Brevet FR2746533A1 — publié le 19970926

Procédé et installation non - filaire pcur la capture et la transmission à distance d'au moins une crandeur physique ou analogue, entre un SisDositi récepteur et une pluralité de sondes émettrices La présente invention concerne un procédé et une installation non filaire pour la capture et la transmission à distance d'au moins une grandeur physique ou analogue, entre un dispositif récepteur et une pluralité de sondes émettrices. Elle trouve une application particulière dans les sites ou l'installation filaire est coûteuse en regard du temps d'utilisation, ou difficile à mettre en oeuvre, tels que les chantiers, expositions, expériences, situations accidentelles. Elle trouve aussi une application dans les sites pour lesquels l'installation de fils est difficile ou impossible à mettre en oeuvre pour des raisons diverses : bâtiments classés; sauvegarde de la décoration; difficulté voire impossibilité d'accès ou de passage; réglementation; et nature de l'exploitation du site; etc. Elle est encore applicable dans les installations domestiques comprenant des transmissions point à point, où la présence de fils est indésirable. C'est aussi le cas où l'exploitation se traduit par des commandes d'automatismes de type tout ou rien, par exemple la commande de radiateurs ou de chaudières centrales. On connaît déjà des installations non filaire pour la capture et la transmission à distance d'au moins une grandeur physique ou analogue, entre une pluralités de sondes émettrices et un dispositif récepteur. Par exemple, dans le document wR-A-2 586 330, il est décrit une pluralité de balises mesurant chacune le degré hygrométrique d'un point du sol et un dispositif de contrôle qui collecte les degrés hygrométriques ainsi mesurés émanant des différentes balises. Chaque balise comprend un capteur d'humidité, un dispositif de codage et un émetteur/récepteur radio-électrique. Chaque balise possède son propre code d'identification, préalablement introduit lors de sa mise en service. Le dispositif de contrôle interroge, par l'intermédiaire du code sélectif, chaque balise qui transmet après traitement, un signal correspondant au degré hygrométrique du sol résultant de la mesure effectuée par le capteur d'humidité de la balise ainsi sélectionnée. Une telle installation est du type maître-esclave. Elle permet d'éviter la collision d'émissions simultanées. Toutefois, elle a l'inconvénient d'être lourde et pénalisante économiquement, puisqu'elle impose un dispositif émetteur/récepteur au niveau du dispositif de contrôle, ainsi qu'au niveau de chaque balise. La présente invention vient apporter une solution à ce problème. Ainsi, un premier but de l'invention est de fournir une installation non filaire pour la capture et la transmission à distance d'au moins une grandeur physique ou analogue, entre une pluralité de sondes émettrices et un dispositif récepteur dans lequel l'évitement des collisions d'émissions simultanées n'utilise pas la technique maître-esclave. Un autre but de l'invention est de fournir une installation non filaire, destinée à la surveillance du comportement de la grandeur physique ainsi captée par les sondes émettrices, et de mise en oeuvre facile et peu onéreuse. La présente invention a pour objet un procédé pour la capture et la transmission à distance d'au moins une grandeur physique ou analogue, entre un dispositif récepteur et une pluralité de sondes émettrices, chaque sonde étant capable de capter ladite grandeur à un endroit prédéterminé, et de transmettre ladite grandeur ainsi captée vers le dispositif récepteur. Selon une définition générale de l'invention, le procédé comprend, au niveau de chaque sonde, les étapes suivantes: -a) attribuer au préalable une plage horaire d'émission, unique et personnelle à la sonde; -b) acquérir une donnée temporelle locale; -c) acquérir une donnée temporelle distante de référence; -d) déterminer, à une cadence choisie, l'écart temporel entre les données temporelles locale et distante, et corriger ledit écart ainsi déterminé; -e) émettre, vers le dispositif récepteur, un signal représentatif de la grandeur captée, ladite émission