi non résolu dans la majorité des villes espagnoles. Chaque jour, les embouteillages et le manque de places de stationnement génèrent frustration, pollution, perte de productivité et utilisation inefficace de l'espace public.

Ce qui est préoccupant, ce n'est pas seulement le problème, mais la manière dont il est géré : sans données en temps réel, sans cartes de chaleur, sans historique d'occupation par plages horaires ou zones. Les décisions sont souvent basées sur des intuitions ou des plaintes des citoyens, plutôt que sur des preuves.

Une étude de la Fondation des Études de l'Économie Appliquée (FEDEA) estime que les embouteillages entraînent des pertes de temps, se traduisant par un coût économique de 187,5 millions d'euros par an à Madrid et 175,5 millions à Barcelone.

Le même rapport de la FEDEA souligne que les émissions polluantes causent la mort de 3,3 millions de personnes par an dans le monde, le trafic étant l'une des principales causes. En Espagne, on enregistre chaque année 31.520 décès attribuables à la pollution atmosphérique, selon l'Agence européenne pour l'environnement.

Détérioration des routes et infrastructures routières

L'état des infrastructures routières en Espagne est l'objet d'une préoccupation croissante. Selon l'Association Espagnole des Routes (AEC) « un kilomètre sur treize du réseau routier espagnol présente des détériorations importantes sur plus de 50% de la surface du revêtement, accumulant des nids-de-poule, des ornières et des fissures longitudinales et transversales » qui compromettent à la fois le confort et la sécurité de la circulation.

La maintenance des routes et des voies urbaines continue de fonctionner, dans de nombreux cas, sous un modèle réactif. On n'agit que lorsque le dommage est déjà fait : un nid-de-poule qui se transforme en trou, un trottoir soulevé après une plainte citoyenne ou une voie coupée après une rupture imprévue.

Ce modèle génère un triple problème : risque pour la sécurité routière, coûts de réparation plus élevés et manque de planification budgétaire. De plus, ne pas disposer d'une stratégie préventive empêche de prioriser les actions en se basant sur l'état réel des actifs.

Aujourd'hui, la majorité des municipalités n'ont pas de couche de données consolidée sur l'état de leurs infrastructures routières. On ignore depuis combien de temps une voie spécifique n'a pas été entretenue, quelles zones présentent le plus d'incidents accumulés ou comment anticiper la détérioration grâce à des variables telles que le trafic, la pluviométrie ou le type de revêtement.

De l'Incertitude à l'Efficacité : Les Avantages de l'Implémentation des Jumeaux Numériques dans la Gestion Urbaine

 Imaginez une ville capable de voir tout ce qui se passe dans ses rues en temps réel ? Savoir exactement quand une conduite perd de l'eau ou le détérioration d'une route avant qu'elle ne devienne un risque pour les citoyens.

Ce n'est pas de la fiction, c'est de la technologie à portée de main. Et cela s'appelle jumeau numérique.

Les jumeaux numériques se sont consolidés comme l'une des solutions les plus puissantes pour améliorer l'opérabilité des Smart Cities. Leur capacité à combiner dans une seule plateforme des représentations virtuelles en 3D, des analyses de données et des prédictions avec intelligence artificielle, en a fait une solution certaine pour avancer vers une gestion urbaine plus efficace.

Selon un rapport d'ABI Research, l'utilisation des jumeaux numériques dans la planification urbaine pourrait générer des économies allant jusqu'à 280 milliards de dollars à l'échelle mondiale d'ici 2030, grâce à une planification urbaine plus efficace, durable et orientée vers la prévention.

Planification et Entretien Urbain avec TOKII : la Plateforme Révolutionnaire des Jumeaux Numériques

Chez IMMERSIA, nous avons développé TOKII, une plateforme de jumeaux numériques avec intelligence artificielle qui permet de centraliser les données et de les visualiser en temps réel, analyser les données provenant de différentes sources de manière visuelle et interagir avec elles de façon intuitive dans un environnement 3D immersif. Cette solution est conçue pour relever les défis opérationnels des villes intelligentes, facilitant une gestion urbaine plus efficace et proactive. Elle permet d'incorporer des données de capteurs, drones, caméras de surveillance, feux de signalisation, voire de routes.

Supervision des infrastructures via des jumeaux numériques

Permet de créer des répliques numériques d'actifs urbains tels que des stations de pompage, tableaux électriques, systèmes CVC ou centres de transformation. Ces représentations facilitent une supervision à distance et continue, intégrant des alertes automatiques, des enregistrements d'incidents et un entretien prédictif. De cette manière, on peut anticiper le moment nécessaire pour réaliser des interventions et éviter la maintenance réactive qui génère des retards et des surcoûts.

