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Perspectives d’utilisation de l’Intelligence Ambiante à la SNCF19 mai 2009

Sylvain GITTON - David SANZ

Perspectives d’utilisation de l’Intelligence Ambiante à la SNCF | S. Gitton – D. Sanz | 19/05/2009 2

Plan

• Introduction• Travaux :

– Services mobiles contextuels et personnalisés– Les réseaux de capteurs sans fil– Le Programme TGV Communicant

• Conclusions et perspectives


Contenus

Introduction


Introduction

La Direction de l’Innovation et de la Recherche :– Anime le réseau de la recherche SNCF et coordonne son programme– Projets de recherche (internes, nationaux, internationaux) lancés : à partir de la Veille technologique à partir de besoins terrain

– De nombreux travaux dans le domaine des NTIC pour : faciliter l’usage et explorer de nouveaux services pour les clients et les exploitants améliorer l’efficacité du système ferroviaire

– Double approche sur les NTIC : service / technologique


Introduction

Vision de l’intelligence ambiante :• Vers des « espaces intelligents »• Disparition de l’informatique dans un environnement qui

s’adapte car capable de percevoir, raisonner, agir et interagir. Gares, trains et infrastructures intelligents Pour :

• Services aux voyageurs• Besoins métier (personnel, maintenance…)• Tiers (partenaires, prestataires, autres fournisseurs de services…)

• S’appuyant sur des techniques/technologies : personnalisation, contextualisation, agents intelligents, géolocalisation outdoor/indoor, réseaux sans fil et réseaux de capteurs, traitement du signal et de l’image… voici quelques exemples des travaux dans ces domaines


Contenus

Travaux


Services mobiles contextuels et personnalisésPersonnalisation

Intelligence ambiante par adaptation systématique del’information à l’utilisateur (personnalisation)

Contexte : dématérialisation du titre de transport etreconnaissance du titre dématérialisé

Toutes informations et actions peuvent être personnalisées selon letitre de transport reconnu (NFC, RFID, code barre).

Il est possible de stocker des préférences utilisateurs et de lesretrouver simplement d’un voyage sur l’autre et ainsi depersonnaliser toute interaction et tout service.


Intelligence ambiante par adaptation systématique del’information au contexte (contextualisation)

Intelligence embarquée assistant personnel

Gère le contexte de l’utilisateur (heure, lieu, souhaits)

L’assistant peut faire des propositions d’information aux lieux etmoments pertinents Liste des prochains départs (en fonction de l’heure, du lieu…) N° du quai quand il entre dans la gare (information disponible)

Solution choisie pour simplification d’interface pour lespersonnes à déficience

Services mobiles contextuels et personnalisésContextualisation


Projets « Guide Urbain » et « Information à bord »

Assister les personnes malvoyantes pour se déplacer dans la gareet les environs. Projet similaire à bord des trains.

Objectif: Apporter une description fine de l’environnement et uneinformation pertinente de guidage,

=> nécessite une gestion très fine du contexte :

Aussi bien en géolocalisation : solutions à base de tags/balises WIFI,Bluetooth, RFID, … -> vers des lieux intelligemment marqués

Que pour les buts et actions réalisées par la personne : aller au quai,passer par un magasin

Expérimentation en cours

Services mobiles contextuels et personnalisésProjet « Guide Urbain »


Objectifs :– Évaluer l'utilisation de la technologie WiFi pour la localisation (indoor) des utilisateurs

des services plus intelligents et ciblés– Imaginer des services mobiles contextuels pour les utilisateurs de la gare (PC-portable et PDA).– Les expérimenter en situation réelle en Gare du Nord.

