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Le flux de débris s'écoule vers le bas
Système d’alarme pour les risques naturels

Une solution IoT protège contre les risques naturels

Les tempêtes et autres phénomènes naturels se multiplient sous l’effet du changement climatique. Afin de protéger les hommes et les infrastructures, Swisscom a développé, en collaboration avec l’École polytechnique fédérale de Zurich, un système d’alarme basé sur l’IoT qui signale en temps utile les coulées de boues.
Res Witschi
Res Witschi, Délégué à la numérisation durable
26 novembre 2020

Bondo, un village de 200 âmes situé dans le Val Bregalia, est connu dans toute la Suisse depuis un peu plus de trois ans. En août 2017, des laves torrentielles en ont détruit de nombreuses parties. La coulée de boues a été provoquée par un glissement de terrain, faisant huit victimes. De tels phénomènes naturels se multiplieront dans l’avenir, avertissent les chercheurs. Le changement climatique en est l’un des éléments déclencheurs.

 

En Suisse et dans le monde entier, le réchauffement provoque des tempêtes de plus en plus violentes et d’autres risques naturels. Dans les Alpes, les sols du permafrost se réchauffent également. Ce phénomène, auquel s’ajoutent des précipitations plus importantes, rend les flancs de montagne instables, entraînant de plus en plus d’éboulements rocheux et de laves torrentielles. Ces effets du changement climatique constituent à l’heure actuelle des risques concrets pour les habitants de certaines régions.

Laves torrentielles : un danger pour les hommes et les infrastructures

Sur une pente raide, les matériaux meubles tels que les éboulis et la terre peuvent se mettre en mouvement en cas de fortes pluies et déferler dans la vallée sous forme de laves torrentielles, mettant en danger les hommes mais aussi les infrastructures. Les laves torrentielles entraînent avec elles les voies ferrées, les ponts, les routes et les bâtiments. L’Office fédéral de l’environnement a calculé que de 1972 à 2019, des dommages matériels d’un montant de 13,4 milliards de francs ont été occasionnés par des coulées de boues ou des inondations. Depuis 1946, les laves torrentielles ont coûté la vie à 24 personnes en Suisse.

 

Les effets du changement climatique favorisent ce type de phénomènes naturels. À l’avenir, des régions jusqu’ici faiblement exposées aux risques de laves torrentielles seront également concernées, d’où la nécessité d’une meilleure protection pour les hommes et les infrastructures.

 

C’est la raison pour laquelle Swisscom a développé le Smart Nature Screener, en collaboration avec l’École polytechnique fédérale de Zurich. Le système d’alarme avertit en temps utile les personnes concernées des risques naturels tels que les glissements de terrain et les laves torrentielles. La solution détecte en temps réel les vibrations dans le sol ou autres irrégularités et déclenche les alarmes correspondantes. Une section de voie ferrée menacée peut ainsi être rapidement bloquée ou des personnes évacuées.

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Laves torrentielles dans l’Illgraben (Source: WSL)


Une plateforme de données renforce la sécurité dans les régions à risque

Le système a besoin de nombreuses données variées pour identifier les différents dangers avec une fiabilité suffisante. Le Smart Nature Screener est ainsi une plateforme DataHub qui collecte et évalue les données de différentes sources.

 

Les vibrations dans le sol sont enregistrées par les capteurs sismologiques de l’École polytechnique fédérale ou les capteurs IoT de Swisscom, puis envoyées à la plateforme de données. Une option permet par ailleurs de capter les mouvements du sol par le biais des réseaux en fibres optiques de Swisscom. Le travail avec cette technologie d’analyse des fibres optiques pourra à l’avenir constituer une possibilité de saisie des données particulièrement efficace, le réseau à fibres optiques parcourant le sol de toute la Suisse. Le raccordement de nouvelles régions au système d’alarme réduirait le nombre de capteurs IoT supplémentaires nécessaires et une surveillance à l’échelle de tout le territoire est théoriquement possible. Les précipitations communiquées par les services météorologiques et les données des téléphones portables servent également de sources de données pour la plateforme. Connaître les habitants de la zone à risque permet de mieux évaluer le danger que présente une coulée de boues et de réagir en conséquence.

 

La force de la plateforme DataHub réside dans sa capacité à standardiser si besoin les données issues de différentes sources, et ainsi de permettre leur évaluation à l’aide de l’intelligence artificielle. Les données sont transférées via le Long Range Wide Area Network de Swisscom disponible dans toute la Suisse ou via le réseau de radiocommunication mobile, puis traitées, indépendamment du site et sur le cloud, dans les centres de données de Swisscom. Les données ne quittent ainsi pas la Suisse.

Projet pilote en Valais

La solution est actuellement testée dans l’Illgraben, en Valais. Les laves torrentielles qui s’écoulent régulièrement de ce torrent de montagne ont par le passé entraîné des dommages matériels. Des laves torrentielles de grande ampleur peuvent ainsi faire déborder le lit du cours d’eau et mettre des personnes en danger. Pendant la phase de test, le système d’alarme a identifié correctement les laves torrentielles en temps réel avec une fiabilité de 99 %. Il s’est écoulé trois heures entre le déclenchement de l’alarme et l’arrivée de la lave torrentielle sur la route cantonale située dans la vallée du Rhône.

Des prévisions devraient également être possibles à l’avenir

L’avantage du Smart Nature Screener par rapport aux solutions traditionnelles réside dans le déclenchement nettement plus rapide de l’alarme. La diversité des données permettra à l’avenir de prévoir des événements comme des laves torrentielles et d’adopter plus tôt les mesures correspondantes. Si les capteurs enregistrent par exemple à plusieurs reprises des activités sismiques telles que des éboulements rocheux dans une région et que les services météorologiques prévoient de fortes chutes de pluie, le risque de coulée de boues augmente. Les touristes ou d’autres personnes concernées peuvent être informées et prendre des mesures. Les randonneurs disposeraient de davantage d’informations pour leur choix de promenades et opteraient pour un autre itinéraire en cas de danger. Un tel scénario serait par exemple réalisable avec une application d’alerte. Les régions à risque retrouveraient leur attrait touristique grâce à une sécurité accrue et leurs habitants pourraient se protéger efficacement. L’expansion prévue devrait même permettre d’évaluer la situation dans tout le pays et de protéger les hommes et les infrastructures des conséquences des risques naturels.


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La nouvelle solution de Swisscom et de l’École polytechnique fédérale de Zurich contribue efficacement aux Objectifs de développement durable (ODD) de l’ONU.

ODD 3 : Le système d’avertissement contribue à la protection de la population et des touristes contre les laves torrentielles et autres risques naturels.

ODD 11 : L’utilisation du système d’avertissement protège les bâtiments et infrastructures des dommages liés aux risques naturels.