Les risques climatiques ont toujours été une préoccupation importante, tant sur le plan social qu'économique. À travers l'histoire, les catastrophes naturelles ont constamment mis en évidence l'impact profond du climat sur l'humanité et la société. Alors que des événements tels que les tornades, les ouragans et les tsunamis attirent l'attention des médias, nous ne devons pas négliger les phénomènes climatiques plus insidieux qui causent des dommages silencieux. Parmi ceux-ci, l'accumulation d'eau, de neige et de glace sur nos bâtiments et infrastructures représente un danger sous-estimé. Heureusement, les progrès technologiques actuels et l'émergence de toitures intelligentes équipées de capteurs connectés offrent de nouvelles possibilités pour atténuer ces risques. Ces solutions innovantes sont au cœur des villes intelligentes qui, grâce à des écosystèmes basés sur l'Internet des objets (IoT) et l'intelligence artificielle (IA), suscitent un intérêt croissant à travers le monde, contribuant à répondre à ces défis de manière efficace et durable. L'adoption réussie de produits technologiques repose sur leur capacité à répondre à des normes élevées de responsabilité et de respect de l'environnement. Il est essentiel de concevoir des solutions simples, autonomes, éco-responsables et sûres qui permettent de passer d'une approche réactive à une approche proactive dans la gestion des risques climatiques. En mettant l'accent sur ces aspects, nous pouvons créer un avenir où les infrastructures modernes s'alignent sur les principes du développement durable tout en garantissant la sécurité et le bien-être des citoyens.

Les enjeux socio-économiques des risques climatiques : éviter les dommages évitables

Les problématiques associées à l'accumulation de neige et de glace sur les toits sont bien documentées à l'échelle mondiale, et leurs impacts sont nombreux. Les charges de neige importantes peuvent provoquer des effondrements, des dommages structuraux et des infiltrations d'eau. Dans un catalogue de 350 défaillances de bâtiments en Amérique du Nord, il a été démontré que 41% étaient dues aux charges de neige (Liel, Geis, & Strobel, 2012). D'un point de vue financier, les impacts sont coûteux pour les propriétaires. Le coût associé à un incident peut aller de 1 000 $ à 30 000 000 $ (Liel, Geis, & Strobel, 2012). Parmi les types de pertes financières, on retrouve les dommages matériels aux biens (moyenne de 335 000 $), les coûts de réparation des bâtiments (moyenne de 1 400 $/m² inutilisable) et la perte de revenus (moyenne de 495 $/jour d'interruption) (Strobel & Liel, 2013). Ces montants sont importants pour les propriétaires de bâtiments commerciaux (représentant 17% des incidents et 15% des effondrements), de bâtiments industriels (20% des incidents et 24% des effondrements), ainsi que des bâtiments gouvernementaux et publics (16% des incidents et 8% des effondrements). La grande majorité (89% des incidents) a été causée par des charges de neige excessives.

Il est important de noter que ce type d'incident ne se limite pas aux structures anciennes ou en détérioration. Même les bâtiments neufs conçus selon les codes du bâtiment modernes peuvent être sensibles aux charges de neige extrêmes (Liel, Geis, & Strobel, 2012). En prédisant ces événements à l'aide d'informations climatiques récentes, de modèles probabilistes et d'un historique des charges extrêmes, les décideurs peuvent les éviter tout en équilibrant le coût d'un déneigement excessif avec les coûts potentiels des dommages (bien que le coût du déneigement soit faible par rapport à ce dernier) (DeGaetano & Wilks, 1999). Comme l'innovation proposée est précisément conçue pour détecter ce phénomène sur ces types de bâtiments, elle contribue grandement à réduire l'impact financier pour les propriétaires.

Le rôle de l'assurance dans l'atténuation des risques

Comme les bâtiments sont généralement couverts par des polices d'assurance (dans 90% des cas rapportés), les institutions financières sont également fortement impactées. Indemnisant en moyenne 70% des coûts encourus (Strobel & Liel, 2013), elles supportent le coût direct des incidents. Factory Mutual Research, un assureur industriel américain, a rapporté plus de 277 000 000 $ en pertes brutes dues aux effondrements liés à la neige et à la glace sur une période de 12 ans (DeGaetano & Wilks, 1999). De même, une tempête de mars 2003 au Colorado a coûté plus de 93 000 000 $ en sinistres, selon la Rocky Mountain Insurance Information Association (AlMahdi, Doğangün, Genç, Rasekh, & Timurağaoğlu, 2020). D'autres assureurs ont probablement des statistiques similaires dans leurs portefeuilles, mais ils ne divulguent pas ces détails (Strobel & Liel, 2013).