– Découverte automatique de services contextuels fonction du lieu de la gare où l’utilisateur se trouve, du jour (WE ? en

semaine ? férié ?), de l’heure de la journée, du profil utilisateur…

Services mobiles contextuels et personnalisésProjet « Services Mobiles Contextuels en Gare »


Lancement du logiciel de découverte de

services

Aucun service n'est disponible parce que l'utilisateur n'est pas encore entré dans la

gare

Entrée de l'utilisateur dans la gare. Le système le détecte et le logiciel

prévient l'utilisateur qu'il pénètre dans la zone de services RDC de Paris

Nord

Découverte de services vue par le client :



Notification de présence


Applications : PMR, alerte silencieuse (agression/malaise), aide bagages…


Services contextuels pour les commerces de la gare



Localisation de services/boutiques

L'utilisateur voit où il se trouve et où le service

se trouve



La Gare Virtuelle (collaboration ENSCI/ENST/SNCF) :- dédoublement : présence réelle et virtuelle... - approche ludique…



Services mobiles contextuels et personnalisésProjet « SAFARI »

• Projet RNRT : FT R&D, ALCATEL, INRIA, LIP6, LRI, ENST…• Sujet Réseaux mobiles ad-hoc• Double démonstrateur en gare de Paris Montparnasse :

1/ Réseau multi-saut de 25 nœuds (OLSR IPv6)limites du réseau à partir de 7 sauts ad-hocréseau spontané, flexible, transpirant, auto-cicatrisant…

2/ Applications P2P : • Découverte du profil publié par les autres utilisateurs• Echange de fichiers entre utilisateurs• ChatChaque utilisateur devient une « bulle » de connectivité et de servicesLa SNCF pourrait être vue comme une « bulle » de plus…


Les réseaux de capteurs sans fil

Travaux sur les réseaux de capteurs sans fil menés depuis 2006 Intérêt : faciliter les installations de capteurs, diminuer les délais et les coûts associés En environnements variés (TGV, fret, gares, ext/int…) Pour des domaines d’application variés

Sécurité ferroviaire Maintenance (détection de pannes) Sûreté Supervision, remontée d’informations Contrôle/commande d’équipements Confort voyageurs

Travaux : Etude et évaluation de plusieurs technologies en laboratoire (ZigBee, 6lowPAN) Expérimentations en situation réelle sur matériel roulant


Evaluation de la technologie Zigbee (v.2004) pour la supervision de la température des boites de roulement des TGV avec remontée des données vers un point central en cabine de conduite.

Intérêts du Zigbee : standard, basse consommation, tolérance aux pannes (adressage et routage adaptatif, redondance de routes du réseau maillé), bas coût.

boîte de roulement

module ZigBee

coordinateur ZigBee

Les réseaux de capteurs sans filDétection de Boîtes Chaudes Embarquée


V1 V2 V3 V4 V5 V6 V7 V8 V9 V10

End device1 mess. / 5 sec

Coordinateur Routeur1 mess. / sec

Essais en dynamique avec un réseau Zigbee déployé le long d’une rame TGV Atlantique (240m)

Les réseaux de capteurs sans filDétection de Boîtes Chaudes Embarquée

Le positionnement des antennes des nœuds est critique ! Les nœuds routeurs doivent être alimentés ! Technologie mal adaptée à des rythmes d’envoi soutenus (pbs d’autonomie et de saturation des routeurs)


Les réseaux de capteurs sans filWagon-MD

Objectif : le projet PREDIT Tr@in-MD visait le suivi des wagons de marchandises dangereuses : localiser les wagons, détecter des évènements (fuite, température, pression, ouverture de vannes… ), alerter un centre contrôle. En parallèle de ce projet la SNCF a souhaité étudier l’utilisation d’un réseau de capteurs dans ce type de wagons. Travaux :

Étude de plusieurs solutions et architectures WSN Evaluation des 2 technologies (ZigBee et 6lowPAN) lors d’une expérimentation sur des wagons citernes MD en situation réelle de circulation.


Récepteur prop. (ch. 14)coordinateur Zigbee (ch22)

routeur prop. (ch. 14)

ED Zigbee (ch. 22)

Coordinateur Zigbee (ch18)

ED Zigbee (ch. 18)

Différentes configurations testées :

Wagonpropylène

Voitureessais

Wagon chlore

Ordinateur

Les réseaux de capteurs sans filWagon-MD

Réseau au sein d’un wagon possible si positionnement des antennes des nœuds correctement étudié


Projet Européen BOSS (Celtic/Eureka) : vidéosurveillance intelligente à bord de trains de banlieue et régionaux

Détection automatique d’évènements de type agression / vandalisme à bord, par traitement d’images et des sons provenant de caméras et de micros embarquées

Réseau de capteurs embarqué pour détecter des évènements de type feu/fumée, portes bloquées, température anormale, ...

