Aujourd'hui, le transport intermodal implique des milliers d'acteurs, notamment les exploitants de navires, de trains, de camions et d'avions.
L'imbrication d'un grand nombre de ports et de dépôts de transbordement divers génère un système de logistique complexe qui est loin d'être aussi efficace qu'il le pourrait. Grâce à l'utilisation de capteurs distants et de l'analyse de données volumineuses (les Big Data), l'Internet des Objets (IdO) offre le potentiel nécessaire pour rendre la logistique des transports plus fluide, plus transparente et plus efficace.
L'efficacité logistique est étroitement liée à la visibilité : savoir à tout moment où se trouve un colis et où il va. Les principales technologies permettant d'améliorer la visibilité pendant les transits sont les technologies GPS basées sur le cloud, pour indiquer l'emplacement, et les technologies d'identification par radiofréquence (IRF), qui identifient et localisent les cargaisons jusqu'au niveau des palettes.
Les données recueillies par les technologies GPS et IRF permettent aux expéditeurs de prévoir l'heure d'arrivée avec précision. Grâce au déploiement d'autres types de capteurs, les technologies « Big Data » peuvent trier, selon différents critères, les données de surveillance de l'environnement recueillies par les capteurs à l'intérieur du véhicule de transport. Les transporteurs peuvent contrôler des paramètres tels que la température, l'humidité et les vibrations qui risquent d'altérer la qualité d'un produit en transit.
Les données sont alors transférées sur le cloud à l'aide d'un petit système d'agrégation de données et d'un système de communication situé dans le wagon du train ou le camion. Chaque partie prenante dans la chaîne logistique peut identifier la palette, connaître sa position à l'aide des coordonnées GPS, ainsi que les conditions météorologiques et la circulation. Les informations sur le véhicule, comme le permis de conduire du conducteur d'un camion ou la vitesse moyenne d'un navire, peuvent également être indiquées.
Pour les cargaisons de valeur susceptibles d'être détournées, comme les produits pharmaceutiques, les métaux précieux ou les microprocesseurs de dernière génération, des caméras numériques peuvent être utilisées. Une chaîne logistique réactive donne également la possibilité aux transporteurs de réorganiser l'expédition des marchandises à volonté et de créer un programme de maintenance à la demande qui réagit aux données des capteurs embarqués dans les moteurs et autres composants essentiels du véhicule.
Les clés du succès du système sont le coût des composants, ainsi que la solidité et la longévité du système embarqué. Si des millions de transpondeurs IRF et de capteurs sont nécessaire, il faut qu'ils soient d'un coût très bas. De plus, les systèmes d'agrégation et de transmission doivent être peu coûteux et écoénergétiques.
Un flux de données mondialisé
La première étape de transmission des données de suivi d'expédition est celle qui se produit entre une étiquette IRF apposée sur la palette (ou une autre source, par ex., un capteur de température) et un système d'agrégation des données. Les systèmes évolués utilisent des étiquettes IRF actives qui communiquent régulièrement des informations d'état du type « Je suis là » (généralement toutes les 10 secondes) à un lecteur IRF situé dans le camion, le train, le navire ou l'entrepôt dans lequel se trouve la palette. Les étiquettes IRF actives fonctionnent sur deux bandes pour atteindre la portée appropriée. La bande 2,4 GHz a une portée de 50 mètres et la bande 868 MHz a une portée de 500 mètres.
Le lecteur a deux autres partenaires de communication : les unités GPS, qui indiquent la position GPS aux données d'inventaire, et généralement une radio GPRS (General Packet Radio Service), qui transmet les informations aux serveurs cloud.
Le GPRS est un service de communication de données mobiles par paquets qui utilise les réseaux cellulaires 2G et 3G. L'utilisation est généralement facturée en fonction du volume de données transférées (contrairement aux données commutées par circuits, facturées par minute de temps de connexion).
Les scénarios d'utilisation de centaines d'étiquettes IRF communiquant en permanence avec le lecteur posent évidemment des problèmes de congestion du trafic de données et de consommation d'énergie. L'équipe de conception peut résoudre ces deux difficultés grâce à un moteur de gestion d'événements et un protocole radio de très faible puissance.
L'objectif de la conception est que le lecteur ou l'agrégateur de données puisse traiter plusieurs centaines d'étiquettes toutes proches. Le lecteur ou l'agrégateur est en général alimenté par la batterie du camion ou par une alimentation électrique à l'intérieur du train ou du navire. Pour que le coût d'exploitation reste bas, les étiquettes doivent être alimentées par des piles bouton CR2032 (piles de montre) pendant au moins cinq ans. L'important pour la durée de vie de la pile est de contrôler le cycle de travail de l'application.
Les puces IRF doivent pouvoir passer en quelques millisecondes d'un état de veille à très faible puissance à un état actif. La consommation d'énergie en mode veille doit être d'environ 900 nA.
Réseaux de capteurs à faible puissance
En plus des données de suivi de position, une chaîne logistique de transport intermodal évoluée a besoin des données d'un réseau de capteurs à faible puissance. La plus grande difficulté technique est d'intégrer le « réseau IRF » et le réseau de capteurs de manière transparente.
Les mesures de température et les données d'environnement similaires sont particulièrement bien adaptées à la collecte par les réseaux sans fil. En revanche, les données des programmes de maintenance automatisés (pour contrôler l'état d'un moteur de camion, par exemple) risquent de ne pas convenir à un réseau sans fil.
Une connectivité sans fil étant souhaitable chaque fois que possible, des objectifs de conception identiques peuvent s'appliquer à de nombreux réseaux de capteurs. Bien que plusieurs méthodes existent pour élaborer une solution fiable, les architectures types de réseaux de capteurs de très faible puissance s'appuient sur des microcontrôleurs de milieu de gamme (par exemple, un modèle de la gamme MSP430 de Texas Instrument) et sur des émetteurs-récepteurs 2,4 GHz multiprotocoles, tel que le SimpleLink CC2500 de TI.
Dans cette solution, le microcontrôleur exécute à la fois le protocole RF et les couches d'application, ce qui permet à l'application d'avoir un accès et une visibilité plus directs dans les couches RF et physiques. L'intégration d'intelligence dans le microcontrôleur permet à une radio simple et fiable de faire ce qu'elle sait faire de mieux : transmettre et recevoir des données sans fil.
Le microcontrôleur étant généralement l'élément le mieux doté en mémoire, en puissance de traitement et en intégration numérique et analogique, cette configuration s'adapte également bien à de nombreux types de protocoles et d'applications sans fil.
Conclusion
L'intégration de technologies développées pour les réseaux de capteurs sans fil de type IdO dans les véhicules de transport de marchandises aura de vastes répercussions sur les expéditions intermodales. Entre autres avantages, elle permettra d'utiliser les flottes plus efficacement, de réaliser des économies de carburants, d'assurer la stabilité de la température en transit et de réduire les pertes de ressources, qu'il s'agisse de marchandises ou de matériel roulant. Les technologies IRF et GPS, déjà largement utilisées, devront être intégrés de manière efficace avec les données des autres capteurs. Il existe de nombreuses méthodes d'architecture pour y parvenir. Les techniques les plus performantes associent un fonctionnement à très faible puissance et un réseau de communication hiérarchisé suffisamment fiable pour pouvoir fonctionner dans des environnements difficiles.