Brevet FR2745672A1 — publié le 19970905

La présente invention est relative à la communication des abonnés à l'électricité et/ou au gaz avec l'administration distributrice et se rapporte plus particulièrement à la communication entre un boîtier multiservices installé dans le local d'un abonné et un concentrateur d'appels. Dans le cadre du développement de communications interactives entre les abonnés et le distributeur d'énergie, un boîtier ou borne multiservice installé chez un abonné permet à celui-ci de recevoir les relevés de sa consommation d'électricité ou de gaz au moyen de systèmes de télécommunications connectés à la borne multiservices. Il permet également au distributeur de procéder au relevé des compteurs de l'abonné par une simple interrogation de la borne multiservices. Il permet aussi de détecter aisément les abonnés dont le courant ou le gaz a été coupé. Cependant, le réseau de bornes multiservices d'abonnés interconnecté avec une agence centrale du distributeur nécessite de prévoir des moyens de sécurité de grande efficacité mais d'un prix de revient acceptable. L'invention est relative à une nouvelle technique de transmission de signaux d'alarme sur un support de transmission par courants porteurs. Elle a donc pour objet un dispositif de communication pour la transmission de signaux d'alarme et d'appel provenant d'installations d'abonnés vers une agence du distributeur, caractérisé en ce qu'il comporte des boîtiers multiservices associés aux compteurs placés chez les abonnés et un automate de communication d'alarmes et d'appels placé sur le réseau de distribution desdits abonnés en communication avec lesdits boîtiers multiservices par la technique des courants porteurs et en ce que chaque boîtier multiservices comporte un modem de trans mission de signaux d'appel en modulation S-FSK et un modem de transmission de signaux d'alarme en modulation FSK, la bande de fréquences utilisée par le modem FSK étant intercalée entre les deux fréquences utilisées par le modem S-FSK, le contrôle et l'initiative de la modulation S-FSK étant assurés par l'automate de communication alors que la gestion de l'accès à la modulation FSK est assurée par les boîtiers multiservices. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.1 est un schéma synoptique d'un dispositif de communication pour la transmission de signaux d'alarme suivant l'invention; - la Fig.2 est un graphique d'un spectre de fréquences illustrant l'utilisation simultanée des modulations S-FSK et FSK dans la même bande de fréquences et permettant la mise en oeuvre du dispositif de la figure 1; - la Fig.3 est un schéma synoptique du circuit de transmission des signaux associé à un boîtier multiservices; - la Fig.4 est un schéma synoptique plus détaillé montrant le circuit de séparation des fréquences et de couplage au circuit de distribution; et - la Fig.5 est un schéma synoptique du circuit séparateur entrant dans la construction du circuit de séparation de la figure 4. Le schéma synoptique de la figure 1 représente un dispositif de communication suivant l'invention qui comporte des boîtiers multiservices 1 connectés à un réseau 2, par exemple un réseau de distribution de courant électrique. Les boîtiers multiservices sont reliés à un concentrateur d'appels 3 également connecté au réseau 2 auquel est en- outre relié un répéteur dédié d'alarme 4 destiné à recevoir les signaux d'alarme reçus des boîtiers multiservices 1 et à les réémettre vers le concentrateur d'appels 3. Ce dispositif fonctionne de la manière suivante. Un protocole de type question-réponse qui correspond à une configuration matérielle "1 maître vers n esclaves n mettant en oeuvre le principe actuel des liaisons à courants porteurs sur réseau de distribution public, permet difficilement la transmission immédiate de signaux d'alarme émis spontanément par des équipements esclaves. Il y a donc lieu d'aménager à cet effet un canal de communication différent, accessible en permanence aux stations esclaves pour la transmission immédiate de leurs signaux d'alarme. L'utilisation coordonnée dans la même bande de fréquences de deux techniques de modulation différentes, à savoir les modulations S-FSK et FSK permet selon les règles qui vont être décrites ci-après de créer effectivement un tel canal de communication. La modulation S-FSK consiste à transmettre un signal sur deux fréquences par exemple sur 60 kHz et 74 kHz, en émettant sur l'une des fréquences le signal luimême et sur l'autre son complément. On obtient ainsi une redondance naturelle qui permet par exemple de choisir pour la réception, la fréquence pour laquelle on obtient le meilleur rapport signal/bruit. La modulation S-FSK est caractérisée entre autres par un gabarit étroit entre chaque fréquence nominale. L'aménagement du canal de transmission de signaux d'alarme consiste à