s'effectuant dans la plage horaire d'émission attribuée à la sonde, et synchronisée sur la donnée temporelle locale ainsi corrigée. L'évitement des collisions d'émissions simultanées est ainsi obtenu par l'utilisation d'une base de temps incorporée dans chaque sonde, au lieu de la technique antérieure de type maître-esclave. En pratique, l'étape a) consiste à attribuer à chaque sonde, un code prédéterminé représentatif d'une plage horaire d'émission unique et personnelle à la sonde. De préférence, l'étape b) consiste à prévoir, au niveau de chaque sonde, une horloge interne propre à délivrer la donnée temporelle locale. Avantageusement, l'étape c) consiste à prévoir, au niveau de chaque sonde, des moyens récepteurs propres à recevoir la donnée temporelle distante de référence. De préférence, il est prévu d'équiper chaque sonde et le dispositif récepteur de moyens de communication de type radiofréquence ou analogue. La présente invention a également pour objet une installation non filaire, pour la capture et la transmission à distance d'au moins une grandeur physique ou analogue, entre un dispositif récepteur et une pluralité de sondes émettrices, chaque sonde étant capable de capter ladite grandeur à un endroit prédéterminé, et de transmettre ladite grandeur ainsi captée vers le dispositif récepteur. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, l'installation comprend, au niveau de chaque sonde: - des moyens de programmation propres à attribuer, au préalable, une plage horaire d'émission, unique et personnelle à la sonde; - des moyens d'acquisition d'une donnée temporelle locale; - des moyens d'acquisition d'une donnée temporelle distante de référence; - des moyens de traitement propres à déterminer, à une cadence choisie, l'écart temporel entre les données temporelles locale et distante, et corriger ledit écart ainsi déterminé; et - des moyens d'émission propres à émettre, vers le dispositif récepteur, un signal représentatif de la grandeur captée, ladite émission s'effectuant dans la plage horaire attribuée à la sonde, et synchronisée sur la donnée temporelle locale ainsi corrigée. En pratique, les moyens de programmation sont propres à attribuer un code prédéterminé représentatif d'une plage horaire d'émission unique et personnelle à la sonde. De préférence, les moyens d'acquisition de la donnée temporelle locale comprennent une horloge interne. Avantageusement, les moyens d'acquisition de la donnée temporelle distante de référence comprennent des moyens récepteurs de type radiofréquence ou analogue. Selon un autre aspect de l'invention, chaque sonde et le dispositif récepteur comprennent des moyens de communication associés, de type radiofréquence ou analogue. Très avantageusement, le dispositif récepteur est propre à exécuter, directement ou indirectement, la surveillance du comportement de la grandeur physique ainsi captée par les sondes émettrices contenues dans une zone choisie. Enfin, la présente invention a également pour objet une sonde pour la capture et la transmission à distance d'au moins une grandeur physique ou analogue, destinée à servir dans une installation non filaire comprenant un dispositif récepteur et une pluralité de sondes émettrices, ladite sonde étant capable de capter ladite grandeur à un endroit prédéterminé, et de transmettre ladite grandeur ainsi captée vers le dispositif récepteur. Selon une autre caractéristique importante de l'invention, la sonde comprend: - des moyens de programmation propres à attribuer, au préalable, une plage horaire d'émission, unique, et personnelle à la sonde; - des moyens d'acquisition d'une donnée temporelle locale; - des moyens d'acquisition d'une donnée temporelle distante de référence; - des moyens de traitement propres à déterminer, à une cadence choisie, l'écart temporel, entre les données temporelles locale et distante, et corriger ledit écart ainsi déterminé; et - des moyens d'émission propres à émettre vers le dispositif récepteur, un signal représentatif de la grandeur captée, ladite émission s'effectuant dans la plage horaire attribuée à la sonde, et synchronisée sur la donnée temporelle locale ainsi