Puisque les primes et les franchises sont finalement payées par les propriétaires, le coût est également supporté par ceux-ci, mais de manière indirecte qui ne les sensibilise pas au problème. En fournissant aux institutions financières un service de données spécialisé pour évaluer les risques liés à la neige et à la glace, elles seraient en mesure de mieux cibler les propriétés à risque et d'ajuster leurs primes en conséquence (Strobel & Liel, 2013), ou encore mieux, d'avertir de manière proactive leurs assurés de déneiger leurs toits avant qu'un sinistre ne survienne. De cette façon, l'assureur s'intègre à l'écosystème et participe activement à la solution au lieu de simplement indemniser. Cela entraîne évidemment un avantage économique important tant pour l'assureur que pour l'assuré, mais cela permet aussi de remplir le rôle social de l'assureur qui est de fournir aux clients la sécurité dont ils ont besoin (Cours de droit, 2019).

L'impact social des défaillances de toiture

En parlant d'impact social, il est certain que ces risques secouent la société, et une innovation pour les atténuer serait un atout. Au-delà des impacts économiques mentionnés, ces risques provoquent des interruptions de services, notamment la fermeture d’entreprises, d’écoles, de bâtiments gouvernementaux, de services d’urgence et de résidences le temps que les inspections et réparations soient effectuées. Le temps d'interruption moyen est de 122 jours (Strobel & Liel, 2013) (Liel, Geis, & Strobel, 2012), ce qui est un délai important peu importe le type d'activité touchée. Par exemple, ce temps d'interruption moyen correspond à plus des deux tiers des jours de classe dans une année scolaire au Québec, qui est de 180 jours (Centre de services scolaire des Affluents, 2019).

En permettant de connaître à l'avance les risques, l'innovation proposée permet de diminuer la probabilité d'interruptions puisque les actions préventives, comme le déneigement des toits , peuvent survenir avant que le problème ne se produise. Cela permet également de limiter les risques légaux associés à ce type d'accident, car des poursuites sont parfois intentées contre les propriétaires par les victimes ou leurs familles (Liel, Geis, & Strobel, 2012).

Le coût humain de la négligence

Les bâtiments peuvent être reconstruits, et les activités scolaires peuvent être retardées, mais les êtres humains ne peuvent être remplacés. Malheureusement, les accidents liés aux accumulations excessives de neige et de glace font des blessés et des morts chaque année à travers le monde. Dix-neuf décès et 146 blessés ont été signalés aux États-Unis pour la période de 1989 à 2009, et 293 décès et 585 blessés à l'international pour la période de 1979 à 2009 (Liel, Geis, & Strobel, 2012). Par exemple, le toit d'un hall d'exposition s'est effondré sur 235 personnes en janvier 2006 en Pologne, provoquant 65 décès (Strasser, 2008). De même, au printemps 2006 en Russie, le toit d'un marché s'est effondré, tuant 56 personnes (AlMahdi, Doğangün, Genç, Rasekh, & Timurağaoğlu, 2020). Ces vies auraient pu être sauvées si un entretien préventif des toits avait été effectué au bon moment ou, dans le pire des cas, si l'infrastructure avait été évacuée lorsque la charge excessive avait été détectée par un module intelligent.

Les changements climatiques : un facteur accélérateur

Alors que le problème n'est pas nouveau, son ampleur est accélérée par l'impact des changements climatiques sur la fréquence et la densité des chutes de neige. La hausse des températures moyennes mondiales diminue le nombre de chutes de neige, mais augmente la fréquence des pluies hivernales. Cela entraîne l'absorption de l'eau de pluie par le manteau neigeux au sol, augmentant la charge de neige totale (DeGaetano & Wilks, 1999). Les probabilités de couverture neigeuse continue diminueront en raison de cycles de gel-dégel fréquents causés par les changements climatiques , mais la variabilité des extrêmes continuera d'augmenter (Strasser, 2008).

