Brevet FR2806501A1 — publié le 20010921

- 1 - "Système et procédé de gestion centralisée des défauts pour un ensemble de lampes à décharge en vue d'une maintenance anticipée, et module local de détection associé" DESCRIPTION La présente invention concerne un système de gestion centralisée des défauts pour un ensemble de lampes à décharge. Elle vise également un procédé mis en oeuvre dans ce système, ainsi qu'un module local de détection utilisé dans ce système. Il s'agit plus particulièrement ici de lampes à décharge équipant un réseau d'éclairage et alimentées à partir de ballasts électroniques comprenant un générateur à haute fréquence relié à un réseau de distribution en courant continu ou alternatif. Une maintenance efficace d'un réseau d'éclairage est une condition essentielle pour la sécurité des biens et des personnes. En effet, la défaillance d'une ou plusieurs lampes à décharge le long d'une voie de circulation peut sensiblement dégrader les conditions de conduite des automobilistes. Il est donc important d'assurer une maintenance préventive des réseaux d'éclairage. Outre la solution classique consistant à remplacer à intervalles de temps réguliers toutes les lampes d'une installation, il existe des systèmes permettant de détecter une anomalie sur une lampe, par exemple son clignotement, et d'envoyer une information d'anomalie à un site central. Par ailleurs, un procédé connu pour détecter le vieillissement d'une lampe à décharge consiste à mesurer la tension aux bornes de la lampe car celle-ci augmente légèrement avec le vieillissement. Cependant, cette relation entre la variation de la tension et le vieillissement n'est pas suffisamment discriminante pour - 2- rendre ce procédé probant, notamment du fait que la tension aux bornes de la lampe peut varier pour d'autres raisons que le vieillissement de la lampe, par exemple à cause de fluctuations de la tension d'alimentation secteur ou encore de dérives des composants du générateur haute fréquence. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un système de gestion centralisée des défauts pour un ensemble de lampes à décharge, qui permette une maintenance anticipée ou anticipée réellement efficace dans un contexte de gestion centralisée d'un réseau d'éclairage. On atteint les objectifs précités avec un système de gestion centralisée des défauts pour un ensemble de lampes à décharge en vue d'une maintenance anticipée, comprenant: - pour chaque lampe à décharge alimentée par des moyens de ballast électronique, des moyens locaux pour observer le fonctionnement de ladite lampe et pour générer des informations indicatives du fonctionnement observé, et des moyens locaux pour transmettre ces informations vers un centre de gestion, - au sein d'un centre de gestion, des moyens centraux pour recevoir les informations transmises depuis chaque lampe à décharge, et des moyens centraux pour traiter lesdites informations et fournir des données de maintenance. Suivant l'invention, les moyens locaux d'observation du fonctionnement d'une lampe à décharge comprennent des moyens pour mesurer la période d'alimentation de ladite lampe à décharge et les moyens centraux de traitement sont agencés pour générer, pour ladite lampe à décharge, un signal de maintenance anticipée ou prédictive lorsque la période mesurée dépasse un seuil prédétermine. - 3- On a en effet constaté que les ballasts électroniques alimentant une lampe à décharge ont une réponse en fréquence qui est fonction de l'état de la lampe. Le rapport de fréquence observé varie ainsi de 1 à 5 entre la fréquence d'un ballast électronique fonctionnant à vide - correspondant par exemple à une lampe défectueuse - et la fréquence du même ballast lorsque celui-ci est en court- circuit. En fonctionnement normal, la réponse en fréquence de l'ensemble ballast - lampe est fonction de l'impédance de l'arc de la lampe à décharge qui varie avec le temps. Cette variation se traduit par un allongement de la période d'alimentation. La mesure de cette période et sa comparaison avec un seuil prédéterminé permet de détecter des situations de vieillissement de la lampe et de déclencher des opérations de maintenance anticipée. Il devient ainsi possible, dans le cadre d'un système de gestion centralisée des défauts, de détecter pour chaque lampe d'un réseau son état de fonctionnement et de vétusté. Pour un système selon l'invention mis en oeuvre pour un réseau d'éclairage incluant un réseau d'alimentation continue auquel sont reliés les ballasts électroniques