Environmental low-cost, open source, frugal and IoT sensors: a new paradigm for hydrosystems monitoring?
La métrologie bas-coûts, ouverte, sobre et connectée : un changement de paradigme pour l'observation des hydrosystèmes ?
Résumé
Hydrosystems are structured, dynamic and coherent entities, which require adapted metrology to
understand their functioning. With current metrology methods and tools, it is impossible to fully understand
the environmental dynamics and responses related to climate change since they are unable to detect most of
the pollution peaks and local and rapid hydro-meteorological phenomena. This implies a metrology adapted
to the spatial and temporal scales relevant to the targeted physical, chemical and biological processes.
The reflections proposed in this article are based on the research work carried out in the project "Cheap’Eau:
innovative low-cost, open and connected solutions for stormwater monitoring", supported by the Agence
de l'Eau Rhône Méditerranée Corse and the OTHU research federation (Observatoire de Terrain en Hydrologie
Urbaine). The objective of this project is to define and design a new environmental metrology for the observation
of hydrosystems: a "low-cost" and “frugal” metrology, the sensors used allow a significant reduction of the
price of a device while offering the possibility to miniaturize the current instrumentation and reducing the
power consumptions; an "open" metrology, the measurement systems being built from modular and open
source electronic elements such as Arduino, allowing to design systems, to replace, repair or reuse elements
of a system and to develop assembly tutorials accessible to all; a "connected" (Internet of Things) metrology,
the data are sent on an online platform of visualization and open processing allowing the creation of
knowledge bridges by disseminating raw data via the Internet and encouraging the water stakeholders to
develop their own environmental observation and to exploit the data they produce themselves. The
development of this approach renews the evaluation of the usefulness of an increasingly precise, but also
costly, traditional metrology in a context of observation and monitoring of hydrosystems.
Les hydrosystèmes sont des ensembles structurés, dynamiques et cohérents, qui nécessitent
une métrologie adaptée pour mieux comprendre leur fonctionnement et les surveiller. Avec les méthodes et
les outils de métrologie actuels, il est impossible de détecter la majeure partie des pics de pollution et des
phénomènes hydro-météorologiques souvent localisés et très dynamiques. Ces processus impliquent une
métrologie adaptée aux échelles spatiales et temporelles pertinentes vis-à-vis des processus physiques,
chimiques et biologiques ciblés. Les réflexions proposées dans cet article s’appuient sur les travaux de
recherche menés dans le cadre du projet « Cheap’Eau : solutions innovantes bas-coûts, libres et connectées
pour le suivi des eaux pluviales », soutenu par l’agence de l’eau Rhône Méditerranée Corse et la fédération de
recherche OTHU (Observatoire de terrain en hydrologie urbaine). L’objectif est de définir et de concevoir pour
l’observation des hydrosystèmes : une métrologie « bas-coûts » et « sobre », les capteurs utilisés réduisant
considérablement le prix d’un système de mesure tout en permettant de miniaturiser l’instrumentation actuelle
et de baisser sa consommation énergétique ; une métrologie « libre », les systèmes de mesure étant construits
à partir d’éléments électroniques modulables et ouverts de type Arduino permettant de concevoir des systèmes,
de remplacer, de réparer ou de réutiliser ses éléments et d’élaborer des tutoriels de montage accessibles à
tous ; une métrologie « connectée », les données étant transmises sur une plateforme de visualisation et de
traitement ouverte permettant de créer des passerelles de connaissance en diffusant les données brutes via
Internet et incitant les acteurs de l’eau à développer leur propre observation environnementale et à exploiter
des données dont la production est maîtrisée. Le développement de cette approche renouvelle l’évaluation de
l’utilité réelle d’une métrologie de plus en plus précise et coûteuse, dans un contexte d’observation et de
surveillance des hydrosystèmes.
Mots clés
Domaines
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