insérer entre ces deux fréquences une bande modulée en modulation FSK. A cet effet, on choisit une fréquence porteuse de 66 kHz avec un saut de fréquence de 4 kHz au maximum, ce qui permet de transmettre des signaux à une vitesse de 2400 Bauds, afin que les fréquences de transmission soient de 62 et 70 kHz et ne chevauchent pas les fréquences modulées en S-FSK. Le diagramme de la figure 2 illustre cette solution. Ce mode de transmission rend optimal le mode de couplage physique selon le principe du coupleur filtre faisant l'objet du brevet français n" 91 12 821. La voie centrale 2 du dispositif de la figure 1 bénéficie de l'impédance de réseau la plus élevée et d'un gain maximal dans le transfert de l'énergie sur le réseau. Ce canal de transmission de signaux d'alarme est utilisé pour véhiculer les informations report du protocole normalisé par la CIETC 57, 1334-4-41 soit DLMS. La gestion de l'accès multiple à ce canal modulé en FSK peut être effectuée au moyen d'un protocole classique à détection de porteuse. Par exemple, chaque station comprenant un boitier multiservices 1 attend pour transmettre, que la ligne 2 soit libre (pas de porteuse) pendant un laps proportionnel à son adresse MAC, ce qui assure l'unicité à tout instant des tentatives d'accès au support. Afin d'augmenter la portée de transmission sur le réseau de distribution, si celà est nécessaire, un répéteur tel que le répéteur 4 dédié à la fréquence concernée et au type de message à transmettre est placé sur le réseau de distribution électrique. Cet équipement écoute le réseau en quête d'un message d'alarme. Sitôt qu'un message est capté, le répéteur 4 le reproduit sur la ligne 2. Le canal de communication ainsi constitué est unidirectionnel. La station émettrice d'alarme ne peut donc se voir renvoyer l'accusé de réception de ce message. Il convient donc de procéder à un acquittement sur le canal normal modulé en S-FSK. Cet acquittement fourni par l'automate de distribution prend la forme d'une lecture normale sur le canal modulé selon S-FSK des registres de la couche de liaison de données associés au service de report d'information (l'alarme) dans le boîtier multiservices émetteur, afin de conserver une comptabilité totale avec l'existant (normes et produits). L'émission de l'alarme doit être répétée tant que cette lecture n'a pas été effectuée par le destinataire de l'alarme. On peut alors définir les niveaux d'urgence (paramètre de service) pour les messages véhiculés par le réseau, niveaux qui gouvernent la fréquence de réémission de l'alarme. La classification suivante peut être envisagée. 0 - pas de répétition (message de routine ou d'entretien de la conversation) 1 - répétition toutes les 10 minutes 2 - répétition toutes les minutes 3 - répétition toutes les 10 secondes L'utilisation de la valeur 0 pour l'absence de répétition permet de conserver une compatibilité avec la couche MAC de la norme CEI (paramètre, classe de service). En revanche, l'utilisation des autres valeurs déjà attributées à l'utilisation des trames courtes, nécessite la rédaction d'une annexe normative associée à la norme DLMS (ou une dérogation à son utilisation). La mise en oeuvre de la transmission des signaux d'alarme est assurée par les circuits représentés aux Figs.3 à 5 qui vont maintenant être décrits. Le circuit représenté à la figure 3 comporte un circuit séparateur 5 relié en amont à un compteur 6 connecté par l'intermédiaire du secteur au concentrateur d'appels 3 et en aval à un disjoncteur 7. Le séparateur 5 est en outre relié à un commuta- teur 8, par l'intermédiaire d'un aiguillage 8a dont l'entrée est reliée à cinq lignes de sortie du circuit de séparateur 5 et qui comporte une sortie bifilaire reliée à un modem S-FSK 9, une sortie bifilaire reliée à un modem ASK 10 et deux sorties bifilaires pour les signaux FSK d'alarme et de domotique reliées respectivement aux bornes fixes du commutateur 8, la borne mobile de celui-ci étant reliée à un modem FSK 11. Les modems 9,10,11 sont reliés à leur tour à une unité centrale 12 du boîtier multiservices auquel le dispositif est associé. Enfin, une sortie bifilaire de l'aiguillage 8a est reliée à un circuit d'alimentation 13. Le modem FSK 11 présente une première fréquence de fonctionnement dont la valeur est par exemple de 132,5 kHz pour la transmission des signaux de domotique dans le circuit de l'abonné et une seconde fréquence de fonctionnement dont la valeur est par exemple de 66 kHz pour la transmission des signaux d'alarme. Le concentrateur d'appels 3 comporte un modem S FSK 14 pour la réception et la transmission de signaux d'appel normaux relatifs à la gestion et à l'interrogation des boîtiers multiservices 1 du réseau qu'il gère et un démodulateur FSK 15 pour la réception des signaux d'alarme en provenance des modems FSK 11 des boîtiers multiservices, les