d'alimentation des lampes à décharge, les moyens locaux de transmission sont agencés pour transmettre les informations indicatives du fonctionnement d'une lampe à décharge sur ce réseau d'alimentation continue. Mais le système selon l'invention peut tout autant être mis en oeuvre pour un réseau d'éclairage alimenté par un réseau de distribution en courant alternatif, les moyens locaux de transmission étant alors conçus pour transmettre sur ce type de réseau les informations indicatives du fonctionnement d'une lampe. -4- Pour chaque lampe à décharge, les moyens locaux d'observation de la fréquence ou de la période de fonctionnement et les moyens de transmission sont avantageusement inclus dans un module local relié d'une part au ballast électronique alimentant ladite lampe et d'autre part au réseau de distribution en courant continu ou alternatif. Ce module local comprend en outre des moyens pour générer un signal logique synchrone de la tension de sortie alternative du ballast électronique et isolé galvaniquement par rapport à la sortie dudit ballast électronique. Les moyens locaux de transmission sont de préférence agencés pour transmettre en outre des informations de défaut provenant des moyens de ballast électronique. Les moyens centraux de réception et de traitement des informations provenant de l'ensemble des moyens locaux de mesure et de transmission, comprennent, dans un mode particulier de réalisation, des moyens de visualisation de signaux indicatifs du fonctionnement de chaque lampe à décharge. On peut aussi prévoir que ces moyens centraux de réception et de traitement comprennent des moyens de transmission desdites informations vers un système de gestion de niveau hiérarchique supérieur. Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un procédé de gestion centralisée des défauts pour un ensemble de lampes à décharge en vue d'une maintenance anticipée, mis en euvre dans un système selon l'invention, comprenant: - pour chaque lampe à décharge alimentée par des moyens de ballast électronique, une observation du fonctionnement de ladite lampe, une génération des informations indicatives du fonctionnement observé, et une - 5- transmission de ces informations vers un centre de gestion, - au sein d'un centre de gestion, une réception des informations transmises depuis chaque lampe à décharge, et un traitement desdites informations en vue de fournir des données de maintenance. Suivant l'invention, ce procédé comprend une mesure de la période d'alimentation de ladite lampe à décharge et cette période mesurée est comparée à un seuil prédéterminé, un dépassement de ce seuil déclenchant une opération de maintenance anticipée. Lorsqu'il est mis en oeuvre dans un système de gestion centralisée comprenant un module central et un ensemble de modules locaux connectés à des ballasts électroniques, ce procédé peut comprendre une interrogation par le module central de chaque module local selon une périodicité prédéterminée. Mais on peut aussi prévoir que le procédé selon l'invention comprenne, au sein d'un module local, un traitement d'informations de mesure de la période ou de la fréquence de fonctionnement pour générer un signal de maintenance anticipée qui est ensuite transmis au module central. Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un module local de maintenance anticipée, mis en oeuvre dans le système de gestion centralisée de défauts d'un ensemble de lampes à décharge selon l'invention, ce module étant connecté à un ballast électronique d'alimentation d'une lampe à décharge. Ce module local est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour mesurer la période ou la fréquence de fonctionnement dudit ballast électronique et des moyens pour transmettre des informations de maintenance générées à partir des mesures de période ou de fréquence à un module central de - 6- réception et de traitement des informations de maintenance. 