Nous avons également constaté des tempêtes de neige de plus en plus graves depuis les années 1950 (Liel, Geis, & Strobel, 2012). Alors que les bâtiments sont généralement conçus pour résister aux charges de neige historiques (AlMahdi, Doğangün, Genç, Rasekh, & Timurağaoğlu, 2020), les données météorologiques actuellement utilisées par les institutions sont principalement collectées à des fins hydrologiques et ne sont pas appropriées pour estimer les charges de neige sur les toits en milieu urbain (DeGaetano & Wilks, 1999).

En acquérant des données météorologiques au niveau de chaque toit, l'innovation peut contribuer à quantifier les impacts des changements climatiques sur la problématique des toits enneigés et ainsi aider à mettre à jour la législation par le biais de seuils de charges plus appropriés à ce nouveau risque . Mettre en place une nouvelle approche devient donc une nécessité et non seulement un élément souhaitable à titre de produit commercial.

Même les données provenant de stations météorologiques à proximité ne sont pas toujours représentatives de la situation sur un toit avoisinant en raison de divers phénomènes tels que l'action du vent, le drainage ou l'hétérogénéité des précipitations. Un système de prédiction des risques implique nécessairement l'installation de capteurs au niveau du toit pour assurer une observation continue (Strasser, 2008).

Il ne suffit pas de mettre des capteurs sur les toits pour provoquer un changement de paradigme; l'innovation se définit aussi par l'acceptation de ce changement par la population. Il faut s'assurer que la nouvelle technologie soit perçue positivement, poussant ainsi une majorité des gens à risque vers son adoption.

Les villes intelligentes pour la société de demain : adopter la technologie, faciliter la vie par l'interconnectivité

L'un des buts de l'évolution technologique est d'apporter de plus en plus de confort dans nos vies. Aujourd'hui, la société évolue par les progrès technologiques, et les villes ont compris qu'elles doivent devenir des "villes intelligentes" pour avoir une place dans le futur.

Une ville intelligente fournit des services interconnectés à ses citoyens et intègre de nouvelles technologies de l'information et de la communication dans ses différents secteurs pour moderniser ses infrastructures. Cependant, comme ces modernisations sont coûteuses et destinées à durer, il y a le défi du développement durable et de la sécurité à prendre en compte (Simard, 2015, p. 11). Le développement durable englobe divers aspects, comme le respect des citoyens, l'utilisation d'énergie propre et la mise en place d'infrastructures qui limitent le gaspillage et favorisent l'économie.

Par exemple, en utilisant l'IoT (Internet des Objets Connectés) et l'IA pour moderniser les installations d'eau vieillissantes, nous pouvons contrer la perte importante d'une ressource naturelle limitée, l'eau potable. En ajoutant des capteurs qui analysent l'eau, détectent les fuites, ou des outils pour mesurer la qualité de l'air et l'efficacité énergétique, nous pouvons agir de manière durable sur la ville (Simard, 2015, p. 48).

Par exemple, l'installation de capteurs sur les toits des bâtiments permet de réduire le risque d'effondrements, contribuant aux facteurs d'une ville intelligente et sûre. Les villes intelligentes améliorent la sécurité, réduisent les risques pour la santé et favorisent une vie plus saine pour les résidents (Simard, 2015, p. 12).

Des villes intelligentes aux maisons intelligentes

Il est intéressant de constater que ce phénomène de modernisation des villes se produit également à un niveau inférieur : le foyer. Si les maisons des citoyens sont équipées d'objets connectés, ils peuvent être sensibilisés aux risques et donc aux solutions. De cette façon, les villes peuvent atteindre leurs objectifs, comme le maintien ou l'amélioration de la qualité de vie des résidents, la promotion du développement durable, la conservation des ressources et la mise en place d'une mobilité durable, plus rapidement.

Le besoin d'intégrer la technologie dans les maisons est évident dans l'adoption de standards comme les détecteurs de fumée et la promotion, par certains assureurs , du suivi des habitudes de conduite. Il est de plus en plus courant de trouver des objets technologiques qui nous facilitent la vie. Il est rare de ne pas avoir de téléphone intelligent, et les villes profitent de cette opportunité pour les utiliser afin de diffuser leurs modernisations.

