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octobre 2019

De l’eau, de l’eau partout!

Coup d'oeil
Le défi

Au Canada, le remplacement des conduites vieillissantes exige un investissement d’environ 25 milliards de dollars.

La solution

Le logiciel de modélisation prédictive InteliPipes de CANN Forecast se sert de l’IA pour repérer les conduites d’eau principales les plus vulnérables des municipalités.

Le résultat

CANN Forecast offre une solution proactive et prédictive pour un entretien préventif, ce qui permet aux municipalités d’économiser de l’argent.

Prochaines étapes

CANN Forecast cherche des moyens d’améliorer l’exactitude de son modèle InteliPipes afin de mieux repérer les conduites vulnérables et de mettre les outils à l’essai dans d’autres municipalités.

L’équipe

CANN Forecast ainsi que Renato Henriques da Silva, stagiaire Mitacs et chercheur postdoctoral, co-supervisé par les professeures Alexandra Schmidt, du Département de biostatistiques de l’Université McGill et Sophie Duchesne, du Centre Eau Terre Environnement de l’INRS.

Vu qu’un seul bris de conduite peut coûter des millions de dollars, un nouveau modèle de prévision peut considérablement faire économiser les villes en repérant celles qui sont susceptibles de briser. Ainsi, une réparation ou un remplacement proactif permet d’éviter des coûts évitables importants.

« La circulation est paralysée en raison du bris d’une conduite d’eau principale près de l’aqueduc de Granville », rapporte la station News 1130. Compte tenu de l’âge estimé de l’infrastructure et des matériaux des conduites, la ville de Vancouver avait prévu de remplacer la canalisation l’an prochain. Un an trop tard pour ceux qui sont touchés par le bris d’aujourd’hui.

Au Canada, le remplacement des conduites en mauvais ou en très mauvais état exige un investissement total d’environ 25 milliards de dollars (Bulletin de rendement des infrastructures canadiennes 2016).

Lorsque les conduites font défaut avant la date de remplacement prévue, la surprise est extrêmement plus coûteuse en dépenses imprévues, notamment les heures supplémentaires et les équipes d’intervention d’urgence, les dégâts matériels, la circulation réduite, et les coûts invisibles de l’interruption des services, de l’inefficacité et du stress. Un seul bris de conduite peut avoir un effet domino sur toute une région urbaine.

Le bris d’une conduite d’eau principale a des répercussions économiques, environnementales et sociales considérables sur les municipalités. Par conséquent, prévoir le bris et la défectuosité des conduites à l’aide de modèles de prévision est essentiel pour aider les gestionnaires de l’eau municipale à élaborer des stratégies d’entretien proactives et à prévenir les bris.

En outre, les bris sont rarement attribuables à un seul facteur. Ils sont plutôt le fruit de l’accumulation de différents facteurs au fil du temps.

Par exemple, la pression de l’eau accélère la dégradation des conduites en empirant les problèmes existants comme la corrosion et les microfissures. Malheureusement, ce facteur est rarement pris en considération dans les modèles de prévision actuels des bris, et ses répercussions sont méconnues.

 

Analytique prédictive

C’est là que CANN Forecast, entreprise qui se sert de l’intelligence artificielle (IA) pour aider les municipalités à prendre les décisions qui seront les plus rentables et écologiques en matière de gestion de l’eau, met son expertise en application. Exerçant ses activités à partir de l’incubateur D3 à l’Université Concordia à Montréal, CANN Forecast produit le logiciel InteliPipes, qui repère les conduites qui risquent de briser.

« Les coûts pour réparer des conduites peuvent varier de 10 000 $ à 300 000 $ en matériaux et main d’œuvre, sans compter les coûts indirects de la pollution, de la circulation, etc. Un seul bris de conduite peut coûter des millions, » explique Renato Henriques da Silva, PhD, chercheur postdoctoral à l’Université McGill et stagiaire Mitacs à Cann Forecast. « Notre modèle fera économiser les villes en aidant à mieux prévoir les réparations de conduites qui doivent être faites immédiatement et celles qui peuvent attendre sans problème. »

Le logiciel utilise les données historiques du réseau d’eau d’une ville pour connaître la relation complexe entre les différentes variables, soit l’âge, le matériel de la conduite et la pression d’eau, qui peuvent contribuer aux bris de la conduite d’eau principale. InteliPipes permet aux décideurs municipaux d’optimiser les activités de remplacement et de mieux estimer les besoins budgétaires à long terme pour l’entretien du réseau d’aqueduc.

CANN Forecast propose un outil de prise de décisions qui aide les villes à surveiller l’intégrité des conduites pour en prévoir la défaillance. L’entreprise permet aux municipalités de prendre des décisions proactives plutôt que réactives, ce qui aide à être plus rentables et à favoriser la transition vers des villes plus intelligentes au Canada.

