Brevet FR2741439A1 — publié le 19970523

La présente invention est relative à un dispositif de surveillance d'un ensemble de grandeurs physiques évoluant dans le temps et, plus particulièrement, à un tel dispositif du type qui comprend a) des capteurs sensibles auxdites grandeurs pour délivrer des signaux représentatifs de cellesci, b) un panneau d'affichage de ces grandeurs, c) -des moyens d'alarme activés par des franchissements de seuil par lesdites grandeurs et d) des moyens électroniques de traitement desdits signaux et de commande du panneau d'affichage et des moyens d'alarme. On connaît de tels dispositifs, conçus le plus souvent pour la surveillance du déroulement de processus industriels. L'attention de plus en plus grande portée à la protection de l'environnement crée actuellement un besoin pour un dispositif de surveillance permettant de prévenir, et de lutter contre, une pollution ou une destruction de cet environnement, par le feu par exemple. Dans ce dernier cas, une connaissance précise des évolutions de grandeurs telles que la direction et la vitesse du vent, la température et l'humidité relative de l'air, permet au personnel de lutte contre l'incendie de prendre les contremesures qui s'imposent et d'assurer la sécurité des populations menacées, et la sienne propre, en évacuant en temps utile les zones menacées par le feu. La présente invention a donc pour but de réaliser un dispositif de surveillance du type décrit en préambule de la présente description, conçu pour surveiller un ensemble de grandeurs physiques telles que celles qui caractérisent un environnement menacé par le feu, par exemple, qui soit facile à mettre en oeuvre et propre à permettre une évaluation rapide et sûre de la situation de l'environnement, notamment du risque d'une propagation d'un incendie dans cet environnement. La présente invention a aussi pour but de réaliser un tel dispositif qui soit peu coûteux, de manière à pouvoir être abandonné sur place en cas d'urgence. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un dispositif de surveillance d'un ensemble de grandeurs physiques évoluant dans le temps, comprenant a) des capteurs sensibles auxdites grandeurs pour délivrer des signaux représentatifs de celles-ci, b) un panneau d'affichage de ces grandeurs, c) des moyens d'alarme activés par des franchissements de seuil par lesdites grandeurs et d) des moyens électroniques de traitement desdits signaux et de commande du panneau d'affichage et des moyens d'alarme, ce dispositif étant remarquable en ce que lesdits moyens d'alarme comprennent e) un émetteur d'un signal sonore activé par le franchissement d'au moins un des seuils par l'une des grandeurs surveillées et f) un ensemble d'émetteurs de signaux optiques disposés sur le panneau d'affichage, chacun à proximité d'un moyen d'affichage desdites grandeurs, pour émettre un signal optique quand la grandeur associée a franchi un seuil prédéterminé. On comprend que le signal d'alarme sonore ayant attiré l'attention du personnel d'exploitation du dispositif suivant l'invention sur un franchissement de seuil d'alarme par au moins une des grandeurs surveillées, ce personnel est à même, grâce aux émetteurs de signaux optiques, d'identifier la ou les grandeurs dont un franchissement de seuil a déclenché l'alarme. Dans l'application à la lutte contre l'incendie évoquée plus haut, cette identification permet au personnel d'estimer rapidement, d'un coup d'oeil sur le panneau d'affichage du dispositif, l'importance du risque d'une propagation du feu au lieu qu'il occupe, et donc d'évacuer et de faire évacuer éventuellement ces lieux en cas de danger. Suivant un mode de réalisation de l'invention plus particulièrement destiné à la surveillance d'un environnement naturel, l'un des capteurs capte la direction du vent, le moyen d'affichage de ladite direction étant constitué par une rose des vents dessinée sur le panneau d'affichage, chaque branche de ladite rose étant disposée en proximité avec un interrupteur associé spécifique à cette branche, le basculement dudit interrupteur commandant l'activation de l'émetteur de signal sonore quand le vent souffle dans la direction repérée par ladite branche. Grâce à cette disposition particulière des interrupteurs sur la rose, la sélection des directions de vent à surveiller est rendue très facile. