Brevet FR2668613A1 — publié le 19920430

Système de détection et d'identification d'objets ou de personnes L'invention se rapporte à un système de détection et d'identification d'objets ou de personnes à leur passage dans une ou plusieurs zones de contrôle, comprenant d'une part un appareillage de détection affecté à chacune de ces zones et comportant un dispositif d'émission d'un champ magnétique alternatif et d'autre part des répondeurs portés respectivement par les objets ou les personnes à détecter, chaque répondeur comportant un récepteur sensible audit champ magnétique et un émetteur dont le fonctionnement est déclenché par le récepteur lorsque celui-ci reconnaît la présence du champ magnétique et qui diffuse alors un signal codé à destination d'un récepteur que comporte l'appareillage de détection. Les systèmes de ce genre suscitent un intérêt croissant dans nombre de domaines. On peut citer parmi eux celui des maisons de retraite et celui de la lutte anti-vol. L'évolution démographique aboutit à un vieillissement de la population, auquel il doit être répondu par la multiplication de résidences et maisons de retraite offrant des services efficaces, rapides et personnalisés. L'un de ces services consiste en la détection des fugues que font certains pensionnaires, qui permet de rechercher les personnes fugueuses au plus tôt et de les ramener sans encombres, alors qu'elles auraient pu éprouver les plus grandes difficultés à retrouver d'elles-mêmes le chemin du retour. En détectant le passage anormal de telle ou telle personne en un point de sortie du domaine d'une maison de retraite, il est possible de prévenir toute conséquence fâcheuse d'une fugue. Dans le domaine des milieux professionnels, les sociétés industrielles ou commerciales doivent, quelle que soit leur activité, investir, parfois de manière très lourde, dans divers équipements qui leur sont nécessaires, en matière d'informatique, de télécopie, etc. Pour ces entreprises, il est important de préserver leur capital, alors que l'on sait que les disparitions d'objets pour cause de vol n'y sont pas rares. La détection du passage indu de tels objets en certains endroits, tels que les portes d'accès des locaux des entreprises, permet de réaliser une protection efficace des équipements qu'elles détiennent. Dans un système de détection du genre considéré, il est prévu d'introduire dans chaque objet ou de faire porter à chaque personne à surveiller un répondeur qui coopère avec un appareillage de détection placé en chaque zone de contrôle pour que le passage d'un objet ou d'une personne soit signalé. Afin de permettre un fonctionnement du système sur de très longues périodes de temps sans entretien, il importe que la consommation des répondeurs en énergie électrique d'alimentation soit la plus faible possible. Or, on a constaté que les répondeurs des systèmes connus comportaient des circuits complexes et relativement gourmands, de sorte qu'ils ne peuvent être miniaturisés et que leurs batteries d'alimentation autonme n'ont pas une longue durée de vie et doivent être changées à des intervalles trop rapprochés. Cela représente une sujétion fort gênante, d'autant plus que les répondeurs sont nombreux. La présente invention a notamment pour but de remédier à cet inconvénient. Selon l'invention, chaque répondeur comporte un circuit électronique alimenté par une batterie propre, lequel comprend un dispositif interrupteur à très faible puissance de commande, constitué par exemple par un transistor BIFET, qui est susceptible, sous l'effet du seul signal reçu par un élément sensible audit champ magnétique, de fermer le circuit d'alimentation de l'émetteur. Ainsi, en l'absence de champ magnétique d'excitation, l'émetteur ne fonctionne pas et la consommation du répondeur est nulle. Il s' ensuit que la puissance d'alimentation nécessaire à celui-ci est réduite au minimum, ce qui conduit à une très longue durée de vie.Par exemple, en utilisant comme batterie d'alimentation du répondeur une pile au lithium, on peut compter sur une autonomie du répondeur, sans échange de la pile, correspondant à environ 20 000 émissions, soit en moyenne une dizaine d'années. Dans le même souci de réduire la consommation des répondeurs, il convient que le circuit de chacun de ceux-ci comprenne un dispositif temporisateur qui arrête automatiquement le fonctionnement de l'émetteur au bout d'un temps d'émission prédéterminé, par exemple une seconde. En pratique, pour permettre le fonctionnement simultané de plusieurs répondeurs avec un même appareillage de détection, on peut régler ledit temps prédéterminé à une valeur différente pour chacun des répondeurs, comprise par exemple entre 1 et 3 secondes. De préférence, l'élément sensible