corrigée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description détaillée ciaprès, et des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 illustre une mise en oeuvre du procédé selon l'invention; - la figure 2 représente une autre mise en oeuvre du procédé selon l'invention; - la figure 3 est un schéma synoptique des éléments essentiels et constitutifs d'une sonde selon l'invention; et - la figure 4 est un schéma synoptique des éléments essentiels et constitutifs du dispositif récepteur selon l'invention. Sur la figure 1, les sondes émettrices S, individualisées en S1 à S6, sont disposées dans les différentes pièces d'une maison M et à l'extérieur de celle-ci. Par exemple, la sonde S1 est placée dans la salle de bains pour mesurer la température de cette pièce. De même, la sonde S3 est placée dans la chambre No 1 pour mesurer la température ambiante de cette chambre. Par ailleurs, la sonde S7 est disposée à l'extérieur de la maison pour recueillir le degré hygrométrique à l'extérieur de la maison. Enfin, une sonde S6 mesure la température extérieure de la maison. Un dispositif récepteur R est placé dans la maison à un endroit approprié. Une telle installation permet de collecter, mémoriser et transmettre des mesures physiques, sans imposer d'installa tions filaires entre les points de mesure multiples S et le point de collecte R. Une telle installation trouve une application avantageuse dans la surveillance du comportement thermique d'un logement. Sur la figure 2, l'installation non filaire trouve une autre application par exemple dans le cadre d'un thermostat d'ambiance où le dispositif récepteur R commande une chaudière ou un radiateur en fonction des informations transmises par les balises émettrices S. Sur la figure 3, une sonde émettrice S, selon l'invention, comprend un boîtier dans lequel sont logés les différents moyens essentiels et constitutifs de la sonde. Les dimensions du boîtier sont réduites, par exemple de l'ordre de 110 x 60 x 20 mm, soit un volume inférieur à 0,1 dom3 . D'une façon générale, la sonde comprend des moyens capteurs 10, des moyens amplificateurs 12 et des moyens de conversion analogique/numérique 14. La sonde est alimentée par un bloc alimentation 20, par exemple des piles de 3,6 V d'une capacité de 1200 mAH. Avantageusement, le bloc d'alimentation comprend des moyens de surveillance du niveau de la pile 22 que l'on décrira plus en détail ci-après. Le convertisseur analogique/numérique 14 possède une sortie 15 reliée à une unité de traitement 40. Cette unité de traitement 40 est articulée autour d'un microprocesseur, par exemple celui vendu par Arizona Microchip Technology sous la référence PIC 16C58. Le microprocesseur pilote les opérations suivantes: - la gestion d'une fonction test destinée à aider à l'installation de l'application; - la gestion du temps universel; - la gestion de la synchronisation des émissions; - l'acquisition des mesures; - la datation des mesures; - la gestion des mesures entre deux émissions; et - l'émission périodique des résultats de mesure et de calcul. La sonde S comprend en outre une base de temps locale 30, par exemple constituée d'une horloge locale à quartz, de très faible consommation et de faible dérive, donnant un temps local dont l'écart et la dérive par rapport au temps universel sont a priori inconnus. Par exemple, cette base de temps locale 30 est constituée par l'horloge interne propre au microprocesseur. Cette base de temps locale délivre la donnée temporelle locale DTL à l'unité de traitement 40. Le capteur 10 est de type quelconque. Il est avantageusement de faible consommation en vue d'éviter le remplacement de la pile avec une périodicité trop faible. Par exemple, le capteur est capable de capter les grandeurs physiques telles que la température, l'énergie, l'hygromé- trie, l'ensoleillement, le niveau d'eau, la vitesse du vent, la direction du vent, une position, la détection de présence/absence, un comptage tout ou rien, etc. I1 est clair que l'installation non filaire selon l'invention est indépendante des informations véhiculées. Dans ces conditions, elle s'applique à toutes informations destinées à être captées