L’exposition du public créée par le compteur communicant. Protocole et résultats de mesure

24/12/2017
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L’exposition du public créée par le compteur communicant. Protocole et résultats de mesure

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	    <date dateType="Created">Sun 24 Dec 2017</date>
	    <date dateType="Updated">Mon 29 Jan 2018</date>
            <date dateType="Submitted">Fri 10 Aug 2018</date>
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REE N°4/2017 Z69 URSI DOSSIER 2 L’exposition du public créée par les compteurs communicants Protocole et résultats de mesure Jean-Benoît Agnani, Emmanuelle Conil Agence nationale des fréquences, URSI commission K Introduction L’Agence nationale des fréquences (ANFR) est un établis- sement public placé auprès du ministère en charge des com- munications électroniques. Elle gère l’intégralité du spectre radioélectrique. En matière d’exposition du public, elle vérifie notamment le respect des valeurs limites d’exposition dans la bande radioélectrique. A ce titre elle vérifie en particulier au travers d’études, l’exposition créée par les compteurs com- municants qui émettent ou rayonnent dans la bande radioé- lectrique. Le présent document présente une synthèse des résultats obtenus dans le laboratoire du Centre de contrôle international de l’ANFR et sur le terrain [1] [2] [3] [4] [5], et explicite la méthode de mesure. Principe de fonctionnement Les compteurs communicants mesurent en permanence la quantité de l’énergie sous la forme d’un index. L’index est envoyé par radio ou CPL à un concentrateur/passerelle qui gère une grappe de compteurs et envoie des informations à l’ordinateur d’un centre de contrôle en utilisant le réseau de téléphonie mobile (GPRS ou 3G). La technologie CPL est déployée pour les compteurs élec- triques avec le compteur Linky. Le signal CPL est superposé au signal 50 Hz et utilise les câbles électriques. Il existe actuellement deux types de technologie pour les compteurs CPL : s ' s 'QUISERADÏPLOYÏÌPARTIRDE Il coexiste ainsi sur l’ensemble du réseau des grappes de technologie G1 et des grappes de technologie G3. Le type G1 utilise deux fréquences en modulation S-FSK (Spread &REQUENCY3HIFT+EYING  K(ZETK(Z0OURLATECHNO- logie G3, la bande de fréquence utilisée est comprise entre 35,9 kHz et 90,6 kHz avec une modulation de type OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) avec 36 por- teuses dans le cas du Linky. Chaque compteur peut également servir de relais (rou- tage) en répétant les informations qui sont destinées à un compteur plus éloigné du concentrateur, pour lequel le signal reçu directement serait trop faible pour être transmis correcte- ment. La stratégie de sélection du « meilleur chemin » entre le concentrateur de chaque compteur dépend de la technologie déployée. Plusieurs compteurs peuvent temporairement être routeurs/répéteurs sur un chemin donné et des compteurs sont susceptibles de relayer l’information plus souvent que d’autres, voire de répéter les informations systématiquement. Les compteurs Linky étudiés n’étaient pas équipés d’émet- teurs radio Linky (ERL). Les ERL sont des modules optionnels, Smart meter stores consumed energy in the form of an index. Index is sent by radio (169 MHz or 868 MHz) or PLT (power line transmission 35.9 – 90.6 kHz) to a gateway. The exposure levels created by smart meters are very low with respect to the regulatory limit values. To assess conformity of the exposure to electromagnetic field below 100 kHz, measurements of the maximum field are carried out at 20 cm of the meter in the PLT band whereas measurements for radiometers above 100 kHz are different: distance of measurement is 50 cm above 300 MHz and 1 m below 300 MHz. Time average and spatial average are computed to take thermal effects into account. ABSTRACT Le compteur intelligent stocke l'énergie consom- mée sous la forme d'un indice. Celui-ci est en- voyé par radio (169 MHz ou 868 MHz) ou CPL (courants porteurs en ligne à des fréquences de 35,9 à 90,6 kHz) vers un concentrateur. Les niveaux d'exposition créés par les