Brevet FR2761842A1 — publié le 19981009

"SYSTEXE ET PROCEDE DE TRANSMISSION DE DONNEES ISSUES D'UN ENSEMBLE D'AUTOMATES" La présente invention concerne un système de transmission de données issues d'un ensemble d'automates. Elle vise également un procédé de transmission mis en oeuvre dans ce système. La transmission de données issues d'automates d'analyse chimique ou médicale disséminés dans un laboratoire ou dans un centre hospitalier vers un site central de traitement situé localement ou éloigné nécessite actuellement une importante infrastructure de câblerie et de connectique qui entraîne des investissements lourds en particulier pour l'équipement d'établissements anciens n'ayant pas été conçus avec une intégration initiale de systèmes internes de communication. Les systèmes actuels de transmission de données numériques proposés pour l'équipement de laboratoires et de structures hospitalières mettent en oeuvre des liaisons câblées et des interfaces de connexion entre les différents automates et des concentrateurs de données. Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un système de transmission de données permettant d'équiper les laboratoires et structures hospitalières à moindre coût que les systèmes existants, tout en offrant des possibilités supérieures d'évolution du système et de mobilité des automates. Ceci est obtenu avec un système de transmission de données issues d'un ensemble d'automates, notamment des automates d'analyse, vers un site central de traitement, comprenant des premiers moyens pour connecter ces automates à des moyens locaux de concentration de données, et des seconds moyens pour connecter ces moyens locaux de concentration de données à un site central de traitement de données. Suivant l'invention, les premiers moyens de connexion comprennent des moyens de communication radioélectrique (hertzienne) comprenant, pour chaque automate, des moyens terminaux de communication radioélectrique reliés audit automate et des moyens locaux de communication radioélectrique reliés aux moyens locaux de concentration de données. Grâce à ce maillon de transmission radioélectrique, on simplifie considérablement les problèmes de câblage et de connectique puisqu'il suffit simplement de munir chaque automate situé dans un local d'un module terminal de communication radioélectrique qui se trouve en relation d'échanges de données avec un module local de communication radioélectrique qui est chargé de recevoir des données en provenance de l'ensemble des automates présents dans ce local. I1 en découle une grande facilité d'installation de nouveaux automates, une possibilité de mobilité des automates au sein d'un local et plus généralement au sein d'une structure, et des perspectives ouvertes d'évolution puisqu'il suffit de changer d'automate sans avoir à changer de connectique. Dans un mode pratique de réalisation d'un système de transmission selon l'invention, les moyens terminaux de communication radioélectrique sont reliés aux automates par une liaison série, par exemple de type RS232C. Les moyens locaux de concentration de données sont de préférence reliés au site central de traitement par un réseau à haut débit, tel qu'un réseau Ethernet (marque déposée) à 100 Mbits/s. Dans le cas typique d'une structure comprenant un ensemble de zones comprenant chacune une pluralité d'automates, chaque zone est pourvue de moyens locaux de concentration de données associés à des moyens pour gérer les différents automates de la zone connectés à ces moyens locaux de concentration de données. Chaque zone est avantageusement équipée d'une station de concentration et de gestion agencée pour gérer les transmissions de données issues des automates de ladite zone. Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé de transmission de données issues d'automates, notamment des automates d'analyse chimique ou médicale, mis en oeuvre dans le système selon l'invention, ce procédé comprenant des séquences de transmission de données issues des automates vers des stations de concentration de données et des séquences de transmission des données traitées dans ces stations de concentration de données vers un site central de traitement. Ce procédé est caractérisé en ce que les séquences de transmission de données entre les automates et des stations de concentration de données comprennent une phase de transmission par voie radioélectrique (hertzienne). I1 comprend en outre des séquences pour installer et paramétrer les modules terminaux de communication radioélectrique associés à chaque automate. Au niveau de chaque station de concentration de données, on prévoit une identification des modules terminaux de communication radioélectrique associés à chaque automate connecté par voie radioélectrique (hertzienne) à cette station de concentration de données. Le procédé de transmission peut avantageusement comprendre en outre, au niveau de chaque station de concentration de données, un multiplexage temporel entre les données émises par les différents modules terminaux de communication radioélectrique (hertzienne) associés aux automates connectés à cette station de concentration de données. On peut avantageusement prévoir, au niveau de chaque station de concentration de données, une synchronisation entre les différents modules de communication radioélectrique (hertzienne) de sorte que chaque module terminal de communication radioélectrique dispose d'une fenêtre de temps dans laquelle il peut émettre des données et, le reste du temps, scrute des messages venant soit de la station de concentration de données avec laquelle il communique, soit de l'automate auquel il est connecté. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs: - la figure 1 illustre un exemple de mise en oeuvre d'un système de transmission selon l'invention; - la figure 2 illustre une mise en oeuvre de boîtiers de connexion hertzienne dans une salle d'automates; - la figure 3 illustre l'organisation d'une trame de communication mise en oeuvre dans le procédé de transmission selon l'invention; et - la figure 4 représente la structure interne de modules de communication mis en oeuvre dans un système de transmission selon l'invention. On va maintenant décrire un exemple de réalisation d'un système de transmission de données selon l'invention, en référence à la figure 1. Le système 1 de transmission de données selon l'invention est par exemple installé dans un bâtiment occupé par un laboratoire d'analyses médicales comprenant notamment plusieurs étages Z1, Z2 dédiés aux opérations d'analyse et un étage informatique ZI abritant un site central de traitement des données SC. Les salles de laboratoire de chaque étage opérationnel Z1, Z2 contiennent un ensemble d'automates d'analyses Aii-l3; A21-23 pourvus chacun d'un module ou boîtier terminal de communication radioélectrique HTU11-13; HTU21-23 auquel chaque automate Ai13; A21-23 est relié par une liaison série LS. Chaque salle de laboratoire Z1, Z2 est dotée d'une station Cl, C2 de gestion et de concentration des données, en pratique un micro-ordinateur ou tout autre équipement équivalent, qui est reliée via une liaison série LS1 LS2 à un module ou boîtier local de communication radioélectrique HCU1 HCU2 prévu pour réaliser des communications avec chacun des modules terminaux de communication HTU11-13; HTU21-23 reliés aux différents automates d'analyse All-13; A21-23. Les différentes stations de gestion et de concentration C1, C2 du système de transmission 1 selon l'invention, qui sont reliées par un réseau à haut débit 2 tel qu'un réseau Ethernet à 100 Mbits/seconde au site central de traitement SC, cumulent des fonctions de gestion des automates qui lui sont associés, de concentration des données issues de ces automates, de validation des opérations de transmission et d'installation et paramétrage de nouveaux modules terminaux de communication. En pratique, les données issues de chaque automate All-13; A21-23 sont traitées localement au niveau de la station de gestion et de concentration C1, C2 avant d'être transmises au site central de traitement SC. Des logiciels spécifiques de traitement et de gestion peuvent être installés sur ces stations de gestion et de concentration. Ils sont de préférence développés dans un environnement d'exploitation et d'interface graphique standard, afin de permettre l'utilisation de logiciels standard. On va maintenant décrire un exemple pratique de réalisation de modules terminaux et locaux de communication radioélectrique mis en oeuvre dans un système de transmission selon l'invention, en référence aux figures 2 et 4. Dans une salle de laboratoire équipée d'un ensemble de postes d'analyse P1, Pi comportant des automates Al, Ai, les modules terminaux de communication radioélectrique HTU1, HTUi reliés par liaison série à chacun de ces automates Al, Ai constituent avec le module local de communication HCU relié par liaison série à un poste de gestion et de concentration 210, un sous-système local de communication radioélectrique 20. Le poste de gestion et de concentration 210 est en pratique un microordinateur connecté à un réseau à haut débit R. Chaque module terminal de communication HTU1 HTUi se présente sous la forme d'un boîtier autonome de taille réduite comprenant un connecteur série standard pour permettre une liaison série avec l'automate d'analyse Al, Ai auquel il est associé, une antenne d'émissionréception radioélectrique 11, et des indicateurs lumineux 31 disposés sur une face avant, comme l'illustre la figure 2. A titre d'exemple de réalisation non limitatif, les dimensions extérieures d'un module terminal de communication peuvent être une longueur de 160mm, une largeur de 90mm et une hauteur maximale de boîtier hors antenne de 60mm. On peut par exemple prévoir des indicateurs lumineux pour indiquer la mise sous tension du module terminal de communication, un état de transmission des données vers le module local de communication, et un état de réception de commandes en provenance de ce module local de communication. Le module local de communication HCU peut présenter une forme extérieure de boîtier sensiblement équivalente, et comporte deux antennes 22, 23 disposées selon des techniques classiques en matière de communication radioélectrique. Les modules terminaux de communication HTU1, HTUi et le module local de communication HCU présentent, en référence à la figure 4, une structure interne classique comprenant, d'une part, une fonction de réception série RX-UART, un tampon de transmission TX-Buffer, et une fonction de transmission radioélectrique TX-Radio vers l'antenne, et, d'autre part, une