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une représentation schématique de l'ensemble des éléments du dispositif suivant l'invention, - la figure 2 est une vue de face du panneau d'affichage du dispositif suivant l'invention, - la figure 3 est un diagramme fonctionnel des moyens électroniques de traitement d'un signal issu d'un capteur de direction du vent, incorporé au dispositif suivant l'invention, - la figure 4 est un diagramme fonctionnel des moyens électroniques de traitement d'un signal issu d'un capteur de vitesse du vent, incorporé au dispositif suivant l'invention, - la figure 5 est un diagramme fonctionnel des moyens électroniques de traitement de signaux délivrés par un capteur de température et par un capteur d'humidité relative incorporés au dispositif suivant l'invention, - la figure 6 est un diagramme fonctionnel d'une partie des moyens de commande de l'émetteur de signal sonore incorporé au dispositif suivant l'invention. On se réfère à la figure 1 du dessin annexé où le dispositif représenté comprend essentiellement un ensemble A de plusieurs capteurs raccordés par un câble de transmission de mesures 1 à une valise B dont le couvercle 3 est garni intérieurement d'un panneau d'affichage 4 des grandeurs surveillées à l'aide des capteurs, le dispositif comprenant encore un bloc d'alimentation électrique C, optionnel, pouvant servir éventuellement à alimenter le dispositif à partir du secteur. Dans l'application à la surveillance d'un environnement menacé par un incendie, mentionné ci-dessus à titre d'exemple illustratif et non limitatif seulement, les capteurs comprennent un capteur 6 de direction ou d'orientation du vent, constitué par une girouette 7 et un capteur de position angulaire 8, un anémomètre 9 sensible à la vitesse du vent, un capteur de température 10, par exemple du type à fil de platine, et un capteur d'humidité relative 11, par exemple du type capacitif, ces deux derniers capteurs étant disposés à l'intérieur d'un tube de protection ouvert à ses extrémités. Un ventilateur peut être installé dans le tube pour assurer une bonne circulation d'air dans celui-ci, quand celle assurée par convection naturelle est considérée comme insuffisante. Tous les capteurs sont fixés sur un support 12 de manière à pouvoir être installés à une certaine distance de la valise B, distance limitée à 15 mètres par exemple, par la longueur du câble 1. Dans le cas où le dispositif est installé à proximité d'un front de feu par des pompiers luttant contre ce feu, la valise est alimentée électriquement, suivant l'invention, par la prise de l'allume-cigares d'un véhicule automobile utilisé par ceux-ci. Dans ce cas, le bloc d'alimentation C est évidemment inutile. Ce dernier sert par contre à l'alimentation de la valise quand les capteurs sont installés à proximité d'une habitation menacée par le feu par exemple, où une alimentation par le secteur est disponible. Le bloc C présente alors une prise de courant mâle 13 du type secteur et, suivant l'invention, une prise femelle de sortie 14 du type flallumecigre5 pouvant recevoir une prise mâle 14' complémentaire montée à l'extrémité d'un câble électrique 2 assurant normalement l'alimentation de la valise B par l'allume-cigares d'un véhicule automobile. Ainsi le dispositif suivant l'invention peut-il être alimenté, de manière particulièrement souple, aussi bien à poste fixe qu'à poste mobile. Le fond 5 de la valise B est aménagé, suivant l'invention, de manière à pouvoir loger les capteurs installés sur le support 12. Cette disposition est commode pour le rangement du dispositif ou pour son transport d'un point à un autre. Il permet en outre d'assurer alors la protection des capteurs, organes souvent fragiles. On se réfère maintenant à la figure 2 du dessin annexé où l'on a représenté, en vue de face, le panneau d'affichage 4. Au dos de ce panneau on trouve, dans le couvercle 3 de la valise, des moyens électroniques de traitement de signaux venus du capteur et de commande du panneau d'affichage. Ces moyens seront décrits plus loin en liaison avec les figures 3 à 6. Le panneau 4 comprend essentiellement trois zones 16, 17, 18 consacrées respectivement à la direction et la vitesse du vent, à l'humidité relative de l'air et à sa température. La zone 16 comprend des moyens d'affichage 19, 20, 20' de la direction du vent, de la vitesse instantanée du vent et de la vitesse moyenne du vent, respectivement. Le moyen 19 d'affichage de la direction du vent