et transmises d'une sonde émettrice vers un dispositif récepteur. Le programme de gestion du capteur exploite une base de temps universel pour synchroniser son émission. Par rapport au temps universel, chaque émetteur utilise une tranche de temps qui lui est unique et personnelle. Cette tranche est déterminée par un code attribué au préalable à l'émetteur. Par exemple, le temps d'émission est de l'ordre de 0,05 s, ce qui permet d'envisager, au moins, 1200 capteurs qui émettent toutes les minutes. Très avantageusement, la sonde comprend en outre des moyens récepteurs 60 propres a recevoir une donnée temporelle distante de référence DTR. Par exemple, ces moyens récepteurs 60 comprennent un circuit spécialisé propre à décoder les émissions de temps codées disponibles sur les grandes ondes radio-électriques telles que l'émetteur grandes ondes de Mainflingen DCF77. Ces moyens récepteurs 60 sont sollicités périodiquement pour permettre de recaler l'horloge interne du capteur. L'usage de cette technologie permet ainsi une parfaite synchronisation des émetteurs. L'usage est normalement étendu au monde entier moyennant une adaptation de la fabrication en fonction du pays destinataire (changement du couple antenne/quartz du récepteur ainsi que du logiciel de décodage des trames). La couverture mondiale est uniquement assurée par quatre émetteurs en champ libre (Allemagne, Grande-Bretagne, Etats-Unis, Japon). La sonde comprend enfin une partie émettrice comprenant un dispositif émetteur 50 et une antenne 52. L'émetteur 50 utilise la technique radio-électrique. Par exemple sur la bande européenne centrée sur 433,9 MHz. Le module émetteur est activé pour chaque émission, pendant environ 50 ms. Il est clair que dans le cas d'une alimentation par pile, l'autonomie de la sonde est dépendante de son utilisation. L'autonomie de la sonde est d'un an pour une périodicité de l'émission de l'ordre d'une minute. Elle est de deux ans pour une périodicité de deux minutes. Elle est de 2,50 années pour une périodicité de cinq minutes. Et enfin, l'autonomie de la sonde est de trois ans pour une périodicité de l'émission de dix minutes. Avantageusement, une détection "batterie basse" est prévue. Elle nécessite de faire débiter la pile. Pour cette raison, une mesure de tension pile est effectuée pendant chaque émission. La chaîne de mesure 10 et 12 est alors temporairement commutée, par l'intermédiaire d'un commutateur 24, sur la pile 20. La détection "batterie basse" donne lieu à un code particulier accompagnant chaque émission. Avantageusement, il est prévu un bouton test permettant de provoquer un test de réception du temps universel, une acquisition de mesure et une émission vers le dispositif récepteur R. Ce test constitue une aide à l'installation qui permet de s'assurer du bon fonctionnement de la sonde et de le faire reconnaître par le dispositif récepteur. La gestion rigoureuse des émissions de chaque sonde émettrice repose sur la mise en oeuvre simultanée de quatre mécanismes complémentaires selon l'invention. Premièrement, il est prévu une utilisation permanente d'une horloge locale à quartz, de très faible consommation et de faible dérive, donnant un temps local DTL dont l'écart et la dérive par rapport au temps universel DTR sont a priori inconnus. Deuxièmement, il est prévu une utilisation périodique d'un récepteur de temps universel DTR permettant de chiffrer l'écart et la dérive du temps local DTL par rapport au temps universel DTR, et donc de corriger en permanence l'évaluation de ce temps local DTL. Troisièmement, il est prévu une utilisation d'un code propre à chaque sonde émettrice, permettant de lui attribuer une plage horaire d'émission déterminée. Enfin, quatrièmement, concernant chaque sonde émettrice, il est prévu une utilisation exclusive de cette plage horaire pour l'émission effective de signaux radio-électriques. Le temps universel DTR permet ainsi d'éviter les collisions entre émetteurs d'une même installation, mais aussi entre émetteurs d'installations différentes. Cette technique procure un avantage déterminant par rapport aux configurations de type maître-esclave classiques décrites ci-avant. Elle