signaux d'alarme étant affectés du niveau d'urgence approprié. Le circuit de la figure 4 qui est en fait le circuit de séparation 5 associé au disjoncteur 7 pourvu de son bouton d'enclenchement 7a, connecté entre phase et neutre du secteur, comporte un module intelligent 20 qui est une unité centrale associée à un modem ASK 20a, luimême relié à un circuit séparateur 22 qui reçoit son alimentation à partir du secteur, pris en amont du disjoncteur 7. Il reçoit en outre les signaux S-FSK par l'intermédiaire d'un coupleur-filtre 23 sur une ligne 24, tandis que les signaux FSK d'alarme sont dérivés d'une ligne d'alimentation 25 avec interposition d'un condensateur 26. Le circuit coupleur-filtre 23 est un circuit du type décrit dans le brevet d'invention n" 91 12 821 précité, déposé le 17 octobre 1991 par la Demanderesse. Il s'agit en fait d'un séparateur-coupleur directif pour courants porteurs à fréquence moyenne sur une ligne électrique du réseau alternatif basse tension comprenant un circuit résonnant parallèle inséré sur la ligne électrique, dont la fréquence de résonance est voisine de la fréquence centrale de la bande passante des courants porteurs et un circuit d'émission-réception desdits courants porteurs couplé en tension audit circuit résonnant par un circuit de raccordement. Le circuit de raccordement comprend également une branche de raccordement série permettant d'assurer un couplage en courant du circuit émetteur-récepteur et de la ligne à fréquence moyenne et un découplage dudit circuit d'émission-réception de la ligne à la fréquence du réseau basse tension. Le circuit de séparation est en outre relié à la sortie du disjoncteur 7 par une ligne 26 de transmission des courants porteurs domotique à modulation FSK. Ainsi, le circuit de séparation 22 assure la séparation des divers signaux à modulation S-FSK, FSK et ASK qui transitent sur les lignes du réseau. Une ligne 28 relie le module intelligent 20 et plus particulièrement son modem ASK 20a au compteur 6. Le circuit de séparation comporte enfin une ligne 28 de liaison avec un boîtier multiservices dont certains éléments tels que les modems 9,10 et 11 et l'unité centrale 12 sont décrits en référence à la figure 3. Cette ligne 29 comporte en fait une ligne 29a de transmission des signaux CPL, SFSK, FSK d'alarme et d'alimentation et une ligne 29b de transmission des signaux FSK de domotique et des signaux ASK. Le circuit séparateur 22 va maintenant être décrit plus en détail en référence à la figure 5. Il est réalisé sur la base d'un circuit fantôme couramment utilisé en téléphonie en comprend six trans for- mateurs 30 à 35 bobinés sur des tores de ferrite avec un faible nombre de spires adapté à la fréquence des signaux à transmettre. Le transformateur 30 est relié à la sortie pour les signaux S-FSK du coupleur-filtre 23. A l'une des bornes de l'enroulement 30a du transformateur 30 est connecté un condensateur de découplage 36. L'enroulement 30b du transformateur 30 est connecté par une première ligne torsadée 38 aux bornes de l'enroulement 33a du transformateur 33 dont l'enroulement 33b et destiné à être connecté aux moyens d'émissionréception des signaux S-FSK du boîtier multiservices (non représenté) correspondant. L'enroulement 31a du transformateur 31 est connecté au secteur d'alimentation par l'intermédiaire d'un condensateur de découplage 26 (Fig.4). Il est destiné à transmettre les signaux à modulation FSK d'alarme provenant du boîtier multiservices correspondant. Son enroulement 31b est connecté d'une part au point milieu de l'enroulement 30b du transformateur 30 et d'autre part, au point milieu de l'enroulement 32b du transformateur 32 de transmission des signaux n Euridis en modulation ASK de relevés de consommation des compteurs. L'enroulement 32a du transformateur 32 est relié au modem ASK 20a du module intelligent 20. L'enroulement 32b du transformateur 32 est relié par une seconde ligne torsadée 42 à l'enroulement 35a du transformateur 35 dont l'enroulement 35b est connecté aux moyens de commande de relevé du compteur 6 contenus dans le boîtier multiservices (non représenté). Les première et seconde lignes torsadées 38,42 sont avantageusement torsadées entre elles afin d'éviter les couplages parasites mutuels des divers signaux transmis. Le point milieu de l'enroulement 31b du transformateur 31 de transmission des signaux d'alarme à modulation FSK est connecté à une borne de l'enroulement secondaire d'un transformateur d'alimentation 44 à noyau feuilleté connecté au secteur auquel est également connecté l'enroulement 31a du transformateur 31. L'autre borne de l'enroulement secondaire du transformateur 44 est reliée à la masse. En parallèle sur l'enroulement secondaire du transformateur 44 est connecté un condensateur 46 en série avec un enroulement 48b d'un transformateur 48 à noyau formé