compteurs intelli- gents sont très faibles comparés aux valeurs limites régle- mentaires. Pour évaluer la conformité de l'exposition au champ élec- tromagnétique, en dessous de 100 kHz les mesures du champ maximal sont effectuées à 20 cm du compteur opérant en CPL, alors que les mesures pour les émetteurs opérant dans des bandes supérieures à 100 kHz sont ef- fectuées à une distance de 50 cm au-dessus de 300 MHz et de 1 m en dessous. La moyenne temporelle et spatiale est calculée pour tenir compte des effets thermiques. RÉSUMÉ URSI DOSSIER 2 70 ZREE N°5/2017 destinés à être installés par le client d’un distributeur d’énergie, qui permettront de transmettre en temps réel les données du compteur Linky vers les appareils situés à l’intérieur du domi- cile. Ces ERL seront fournis aux utilisateurs par des fournisseurs tiers et associés aux offres de services qu’ils proposeront. Les autres compteurs utilisés pour le gaz ou l’eau utilisent des techniques radioélectriques classiques pour la transmis- sion des index dans les bandes 169 ou 868 MHz. Réglementation %N &RANCE LE DÏCRET N² 
 DU  MAI  ;= fixe les valeurs-limites d’exposition du public aux champs électromagnétiques émis par les équipements utilisés dans les réseaux de télécommunication ou par les installations radioélectriques. Ces limites ont été proposées, au niveau international, par le comité de protection contre les rayon- nements non ionisants (ICNIRP), association officiellement reconnue par l’Organisation mondiale pour la santé (OMS), dans son guide pour l’établissement de limites d’exposition aux champs électrique, magnétique et électromagnétique en 1998. L’Union Européenne a repris ces valeurs dans sa RECOMMANDATION#%;= Pour la partie radioélectrique en France, le tableau natio- nal de répartition des bandes de fréquences (TNRBF) [8] précise, pour chaque bande de fréquences, les services de radiocommunication autorisés en France et les affectataires correspondants. La réglementation française établie par le TNRBF s’appuie sur la réglementation européenne et, notamment pour ce qui concerne les dispositifs à courte portée, sur la décision d’exécution de la commission du 11 décembre 2013 [9] mo- DIlANTLADÏCISION#%RELATIVEÌLHARMONISATIONDU spectre radioélectrique en vue de l’utilisation de dispositifs à courte portée (et abrogeant la décision 2005/928/CE). Pour la partie CPL, le niveau d’émission des communi- cations CPL qui circulent de façon bidirectionnelle entre concentrateurs et compteurs Linky s’exprime en niveau de tension par rapport à une impédance de ligne donnée. La norme NF EN 50065-1 (juillet 2012) [10] fixe des gabarits de niveau de tension d’émission maximale pour une impé- dance normalisée. Ces niveaux dépendent de la valeur de la fréquence d’émission. Les niveaux de tension émis par le concentrateur et par les compteurs aux fréquences CPL Linky sont situés entre 114 et 134 dBμV (technologies G1 et G3, pour une impédance normalisée). Ces niveaux sont iden- tiques pour l’ensemble des trames émises et ne dépendent pas de la distance entre le concentrateur et les compteurs. Conditions de mesure Les méthodes de mesure pour l’évaluation de la confor- mité diffèrent selon que la fréquence se situe en dessous ou au-dessus de 100 kHz. En effet, les restrictions de base (valeurs limites d’exposition) définies dans le décret n° 2002- DUMAISEXPRIMENTENDENSITÏDECOURANTEN dessous de 100 kHz, alors que c’est le débit d’absorption spécifique (DAS), considéré sur une exposition de durée de six minutes, qui est pris en compte à partir de 100 kHz. Ainsi, en dessous de 100 kHz, les normes techniques de mesure considèrent : s UNEDISTANCEDECMENTRELASOURCEETLASONDEDEME- sure (valeur par défaut définie dans la norme de base IEC 