prend la forme d'une rose des vents, à huit branches par exemple, repérant chacune une direction géographique. Suivant une caractéristique du dispositif selon l'invention, chaque branche porte un émetteur de lumière 211 à 21e et un interrupteur à deux positions 221 à 228. Un émetteur de lumière 23 supplémentaire est disposé au centre de la rose. On retrouve ces interrupteurs et émetteurs de lumière, des diodes électroluminescentes par exemple, sur le diagramme fonctionnel de la figure 3 qui représente la partie des moyens électroniques associés à la girouette 7 et à son capteur de position angulaire 8. Celui-ci met en circuit une résistance dont la valeur varie avec l'orientation de la girouette. La valeur de cette résistance est convertie en une tension par un convertisseur 24 qui alimente deux comparateurs 25, 26 à seuils multiples. Le premier (25) détermine laquelle des diodes 21i (i = 1 à 8) doit s'allume pour signaler la direction instantanée du vent. Le deuxième (26) est sensible au basculement d'un ou plusieurs interrupteurs 22i pour commander l'allumage de l'émetteur de lumière 23, qui signale que le vent souffle dans l'une des directions sélectionnées à l'aide des interrupteurs 22i. Ainsi, un observateur du panneau d'affichage peut-il facilement sélectionner des directions particulières du vent considérées comme dangereuses pour la sécurité du lieu, en basculant les interrupteurs 22i correspondants. En effet, quand le vent souffle dans certaines directions sur un front de feu, celui-ci peut se propager rapidement jusqu'au lieu où se trouve le personnel équipé du dispositif suivant l'invention. Il convient que ce personnel évacue alors ces lieux rapidement, surtout si d'autres critères relatifs à la température ou la sécheresse de l'air par exemple, rendent le risque plus grand. Le dispositif suivant l'invention permet de prendre en compte l'ensemble des grandeurs permettant d'évaluer le risque et d'avertir commodément et rapidement le personnel concerné de l'imminence d'un danger. Ainsi donc, en revenant à la figure 3, lorsque le vent souffle dans l'une des directions sélectionnées à l'aide des interrupteurs 22i, le comparateur 26 commande l'excitation d'un émetteur 27 de signal sonore (voir figure 6) par sa sortie AL3, et l'allumage de la diode centrale 23. Cette concomitance de signaux permet, par l'émission du signal sonore, d'attirer l'attention du personnel sur l'existence d'une situation potentiellement dangereuse puis, par l'examen des alarmes visuelles du panneau d'affichage, d'identifier la ou les grandeurs physiques qui sont à l'origine de l'alerte. Suivant l'invention, l'information donnée par l'observation de la rose des vents peut être complétée par l'observation des moyens d'affichage ou afficheurs 20 et 20' de la vitesse instantanée et de la vitesse moyenne du vent respectivement, tirées du signal délivré par l'anémomètre 9, tel que ce signal est exploité dans la partie des moyens électroniques illustrés par le diagramme fonctionnel de la figure 4. Sur la figure 2, il apparaît que l'afficheur 20 est constitué par une barrette de diodes graduée en m/s alors que l'afficheur 20' donne la vitesse moyenne du vent, calculée sur une période de temps donnée, par exemple 10 minutes, en Km/h. La zone 16 du panneau comporte encore une diode électroluminescente 28 signalant un dépassement d'un seuil par la vitesse instantanée du vent, un bouton de réglage 29 dudit seuil et un interrupteur double à trois positions 30 basculant entre les positions "MARCHE", en fonctionnement normal, "ARRET" et "REGLAGE" pour le réglage du seuil par le bouton 29. L'interrupteur 30 quitte la position "REGLAGE" dès qu'on cesse de le maintenir par pression dans cette position. La diode 28, le bouton de réglage 29 et l'interrupteur double 30 se retrouvent sur le diagramme fonctionnel de la figure 4. Sur celui-ci, il apparaît que le signal de fréquence variable délivré classiquement par l'anémomètre 9 est converti en tension par un convertisseur 31 alimentant en permanence un calculateur de vitesse moyenne 32 qui délivre le résultat des calculs à l'afficheur 20'. En fonctionnement normal, la sortie du convertisseur 31 alimente aussi un circuit électronique 33, comportant un convertisseur analogique-numérique CAN, qui commande l'affichage de la vitesse instantanée par l'afficheur 20.En position "REGLAGE" (R) de l'interrupteur 30, l'afficheur 20 