du récepteur de chaque répondeur est un bobinage accordé sur la fréquence démission du champ magnétique. On a constaté que la sensibilité du répondeur était améliorée lorsque ce bobinage était composé de deux bobines connectées en parallèle et disposées parallèlement avec un certain ecartement, le reste du circuit du répondeur pouvant prendre place entre celles-ci. D'une manière avantageuse, la voie de transmission du signal codé de l'émetteur d'un répondeur vers le récepteur d'un appareillage de détection est indépendante de la voie de transmission inverse utilisant ledit champ magnétique alternatif. Cette voie indépendante peut être par exemple une voie de transmission radio. Par ailleurs, le champ magnétique alternatif créé par l'appareillage de détection est de préférence rayonné par une boucle d'émission formée de plusieurs spires identiques juxtaposées et accordée sur la fréquence du champ magnétique. Lorsque l'appareillage de détection et son dispositif d'émission d'un champ magnétique alternatif sont fixes, ladite boucle d'émission est avantageusement disposée à plat dans le sol, enterrée à faible profondeur sous la surface de celui-ci, par exemple aux abords de zones dangereuses dans le jardin d'une maison de retraite. L'appareillage de détection et son dispositif d'émission peuvent aussi constituer un ensemble mobile tel qu'un appareil portable analogue aux détecteurs du type "poêle à frire" et utilisable de manière semblable pour détecter et identifier, par exemple aux fins d'inventaire, divers objets portant chacun un répondeur particulier. Le système selon l'invention se prête à de nombreuses applications. Il permet la détection automatique de tout objet ou personne circulant à travers des zones de contrôle définies en fonction des particularités de chaque application. Dès détection, un message précisant, à partir du code émis par le répondeur, les caractéristiques de l'événement détecté peut être diffusé et enregistré de toute manière voulue pour aboutir à un traitement approprié de l'événement.Outre la détection de fugues de personnes âgées en maison de retraite ou de personnes désorientées en milieu hospitalier, la détection de vols d'objets et la localisation de personnes dans un bâtiment, le système peut trouver application en domotique, pour le contrôle d'accès ou la gestion horaire, pour l'établissement automatique d'inventaires de matériels, etc, tout cela à l'aide de répondeurs ne nécessitant aucune opération d'entretien pendant de très longues périodes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en regard des dessins annexés, d'un exemple de réalisation non limitatif. La figure 1 représente schématiquement un poste de contrôle faisant partie d'un système de détection selon l'invention. La figure 2 représente le bloc-diagramme de llappareil- lage du poste de contrôle de la figure 1 et d'un répondeur coopérant avec celui-ci. La figure 3 représente le bloc-diagramme du répondeur de façon plus détaillée. La figure 4 représente un schéma simplifié du répondeur. La figure 5 représente une disposition possible des éléments d'un répondeur. La figure 6 illustre le mode de modulation codée du signal émis par le répondeur. Le poste de contrôle que montre schématiquement la figure 1 est destiné à détecter et à identifier une personne P cheminant sur une allée A à son passage en une zone Z. I1 comprend un émetteur fixe composé d'un générateur de courant alternatif à 132 kHz qui est placé dans un boîtier 1 monté sur un poteau 2 et, connectée audit générateur par un câble 3, une boucle 4 enterrée à faible profondeur sous la surface de l'allée A. Cette boucle, de forme rectangulaire, qui définit la zone de contrôle Z, émet un champ magnétique alternatif que traverse toute personne P franchissant la zone Z.Celle-ci porte à son bras, sous forme d'un bracelet, un petit répondeur 5 contenant un récepteur sensible au champ magnétique de la boucle 4 et un émetteur radio fonctionnant sous la commande du récepteur et émettant alors un signal HF modulé à destination d'un récepteur installé dans le boîtier 1 et connecté à une antenne de réception 6 montée sur celui-ci. Lorsqu'une personne P se présente dans la zone de contrôle Z, le récepteur du répondeur 5 qu'elle porte capte le champ magnétique à 132 kHz émis en permanence par la boucle 4 et, de ce fait, déclenche le fonctionnement automatique de l'émetteur également inclus dans le répondeur. Cet émetteur diffuse un signal HF modulé suivant un code d'identification affecté à la personne P, qui est reçu par le récepteur fixe via son antenne 6. Une information comprenant le code de la personne et la désignation de la zone de contrôle Z que celle-ci vient de traverser est aussitôt transmise à une