  s UNESEULEHAUTEURDEMESUREENFACEDUCOMPTEUR s LAVALEURINSTANTANÏEMAXIMALEDUCHAMP Figure 1 : Principe de fonctionnement des compteurs communicants. REE N°5/2017 Z 71 L’exposition du public créée par les compteurs communicants s LESCOMPOSANTESÏLECTRIQUEETMAGNÏTIQUEDUCHAMP Au-dessus de 100 kHz : s UNEDISTANCEDEMESUREDE MOUMSELONQUELON est respectivement au-dessous ou en-dessus de 300 MHz, SELONLANORME.&%.AUPARAGRAPHE s LAVALEUREFlCACEDUCHAMPSURSIXMINUTES s UNMOYENNAGESPATIALDUCHAMPÌTROISHAUTEURSDEME- SURE M  MET MPOURPRENDREENCOMPTE une valeur moyenne de l’exposition sur le corps entier s LACOMPOSANTEÏLECTRIQUEDUCHAMPDÒSLORSQUELAMESURE a lieu en onde formée. Résultats de mesure Les résultats de mesure sont donnés pour deux types de compteurs : le compteur Linky pour l’électricité qui fonc- tionne par CPL et le compteur SUEZ pour l’eau qui fonctionne par radio. Compteur Linky Du fait du champ proche, la mesure des deux compo- santes électrique et magnétique est nécessaire pour déclarer la conformité. Les valeurs-limites sont pour la bande de fréquence des compteurs Linky (35,9 - 90,6 kHz), de 6,25 μT pour le champ MAGNÏTIQUEET6MPOURLECHAMPÏLECTRIQUE Mesures en laboratoire Les mesures en laboratoire se sont déroulées au centre de contrôle international de Rambouillet. En laboratoire, les compteurs sont interrogés par un mo- dem qui joue le rôle de concentrateur. Des scripts fournis par ENEDIS permettent de reconstituer différents scénarios. Le premier scénario testé (mode ping) consiste en un échange de messages élémentaires entre le modem et le compteur, à l’image des requêtes du concentrateur pour surveiller l’état du réseau basse tension. L’intervalle entre ces requêtes est fixé à un rythme rapide, facilitant la caractérisation des rayon- nements en laboratoire. Un compteur G1 et un compteur G3 fournis par ENEDIS ont été testés. Le second scénario (mode collecte) simule l’envoi des index qui se déroule une fois par nuit. La valeur instantanée maximale mesurée ne dépend pas du nombre de trames envoyées et il a été montré en labora- toire que les résultats étaient similaires quel soit le scénario. Le bilan des mesures des niveaux de champ maximum mesurés dans la bande de fréquences CPL utilisée par Linky pour la surveillance du réseau (« ping ») et pour la collecte en laboratoire à 20 cm en face respectivement de deux mo- dèles différents de compteur Linky est le suivant : Figure 2 : Photo de la sonde de mesure magnétique devant un compteur Linky. Champ électrique Champ magnétique Valeur-limite réglementaire 87 V/m 6,25 +T Compteur Linky G1 avec CPL ping 1 V/m 5.10-4 +T avec CPL collecte 1 V/m 6.10-4 +T sans CPL 0,15 V/m 1.10-4 +T Compteur Linky G3 avec CPL ping 1,8 V/m 6.10-3 +T avec CPL collecte 1,7 V/m 5.10-3 +T sans CPL 1,4 V/m 1.10-3 +T Tableau 1 : Résultats en laboratoire de l’exposition créée par Linky. URSI DOSSIER 2 72 ZREE N°5/2017 Comparaison des niveaux d’exposition avec différents équipements Tous les appareils électriques induisent dans leur voisi- nage des champs électriques et magnétiques. L’exposition aux champs électromagnétiques émis par les appareils élec- triques domestiques est le plus souvent évaluée à une dis- tance de 30 cm comme indiqué dans la norme IEC 62233 (Méthodes de mesure des champs électromagnétiques émis par les appareils électrodomestiques et appareils similaires en relation avec l’exposition humaine). Cette partie compare donc les niveaux de champ électro- magnétique mesurés à 30 cm du compteur Linky avec ceux des différents équipements suivants : s COMPTEURÏLECTRIQUEDANCIENNEGÏNÏRATION s LAMPEmUOCOMPACTEDE7 s ALIMENTATIONDUNORDINATEURPORTABLEENCHARGE s éCRANPLATDETÏLÏVISIONDE s éCRANCATHODIQUEDETÏLÏVISION#24  s PLAQUEDECUISSONÌINDUCTIONPORTATIVEDE7 s PERCEUSESANSlL Dans les configurations testées, les compteurs Linky rayonnent lors des communications CPL des niveaux de champ magnétique légèrement supérieurs à ceux des anciens compteurs, comparables à d’autres équipements comme un écran plat de télévision ou l’alimentation d’un PC en charge. En laboratoire, le champ électrique mesuré à proximité du compteur Linky est du même ordre de grandeur que le champ électrique mesuré à proximité d’un compteur élec- trique d’ancienne génération, environ 1 V/m. Tableau 2 : Comparaison en laboratoire des niveaux de champ magnétique mesurés à 30 cm de différents équipements dans la bande de fréquences 30-95 kHz contenant la bande de fréquence Linky. Tableau 3 : Comparaison en laboratoire des niveaux de champ électrique à 30 cm de différents