d'un tore de ferrite, dont l'enroulement 48a est relié au réseau en aval du disjoncteur 7 en vue de la transmission des signaux de domotique à modulation FSK. La masse du transformateur 44 est connecté à la masse d'un transformateur 52 d'alimentation du boîtier multiservices par une ligne 50 qui forme une ligne supple- mentaire de transmission de signaux moyennant une isolation des circuit vis à vis de la terre, permise par la faible tension d'alimentation, par exemple de 24 V, requise par le boîtier multiservices. Le transformateur 52 est lui aussi un transformateur à noyau feuilleté. Son enroulement primaire est connecté entre la masse et le point milieu de l'enroulement 34a du transformateur 34 de transmission des signaux FSK d'alarme, l'une des bornes de l'enroulement 34a étant reliée au point milieu de l'enroulement 33a du transformateur 33 de liaison des signaux S-FSK avec le boîtier multiservices, tandis que son autre borne est reliée au point milieu de l'enroulement 35a du transformateur 35 de transmission des signaux ASK de relevé de compteur au boîtier multiservices. En parallèle sur l'enroulement primaire du transformateur 52 sont connectés en série un enroulement 54b d'un transformateur 54 à noyau en tore de ferrite et un condensateur 56. L'enroulement 54a du transformateur 54 est relié aux moyens d'émission-réception de signaux de domotique à modulation FSK du boîtier multiservices. L'agencement qui vient d'être décrit en référence à la figure 5 dispose d'une voie de transmission supplémentaire par la mise à profit du fait que les câbles téléphoniques généralement utilisés pour réaliser les circuits fantômes dont dérive le circuit séparateur possèdent pour la plupart un fil de masse. On peut donc superposer à un circuit fantôme un circuit d'alimentation et une voie de transmission supplémentaire matérialisée par la ligne 50. Dans la présente application, la fréquence du circuit fantôme est 20 fois plus élevée qu'en téléphonie, de sorte que les composants mis en oeuvre sont plus simples et donc bien moins coûteux qu'en basse fréquence. Le circuit de transmission suivant l'invention ne nécessite pas de réglage. Les tores en ferrite des transformateurs 30 à 35, 48 et 54 ne posent pas de problème d'isolation. En effet, leurs enroulements peuvent ne pas être superposés alors qu'un transformateur classique à enroulements superposés nécessite des moyens de protection. Le circuit de la figure 5 présente enfin l'avantage d'être indifférent vis à vis des fréquences transmises dont les bandes peuvent être modifiées dans des proportions importantes. REVENDICATONS 1. Dispositif de communication pour la transmission de signaux d'alarme et d'appel provenant d'installation d'abonnés vers une agence du distributeur, caractérisé en ce qu'il comporte des boîtiers multiservices (1) associés aux compteurs placés chez les abonnés et un automate (3) de communication d'alarmes et d'appels placé sur le réseau de distribution (2) desdits abonnés en communication avec lesdits boîtiers multiservices (1) par la technique des courants porteurs et en ce que chaque boîtier multiservices (1) comporte un modem (14) de transmission de signaux d'appel en modulation S-FSK et un modem (16) de transmission de signaux d'alarme en modulation FSK, la bande de fréquences utilisée par le modem FSK étant intercalée entre les deux fréquences utilisées par le modem S-FSK, le contrôle et l'intiative de la modulation S-FSK étant assurés par l'automate de communication alors que la gestion de l'accès à la modulation FSK est assurée par les boîtiers multiservices (1). 2. Dispositif de communication suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre sur la voie centrale (2) du réseau de distribution de liaison des boîtiers multiservices (1) avec l'automate de communication (3) un répéteur (4) dédié à la fréquence des signaux d'alarme en modulation FSK. 3. Dispositif de communication suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte associé à chaque ensemble compteur (6), disjoncteur (7) d'abonné, un séparateur (5) des divers signaux de modulation transmis sur le réseau de distribution (2), ledit séparateur (5) étant relié à une unité centrale (12) du boîtier multiservices (1) correspondant par un modem S-FSK (9) pour les signaux d'appel et par un modem FSK (11) pour les signaux d'alarme. 4. -Dispositif de communication suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le séparateur (5) est relié au modem FSK (11) pour les signaux d'alarme par l'intermédiaire d'un aiguillage (8a) et d'un commutateur (8) entre un mode de transmission de signaux domestiques dans le boîtier multiservices et le mode de transmission de signaux d'alarme vers l'automate de communication (3). 5. Dispositif de communication suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le séparateur (5) est en outre relié à l'unité centrale (12) par un modem ASK (10) pour les signaux de relevé de compteur. 