 

L’histoire et l’équipe de CANN Forecast

Entreprise en démarrage fondée en 2017 par Naysan Saran et Nicolas Fortin St-Gelais, CANN Forecast a vu le jour après avoir remporté le Défi AquaHacking grâce à son modèle prédictif de la qualité de l’eau des plages, InteliSwim. Au cours de la période de six mois du défi, l’équipe a développé un modèle pour régler le problème de retard des résultats d’analyse pour les plages urbaines.

Un an plus tard, le Service de l’eau des Travaux publics de la ville de Montréal a fait le lien entre l’analyse de la qualité de l’eau des plages et la canalisation municipale puis a établi un réseau de relations pour CANN Forecast. La jeune équipe s’est ensuite attaquée au problème de défaillance des conduites municipales.

Au cours de l’été 2019, l’équipe de CANN Forecast composée de sept personnes a grossi lorsqu’elle s’est associée à Mitacs et a embauché Renato, un chercheur postdoctoral supervisé par la professeure Alexandra Schmidt du Département de biostatistiques de l’Université McGill et la professeure Sophie Duchesne, du Centre Eau Terre Environnement de l’INRS, pour accélérer leur recherche.

Renato, qui est né en France et a grandi au Brésil, étudie la modélisation de la prédiction des bris des réseaux de canalisation.

« Parfois, les municipalités ne savent tout simplement pas où elles doivent intervenir, » explique Renato. « Compte tenu de l’infrastructure vieillissante, nous élaborons un modèle pour améliorer les prévisions afin d’affecter les ressources au bon endroit, au bon moment. »

Il a parfait ses études en statistiques et en écologie par un travail de scientifique des données dans le cadre duquel il effectue l’analyse de données.

Plusieurs villes au Québec, y compris Gatineau, Montréal et Rimouski, ainsi que Windsor, London et Thunder Bay en Ontario puis Halifax, en Nouvelle-Écosse participent au projet.

Renato précise que les raisons qui mènent aux bris des conduites sont notamment le gel, le vieillissement ainsi que la corrosion des sols. Cependant, un problème très important, mais souvent négligé est l’accumulation de pression dans le réseau. Ainsi, si la pression varie trop, les conduites se voient affaiblies. Renato élabore une méthode pour modéliser la pression, qui n’est actuellement pas utilisée pour modéliser les prévisions.

Il ajoute que ce type de modélisation peut être extrêmement utile pour les municipalités. « Par exemple, le modèle d’IA que CANN Forecast a développé pour la ville de Montréal a plus que décuplé l’amélioration des prévisions des bris de conduites. Mon projet de recherche améliorera encore plus ces chiffres. »

« En sachant à l’avance quelles conduites sont susceptibles de briser, les villes peuvent les réparer ou les remplacer de façon proactive, et, par conséquent, éviter des coûts imprévus énormes. »

Comme l’infrastructure vieillit au Canada, le logiciel de CANN Forecast peut être reproduit pour des municipalités partout au pays.

« Nous voulons créer une base de données pour l’ensemble du Canada, » précise Renato.

 

Avantage du stage Mitacs

« Mon stage Mitacs a aidé CANN Forecast à avoir le budget nécessaire pour me payer, » mentionne Renato. « Le programme m’a donné une chance unique de réorienter ma carrière du milieu universitaire vers l’industrie. Je peux désormais mettre les compétences acquises pendant mon doctorat en application dans la recherche axée sur l’industrie. »

Quant à son avenir, Renato espère poursuivre dans l’industrie.

« Mitacs a joué un rôle de premier plan pour notre entreprise à l’étape où nous en sommes. Nous avions vraiment besoin de statistiques particulières ainsi que de données hydrologiques. Ce sont réellement des compétences de haut niveau, » précise Naysan. « Nous aurions joué avec le feu si nous avions embauché quelqu’un sans superviseur. Avoir Renato au sein de l’équipe, supervisé par deux professeures, réduit le risque de recherche habituel. »

Renato est le premier stagiaire Mitacs au sein de l’équipe de CANN Forecast et Naysan en envisage d’autres à l’avenir.

« Mitacs est un excellent programme. Fait à remarquer, j’étais aux États-Unis et je parlais avec quelqu’un qui avait une entreprise en démarrage. Cette personne s’émerveillait du fait que les entreprises en démarrage canadiennes aient un accès si direct à ce type de financement et de partenariat universitaire. »

 


Mitacs remercie le gouvernement du Canada de leur soutien à l’égard du programme de bourses de recherche Élévation dans cet article. À l’échelle du Canada, le programme Élévation reçoit également le soutien du gouvernement de l'Alberta, du gouvernement de la Colombie-Britannique, du gouvernement du Manitoba, du gouvernement du Nouveau-Brunswick, du gouvernement de la Nouvelle-Écosse, du gouvernement de l’Ontario, du gouvernement de l’Île du Prince Édouard, du gouvernement du Québec, du gouvernement de la Saskatchewan et du gouvernement de Terre-Neuve-Labrador.

Êtes-vous confronté à un défi d’affaires qui pourrait bénéficier d’une solution de recherche? Si tel est le cas, contactez Mitacs aujourd’hui pour discuter des opportunités de partenariat : BD@mitacs.ca