équipements mesurés dans la bande 1,2 kHz -100 kHz. REE N°5/2017 Z 73 L’exposition du public créée par les compteurs communicants Mesures sur le terrain Les mesures ont été réalisées in situ chez des particuliers disposant d’un compteur Linky G1 en fonctionnement pour différentes configurations comme le montrent la figure 3. Les mesures ont été réalisées à proximité de différents compteurs G1 installés soit à l’intérieur, soit à l’extérieur, en fonctionnement réel dans des habitations. Les résultats montrent une certaine variabilité des niveaux d’exposition mesurés. Les niveaux de champ magnétique maximal mesu- rés à 20 cm des compteurs varient entre 0,01 μT et 0,06 μT c’est-à-dire entre 100 et 600 fois moins que la valeur limite réglementaire de 6,25 μT dans cette bande de fréquence. Les niveaux de champ électrique maximal mesurés à 20 cm des compteurs varient entre 0,25 et 2 V/m, c’est-à-dire entre ETFOISMOINSQUELAVALEURLIMITERÏGLEMENTAIREDE V/m dans cette bande de fréquence. Compteur SUEZ Le module radio émet en FSK sur une largeur de canal de 12,5 kHz dans la bande des 169 MHz. La valeur limite en champ électrique est de 28 V/m. Mesures en laboratoire La procédure permet de forcer la transmission de trames de tests lors de la pose et de contrôler directement sur site la qualité de la transmission radio. Cette procédure sera utilisée pour les mesures en laboratoire. Les niveaux de champs relevés ont été moyennés sur SIXMINUTES ENAPPLICATIONDUDÏCRETN²
SURLES valeurs limites d’exposition aux ondes électromagnétiques. Les résultats de la mesure sont reportés dans le Tableau 4, le champ électrique crête étant donné à titre informatif. Mesures sur le terrain Un logiciel d’acquisition des données a été développé pour permettre l’enregistrement sur de longues durées (plus de 24h) des émissions des équipements sous test. Les valeurs RMS moyennées sur six minutes sont enregistrées TOUTESLESSIXMINUTESLESVALEURSCRÐTESSONTENREGISTRÏES toutes les secondes lorsque le compteur est en émission et toutes les six minutes sinon. Pour les modules intégrés aux compteurs, la mesure est CENTRÏESURLAFRÏQUENCE -(ZAVECUNELARGEUR Figure 3 : Photos des mesures Linky sur le terrain. Figure 4 : Photo de la mesure large bande 100 kHz – 6 GHz en champ électrique en face d’un module radio du compteur SUEZ. Hauteur Champ électrique moyen Champ électrique crête 1,7 m 0,04 V/m 1,12 V/m 1,5 m 0,05 V/m 1,10 V/m 1,1 m 0,04 V/m 1,22 V/m Moyenne spatiale 0,04 V/m 1,15 V/m Tableau 4 : Champ électrique créé par un compteur SUEZ à 1 m. URSI DOSSIER 2 74 ZREE N°5/2017 de bande de 10 MHz qui couvre très largement l’amplitude spectrale du signal émis par le compteur. Conformément à ce qui était attendu, les niveaux de champ moyenné sur six minutes sont très faibles, entre 0,03 et 0,04 V/m dans la buanderie à 1 m du compteur. Les niveaux mesurés sont très faibles comparés à la valeur limite réglementaire qui est de 28 V/m à la fréquence d’émis- sion du compteur. Pour conclure Les niveaux d’exposition créés par les émissions (inten- tionnelles pour les compteurs radio eau et gaz, non inten- tionnelles pour le compteur CPL pour l’électricité) sont très faibles vis-à-vis des valeurs limites réglementaires. Les dis- positifs radioélectriques fonctionnent en effet sur pile, avec une longévité représentant un enjeu pour les fournisseurs d’énergie. Leur sobriété énergétique implique ainsi de faibles niveaux d’émission radioélectrique. Par ailleurs, dans le cas de Linky, la tension des signaux CPL est limitée à quelques volts pour des raisons de compatibilité électromagnétique avec l’environnement, ce qui limite également les niveaux d’exposition. Les données disponibles sur l’exposition des personnes aux champs électromagnétiques émis par des sources radiofréquences proviennent aujourd’hui en grande partie de mesures utilisées pour l’évaluation de la conformité des dispositifs émetteurs, comme c’est par exemple le cas pour les téléphones mobiles. Ce type de mesures normalisées, si elles ne représentent pas nécessairement des situations d’ex- position de la vie réelle, ont cependant l’avantage de simuler des pires cas d’exposition