FÉDERATIONS
Aquarama 108 – juin 2025
eWatLink, une solution pour une gestion intelligente et optimisée des stations d’épuration (1)
Figure 1: structure d’eWatLink et flux de données.
Figure 1: structure d’eWatLink et flux de données.
Figure 1: structure d’eWatLink et flux de données.
Figure 1: structure d’eWatLink et flux de données.
Figure 1: structure d’eWatLink et flux de données.
Figure 1: structure d’eWatLink et flux de données.
Figure 1: structure d’eWatLink et flux de données.
Figure 1: structure d’eWatLink et flux de données.
Le traitement des eaux usées constitue une opération complexe qui doit répondre à des normes environnementales et économiques toujours plus exigeantes. Pour relever ces défis, le projet eWatLink, fruit d’une collaboration entre la SPGE et le CEBEDEAU, a été développé afin d’appliquer des solutions innovantes reposant sur des technologies avancées de numérisation, d’intelligence artificielle (IA) et de contrôle intelligent aux stations d’épuration des eaux usées (STEP). eWatLink s’inscrit pleinement dans la dynamique de transformation numérique du secteur de l’eau. Il s’agit d’un système de gestion avancée conçu pour interconnecter les infrastructures physiques avec des plateformes informatiques sophistiquées. L’objectif principal est d’optimiser en temps réel les performances opérationnelles des STEP, notamment en matière de consommation énergétique, qualité du traitement et réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES).
(Développée par la SPGE et le CEBEDEAU, en collaboration avec IDELUX Eau)
Par : Taher Abunama
Structure d’eWatLink et flux de données
eWatLink s’appuie sur des applications open source et une architecture combinant des données temps réel provenant de capteurs/machines de station, des serveurs locaux sécurisés, une intégration de bases de données SQL et des protocoles IoT tels que Modbus. Le système assure un flux de données bidirectionnel en temps réel : les données des capteurs physiques et logiciels sont collectées et transférées vers un serveur local sécurisé où elles sont traitées.
Le pipeline de données d’eWatLink, illustré en figures jointes, met en évidence la manière dont ces données sont structurées et exploitées. Les données collectées sont prétraitées pour éliminer toute valeur aberrante ou tout bruit avant d’être injectées dans des modèles avancés de Machine Learning (ML) et de contrôle prédictif. Ces algorithmes permettent d’analyser, prédire et optimiser les processus de traitement, en intégrant également des données externes, par exemple les prix de l’électricité.
Contrôleurs intelligents avancés et « fonction objectif »
Le cœur innovant d’eWatLink est l’utilisation de contrôleurs intelligents avancés qui optimisent simultanément plusieurs critères définis dans une « fonction objectif ». Cette fonction mathématique permet de trouver un compromis optimal entre les impératifs opérationnels (qualité de traitement, efficacité énergétique, réduction d’émissions). Ce contrôle intelligent est dynamique et ajustable par les opérateurs en fonction des priorités opérationnelles et économiques du moment.
Pour mettre en place le contrôle prédictif non linéaire (nMPC) du système d’aération, des modèles ont été développés à partir de données collectées directement sur les capteurs industriels (débits d’air, oxygène dissous, etc.), utilisées comme variables d’entrée et de sortie. Deux types de modèles ont été explorés : un modèle boîte noire utilisant un réseau de neurones à espace d’état, capable d’apprendre le comportement du système sans nécessiter de description physique détaillée, et des modèles mécanistiques basés sur les équations de l’ASM (Activated Sludge Model), plus proches du fonctionnement réel du procédé. Plusieurs structures ont été testées afin de concilier précision, simplicité et robustesse, avec l’objectif de fournir aux exploitants une solution de pilotage performante, fiable et adaptable à leur environnement industriel.
En complément du contrôle avancé par fonction objectif, d’autres approches de contrôle intelligentes sont développées pour optimiser les processus de traitement, comme les contrôleurs à base de règles (RBC), les contrôleurs flous (FC), et les contrôleurs adaptatifs (AC). Ces stratégies permettent une adaptation fine aux conditions opérationnelles et économiques variables. Par exemple, des contrôleurs flous économiques intègrent la logique floue pour ajuster dynamiquement les consignes de débit d’air en fonction des charges en azote et de différentes plages tarifaires de l’électricité. Ces approches exploitent également les tendances saisonnières de la charge en azote pour améliorer les performances énergétiques et environnementales du traitement, tout en tenant compte des coûts dynamiques de l’énergie.
Dans la prochaine édition d’AQUARAMA, nous mettrons en avant la valeur ajoutée et les bénéfices concrets d’eWatLink démontrés sur le terrain à la STEP de Bastogne Rhin, en collaboration avec IDELUX Eau.
Pour plus de détails, rejoignez-nous à AQUARAMA en octobre 2025.
Le projet eWatLink est co-financé par la Région wallonne (programme BEWARE) et la Commission Européenne (Horizon 2020 research and innovation programme).
