Utiliser le protocole BACnet avec LoRaWAN pour optimiser la gestion des bâtiments

La gestion des bâtiments, pour la température, l'ouverture des stores... est depuis des années automatisée. La récente envolée des coûts de l'énergie a mis en exergue le besoin d'améliorer encore cette gestion. Pour répondre à ce besoin, le protocole BACnet associé à LoRaWAN facilite le déploiement de réseaux de capteurs sans nécessiter de compétences spécifiques. Explications de Olivier Hersent.

Coauteur du protocole LoRaWAN, Olivier Hersent s'est également investi dans plusieurs entreprises et dans l’association Socracy, visant à améliorer le quotidien via des avancées technologiques. Il dirige la société Actility. Il décrypte ici l'intérêt à mettre en place des plateformes de dernière génération intégrant le protocole BACnet avec LoRaWan pour améliorer la gestion des bâtiments.

BACnet est un protocole utilisé dans le cadre de la gestion technique des bâtiments –GTB -, un domaine qui couvre les systèmes de chauffage, de ventilation/climatisation, d’ascenseurs, de sécurité incendie et d’éclairage. Pourquoi s’intéresser à ce protocole en 2026 ?

Le premier moteur est financier, car lié aux augmentations sensibles qu’ont connues les prix de l'énergie. Auparavant, les coûts associés étaient souvent considérés comme peu importants. Depuis la guerre en Ukraine, ils ont explosé. Conséquence directe, maîtriser la facture énergétique est devenu une préoccupation majeure. Il s'agit, par exemple, d'automatiser la gestion de la température d’un bâtiment en fonction de l'occupation des locaux. La réglementation a également joué un rôle important. Le décret BACS (Building Automation and Control System) modifié en 2023 est assorti de subventions. Ces deux moteurs ont motivé les projets et même réveillé le marché de la GTB. Dans un tout autre registre, le Covid a également joué un rôle en sensibilisant à l’importance de la qualité de l'air et donc des systèmes de ventilation gérés par la GTB. Un constat qui vaut surtout pour l'Italie. Les Français n'ont globalement pas pris ce facteur en compte.

Pouvez-vous décrire le protocole BACnet et son rôle ?

Rappelons d'abord le rôle des protocoles dans le contexte de la GTB. Dans les systèmes d'automatisation des bâtiments, la communication entre tous les composants, capteurs, passerelles... joue un rôle clé. Sans standardisation, l’intégration serait difficile, voire impossible. Des protocoles comme ModBus et BACnet répondent à ce besoin. BACnet est un vieux protocole existant depuis 1987, acronyme de Building Automation and Control network (réseau d'automatisation et de contrôle des bâtiments) et développé par l'American Heating Refrigerating and Air Conditioning Engineers (ASHRAE). Il permet de contrôler l'échange de données entre différents dispositifs et composants et définit 62 types d'objets standard, incluant des points de mesure, des alarmes, des programmes horaires... Cette normalisation des mesures et des unités (les « points »), est clé pour simplifier les intégrations, et elle représente la raison principale du succès de BACnet. Sur le terrain, il est fréquemment utilisé pour contrôler les systèmes de CVC (chauffage, ventilation, climatisation) dans les bâtiments commerciaux, industriels et résidentiels pour réguler la température, la qualité de l'air, l'humidité... BACnet agit comme l’Esperanto fédérateur de tous les systèmes du bâtiment, du CVC à l'éclairage, la gestion de l'énergie ou des stores....

Quel est l'intérêt d'intégrer BACnet avec LoRaWan ?

Dans quasiment tous les cas, les projets d'amélioration ou de mise en place de la GTB concernent des bâtiments existants. Ce qui passe bien sûr par l'ajout de composants, de capteurs notamment. Et impose de les connecter entre eux et avec des passerelles. L'utilisation de LoRaWAN évite tout recâblage, parce que ces composants vont être connectés par radio. Une économie réelle mais qui souvent ne représente pas le gain le plus important. Passer par des connexions sans fil permet d'installer les infrastructures nécessaires sans perturber l'occupation des locaux, en d'autres termes sans arrêter le travail ou sans imposer de déménager. Malgré ces avantages, l'option du câblage restait le plus souvent retenue pour plusieurs raisons. D'abord parce que les performances des protocoles radio étaient insuffisantes en termes de portée notamment. Des protocoles adaptés à de la domotique mais pas au BtoB. Autre option posant problème : la mise en place de réseaux "mesh", des réseaux fonctionnant par communication de proche en proche demeurait hasardeuse. Le simple déplacement d'une armoire dans un bureau pouvait altérer la transmission et, par suite, nécessiter le déplacement d'un technicien. Aujourd’hui, le marché a testé et validé les performances de LoRaWAN et le bouche-à-oreille a fonctionné. Mais si on le trouve désormais aussi fréquemment dans les projets de rénovation, c’est grâce à la disponibilité d’équipements réalisant une passerelle sans couture entre le riche écosystème LoRaWAN et le standard BACnet. Les techniciens du bâtiment n’ont pas besoin de se former à un nouvel écosystème, LoRaWAN leur apparaît comme une boîte noire qui réalise un câblage virtuel, mais fonctionne avec les automates existants via une représentation BACnet.