Un exemple de maintenance prédictive est le cas de Comdiflex, qui a implémenté TOKII pour surveiller des composants industriels. Grâce à des drones équipés de capteurs avancés qui recueillent des données détectant des variations dans les composants, comme des codes couleurs qui changent en raison de la corrosion. TOKII traite cette information et envoie des alertes aux responsables lorsque la nécessité de les remplacer est identifiée. De plus, des automatisations peuvent être établies pour gérer les commandes de composants auprès des distributeurs concernés, optimisant ainsi la chaîne d'approvisionnement et réduisant les temps d'arrêt.

Jumeaux numériques pour la Réduction de la Consommation Énergétique et Hydrique :

Grâce à l'intégration de compteurs intelligents et capteurs réseau, TOKII permet de visualiser la consommation d'eau ou d'énergie dans les bâtiments, quartiers ou installations municipales. En outre, la plateforme détecte des anomalies comme des pics de consommation excessive, des fuites ou inefficacités, et les représente de manière intuitive sur des graphiques sur les modèles 3D. Cela permet aux responsables d'agir avant que le gaspillage augmente ou que le problème s'aggrave.

Dans le cas de Tolosaldea LHII, TOKII est directement connecté aux panneaux solaires du bâtiment pour contrôler la consommation de manière centralisée. De plus, une surveillance intégrale du bâtiment (BMS) a été mise en place, incluant des données sur la consommation électrique, d'eau, de température ambiante, d'utilisation des vélos électriques du centre, et même des données provenant de son ERP Odoo.

​Analyse des Données pour la surveillance des Infrastructures Routières : Prédire et Prévenir le Détérioration

TOKII s'intègre avec diverses sources de données, comme des capteurs IoT, des caméras intelligentes et des plateformes de gestion du trafic, pour offrir une vue complète et en temps réel de la mobilité urbaine. En centralisant cette information, la plateforme permet de générer des cartes de chaleur, visualiser des schémas de mobilité et prédire des congestions. Cela facilite aux responsables de la mobilité d'identifier rapidement les zones nécessitant une intervention, comme le besoin de plus de places de stationnement, le redéveloppement des routes ou la priorisation du transport public, basé sur les données.

Dans le projet réalisé avec RACC, nous avons implémenté TOKII pour analyser et améliorer la sécurité du réseau routier catalan. Grâce aux données provenant de capteurs IoT installés dans l'infrastructure routière, l'analyse des historiques d'accidents et d'autres sources, TOKII permet de créer des représentations digitales en 3D des tronçons et de les classifier par codes couleurs. Ce projet en réalité virtuelle facilite l'identification des schémas de sinistralité et des goulots d'étranglement, permettant de comprendre les causes sous-jacentes des accidents et de prendre des décisions basées sur des données pour améliorer la sécurité routière et réduire le taux d'accidents.

Anticiper la détérioration des routes et infrastructures routières avec TOKII :

TOKII facilite le suivi de l'état des infrastructures telles que les revêtements, les trottoirs, les ponts ou les tunnels. Grâce à l'intégration de données telles que le trafic, la pluviométrie et le type de matériau, il permet de créer des prédictions sur les zones potentiellement à risque, comme les tronçons particulièrement sensibles à la formation de nids-de-poule dans les environnements urbains, notamment dans les villes côtières.

Cette approche d'analyse et de visualisation est appliquée également dans le cas de Fulcrum, où TOKII est utilisé comme plateforme intégrée pour la gestion des infrastructures hydrauliques telles que les barrages et réservoirs. Grâce au jumeau numérique, ils peuvent visualiser les données des capteurs d'auscultation structurelle, relevés topographiques et bathymétriques, données historiques météorologiques et hydrologiques pour connaître les mouvements structurels et anticiper comment ils affecteront l'avenir. En outre, ils partagent et visualisent également des documents techniques, des réglementations, des images et d'autres fichiers directement depuis la plateforme, permettant une vision toujours mise à jour.

Applications réussies de la technologie des jumeaux numériques dans la ville intelligente

• Selon Hexagon, la ville de Chattanooga (USA) utilise un jumeau numérique alimenté par des données provenant de 500 sources, dont des caméras de trafic et des stations météorologiques pour gérer le trafic, ce qui a permis d'accélérer le trafic de 30 %, augmentant l'efficacité énergétique et réduisant les retards des passagers.

• Virtual Singapore: un projet qui a transformé toute la ville en un jumeau numérique interactif en 3D. Ce modèle urbain incorpore des données en temps réel sur les infrastructures, la mobilité, le climat et l'utilisation de l'espace public, et permet de simuler des scénarios avant de prendre des décisions : comment une nouvelle construction affectera le trafic, quelles zones sont plus vulnérables en cas d'inondation, ou comment réorganiser les services publics pour optimiser les ressources.

• Et l'université technologique de Nanyang (Singapour) a réalisé une économie énergétique de 31% et a réduit les émissions de carbone de 9,6 kilotonnes.