et d’assurer une reproductibilité de la mesure pour un environnement donné. Dans son nouveau protocole, l’ANFR introduit des me- sures informatives pour les objets connectés pour mieux COMPARER LES NIVEAUX DEXPOSITION ENTRE EUX  EN DESSOUS de 100 kHz des mesures informatives sur six minutes sont introduites alors que la valeur crête est relevée au-delà de 100 kHz. Par ailleurs pour les objets connectés au-delà de 100 kHz, les mesures informatives considèrent une seule distance de 50 cm. Ces mesures constituent également un point d’entrée au niveau sanitaire, notamment pour l’avis de l’Agence nationale de sécurité sanitaire, alimentation, environnement, travail (ANSES) et le rapport d’expertise collective relatif à l’exposi- tion de la population aux champs électromagnétiques émis par les « compteurs communicants » [11]. Références [1] ANFR, « LINKY VOLET 1 : mesures en laboratoire », ANFR, Mai 2016. [En ligne]. Available: http://www.anfr.fr/ fileadmin/mediatheque/documents/expace/2016-05-30_ Rapport_technique_compteur_vdef2.pdf. [2] ANFR, « LINKY VOLET 2 Mesures complémentaires en laboratoire », Septembre 2016. [En ligne]. Available: http://www.anfr.fr/fileadmin/mediatheque/documents/ expace/2016-09-22_Rapport_technique_compteur_ Volet_2_vf.pdf. [3] ANFR, « LINKY VOLET 3 : mesures sur le terrain », Septembre 2016. [En ligne]. Available: http://www.anfr.fr/ fileadmin/mediatheque/documents/expace/2016-09-22_ Rapport_technique_compteur_Volet_3_vf.pdf. [4] ANFR, « COMPTEUR SUEZ », Novembre 2016. [En ligne]. Available: http://www.anfr.fr/fileadmin/mediatheque/documents/ expace/2016_Rapport_technique_compteur_Suez.pdf. [5] ANFR, « COMPTEUR GAZPAR », Décembre 2016. [En ligne]. Available: http://www.anfr.fr/fileadmin/mediatheque/documents/ Figure 5 : Relevé des valeurs moyennes sur 6 minutes du champ électrique à l’intérieur d’un domicile. REE N°5/2017 Z 75 L’exposition du public créée par les compteurs communicants expace/2016-12-21_Rapport_technique_compteur_ Gazpar_vf__2_.pdf. [6] LEGIFRANCE, « Décret n° 2002-775 du 3 mai 2002 », [En ligne]. Available: https://www.legifrance.gouv.fr/ affichTexte.do?cidTexte=JORFTEXT000000226401. [7] Commission européenne, « Recommandation 1999/519/ CE », [En ligne]. Available: http://eur-lex.europa.eu/legal- content/FR/TXT/?uri=CELEX:31999H0519. [8] ANFR, « Tableau national de répartition des bandes de fréquences », février 2016. [En ligne]. Available: http://www. anfr.fr/fileadmin/mediatheque/documents/tnrbf/TNRBF_ Ed2013_Mod8_-_Version_du_19_f%C3%A9vrier_2016. pdf. [9] Commission européenne, « Décision d’exécution de la commission du 11 décembre 2013 », [En ligne]. Available: http://eur-lex.europa.eu/legal-content/FR/TXT/?uri= CELEX%3A32013D0752. [10] Norme Française, NF EN 50065-1 : Transmission de signaux sur les réseaux électriques basse tension dans la bande de fréquences de 3 kHz à 148,5 kHz - Partie 1 : règles générales, bandes de fréquences et perturbations électromagnétiques, 2012. [11] ANSES,«Compteurscommuniquants,avisdel'Ansesetrapport d'expertise collective », décembre 2016. [En ligne]. Available: https://www.anses.fr/fr/system/files/AP2015SA0210Ra.pdf. LES AUTEURS Jean-Benoît Agnani est ingénieur Télécom Bretagne PROMOTION %N ILADÏBUTÏSACARRIÒRECHEZ Dassault Aviation dans le cadre du programme Rafale en particulier sur les aspects surface équivalente radar et vul- nérabilité électromagnétique. En 2000, il a rejoint l’Agence nationale des fréquences et, en 2012, il est nommé res- ponsable du Département étude de l’exposition du public aux ondes électromagnétiques à la Direction de la stratégie dont il devient le directeur adjoint en novembre 2016. Emmanuelle Conil est ingénieur Centrale Lille (promotion 2002) et a obtenu un doctorat en physique de l’Institut national polytechnique de Grenoble en 2005. En 2006, elle intègre le pôle R&D d’Orange, au sein duquel elle par- ticipe à de nombreux projets nationaux et internationaux relatifs à l’exposition aux ondes électromagnétiques. En 2014, elle a rejoint l’Agence nationale des fréquences où elle est en charge des études sur l’exposition du public aux ondes électromagnétiques.