Les citoyens sont au cœur du concept de la ville intelligente; leur participation est essentielle pour bâtir un projet qui répond aux besoins des utilisateurs de la ville. Les citoyens sont à la fois des parties prenantes du processus et des consommateurs, car ce sont eux qui utilisent les services (Simard, 2015, p. 27).

Surmonter les obstacles au changement proactif

Le changement reste difficile à adopter dans la société, car de nombreuses variables représentent un risque instable et incertain. La société préfère utiliser des systèmes auxquels elle est habituée et qui fonctionnent bien, ce qui pose un obstacle à la proactivité.

Les organisations qui tirent un bénéfice important de l'utilisation accrue des forces des employés et qui évoluent dans un environnement caractérisé par l'instabilité des marchés financiers, les bouleversements politiques et les changements technologiques constants peuvent favoriser un climat proactif en s'appuyant sur les forces des employés pour stimuler le changement. Cela permet aux autres employés de suivre le mouvement et de prendre le temps de se familiariser avec les changements et de s'y habituer (Dubreuil, 2019).

Il en va de même pour les nouvelles technologies. Créer des systèmes simples et faciles à utiliser, moins coûteux et visant à maximiser la sécurité des utilisateurs avec un design attrayant, ne peut que laisser un impact émotionnel positif sur les utilisateurs, même s'il faut s'habituer à ce nouveau changement qui met à l'épreuve leur niveau de satisfaction personnelle (Dubreuil, 2019).

Il faut les aider à s'adapter à ce nouveau changement en leur offrant un soutien et un suivi continu, en leur fournissant des garanties et en se concentrant sur leur bien-être personnel et social. Ces éléments sont essentiels dans un environnement connecté et ne peuvent qu'encourager les utilisateurs à adopter le nouveau changement et à être proactifs face au paradigme des systèmes IoT.

L'Internet des objets au service de la sécurité des citoyens

Sécurité des bâtiments et des occupants à l'ère de l'industrie 4.0

L'Internet industriel des objets (IIoT) et ses technologies associées ont initié une révolution mondiale connue sous le nom d'Industrie 4.0. Le concept d'objets IoT placés sur les toits fait partie intégrante des villes intelligentes modernes, nécessitant des transformations pour s'intégrer efficacement dans la société d'aujourd'hui et de demain. Le réseau technologique est en constante évolution ces dernières années, la taille du marché devant atteindre des centaines de milliards de dollars en 2020, en considérant les États-Unis, la Chine, l'Allemagne et le Royaume-Uni (Mahmood, 2019). Ce réseau a créé une nouvelle génération d'industries avec des systèmes centralisés utilisant divers capteurs interconnectés qui envoient des données vers des systèmes infonuagiques où elles sont stockées, traitées et analysées (Mahmood, 2019).

Lorsque nous parlons de réseaux technologiques, nous faisons référence à l'Internet des objets (IoT), à l'analyse du Big Data, à la communication machine à machine, ainsi qu'à l'informatique de pointe et au stockage infonuagique (Cicirelli, Guerrieri, & Mastroianni, 2019). Ce sont des technologies intégrées dans l'industrie d'aujourd'hui qui ont apporté de nombreux avantages, visant à optimiser la valeur globale de la production. Il s'agit d'améliorer les produits ou services, d'accroître la productivité, de réduire les coûts de main-d'œuvre et de réduire la consommation d'énergie. Les toits intelligents reposent sur l'Internet des objets comme technologie, mais cela n'empêche pas toute l'Industrie 4.0 et ses avantages d'être utilisés dans la production (Mahmood, 2019).

La révolution technologique crée un accent sur l'interconnexion sociotechnique, qui est de plus en plus visible dans les technologies émergentes. Les informaticiens voient les nouvelles technologies comme des systèmes d'information, les psychologues les voient comme des systèmes cognitifs, tandis que les sociologues les voient comme des systèmes sociaux (Pani & Pandey, 2021). Tous ces points de vue sont valables; il faut simplement les définir pour que tous ces types de personnes les perçoivent comme un système positif qui leur apportera des avantages. Les villes intelligentes représentent un vaste contexte social dans lequel l'internet des objets est intégré pour faciliter la coordination des sous-systèmes urbains fragmentés et améliorer l'expérience de la vie urbaine (Pani & Pandey, 2021). Cela peut avoir des implications importantes pour les individus, les organisations et la société.

