Traceur outils chantier : Bluetooth, LTE-M ou RFID, quelle architecture choisir

Par Aurélie, M2M Network.

En bref : choisir un traceur outils chantier, c’est d’abord choisir une architecture, et elle n’impose pas une carte SIM par outil. Pour le petit et moyen matériel qui n’a pas de boîtier télématique, trois solutions coexistent : une balise Bluetooth Low Energy sur chaque outil, lue par une passerelle 4G posée dans le fourgon ou la base vie (ou par les smartphones de l’équipe) ; un traceur cellulaire autonome LTE-M ou NB-IoT sur pile, réservé aux objets de valeur qui restent seuls ; des étiquettes RFID ou des codes lus au dépôt. La première donne la dernière position où l’outil a été vu, pour une seule carte SIM par passerelle ; la deuxième localise l’objet où qu’il soit, avec une carte SIM par traceur ; la troisième dit ce qui est sorti et rentré, pas où se trouve le matériel.

C’est une application directe de la communication Machine to Machine (M2M) : des objets qui transmettent seuls leurs données à un serveur. Pour le suivi de l’outillage de chantier comme du gros matériel, voici ce que chaque architecture permet de savoir, ce qui conditionne son autonomie d’après la GSMA, le 3GPP et le Bluetooth SIG, et ce que coûte sa connectivité.

Quel matériel de chantier équiper, et pour savoir quoi

Les engins et les véhicules, dont la batterie peut alimenter un boîtier télématique, relèvent de la télématique embarquée, qui n’est pas le sujet ici. La localisation du matériel de chantier concerne tout le reste, que l’on peut ranger en trois familles :

  • l’outillage électroportatif (perforateurs, meuleuses, scies, visseuses) : nombreux, petits, ils changent de mains plusieurs fois par jour ;
  • le matériel à moteur sans boîtier : groupes électrogènes, compresseurs, éclairage de chantier ;
  • le matériel passif de grande taille : bennes, conteneurs de chantier, banches, éléments d’échafaudage, toilettes de chantier, cuves.

Les questions posées sont toujours les mêmes : où est ce matériel, sur quel chantier, depuis quand, est-il sorti du dépôt, a-t-il bougé la nuit. Savoir qu’un perforateur est dans le fourgon de l’équipe B suffit souvent ; savoir qu’un groupe électrogène quitte un chantier à deux heures du matin demande un équipement qui émet seul.

Architecture 1 : balise Bluetooth et passerelle 4G

Chaque outil reçoit une balise Bluetooth Low Energy (Bluetooth LE), un petit émetteur sur pile. La balise ne se connecte à rien : elle diffuse à intervalle régulier un court message d’annonce (advertising), le mécanisme que le Bluetooth SIG associe à la détection de présence d’un appareil. Une passerelle posée dans le fourgon, la base vie ou le dépôt écoute ces annonces, les horodate, y joint sa propre position et transmet le tout au serveur par le réseau mobile. Les smartphones de l’équipe, munis d’une application, peuvent jouer le même rôle : c’est le principe du traceur Bluetooth pour outils.

Ce que l’on sait. La dernière position vue : l’endroit où se trouvait le lecteur au moment où il a entendu la balise. On sait aussi qu’un outil était dans le fourgon au départ du chantier, ou qu’il n’y était plus : l’oubli se détecte le soir même. Avec une passerelle au dépôt, on connaît les entrées et les sorties. Ce que l’on ne sait pas : où est l’outil quand aucun lecteur n’est à portée, par exemple volé sur un chantier vide.

Portée. Le Bluetooth SIG indique une portée utile qui va de moins d’un mètre à plus d’un kilomètre, selon la couche physique utilisée, la puissance d’émission (de -20 dBm, soit 0,01 mW, à +20 dBm, soit 100 mW), le gain d’antenne et les obstacles : humidité, pluie, murs, et obstacles en métal ou en béton atténuent le signal, comme un coffre métallique ou un conteneur sur chantier. Le mode longue portée introduit avec Bluetooth Core 5.0 (LE Coded PHY) multiplie la portée par quatre environ par rapport à Bluetooth Core 4.0, sans augmenter la puissance d’émission, à condition que la balise et la passerelle le prennent en charge.