station centrale (non représentée) à laquelle sont reliés d'autre postes de contrôle semblables et qui traite et permet l'exploitation des informations collectées sur les déplacements des diverses personnes P placées sous surveillance. Dans le présent exemple, conformément à la figure 2, le boîtier 1 de poste de contrôle contient un générateur 7 fournissant un signal sinusoïdal à 132 kHz, un amplificateur de puissance 8 qui reçoit ce signal et à la sortie duquel est connectée, via le câble 3, la boucle d'émission 4 enterrée en surface, un récepteur 9 dont l'entrée est reliée à l'antenne 6, et un bloc d'alimentation 10 relié au secteur électrique et alimentant les éléments 7, 8, 9 précités. Quant au répondeur 5, il comporte essentiellement un bobinage 11, un récepteur 12 attaqué par ce dernier, un émetteur 13 couplé à une antenne 14 et une batterie d'alimentation 15. Lorsque la bobine 11 capte le champ magnétique alternatif créé par la boucle 4, le récepteur 12 se trouve excité et autorise l'alimenté tation par la batterie 15 de l'émetteur 13 qui émet alors un message codé par son antenne 14, lequel est reçu par le récepteur 9, via son antenne 6. Celui-ci délivre alors l'information correspondante sur une sortie multiple S. Plus en détail, suivant la figure 5, le récepteur se compose d'une cellule de détection 12a et d'un interrupteur électronique 12b, ce dernier, commandé par la cellule 12a, étant interposé entre la batterie 15 et l'entrée d'alimentation de l'émetteur 13 par l'intermédiaire d'un circuit de temporisation 16 qui met fin à l'alimentation de l'émetteur au bout d'un temps déterminé. En outre, un circuit de modulation 17 est prévu, qui contient en mémoire le code d'identification affecté au répondeur 5 et assure une modulation correspondante du signal produit par l'émetteur 13. Comme le montre la figure 4, le bobinage 11 du répondeur 5 est accordé en parallèle par un condensateur 18 sur la fréquence de 132 kHz du champ magnétique rayonné par la boucle fixe 4. La cellule de détection 12a est composée d'une diode 19, de préférence d'un type à faible chute de tension directe (0,2 V), et d'une résistance 20 et l'interrupteur électronique 12b est un "BIFET11, c'est-à-dire un composant électronique comprenant un transistor à effet de champ "FET" 21 suivi d'un transistor bipolaire 22. Un tel composant présente la particularité de fonctionner avec une puissance d'entrée infime, grâce au transistor FET, en assurant la commutation d'un courant de sortie important, grâce au transistor bipolaire. Un BIFET à canal N de type 2N 6661, comportant un MOS à enrichissement, convient par exemple.Ce composant BIFET est connecté en série avec la batterie 15 d'alimentation de l'émetteur 13, et du circuit de temporisation 16. Une résistance de protection 23 est connectée en série entre la diode 19 et lrentréa du transistor BIFET 12b. On voit que, en l'absence de champ magnétique alternatif d'excitation du bobinage 11 du répondeur 5, la consommation de l'entier circuit de celui-ci est nulle, puisque l'interrupteur électronique 12b constitué par le BIFET est ouvert. Lorsqu'un champ magnétique de fréquence égale à la fréquence d'accord du bobinage 11 est capté par ce dernier, la très faible puissance recueillie suffit pour commander, après détection par la cellule 12a, le passage du BIFET 12b de l'état bloqué à l'état passant, ce qui autorise le fonctionnement de l'émetteur 13 pendant la durée fixée par le circuit de temporisation 16. Dans le présent exemple, cet émetteur est un émetteur radio fonctionnant dans la bande VHF, sur la fréquence de 224, 700 MHz. Le signal radio émis est modulé en tout ou rien suivant le code affecté au répondeur auquel il appartient.Il s'agit d'un code binaire dont chaque 11011 est représenté par une impulsion d'émission de 7 ms suivi d'un silence d'égale longueur, et chaque "1" par une même impulsion d'émission suivi d'un silence plus long, par exemple quatre fois plus, soit 28 ms (figure 6). Le récepteur 9 de l'appareillage de détection reçoit ce signal et démodule le code qu'il contient. Il transmet alors ce code, associé à un autre code d'identification dudit appareillage, via sa sortie S à un poste central de surveillance où l'information correspondante sera exploitée. Le répondeur 5 doit être suffisamment sensible pour répondre au champ produit par la boucle 4 à une distance de 2 m environ, afin que, porté par une personne, par exemple sous la forme d'un bracelet, son fonctionnement soit déclenché de manière certaine au passage de la personne sur la boucle 4. En pratique, la portée ou hauteur maximale de déclenchement du répondeur dépend de sa sensibilité, ainsi que de la conformation de la boucle fixe 4 et de la puissance d'émission