présente la valeur de seuil de vitesse réglée par l'opérateur à l'aide du bouton de réglage 29 qui agit sur une entrée de référence d'un comparateur 34 dont l'autre entrée est alimentée par la sortie du convertisseur 31. Ainsi la sortie du comparateur 34 commande-t-elle, en fonctionnement normal, l'excitation de l'émetteur 27 de signal sonore (voir figure 6) par sa sortie AL4 et l'allumage concomitant de la diode 28 en cas de franchissement du seuil prédéterminé de vitesse par la vitesse instantanée du vent. On se réfère maintenant aux zones 17 et 18 du panneau de la figure 2, associées à l'affichage de l'humidité relative et de la température de l'air ambiant, respectivement. Les moyens électroniques de traitement des signaux fournis par les capteurs correspondants et de commande de l'affichage sont identiques pour ces deux grandeurs et Sont donc représentés par le seul diagramme fonctionnel de l'a figure 5. Dans les zones 17, 18 du panneau de la figure 2, on trouve respectivement des afficheurs 35, 35', des diodes électroluminescentes d'alarme 36, 36', des interrupteurs doubles à trois positions 37, 37' et des boutons de réglage de seuil d'alarme 38, 38'. On retrouve ces moyens sur le diagramme fonctionnel de la figure 5. Sur celui-ci, il apparaît que la sortie du capteur de température 10, ou du capteur d'humidité relative 11, alimente un circuit constitué par un convertisseur 30 du courant reçu en tension. La sortie du convertisseur 30 alimente en fonctionnement normal, à travers l'interrupteur 37 ou 37', un circuit électronique 40, comprenant un convertisseur analogique-numérique CAN, dont la sortie commande l'afficheur 35 ou 35' respectivement. Pour régler le seuil d'alarme en température ou en l'humidité relative, on bascule l'interrupteur 37 ou 37' respectivement, du même type que l'interrupteur de la figure 4, sur une position "REGLAGE" (R) pour que l'afficheur 35, 35' présente alors la valeur de seuil réglée à l'aide du bouton 38 ou 38', sur l'entrée de référence d'un comparateur 41 dont la sortie AL1 ou AL2 commande l'activation de l'émetteur sonore 27 (figure 6) et de la diode d'alarme 36 ou 36', respectivement. Comme représenté à la figure 6, un circuit logique OU 42 combine les sorties AL1 à AL4 pour déclencher l'activation de l'émetteur sonore 27 à travers un circuit de commande 43 quand l'une ou l'autre des grandeurs surveillées est en franchissement de seuil. En ce qui concerne l'humidité relative, on remarquera que l'alarme est donnée quand celle ci tombe en dessous de sa valeur de seuil alors que c'est l'inverse pour les autres grandeurs. , Il apparaît maintenant que l'invention permet bien d'atteindre les buts que l'on s'était fixés, à savoir, réaliser un dispositif de surveillance d'un ensemble de grandeurs physiques qui soit de mise en oeuvre facile et sûre, qui soit portable et qui puisse être fabriqué pour un coût réduit.Dans l'application à la surveillance de grandeurs météorologiques donnée ci-dessus à titre d'exemple, il permet d'équiper les personnes présentes dans des zones de feu potentielles d'un matériel lui permettant d'apprécier rapidement et avec sûreté l'imminence du danger d'extension du feu à cette zone de manière qu'elles puissent quitter celle-ci en temps utile. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que l'invention n'est pas limitée à la détection d'un danger dans des zones susceptibles d'être ravagées par des incendies et s'étend bien au contraire à toute les situations dans lesquelles il y a lieu d'apprécier un ensemble de grandeurs physiques pour entreprendre une action quelconque. De telles situations sont courantes dans les installations où s'exécutent des processus industriels. En outre, des environnements autres que ceux où règne un danger d'incendie peuvent tirer avantage de l'utilisation du dispositif suivant l'invention. Il en est ainsi par exemple sur les aérodromes pour apprécier les conditions locales de vol. Dans une telle application, d'autres grandeurs physiques pourraient être prises en compte, telles que la pression atmosphérique par exemple. REVENDICATIONS 1. Dispositif de surveillance d'un ensemble de grandeurs physiques évoluant dans le temps, du type qui comprend a) des capteurs (6, 9, 10, 11) sensibles auxdites grandeurs pour délivrer des signaux représentatifs de celles-ci, b) un panneau (4) d'affichage de ces grandeurs, c) des moyens d'alarme activés par des franchissements de seuil par lesdites grandeurs et d) des moyens électroniques de traitement desdits signaux et de commande du panneau d'affichage des moyens d'alarme, caractérisé en ce que lesdits moyens d'alarme comprennent e) un émetteur (27) d'un signal sonore activé par le franchissement d'au moins un des seuils par l'une des grandeurs surveillées et f) un ensemble d'émetteurs (23, 28, 36, 36') de signaux optiques disposés sur le panneau (4) d'affichage, chacun à proximité d'un moyen d'affichage (19, 20, 35, 35') d'une desdites grandeurs, pour émettre un signal optique quand la grandeur associée a franchi un seuil prédéterminé. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'un (6) des capteurs capte la direction du vent, en ce que le moyen d'affichage de ladite direction est constitué par une rose des vents (19) dessinée sur le panneau (4) d'affichage, chaque branche de ladite rose étant disposée en proximité avec un interrupteur associé (22i) spécifique à cette branche, le basculement dudit interrupteur (22i) commandant l'activation de l'émetteur (27) de signal sonore quand le vent souffle dans la direction repérée par ladite branche. 3. Dispositif conforme à la revendication 2, caractérisé en ce qu'un émetteur de lumière (23) est disposé au centre de la rose des vents (9) et en ce que les moyens électroniques comprennent des moyens pour activer cet émetteur (23) en concomitance avec l'émission du signal sonore, quand le vent souffle dans la direction associée à l'interrupteur (22t) basculé. 4. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'un émetteur de lumière (21i) est disposé en proximité de chacune des branches de la rose des vents, les moyens électroniques commandant l'excitation de l'émetteur associé à la branche repérant la direction instantanée du vent. 5. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des capteurs des grandeurs du groupe formé par : la vitesse instantanée et la vitesse moyenne du vent, la température et l'humidité relative de l'air, la pression atmosphérique. 6. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de réglage (29, 38, 38') d'un seuil prédéterminé pour chacune des grandeurs captées, chacun de ces moyens de réglage étant accessible sur le panneau (4) d'affichage à côté du moyen d'affichage (20, 35, 35') de ladite grandeur. 7. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce qu'il comprend des capteurs de vitesse du vent (9), de température (10) et d'humidité relative (11) de l'air, et en ce que les moyens électroniques de traitement de chacun des signaux délivrés par ces capteurs comprennent un convertisseur (31, 39) du signal en tension, un comparateur (34, 41) pour le réglage du seuil déclenchant une alarme et un afficheur (20, 35, 35') sélectivement commutable, à travers un circuit (32, 40) de commande de cet afficheur, soit à la sortie du convertisseur (31, 39) du signal en tension, soit à une entrée de référence réglable du comparateur (34, 41) pendant le réglage du seuil. 8. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un convertisseur (24) en une tension électrique du signal reçu du capteur (6) de direction du vent, un comparateur (25) de cette tension à une pluralité de tensions représentatives d'une pluralité de directions, la sortie de ce comparateur (25) commandant l'excitation de l'émetteur de lumière (21t) associé à la branche de la rose des vents (19) qui repère la direction du vent à l'instant de, la mesure. 9. Dispositif conforme à la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un comparateur (26) de ladite tension à des tensions représentatives de directions de vent sélectionnées, pour commander sélectivement l'activation des alarmes sonores (27) et visuelles (22i) associées. 10. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le panneau (4) d'affichage est logé dans le couvercle (3) d'une valise (B), le fond de la valise étant aménagé pour recevoir les capteurs (6, 9, 10, 11) en position de stockage. 11. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un câble (2) d'alimentation électrique par l'allume-cigares d'un véhicule automobile. 12. Dispositif conforme à la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un bloc d'alimentation électrique (C) comportant une prise (13) de connexion au secteur et une prise (14) de sortie complémentaire d'une prise (14') fixée à l'extrémité du câble (2) d'alimentation par l'allume-cigares.