Quelle est l'implantation de ces passerelles aujourd’hui ?

On pensait initialement que les passerelles LoRaWAN allaient se diffuser naturellement sur la seule base des performances de la radio. Cela a été effectivement le cas pour nombre d’usages industriels (télérelève de l’eau par exemple) et sur les sites industriels (SNCF, Total, Renault Trucks…). Mais pas pour la GTB dans le bâtiment. L'une des raisons majeures est simple : la GTB est un marché très tendu qui manque de techniciens experts, les spécialistes en charge des systèmes de GTB sont toujours sur la brèche. Ils n’ont pas le temps de courir après les nouvelles technologies et de faire des intégrations complexes : il faut des solutions clés en main. Marier BACnet avec LoRaWAN leur facilite la tâche.

Techniquement, le convertisseur BACnet est souvent directement intégré dans une des passerelles LoRaWAN (qui est en fait un ordinateur embarqué sous Linux embarquant une carte radio). Les trames applicatives des capteurs LoRaWAN ne sont pas normées, et ce volontairement afin de simplifier l’adoption par les écosystèmes de capteurs existants. Le logiciel de conversion vers BACnet doit donc se charger de décoder les messages des capteurs LoRaWAN et les traduire dans la langue universelle BACnet. Idem dans l’autre sens pour les commandes à relayer de BACnet vers les actuateurs LoRaWAN. Cela fonctionne très bien pour tous les capteurs classiques. De plus en plus d'éditeurs de logiciels de GTB intègrent maintenant l’écosystème LoRaWAN via BACnet. Un engouement qui m'a même surpris : on voit désormais du LoRaWAN sur tous les stands dans les salons de GTB !

Comment mettre en œuvre ce type de projet ? Quelles sont les compétences nécessaires ? Comment choisir les équipements ? Quel ordre de prix ?

Pour l’intelligence du système et le contrôle central, je dirai qu’il faut s’appuyer au maximum sur les systèmes existants et bien maîtrisés par vos intégrateurs habituels, on trouve, par exemple, des logiciels comme Niagara ou PCVue très répandus en France. Éviter les buzzwords (« datawarehouse », « valoriser les données »), si vous ne savez pas dire clairement à quoi ça sert tout de suite… c’est probablement que vous n’en avez pas besoin !

Ensuite la partie radio elle-même est assez simple : les bornes LoRaWAN pour le bâtiment sont très compactes et ressemblent à des bornes Wi-Fi. Leur installation ne présente aucune complexité, et le réseau s'auto-organise. Un seul écueil très important à éviter : tout comme le Wi-Fi d’entreprise n’est pas la juxtaposition de bornes Wi-Fi grand public, mais un système centralisé, un réseau LoRaWAN qui comprend plusieurs antennes doit avoir un seul contrôleur (le « LoRaWAN Network Server » ou LNS) qui coordonne l’activité de toutes les antennes et la gestion du réseau. Le fait d’avoir plusieurs antennes augmente fortement la qualité de service car les antennes LoRaWAN collaborent, c’est nécessaire dès que vous avez des projets d’ampleur (bâtiment de plus de 6 étages, stade, etc.).

C’est sur le LNS (ou une des passerelles LoRaWAN embarquant la fonction LNS) que sont déclarés tous les capteurs LoRaWAN, et le plus souvent la passerelle vers BACnet est également colocalisée avec le LNS. Le LNS inclut bien entendu aussi d’autres interfaces vers par exemple http ou mqtt, deux protocoles ouverts très courants par lesquels vous pouvez récupérer les messages bruts ou décodés des capteurs sur tout système informatique. En dehors de BACnet, il faut mentionner Modbus et OPC-UA : souvent, le LNS intègre aussi des conversions vers ces protocoles. ModBus est également très employé en GTB. Son usage n’est pas normalisé donc il faut toujours l’intervention d’un expert, mais certains acteurs, par tradition, vont parfois préférer l’utiliser. OPC-UA se trouve dans les plus grandes structures et le monde industriel.

En général, les installateurs vont préférer que tout le système reste autonome, afin qu’aucun automatisme ne dépende du fonctionnement d’une connexion Internet. C’est aussi nécessaire pour obtenir certains niveaux de subventions (classe A) dans le cadre du décret BACS. Pour les collectivités engagées dans un projet de Smart City, il faut savoir que ces petits réseaux autonomes de bâtiments peuvent être fédérés dans un réseau plus large, par exemple de télérelève, c’est la fonction d’itinérance LoRaWAN, définie par le standard.

Côté financier, le coût d'une antenne LoRaWAN est de l'ordre de 500 euros, celui d'un capteur de 100 euros. L'installation et l'achat peuvent représenter un budget, mais qui restera dans tous les cas bien moins onéreux qu'avec des solutions filaires, surtout si on prend en compte le fait que le bâtiment peut rester occupé pendant la mise en place.