de celle-ci. Le bobinage 11 du répondeur peut être réalisé sous la forme d'une bobine unique sur air, comportant par exemple 450 spires de fil de 12,5/100 mm enroulées autour d'une carcasse de 45 x 21 x 10,5 mm, avec un condensateur d'accord 18 de 37 pF, son inductance étant de 40 mH environ. Des essais réalisés avec des bobines de 300 à 600 spires de fils de diamètres différents, réalisés de préférence par enroulement autour de l'émetteur lui-même, ont fourni des résultats sensiblement identiques. On peut aussi utiliser une bobinie avec noyau de ferrite, comportant par exemple 450 spires de fil de 12/100 mm sur un barreau de ferrite de 8 mm de diamètre. Les meilleurs résultats ont été obtenus avec un bobinage 11 composé de deux bobines sur ferrite lla, llb semblables à la précédente, connectées en parallèle, les deux barreaux de ferrite étant orientés parallèlement et l'ensemble des circuits 5a du répondeur étant logé entre ces deux bobines (figure 5). De préférence, la longueur des barreaux de ferrite est comprise entre 15 et 35 mm environ. Un répondeur a pu être réalisé ainsi, dont les dimensions ne dépassaient pas 60 x 25 x 10 mm pour un poids de 20 g. Des essais ont pu ailleurs être menés sur différentes boucles d'émission fixes 4. D'une manière générale, on peut utiliser une boucle en forme de cadre rectangulaire de 1 à 2 m de large et de 1 à 7 m de long, comportant une ou plusieurs spires, par exemple 3, 4 ou 5 spires réalisées à l'aide d'un ruban multiconducteur plat, accordée en série par un condensateur et recevant un signal alternatif d'une puissance comprise entre 10 et 40 W de façon à faire circuler dans la boucle un courant minimal de 2 A. Revendications 1. Système de détection et d'identification d'objets ou de personnes à leur passage dans une ou plusieurs zones de contrôle, comprenant d'une part un appareillage de détection affecté à chacune de ces zones et comportant un dispositif d'émission d'un champ magnétique alternatif et d'autre part des répondeurs portés respectivement par les objets ou les personnes à détecter, chaque répondeur comportant un récepteur sensible audit champ magnétique et un émetteur dont le fonctionnement est déclenché par le récepteur lorsque celui-ci reconnaît la présence du champ magnétique et qui diffuse alors un signal codé à destination d'un récepteur que comporte l'appareillage de détection, caractérisé par le fait que chaque répondeur (5) comporte un circuit électronique alimenté par une batterie (15) propre, lequel comprend un dispositif interrupteur (12b) à très faible puissance de commande, susceptible, sous l'effet du seul signal reçu par un élément (11) sensible audit champ magnétique, de fermer le circuit d'alimentation de l'émetteur (13). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le dispositif interrupteur (12b) est constitué par un transistor BIFET. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le circuit de chaque répondeur (5) comprend un dispositif temporisateur (16) qui arrête automatiquement le fonctionnement de l'émetteur (13) au bout d'un temps d'émission prédéterminé. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit temps prédéterminé est réglé à une valeur différente pour chacun des répondeurs (5). 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'élément sensible du récepteur (12) de chaque répondeur (5) est un bobinage (11) accordé sur la fréquence d'émission du champ magnétique. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le bobinage est composé de deux bobines (11e, llb) connectées en parallèle et disposées parallèlement avec un certain écartement, entre lesquelles peut prendre place le reste du circuit du répondeur. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que la voie de transmission du signal codé de l'émetteur (13) d'un répondeur (5) vers le récepteur (9) d'un appareillage de détection (1) est indépendante de la voie de transmission inverse utilisant ledit champ magnétique alternatif. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le champ magnétique alternatif créé par l'appareillage de détection (1) est rayonné par une boucle d'émission (4) formée de plusieurs spires identiques juxtaposées et accordée sur la fréquence du champ magnétique. 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'appareillage de détection (1) et son dispositif d'émission d'un champ magnétique alternatif sont fixes. 10. Système selon les revendications 8 et 9, caractérisé par le fait que la boucle d'émission (4) est disposée à plat dans le sol, enterrée à faible profondeur sous la surface de celui-ci. 11. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que l'appareillage de détection (1) et son dispositif d'émission constituent un ensemble mobile.