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 la structure générale d'un système de gestion centralisée des défauts selon l'invention; - la figure 2 illustre un exemple de structure d'un module local mis en oeuvre dans un système selon l'invention; - la figure 3 représente un exemple simplifié de réalisation d'une face avant d'un module central utilisé dans le système selon l'invention; et - la figure 4 illustre les étapes essentielles du procédé de gestion centralisée des défauts selon l'invention. On va maintenant décrire, en référence à la figure 1, la structure générale d'un exemple de réalisation d'un système S de gestion centralisée selon l'invention. Ce système S comprend un module central MC placé dans un coffret et disposé au sein du site central SG de gestion d'un réseau d'éclairage RE, et un ensemble de modules locaux ML,...,MLi connectés à chaque ballast électronique B,...,Bi alimentant une lampe à décharge L,...,Li équipant un candélabre C,...,Ci. Le réseau d'éclairage RE considéré ici est associé à un réseau RC d'alimentation en tension continue (par exemple 250 Volt CC) entre une unité centrale UC et des générateurs haute fréquence alimentant localement chacun une lampe à décharge L, selon un principe technique divulgué notamment dans le document FR2761564. Le module central MC, réalisé par exemple sous la forme d'un boîtier modulaire encliquetable sur un rail 7 - DIN, comprend un circuit processeur maître qui est configuré pour interroger à intervalles de temps réguliers (par exemple de l'ordre d'une minute) l'ensemble des modules locaux et pour analyser les informations IF,...,IFi collectées sur chaque module local ML,...,MLi, comme l'illustre la figure 4. Le module central MC peut présenter plusieurs configurations externes, notamment: - une version aveugle, sans face avant, comprenant un deuxième port de communication qui lui permet de dialoguer avec un équipement hiérarchiquement supérieur, par exemple un ordinateur central, - une version pourvue d'une face avant, comportant deux touches de défilement TD+, TD-, un afficheur A, et un ensemble de voyants Vl-V5, comme représenté en figure 3. L'ensemble de voyants Vl-V5 inclut par exemple un voyant de défaut de communication Vl, un voyant de défaut d'isolement V2, un voyant de défaut de court-circuit du fil de lampe V3, un voyant de détection d'un lampe hors service V4 et un voyant V5 indiquant une lampe à remplacer pour vétusté. L'afficheur A, commandé par les touches de défilement TD+, TD-, est prévu pour afficher le numéro du module local sélectionné. Le voyant de défaut de communication Vl est agencé pour clignoter lorsqu'un ou plusieurs modules locaux MLi ne répondent pas et pour rester fixe lorsqu'il s'agit du module local sélectionné pour affichage. Il est à noter que dans cette version avec face avant, l'affichage des défauts par les voyants s'efface dès la disparition desdits défauts. Un clignotement de l'un de ces voyants indique qu'un ou plusieurs voyants indiquent le défaut mentionné. Un module local ML comprend, en référence à la figure 2, un microcontrôleur 4C, par exemple du type - 8- 68HC705Kl/MOTOROLA, dont une sortie logique est programmée en port de communication P, un étage de mise en forme EM disposé entre le port de communication P et le réseau d'alimentation continue RC, et un opto-isolateur OI ou autre montage disposé entre la sortie haute fréquence du générateur du ballast B et une entrée d'interruption INT du microcontrôleur. Dans le montage représenté en figure 2, l'opto-isolateur OI comporte un étage d'entrée relié entre une ligne de sortie du générateur et la ligne basse du réseau d'alimentation continue RC. Ce module local ML est de préférence enrobé de résine et placé à l'intérieur d'un boîtier plastique placé à proximité immédiate du ballast électronique B. Les communications entre le module central MC et les modules locaux ML sont ainsi effectuées en utilisant les deux fils d'alimentation continue du réseau d'éclairage RE, selon un protocole de communication tel que le protocole JBUS. Les trames de communication TC comprennent par exemple, en émission et en réception, deux octets pour l'adresse du module local, un octet pour l'état et un octet pour le Checksum (vérification). Le nombre de modules locaux contrôlables en tant qu'esclaves est par exemple limité à 99, la longueur du réseau pouvant atteindre 800 mètres. Le module central exécute périodiquement une séquence d'interrogation et d'analyse S1,...,Si,Si+l,...,SN sur chaque module local MLl,...,MLi,..., MLN qui exécute une séquence de mesure et de transmission SLl,...,SLi,...,SLi+l,...,SLN. Chaque séquence d'interrogation et d'analyse Si comprend une étape d'interrogation, une étape d'analyse des informations reçues relatives à la période ou à la fréquence mesurée, un test de valeur de période suivi, en cas de détection de défaut, d'une étape d'affichage et - 9éventuellement d'une étape de transmission vers un équipement de niveau hiérarchiquement supérieur. Chaque séquence de mesure et de transmission SLi comprend, en réponse à une interrogation du module central, une étape de mesure de