Capteurs sans fil pour bâtiments intelligents

Pareil scénario pourrait bien voir le jour à la suite d'un ambitieux projet multidisciplinaire lancé par le CNRC. L'idée est de développer et de relier des jeux de capteurs dans l'environnement intérieur pour rehausser l'hygiène du milieu, l'efficacité énergétique et l'entretien du bâtiment, mais aussi le confort de ceux qui l'occupent.

« Nous visons surtout les bâtiments commerciaux, plus particulièrement les tours à bureaux », explique Guy Newsham, qui dirige le groupe de l'éclairage à l'Institut de recherche en construction du CNRC (IRC-CNRC) d'Ottawa. « Nous possédons la plus grande expertise dans ce domaine et la clientèle ne manque pas. »

Selon M. Newsham, on peut utiliser des capteurs dans les bâtiments pour détecter une multitude de conditions ambiantes, notamment la concentration de dioxyde de carbone, la température, la luminosité, le niveau de bruit et le taux d'occupation. Ces données pourraient être colligées centralement où « un certain raisonnement » interviendrait afin d'établir si des réglages doivent être modifiés. « Des signaux seraient envoyés à des dispositifs de commande dans le bâtiment pour que les systèmes ajustent le débit d'air, la température ou l'éclairage afin que les employés et les cadres soient plus à l'aise, ainsi que pour accroître l'efficacité énergétique », explique le chercheur.

En vertu de ce projet de trois ans, piloté par le secteur clé des Technologies de l'information et des communications du CNRC (TIC-CNRC), les chercheurs de plusieurs laboratoires du CRNC intégreront des appareils existants et nouveaux de télédétection, une interface de communication sans fil et des logiciels d'analyse et de rétroaction pour obtenir diverses plateformes de démonstration.

Le projet compte trois grands volets. Le premier vise l'élaboration d'un réseau de capteurs sur la qualité de l'air intérieur qui mesurera la concentration de polluants comme le formaldéhyde ou le toluène, pour lesquels il n'existe présentement aucune méthode de surveillance commode. « Si la concentration d'un polluant est trop élevée, un capteur pourrait commander à un système d'accroître la ventilation ou d'ouvrir automatiquement une fenêtre, poursuit M. Newsham. On pourrait aussi décider d'installer un filtre d'un autre genre en fonction de l'information recueillie. »

« Mettre au point un tel réseau de capteurs pose un sérieux défi technologique », ajoute Ruth Rayman, coordonnatrice du secteur clé TIC-CNRC. « Le projet fera intervenir les scientifiques de plusieurs instituts du CNRC en plus de nos 'clients' de l'IRC-CNRC. »

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Le deuxième volet prévoit l'exploration en profondeur des données issues des capteurs existants en vue d'améliorer les processus décisionnels. « Les données historiques diront si un entretien immédiat s'impose pour éviter le bris ultérieur de l'équipement, qui aurait une incidence notable sur les coûts de maintenance de l'édifice », reprend Mme Rayman.

« Ainsi, on pourrait suivre les relevés de température et de vibrations sur une longue période pour prévoir quand le ventilateur principal du système de chauffage et de climatisation risquerait de tomber en panne, et procéder à un entretien préventif », continue M. Newsham. Les tendances révélées par les données historiques pourraient aussi aider l'organisation à prévoir la demande d'énergie dans un bâtiment quelques heures à l'avance, ce qui s'avérerait particulièrement utile les après-midis d'été torrides, quand la demande d'électricité sur le réseau atteint un seuil critique. Ces jours-là, on pourrait analyser diverses données – la température, le taux d'humidité, le taux d'occupation des locaux – et baisser la consommation d'énergie de manière à causer le moins d'inconfort possible pour les employés.

Le troisième volet du projet, orchestré par le groupe de M. Newsham, portera sur l'environnement général dans le bâtiment. « Il s'agit de voir ce que l'on pourrait faire si on savait non seulement combien de personnes il y a à l'intérieur, mais aussi où elles se trouvent et qui elles sont », dit-il. À l'heure actuelle, un détecteur de présence ordinaire permet de contrôler l'éclairage en établissant s'il y a quelqu'un dans la pièce. Il augmente ou diminue alors l'éclairage, ou modifie la position des stores. Cependant, le capteur est incapable de dire combien de personnes se trouvent dans la pièce ni qui elles sont.

« Si le capteur – comme celui intégré au badge de sécurité de l'employé – sait de qui il s'agit et quelles sont ses préférences, il pourrait dire 'Oh! C'est Guy. Il aime travailler dans la pénombre', poursuit M. Newsham. Ou, s'il sait que Guy et Ruth occupent la même pièce, il pourrait régler l'éclairage à la valeur moyenne. Et si je dois aller dans le bureau voisin, le capteur pourrait l'éclairer à mon goût plutôt que selon les préférences de son occupant habituel. » Un tel badge pourrait aussi surveiller des paramètres importants pour la santé, détecter les chutes, par exemple.

Selon le chercheur, on pourrait recourir à la même approche pour ajuster ventilation et température. « S'il sait qu'il y a deux personnes ou davantage dans la pièce, le capteur pourrait instantanément rehausser le taux de ventilation ou régler la température à un niveau adéquat pour le groupe. »

De concert avec l'Université Simon Fraser, l'équipe de M. Newsham met au point un réseau de démonstration au laboratoire de recherche sur l'environnement intérieur de l'IRC-CNRC, où l'on trouve la reproduction d'un bureau de six postes de travail modulaires. « L'objectif est d'attirer les clients potentiels de l'industrie et de leur demander de nous aider à établir quelles directions donner à cette technologie. »