Pour introduire un nouveau concept dans la société, il faut passer par des certifications et des standards, car les nouvelles technologies touchent aux couches physiques de l'industrie et sont accessibles aux utilisateurs. Il faut donc s'assurer de leur sécurité, viser la qualité du produit, la facilité d'utilisation et la simplicité, car les utilisateurs recherchent généralement le confort et sont vendus sur des produits fiables et peu coûteux qui répondent à leurs besoins. Il faut se concentrer sur ces caractéristiques du produit pour créer un cycle social vertueux et démontrer les avantages d'une telle technologie (Mahmood, 2019). Le concept de toits intelligents ne fait pas exception à cette règle et devra répondre à ces exigences s'il veut être adopté.

Adoption des nouvelles technologies : surmonter les obstacles

Pour adopter un service destiné aux maisons intelligentes, trois facteurs doivent être pris en compte : la contrôlabilité, l'interconnexion et la fiabilité. Ces trois éléments ont un impact direct sur le comportement d'adoption (Heetae & Wonji, 2018). La contrôlabilité exige que le dispositif soit facilement configurable et suffisamment flexible pour s'adapter aux besoins des différents utilisateurs. L'interconnexion est nécessaire pour contrôler nos appareils à distance, mais aussi pour étendre les fonctionnalités en permettant aux appareils, aux applications et aux services de se connecter et de fonctionner ensemble.

Aujourd'hui, la plupart des objets connectés nécessitent une connexion sans fil; ce phénomène de la maison intelligente est centré sur l'expansion des réseaux sans fil et l'augmentation de la bande passante pour le déplacement des données. Les utilisateurs souhaitent des objets de plus en plus autonomes, et des études ont montré un désir de simplicité dans l'utilisation des services connectés. Cette simplicité passe par une plus grande automatisation, qui est beaucoup mieux réalisée avec l'IA. La technologie de l'IA peut faire progresser rapidement les fonctionnalités de la maison intelligente. L'IA aide les utilisateurs avec des recommandations, de l'assistance et l'automatisation de certaines tâches, comme nous informer de la santé de nos systèmes d'eau et nous avertir des dommages potentiels. De la même manière, l'innovation proposée nous permet de prévenir les dommages aux toits . Par conséquent, la technologie, c'est-à-dire le niveau de recherche, est l'une des caractéristiques essentielles d'une maison intelligente et aide les utilisateurs à adopter de nouveaux services (Heetae & Wonji, 2018).

Conclusion : Une approche holistique des villes intelligentes et des risques climatiques

Dans le contexte des villes intelligentes et de la modernisation des infrastructures, l'IoT joue un rôle essentiel. Qu'il s'agisse d'une municipalité ou d'une entreprise cherchant à développer des services intelligents, il est crucial de placer l'utilisateur au cœur de l'innovation.

Il est essentiel de comprendre leurs besoins et de les informer de l'utilisation de leurs données. L'éthique est un défi majeur qui concilie la protection de la vie privée avec le concept de la ville intelligente. Il est impératif d'adopter une approche prudente lors de la conception de systèmes innovants comme les toits intelligents en intégrant des critères qui garantissent leur durabilité et leur impact positif sur la société et l'environnement.

La durabilité est donc un critère fondamental pour le succès de l'adoption des produits technologiques. En promouvant la conception de solutions simples, autonomes, écologiques et sécurisées comme les toits intelligents, nous pouvons passer d'une approche réactive à une approche proactive, anticipant et prévenant efficacement les risques climatiques.

Ces villes intelligentes ne se contentent pas de résoudre les problèmes climatiques , mais contribuent également à des objectifs plus larges de durabilité et de responsabilité sociale.

Sources :

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3. Cicirelli, F., Guerrieri, A., & Mastroianni, C. (2019). The Internet of Things for smart urban ecosystems.
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9. Mahmood, Z. (2019). The Internet of Things in the industrial Sector.
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11. Simard, J. (2015). LA VILLE INTELLIGENTE COMME VECTEUR POUR LE DÉVELOPPEMENT DURABLE : LE CAS DE LA VILLE DE MONTRÉAL.
12. Strasser, U. (2008). Snow loads in a changing climate: new risks? Natural Hazards and Earth System Sciences v8 n1, pp. 1-8.
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