Autonomie. Elle dépend notamment de la fréquence des annonces et de la puissance d’émission. Le Bluetooth SIG le rappelle, augmenter la puissance allonge la portée mais augmente la consommation. Il n’existe donc pas de durée de pile universelle : la valeur utile est celle mesurée par le fabricant pour les réglages que vous allez réellement utiliser.

Coût de connectivité. Une seule carte SIM par passerelle suffit, quel que soit le nombre de balises : un fourgon qui transporte quarante outils ne demande qu’un abonnement. Une passerelle qui remonte souvent toutes les balises entendues consomme toutefois davantage qu’un traceur isolé ; le volume se calcule à partir de la fréquence d’envoi, comme expliqué dans notre guide sur la consommation de data des objets connectés.

La lecture par les smartphones de l’équipe dépend du Bluetooth activé et de l’application sur chaque téléphone. Surtout, la position remontée est celle du téléphone, donc de la personne qui le porte : la géolocalisation des salariés est encadrée par la CNIL, et le dispositif doit être examiné sous cet angle avant son déploiement.

Architecture 2 : traceur cellulaire autonome LTE-M ou NB-IoT

Un groupe électrogène, un compresseur, un conteneur, une cuve ou une benne louée reste souvent seul, la nuit, loin de tout lecteur : il doit émettre lui-même. Le traceur autonome associe un récepteur de positionnement par satellite (GNSS), un modem cellulaire, une carte SIM et une pile dans un boîtier fixé sur l’objet. Il se réveille, calcule sa position, l’envoie, puis se rendort.

Les deux technologies cellulaires conçues pour cet usage sont le LTE-M (LTE Cat-M1) et le NB-IoT, normalisés par le 3GPP dans la Release 13 ; la normalisation du NB-IoT a été achevée en juin 2016. La GSMA les classe parmi les réseaux basse consommation à longue portée (LPWA) en spectre licencié, optimisés pour des messages brefs, de la longueur d’un SMS environ (voir notre guide LPWAN, qui couvre aussi les réseaux non cellulaires).

Autonomie. La GSMA annonce, pour le LTE-M comme pour le NB-IoT, une durée de batterie pouvant atteindre 10 ans ou plus pour un large éventail d’usages. C’est un plafond, pas une promesse : il suppose que le modem dorme presque tout le temps. Deux mécanismes, décrits dans les guides de déploiement de la GSMA, le permettent :

  • PSM (Power Saving Mode) : l’objet reste inscrit sur le réseau mais cesse de l’écouter, et n’a pas à s’y rattacher à son réveil. Il peut dormir jusqu’à environ 413 jours, valeur maximale de la temporisation T3412 fixée par le 3GPP en Release 13. Pendant ce sommeil, il est injoignable : aucun SMS ni paquet ne lui parvient.
  • eDRX (extended Discontinuous Reception) : l’objet n’écoute le réseau qu’à intervalles espacés et reste joignable, avec un délai. Le guide LTE-M de la GSMA recommande d’accepter des cycles de 5,12 secondes à 43,69 minutes ; le guide NB-IoT liste des cycles allant jusqu’à 10 485,76 secondes, soit environ 175 minutes.

Conséquences pratiques. Sur un traceur en PSM, une demande de position n’arrive qu’au prochain réveil ; la GSMA recommande que l’objet contacte le serveur et que celui-ci lui réponde à ce moment. Le centre SMS conserve en général un message 7 jours : au-delà, une commande par SMS est perdue. Enfin, la temporisation d’inactivité de l’APN, typiquement de 4 heures, détache implicitement l’objet si la période T3412 choisie la dépasse : un réglage à vérifier avec le fournisseur de la carte SIM.