la période ou de la fréquence de fonctionnement en sortie du générateur et une étape de transmission d'une information de période ou de fréquence et d'informations de défaut, par exemple de défaut d'isolement. Chaque module local MLi interrogé répond à une requête du module central MC en transmettant la valeur de la fréquence ou de la période de fonctionnement du ballast électronique, et éventuellement signale d'autres défauts comme par exemple un défaut d'isolement au niveau du candélabre équipé de ce ballast. Le processeur central analyse la valeur de fréquence ou de période transmise et active si nécessaire l'éclairage d'un voyant de maintenance Vl-V5 avec l'affichage du numéro du module local concerné. Une non- réponse d'un module local dans un temps imparti entraîne l'allumage d'un voyant dédié. Il est à noter que d'autres modes de collecte des informations générées dans les modules locaux peuvent être envisagés. On peut ainsi prévoir qu'un module local détectant une défaillance locale ou un état de vétusté de la lampe à laquelle il est associé, prenne l'initiative d'appeler le module central et de lui transmettre des informations de défaut. Il est par ailleurs important de noter que les étapes du procédé de gestion centralisée qui viennent d'être décrites peuvent tout à fait être mises en oeuvre dans le cas d'un réseau d'éclairage alimenté par un réseau de distribution en courant alternatif. La nature technique de ce réseau de distribution n'a en fait d'incidence pratique - 1O- que sur la réalisation de l'étage de transmission des modules locaux. On pourra à ce sujet utilement se référer aux techniques conventionnelles de transmission d'information sur des réseaux d'énergie. 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, d'autres protocoles de communication peuvent être utilisés. Par ailleurs, le module central peut présenter bien d'autres configurations de face avant que celle qui vient d'être décrite. - l1- REVENDICATIONS 1. Système (5) de gestion centralisée des défauts pour un ensemble de lampes à décharge (L, Li) en vue d'une maintenance anticipée, comprenant: - pour chaque lampe à décharge (L, Li)alimentée par des moyens de ballast électronique (B, Bi), des moyens locaux (ML, Mli) pour observer le fonctionnement de ladite lampe et pour générer des informations indicatives du fonctionnement observé, et des moyens locaux pour transmettre ces informations vers un centre de gestion, - au sein d'un centre de gestion (SG), des moyens centraux pour recevoir les informations transmises depuis chaque lampe à décharge (L, Li), et des moyens centraux pour traiter lesdites informations et fournir des données de maintenance, caractérisé en ce que les moyens locaux d'observation du fonctionnement d'une lampe à décharge comprennent des moyens pour mesurer la période d'alimentation de ladite lampe à décharge (L, Li) et en ce que les moyens centraux de traitement sont agencés pour générer, pour ladite lampe à décharge, un signal de maintenance anticipée lorsque la période mesurée dépasse un seuil prédéterminé. 2. Système selon la revendication 1, mis en oeuvre pour un réseau d'éclairage (RE) comportant un réseau d'alimentation électrique (RC) auquel sont reliés les ballasts électroniques d'alimentation des lampes à décharge, caractérisé en ce que les moyens locaux de transmission sont agencés pour transmettre les informations indicatives du fonctionnement d'une lampe à décharge (L, Li) sur ce réseau d'alimentation électrique (RC). - 12- 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que, pour chaque lampe à décharge (L, Li), les moyens locaux d'observation de la fréquence ou de la période de fonctionnement et les moyens de transmission sont inclus au sein d'un module local (ML) relié d'une part au ballast électronique alimentant ladite lampe et d'autre part au réseau d'alimentation électrique. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un module local comprend en outre des moyens pour générer un signal en créneaux synchrone de la tension de sortie alternative du ballast électronique et isolé galvaniquement par rapport à la sortie dudit ballast électronique. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens pour générer le signal synchrone isolé comprennent un opto-isolateur dont l'entrée est connecté en sortie du ballast électronique et dont la sortie est connectée sur une entrée d'interruption d'un microcontrôleur programmé pour délivrer une information représentative de la période ou de la fréquence de la tension de sortie dudit ballast. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens locaux de transmission sont agencés pour transmettre en outre des informations de défaut provenant des moyens de ballast électronique. 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens centraux de réception et de traitement des informations provenant de l'ensemble des moyens locaux de mesure et de transmission, - 13- comprennent des moyens de visualisation de signaux indicatifs du fonctionnement de chaque lampe à décharge. 8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens centraux de réception et de traitement des informations provenant de l'ensemble des moyens locaux de mesure et de transmission, comprennent des moyens de transmission desdites informations vers un système de gestion de niveau hiérarchique supérieur. 9. Système (S) selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le réseau d'alimentation électrique est un réseau (RC) de distribution en courant continu. 10. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que le réseau d'alimentation électrique est un réseau de distribution en courant alternatif. 11. Procédé de gestion centralisée des défauts pour un ensemble de lampes à décharge en vue d'une maintenance anticipée, mis en oeuvre dans un système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant: - pour chaque lampe à décharge (L, Li) alimentée par des moyens de ballast électronique (B, Bi), une observation du fonctionnement de ladite lampe, une génération des informations indicatives du fonctionnement observé, et une transmission de ces informations vers un centre de gestion, - au sein d'un centre de gestion, une réception des informations transmises depuis chaque lampe à décharge, et - 14 - un traitement desdites informations en vue de fournir des données de maintenance, caractérisé en ce qu'il comprend une mesure de la période d'alimentation de ladite lampe à décharge et en ce que5 cette période mesurée est comparée à un seuil prédéterminé, un dépassement de ce seuil déclenchant une opération de maintenance anticipée. 12. Procédé selon la revendication 11, mis en oeuvre dans un système de gestion centralisée comprenant un module central (MC) et un ensemble de modules locaux (ML, MLi) connectés à des ballasts électroniques, caractérisé en ce qu'il comprend une interrogation par le module central de chaque module local selon une périodicité prédéterminée. 13. Procédé selon la revendication 11, mis en oeuvre dans un système de gestion centralisée comprenant un module central (MC) et un ensemble de modules locaux (ML, MLi) connectés à des ballasts électroniques, caractérisé en ce qu'il comprend au sein d'un module local un traitement d'informations de mesure de la période ou de la fréquence de fonctionnement pour générer un signal de maintenance anticipée qui est ensuite transmis au module central. 14. Module local de maintenance anticipée (ML), mis en oeuvre dans le système de gestion centralisée de défauts d'un ensemble de lampes à décharge selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, ce module étant connecté à un ballast électronique (B) d'alimentation d'une lampe à décharge (L), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour mesurer la période ou la fréquence de fonctionnement dudit ballast électronique et des moyens pour transmettre des informations de maintenance générées à partir des mesures de période ou de fréquence à un module central de - 15- réception et de traitement des informations de maintenance. 15. Module (ML) selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il est connecté à un ballast électronique (B) et alimenté à partir dudit ballast électronique (B). 16. Module (ML) selon l'une des revendications 14 ou 15, mis en oeuvre dans un réseau d'éclairage utilisant un réseau de distribution en courant continu (RC), caractérisé en ce que les moyens de transmission sont agencés pour transmettre les informations de maintenance sur ledit réseau de distribution en courant continu (RC). 17. Module selon l'une des revendications 14 ou 15, mis en oeuvre dans un réseau d'éclairage utilisant un réseau de distribution en courant alternatif, caractérisé en ce que les moyens de transmission sont agencés pour transmettre les informations de maintenance sur ledit réseau de distribution en courant alternatif. 18. Module (ML) selon l'une des revendications 14 à 17, caractérisé en ce que les moyens de transmission sont agencés pour transmettre des informations de défaut provenant du ballast électronique.