fonction de réception radioélectrique RX-Radio, une fonction de tampon de réception RX-Buffer, et une fonction de transmission série TX-UART vers l'automate d'analyse. Un coupleur 15 permet la liaison entre l'antenne 11 et les circuits de réception RX-Radio et de transmission TX-Radio. Un circuit contrôleur assure le contrôle des fonctions de transmission et réception radioélectrique, le contrôle des fonctions de tampon, et le contrôle des fonctions de réception et de transmission série. Un circuit 13 d'interface série RS232C assure la transmission, par un câble de liaison 14, des données entre le module de communication et l'automate ou le poste de gestion et de concentration. I1 est à noter que les fonctions précitées peuvent être intégrées dans un circuit unique réalisé par exemple sous la forme d'un circuit ASIC ou bien être réalisées sous la forme de plusieurs circuits discrets. Le choix du mode de réalisation est directement lié à la quantité de modules terminaux de communication, la solutions ASIC ne se justifiant économiquement que pour des fabrications de module en grande série. Un module local de communication HCU peut gérer jusqu'à huit modules terminaux de communication HTU. Un poste de gestion et de concentration peut donc gérer huit automates simultanément. A titre d'exemple non limitatif, les modules de communication locaux HCU et terminaux HTU peuvent présenter les caractéristiques techniques suivantes: - bande de fréquence: 433.100 à 434.700 Mhz, - 16 canaux de 100 Khz, - portée en visibilité: 500 m, - puissance PAR: 10 mW (+10 dBm), - modulation FM (GMSK), - sensibilité: -110 dBm pour un rapport Signal/Bruit de 16 dB, - dynamique: 90 dB, - interface utilisateur: RS232C - codage NRZ, - mode source: asynchrone, - alimentation du boîtier: 220 V AC, - consommation: 1 VA, - température de fonctionnement: -10 à +500C. On va maintenant décrire un exemple pratique de mise en oeuvre du procédé de transmission selon l'invention. Ce procédé réalise un multiplexage temporel entre huit modules. Chaque module terminal de communication dispose de 15,625 ms pour envoyer son message sur la voie hertzienne. Un système de temporisations synchronisées entre les modules de communication permet à chaque module de connaître la fenêtre de temps pendant laquelle il doit transmettre son message mémorisé au destinataire. Pendant le reste du temps, le module scrute les messages venant par la voie hertzienne ou ceux venant de la voie utilisateur. Les messages radio, transitant à une vitesse supérieure (64 kB/s), sont mémorisés et restitués à une vitesse programmée de l'équipement utilisateur. Les opérations paramétrées lors de la mise en service sont sauvegardées dans une mémoire EPROM. Cette opération est réalisée par l'interface RS232C au moyen d'un microordinateur. Un strap permet par exemple de placer le module en mode paramétrage. Ce paramétrage s'effectue à 9600 baud, sans parité, et un bit de stop en mode ASCII. Une trame de communication TC comporte, en référence à la figure 3: - un champ de synchronisation CSY, - un champ de supervision CSU, - des bits de statut des lignes SLI, - un message d'utilisateur MU, et - une rupture de synchronisation RSY. Le paramétrage des modules de communication mis en oeuvre dans un système de transmission selon l'invention, comporte les éléments suivants: - une adresse du réseau, qui permet de reconnaître les éléments d'un même réseau, contenue dans la trame de chaque message, - une adresse du module, qui permet de reconnaître un module dans un réseau, - une adresse de source, qui identifie l'élément du réseau comme source de message, - une adresse de destinataire, qui identifie le module de destination du message, - un contrôle du flux, qui permet de valider la recopie des états de ligne de la source au destinataire, - un numéro de canal, qui définit le canal de travail du réseau, - une vitesse de transmission avec l'équipement utilisateur, - un bit de parité, - une longueur de caractère. Le système de transmission de données selon l'invention peut être mis en place dans des laboratoires d'analyse médicale ou chimique, dans des centres de recherche, dans des centres hospitaliers et, plus généralement, dans tout établissement équipé d'automates. Les automates concernés par le système de transmission de données selon l'invention peuvent être de toute nature et de toute fonction. Ils incluent principalement les automates d'analyse mais aussi les automates de mesure, notamment de mesure physique, les capteurs automatisés, et plus généralement tout équipement automatisé conçu pour délivrer des données destinées à être collectées et traitées. Le système et le procédé de transmission de données selon l'invention sont en pratique associés à un logiciel général de gestion des connexion des automates, qui prend notamment en charge: - le paramétrage de chaque automate géré par une station de concentration de données, - le paramétrage d'un protocole logique (nature des informations) de communication de chaque automate, - la gestion des automates connectés (ajout, suppression), - la gestion en unité fonctionnelle d'un ensemble d'automates et d'un système informatique central, et - la gestion et l'archivage des données au sein d'une base de données de connexion. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, les caractéristiques techniques précitées des modules de communication radioélectrique ne constituent pas une limitation pour l'invention. De même, le nombre d'automates connectables à une station de gestion et de concentration de données ne saurait être limité que par des considérations pratiques et des contraintes techniques et économiques. REVENDICATIONS 1. Système (1) de transmission de données issues d'un ensemble d'automates (A11-13; A21-23), notamment des automates d'analyse, vers un site central de traitement (SC), comprenant des premiers moyens pour connecter ces automates (A11-13; A21-23) à des moyens locaux de concentration de données (C1, C2), et des seconds moyens (2) pour connecter ces moyens locaux de concentration de données (Cl, C2) au site central de traitement (SC), caractérisé en ce que les premiers moyens de connexion comprennent des moyens de communication radioélectrique (hertzienne) comprenant, pour chaque automate (A11-13; A21-23), des moyens terminaux de communication radioélectrique (HTU11-13; HTU21-23) reliés audit automate (A11-13; A21-23) et des moyens locaux de communication radioélectrique (HCU1; HCU2) reliés respectivement aux moyens locaux de concentration de données (Ci, C2). 2. Système de transmission (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens terminaux de communication radioélectrique (HTU11-13; HTU21-23) sont reliés aux automates (A11-13; A21-23) par une liaison série. 3. Système de transmission (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens locaux de concentration de données (C1, C2) sont reliés au site central de traitement (SC) par un réseau à haut débit (2). 4. Système de transmission (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, mis en oeuvre dans une structure comprenant un ensemble de zones (Zi, Z2) comprenant chacune une pluralité d'automates (All-13; A21-23), caractérisé en ce que chaque zone (Zi, Z2) est pourvue de moyens locaux de concentration de données (Ci, C2) associés à des moyens pour gérer les différents automates (A11-13; A21-23) de ladite zone (Z1, Z2) connectés à ces moyens locaux de concentration de données (C1, C2). 5. Système de transmission (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque zone (Z1, Z2) est équipée d'une station de concentration et de gestion (C1, C2) agencée pour gérer les transmissions de données issues des automates (All-13; A21-23) de ladite zone (Z1, Z2). 6. Procédé de transmission de données issues d'automates (A11-13; A21-23), notamment des automates d'analyse chimique ou médicale, mis en oeuvre dans le système (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, ce procédé comprenant des séquences de transmission de données issues des automates (A11-13; A21-23) vers des stations de concentration de données (C1, C2)et des séquences de transmission des données traitées dans ces stations de concentration de données (C1, C2) vers un site central de traitement (SC), caractérisé en ce que les séquences de transmission de données entre les automates (A11-13; A21-23) et les stations de concentration de données (C1, C2) comprennent une phase de transmission par voie radioélectrique (hertzienne). 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend des séquences pour installer et paramétrer des modules terminaux de communication radioélectrique (HTU11-13; HTU21-23) associés à chaque automate (A11-13, A21-23). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, au niveau de chaque station de concentration de données (C1, C2), une identification des modules terminaux de communication radioélectrique (HTU11-13; HTU21-23) associés à chaque automate (A11-13; A21-23) connecté par voie radioélectrique (hertzienne) à cette station de concentration de données (Cl, C2). 9. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, au niveau de chaque station de concentration de données (Ci, C2), un multiplexage temporel entre les données émises par les différents modules terminaux de communication radioélectrique (hertzienne) (HTU11-13; HTU21-23) associés aux automates (All-13; A21-23) connectés à cette station de concentration de données (Ci, C2). 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, au niveau de chaque station de concentration de données (Ci, C2), une synchronisation entre les différents modules terminaux de communication radioélectrique (hertzienne) (HTU11-13; HTU21-23) de sorte que chaque module terminal de communication radioélectrique (HTU11-13; HTU21-23) dispose d'une fenêtre de temps dans laquelle il peut émettre des données et, le reste du temps, scrute des messages venant soit de la station de concentration de données (C1, C2) avec laquelle il communique, soit de l'automate (All-13; A21-23) auquel il est connecté. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé par un logiciel général de gestion des connexion des automates, qui prend notamment en charge: - le paramétrage de chaque automate géré par une station de concentration de données, - le paramétrage d'un protocole logique de communication de chaque automate, - la gestion des automates connectés (ajout, suppression), - la gestion en unité fonctionnelle d'un ensemble d'automates et d'un système informatique central, et - la gestion et l'archivage des données au sein d'une base de données de connexion.