6. Dispositif de communication suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le séparateur (5) comporte une unité centrale (20) reliée au disjoncteur (7) d'abonné, un circuit séparateur de signaux de modulation (22) relié par une première ligne (24) à un coupleurfiltre (23) branché sur le réseau entre le compteur (6) et le disjoncteur (7) et destiné à transmettre au circuit séparateur les signaux d'appel en modulation S-FSK, et par une seconde ligne (25) directement au secteur de distribution (2) en amont dudit coupleur-filtre (23), ledit circuit séparateur (22) étant en outre relié au réseau de distribution (2) en aval du disjoncteur, par une troisième ligne (26) de transmission des signaux de domotique à modulation FSK. 7. Disjoncteur de communication suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'unité centrale (20) comporte un modem ASK (20a) pour les signaux de relevé de compteurs et en ce que la ligne de liaision de l'unité centrale (20) avec le circuit séparateur (22) est en outre reliée par une ligne (29) au compteur (6) associé. 8. Dispositif de communication suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'automate de communication (3) comporte un modem (14) pour les signaux S-FSK et un -démodulateur (15) de signaux d'alarme à modulation FSK. 9. Dispositif de communication suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le circuit séparateur (22) comprend des moyens à transformateurs (30,33) et à ligne (38) de transmission des signaux d'appel à modulation S-FSK, des moyens à transformateurs (31,34,48,54) de transmission des signaux d'alarme et de domotique en modulation FSK associés à des moyens à transformateurs (44,52) et à une ligne de transmission (50) de la tension d'alimentation du boîtier multiservices associé, à partir du secteur et des moyens à transformateurs (32,35) et à ligne (42) de transmission des signaux à modulation ASK de relevé de compteurs. 10. Dispositif de communication suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les transformateurs (30 à 35, 48,54) des moyens de transmission des signaux S FSK, FSK et ASK sont des transformateurs à noyau à tore de ferrite. 11. Dispositif de communication suivant l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les lignes de transmission des signaux d'appel à modulation S FSK et des signaux de relevé de compteur à modulation ASK sont des lignes torsadées séparément puis torsadées entre elles. 12. Dispositif de communication suivant l'une des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que la ligne (50) de transmission de la tension d'alimentation au boîtier multiservices assure également la transmission des signaux d'alarme et de domotique à modulation FSK. 13. Dispositif de communication suivant la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens de transmission des signaux d'alarme et de domotique à modulation FSK comprennent un premier transformateur (31) à noyau à tore de ferrite dont un premier enroulement (31a) est relié au secteur et dont un second enroulement (31b) est relié aux points milieux de seconds enroulements correspondants (30b,32b) de premiers transformateurs (30,32) à noyaux à tores de ferrite des moyens de transmission des signaux d'appel et de relevé de compteur à modulation S-FSK et ASK, ledit second enroulement (31b) du premier transformateur (31) étant relié d'une part, à l'enroulement secondaire d'un transformateur d'alimentation (44) relié au secteur et d'autre part, à un circuit série comprenant un condensateur (46) et un enroulement (48b) d'un premier transformateur (48) de transmission de signaux de domotique en modulation FSK, ledit enroulement secondaire du transformateur d'alimentation (44) et ledit circuit série (46,48b) étant connectés en parallèle à la masse à laquelle est également connectée une extrémité de la ligne (50) de transmission de la tension d'alimentation au boîtier multiservices et des signaux d'alarme et de domotique à modulation FSK, un premier enroulement (34a) d'un second transformateur (34) à noyau à tore de ferrite connecté aux points milieux des premiers enroulements (33a, 35a) de seconds transformateurs (33,35) à noyaux à tores de ferrite des moyens de transmission des signaux d'appel et de relevé de compteurs ayant son point milieu connecté à un circuit parallèle formé par l'enroulement primaire d'un transformateur d'alimentation (52) côté boîtier multiservices et un circuit série comprenant un condensateur (56) et un enroulement (54b) d'un second transformateur (54) de transmission des signaux de domotique à modulation FSK, ledit circuit parallèle étant connecté à l'autre extrémité de la ligne (50) de transmission de la tension d'alimentation et des signaux d'alarme et de domotique.