LTE-M ou NB-IoT. Le choix dépend du mouvement. Le LTE-M gère la mobilité en mode connecté (le passage d’une antenne à l’autre en cours de transmission) : il convient à un objet qui voyage, comme une benne sur un camion ou un groupe électrogène sur sa remorque. Pour le NB-IoT, le guide de la GSMA note qu’un objet en déplacement constant, surtout hors de sa zone de suivi (tracking area), doit se réenregistrer plus souvent, ce qui augmente la signalisation et la consommation. Il convient mieux à un objet posé pour la durée du chantier, comme une cuve ou un conteneur.

Couverture. Elle se vérifie à deux niveaux : la disponibilité du LTE-M ou du NB-IoT sur le réseau de la carte SIM, détaillée dans notre article sur la couverture LTE-M en France, et la couverture en internet mobile du lieu, par opérateur, sur « Mon réseau mobile », l’outil cartographique de l’Arcep. Le LTE-M répète en outre les messages pour étendre la couverture : CE Mode A, obligatoire, et CE Mode B, optionnel selon l’opérateur, conçu pour l’intérieur des bâtiments.

Coût de connectivité. Chaque traceur porte sa propre carte SIM : on réserve donc cette architecture aux objets dont la valeur ou la durée de location le justifie. Les critères de choix (format, réseau, forfait data ou SMS) sont détaillés dans notre guide de la carte SIM pour traceur GPS.

Architecture 3 : RFID ou codes au dépôt

La troisième approche ne localise rien : elle trace des passages. Chaque outil porte une étiquette RFID passive, sans pile, activée par le lecteur qui l’interroge, ou un code imprimé lisible au smartphone. On lit l’étiquette au chargement et au retour, avec un lecteur portable ou un portique fixe à la sortie du dépôt. En Europe, la RFID en ultra haute fréquence utilise la bande 865 à 868 MHz, dont les conditions d’usage sont harmonisées dans l’Union, avec une puissance limitée à 2 W e.r.p. par la norme harmonisée ETSI EN 302 208, qui couvre les lecteurs fixes comme portables.

Ce que l’on sait. Ce qui est sorti, quand, vers quel chantier si le chargement est rattaché à une affaire, et ce qui n’est pas revenu : la base d’une gestion de parc d’outillage fiable (inventaire, refacturation, location au bon nombre de jours). Ce que l’on ne sait pas : où se trouve l’outil entre deux lectures. Les étiquettes passives n’ont pas de pile ; le lecteur du dépôt passe par la connexion internet du site ou par un routeur 4G, soit une seule carte SIM pour tout le dépôt. Voir aussi notre guide RFID.

Les trois approches se combinent souvent : RFID ou codes pour l’inventaire du dépôt, balises Bluetooth pour l’outillage qui circule en fourgon, traceurs cellulaires pour les quelques objets de forte valeur qui restent seuls sur chantier.

Traceur outils chantier : comparatif des trois architectures

CritèreBalise Bluetooth et passerelle 4GTraceur LTE-M ou NB-IoT sur pileRFID ou codes au dépôt
Ce que l’on saitDernière position vue par un lecteur, présence dans un fourgon, entrées et sorties de dépôtPosition de l’objet à chaque réveil, où qu’il soit sous couvertureSorties et retours au dépôt, sans position
Objet seul la nuit sur un chantier videInvisible si aucun lecteur n’est à portéeLocalisé au prochain réveilInvisible
Énergie côté objetPile de la balise ; durée selon l’intervalle d’annonce et la puissancePile du traceur ; PSM et eDRX ; jusqu’à 10 ans ou plus selon la GSMA, selon l’usageAucune pour une étiquette passive
Portée ou couvertureDe moins d’un mètre à plus d’un kilomètre selon le Bluetooth SIG, réduite par le métal et le bétonRéseau mobile de l’opérateur, LTE-M ou NB-IoTAu passage devant le portique ou le lecteur portable
Cartes SIMUne par passerelle (fourgon, base vie, dépôt)Une par traceurAucune, ou une pour le routeur du dépôt
Matériel adaptéOutillage électroportatif, petit matériel qui circule en fourgon, banches ou échafaudages lus depuis la base vieGroupes électrogènes, compresseurs, conteneurs, cuves, bennes louéesTout le parc, en complément