Alerte du centre de contrôle et du contrôleur en cas d’alarme

Consultation en temps réel des images de vidéosurveillance des caméras embarquées

Consultation à le demande des images enregistrées à bord

Les réseaux de capteurs sans filBOSS


Expérimentations sur 2 types de rames Transilien à 1 ou 2 étage(s)

Mise en place d’un réseau maillé le long des voitures (backbone pour les nœuds terminaux) avec chacune des 2 technologies :

coordinateur

Router 1

Router 2

Router 3

Router 4

coordinateur Zigbee

coordinateur Node1

Node4 Node5

Node2 Node3

Couverture d’une rame possible mais étude de couverture précise indispensable : éviter la proximité des zones métalliques, ne considérer que les réflexions fixes, prendre en compte la présence de passagers (spécifique à chaque type de train). De nombreux projets nationaux et européens dans ce domaine de la « vidéosurveillance intelligente »

Les réseaux de capteurs sans filBOSS


Le programme TGV Communicant

Objectif : "Connecter" à haut débit les trains en circulation pour offrir :• Services à valeur ajoutée pour les voyageurs : Internet, TV…• Services pour l'exploitation :

• "Connecter" le personnel à bord• "Connecter" les trains eux-mêmes pour Tx/Rx d'informations temps-réel vers des centres de contrôle (VS embarquée, M2M, télé-diagnostique,…)

SRV


PASSERELLE

TUNNEL/GARE

Satellite

Réseau terrestre

INTERNET

++ WIFI

1 ANTENNE SAT 1 ANTENNE

WiFi/WiMAX

• Programme de recherche initialisé en 2003• Etude et expérimentation de :

- Technologies de communication sol/bord terrestres- Technologies de communication sol/bord satellite

Vers des solutions multi-technologies : sat + gap fillers + couverture partielle terrestre…

Le programme TGV Communicant


Contenus

Conclusions et perspectives


Une infinité d’applications potentielles… • Rendant possibles des interactions nouvelles

entre la SNCF et ses clients entre les voyageurs eux-mêmes entre le train et l’infrastructure entre tout autre type d’équipements

• Les travaux menés jusqu’ici montrent l’intérêt :• de la découverte automatique de services, • de la contextualisation et personnalisation des services, • du ludique…•… de rendre nos trains et nos gares communicants et interactifs intelligents !

• Mais besoin de solutions adaptées à l’environnement ferroviaire, souvent sévère et dynamqiue : CEM (caténaires, engins moteurs, autres radios), température, pluie, neige, vibrations, chocs, mobilité, vitesse, présence de métal…• Besoin de solutions pérennes dans le temps (standards adaptés)



• Perspectives « technologiques » :- Communications sol/bord à haut débit- Evolutions des WLAN : 802.11n, réseaux maillés, réseaux ad-hoc…- Technologies courte portée : réseaux de capteurs sans fil, RFID/NFC, UWB…- Détection d’évènements dans l’environnement (audio + vidéo + capteurs)


• Quelques applications dans le domaine des réseaux de capteurs :• Train intelligent :

réseau de convoi de fret : auto-configuration pour formation de réseau de train (suivi de marchandises, localisation individuelle des wagons…) surveillance à distance d’organes des trains et envoi d’alertes si défaillance comm. avec les terminaux des agents de maintenance pour échange d’informations (mission, date fabrication des organes, date révision, procédures maintenance…)

• Infrastructure intelligente : capteurs sur des équipements d’infrastructures sensibles pour détection de défauts/pbs (caténaires, passages à niveau, ouvrages d’art) communication avec un centre de supervision pour alertes avant défaillance ou avertissement et localisation de la défaillance.


• Perspectives « services » :- Offre de services de connectivité- Guidage porte à porte- Requêtes en langage naturel

- Action sur des éléments partagés : signalétique pertinente : - Dynamique et personnalisée- Grossissement- Vocalisation de certains affichages - Affichage des seules informations utiles à chaque personne

- Action sur l’environnement : - Télé-commande personnalisée (accessibilité – wifi) - Siège intelligent :

- simplifier l’utilisation de réglages personnalisés pour un meilleur confort à la place- fournir à la place des informations adaptées au handicap


Documents

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