est en effet moins coûteuse et plus facile à mettre en oeuvre. Sur la figure 4, le dispositif récepteur R comprend un bloc récepteur 100 et un bloc de traitement 110. Le bloc récepteur comprend une antenne 102 et une électronique de réception radio-électrique. Le bloc de traitement 110 est articulé autour d'un microprocesseur 112 et des mémoires 114 et 116. La mémoire 114 est dédiée à la mémorisation des données, c'est-à-dire les données relatives ou représentatives des mesures des grandeurs physiques émanant des sondes émettrices. La mémoire 116 est dédiée à la mémorisation des logiciels de traitement. Le dispositif récepteur permet de collecter les mesures et assure l'exploitation et/ou la transmission des enregistrements. Un logiciel du dispositif récepteur gère les processus suivants: - gestion d'une fonction test et reconnaissance d'une sonde émettrice (aide à l'installation); - réception périodique des sondes émettrices (avec surveillance des absences d'émission); - maintien à jour d'une table des mesures horodatées; - gestion de la transmission des valeurs, le cas échéant via un modem et liaison/série bus-terrain 150; - gestion de l'applicatif 160 le cas échéant. Plus précisément, la fonction test consiste en une première opération de vérification de la qualité de la bande radioélectrique utilisée, c'est-à-dire le taux d'occupation. Elle comprend également une opération d'identification des sondes émettrices vis-à-vis d'éventuels systèmes voisins. Enfin, la fonction test comprend une opération de reconnaissance et de prise en compte, par le récepteur des sondes émettrices du dispositif en cours d'installation. Différents essais permettent de délivrer des diagnostics permettant de mener les éventuelles actions correctives concernant les conflits d'émissions (par exemple changement du code de plage horaire par l'installateur). Avantageusement, le dispositif récepteur est équipé d'un bloc alimentation 130 comprenant une entrée 132 permettant une connexion au secteur 220 V, et une seconde entrée 134 recevant l'énergie émanant d'une batterie 136. Avantageusement, différents incidents peuvent être surveillés et donner lieu à un enregistrement daté. Par exemple, lorsqu'une sonde est en défaut, cet événement peut être détecté par la sonde elle-même, et cet événement est transmis au dispositif récepteur. En variante, si l'émetteur de la sonde est en défaut, son absence d'émission périodique peut être détectée par le dispositif récepteur et donner lieu à un autre compte-rendu de défaut. L'événement relatif au niveau de la batterie d'une sonde émettrice est aussi détecté par la sonde émettrice elle-même. Cet événement est transmis au dispositif récepteur. Enfin, des anomalies dans l'environnement radio-électrique peuvent être détectées et enregistrées. Revendications 1. Procédé pour la capture et la transmission à distance d'au moins une grandeur physique ou analogue, entre un dispositif récepteur (R) et une pluralité de sondes émettrices (S), chaque sonde étant capable de capter ladite grandeur à un endroit prédéterminé, et de transmettre ladite grandeur ainsi captée vers le dispositif récepteur, caractérisé en ce qu'il comprend, au niveau de chaque sonde, les étapes suivantes: -a) attribuer, au préalable, une plage horaire d'émission, unique et personnelle à la sonde; -b) acquérir une donnée temporelle locale (DTL); -c) acquérir une donnée temporelle distante de référence (DTR); -d) déterminer, à une cadence choisie, l'écart temporel entre les données temporelles locale et distante, et corriger ledit écart ainsi déterminé; et -e) émettre, vers le dispositif récepteur, un signal représentatif de la grandeur captée, ladite émission s'effectuant dans la plage horaire d'émission attribuée à la sonde, et synchronisée sur la donnée temporelle locale ainsi corrigée, en vue d'éviter la collision d'émissions simultanées. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape a) consiste à attribuer, à chaque sonde, un code prédéterminé représentatif d'une plage horaire d'émission unique et personnelle à la sonde. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape b) consiste à prévoir, au niveau de chaque sonde, une horloge interne (30) propre à délivrer la donnée temporelle locale (DTL). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape c) consiste à prévoir au niveau de chaque sonde (S), des moyens récepteurs (60) propres à recevoir la donnée temporelle distante de référence (DTR). 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape e) consiste à équiper chaque sonde (S) et le dispositif récepteur (R) de moyens de communication (50 et 100) de type radiofréquence ou analogue. 6. Installation non filaire pour la capture et la transmission à distance d'au moins une grandeur physique ou analogue, entre un dispositif récepteur (R) et une pluralité de sondes émettrices (S), chaque sonde (S) étant capable de capter ladite grandeur à un endroit prédéterminé, et de transmettre ladite grandeur ainsi captée vers le dispositif récepteur (R), ladite installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend, au niveau de chaque sonde (S): - des moyens de programmation (40) propres à attribuer, au préalable, une plage horaire d'émission, unique et personnelle à la sonde; - des moyens d'acquisition (30) d'une donnée temporelle locale (DTL); - des moyens d'acquisition (60) d'une donnée temporelle distante de référence (DTR); - des moyens de traitement (40) propres à déterminer, à une cadence choisie, l'écart temporel entre les données temporelles locale et distante, et corriger ledit écart ainsi déterminé; et - des moyens d'émission (50) propres à émettre, vers le dispositif récepteur, un signal représentatif de la grandeur captée, ladite émission s'effectuant dans la plage horaire attribuée à la sonde, et synchronisée sur la donnée temporelle locale ainsi corrigée. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens de programmation (40) sont propres à attribuer un code prédéterminé représentatif d'une plage horaire d'émission unique et personnelle à la sonde. 8. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens d'acquisition (30) de la donnée temporelle locale (DTL) comprennent une horloge interne. 9. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que les moyens d'acquisition de la donnée temporelle (DTR) distante de référence comprennent des moyens récepteurs de type radiofréquence ou analogue. 10. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que chaque sonde et le dispositif récepteur comprennent des moyens de communication associés (50 et 100), de type radiofréquence ou analogue. 11. Installation selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisée en ce que le dispositif récepteur (R) est propre à exécuter, directement ou indirectement, la surveillance du comportement de la grandeur physique captée par des sondes émettrices contenues dans une zone choisie. 12. Installation selon la revendication 11, caractérisée en ce que le dispositif récepteur est apte à présenter, à une mémoire locale ou distante, des signaux représentatifs des informations captées et transmises par les sondes émettrices. 13. Sonde pour la capture et la transmission à distance d'au moins une grandeur physique ou analogue, destinée à servir dans une installation non filaire comprenant un dispositif récepteur et une pluralité de sondes émettrices, ladite sonde étant capable de capter ladite grandeur à un endroit prédéterminé, et de transmettre ladite grandeur ainsi captée vers le dispositif récepteur, ladite sonde étant caractérisée en ce qu'elle comprend: - des moyens de programmation (40) propres à attribuer, au préalable, une plage horaire d'émission, unique, et personnelle à la sonde; - des moyens d'acquisition (30) d'une donnée temporelle locale (DTL); - des moyens d'acquisition (60) d'une donnée temporelle distante de référence (DTR); - des moyens de traitement (40) propres à déterminer, à une cadence choisie, l'écart temporel, entre les données temporelles locale et distante, et corriger ledit écart ainsi déterminé; et - des moyens d'émission (50j propres à émettre vers le dispositif récepteur, un signal représentatif de la grandeur captée, ladite émission s'effectuant dans la plage horaire attribuée à la sonde, et synchronisée sur la donnée temporelle locale ainsi corrigée.