Avant d’équiper un parc : les points à vérifier

  1. Classer le matériel par valeur et par mobilité : ce qui circule en fourgon, ce qui reste seul sur chantier, ce qui ne quitte que le dépôt.
  2. Vérifier la couverture des dépôts et de quelques chantiers types sur « Mon réseau mobile », et, pour un traceur LTE-M ou NB-IoT, que la technologie est ouverte sur le réseau de la carte SIM.
  3. Fixer la fréquence de position utile (une par jour, une par heure, une à chaque mouvement) : elle conditionne l’autonomie du traceur et le volume de data de la passerelle ; demander la durée de pile mesurée pour ce réglage, pas la valeur maximale.
  4. Pour les traceurs en PSM, vérifier comment le serveur envoie une commande, la durée de conservation des SMS et la temporisation d’inactivité de l’APN.
  5. Traiter la géolocalisation des salariés si des smartphones servent de lecteurs ou si un outil est attribué nominativement à une personne.

Ce que propose M2M Network

M2M Network fournit la connectivité de ces architectures, pour une passerelle de fourgon, de base vie ou de dépôt comme pour un traceur cellulaire. Vous pouvez choisir une carte SIM mono-opérateur sur Orange, SFR ou Bouygues Telecom, ou une carte SIM IoT multi-opérateurs qui bascule automatiquement d’un réseau à l’autre, utile pour une passerelle qui change de chantier, en SIM physique ou en eSIM. Une offre de data à la consommation, facturée au Mo, existe pour les objets qui émettent peu. Les cartes se commandent sur la boutique ; pour équiper un parc important, passez par la page contact.

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Questions fréquentes

Faut-il une carte SIM dans chaque balise Bluetooth ?

Non. La balise Bluetooth Low Energy n’a pas de modem cellulaire : elle diffuse un identifiant que la passerelle ou le smartphone capte. Seul le lecteur transmet au serveur par le réseau mobile, avec une carte SIM par passerelle, quel que soit le nombre de balises lues.

Quelle autonomie attendre d’un traceur LTE-M ou NB-IoT sur pile ?

La GSMA indique une durée de batterie pouvant atteindre 10 ans ou plus pour un large éventail d’usages, grâce aux modes PSM et eDRX. Ce chiffre suppose que le traceur dorme presque tout le temps : chaque position et chaque envoi consomment. Demandez au fabricant la durée mesurée pour la fréquence de position que vous allez configurer.

Peut-on retrouver un outil volé la nuit sur un chantier ?

Avec une balise Bluetooth, seulement si un lecteur passe à portée : sur un chantier vide, l’outil reste invisible. Un traceur cellulaire autonome envoie sa position à son prochain réveil, où qu’il soit sous couverture. C’est pourquoi on réserve le traceur cellulaire au matériel de valeur qui reste seul.

LTE-M ou NB-IoT pour une benne ou un groupe électrogène ?

Pour un objet qui voyage, le LTE-M est plus adapté : il gère la mobilité en mode connecté. Le guide de la GSMA note qu’un objet NB-IoT en déplacement constant doit se réenregistrer plus souvent, ce qui augmente sa consommation. Le NB-IoT convient mieux à un objet posé pour la durée du chantier, comme une cuve ou un conteneur, si le réseau de la carte SIM le propose.

Quelle portée pour une balise Bluetooth sur un chantier ?

Le Bluetooth SIG annonce une portée utile allant de moins d’un mètre à plus d’un kilomètre selon la puissance d’émission, l’antenne, la couche physique et les obstacles. Le métal, le béton et l’humidité atténuent le signal. Testez la lecture dans vos fourgons et conteneurs réels avant de généraliser.

Un traceur sur pile reçoit-il les commandes envoyées par SMS ?

Pas pendant son sommeil en mode PSM : il est alors injoignable. Selon la GSMA, le centre SMS conserve en général un message 7 jours, au-delà la commande est perdue. La GSMA recommande que le serveur attende que l’objet se manifeste pour lui répondre.

Sources