Brevet FR2810144A1 — publié le 20011214

Détecteur pour des objets tombant dans l'eau Cette invention concerne, de façon générale, un appareil pour détecter la chute ou l'immersion d'une personne ou d'un objet dans un volume d'eau. De façon plus particulière, elle concerne un appareil pour déclencher une alarme dans le cas d'une chute soudaine ou accidentelle d'une personne ou d'un objet dans une piscine ou tout autre volume d'eau, ou un enfoncement plus progressif dans 1 eau. Les dispositifs antérieurement proposés pour une telle utilisation comprennent un détecteur disposé sur la surface de l'eau ou sur une paroi de confine- ment, d'où il résulte que le détecteur n'est opération- nel que sur une zone limitée adjacente au dispositif. Un inconvénient de ces dispositifs est que leur utilité et leur fiabilité sont localisées et ne couvrent pas la totalité du périmètre et de la surface de la piscine ou autre volume d'eau. conséquence, le degré d'effica- cité du dispositif dépend de la surface de l'eau. Un but de la présente invention est de procurer un appareil de détection et d'alarme qui est efficace et fiable pour toute surface d'eau. Le risque très significatif et souvent le plus important dans les piscines est la chute d'un enfant ou autre personne du côté de la piscine, cette chute pouvant survenir en tout point autour du périmetre. C'est un deuxième but de cette invention de procurer des moyens de détection et d'alarme qui sont également efficaces et fiables pour déclencher une alarme et situer l'emplacement d'une chute accidentelle depuis tout point du périmètre d'une piscine de toutes dimen- sion, forme ou surface. Un autre but est de détecter des chutes acci- dentelles, soit soudaines, soit résultant d'un mouve- ment lent, comme dans le cas d'une personne ' se noie. Ayant en mémoire les buts précédents ainsi que d autres, les caractéristiques de cette invention comprennent une bande composée d'une série de modules interconnectés montés le long d'une ligne contiguë au volume d'eau. Les modules comprennent à la fois des émetteurs de rayonnement et des détecteurs de rayonne- ment disposés en alternance. Chaque émetteur émet une énergie de rayonnement sur une zone du volume d'eau, et chaque détecteur de rayonnement est adapté pour recevoir l'énergie de rayonnement depuis ce volume d eau dans ladite zone. Des moyens sensibles sont fonctionnellement raccordés à chacun des détecteurs de rayonnement et sont adaptés pour prendre un état stable provoqué par l'énergie de rayonnement reçue en l'absence de tout objet tombant dans l'eau ou en dessous de la surface de l'eau. En la présence d'un objet tombant dans l'eau ou s'enfonçant en dessous de la surface de l'eau, l'éner- gie reçue est perturbée, par exemple avec un changement de valeur, cette perturbation résultant de l'énergie rayonnement réfléchie par l'objet sur un ou plusieurs détecteurs. Des moyens de commande sont prévus avec un comparateur adapté pour détecter la présence d'une perturbation significative par rapport à l'état stable et pour produire une alarme ou toute autre forme de signal de détection. Ces modules sont adaptés pour être montés, soit autour du périmètre d'une piscine, soit en dessous de la surface du volume d'eau, soit au-dessus de la surface de ce volume d'eau. Des émetteurs sont adaptés pour émettre des ondes de pression périodiques et les détecteurs comprennent des plaques piézo-électriques. Par ailleurs, les émetteurs sont adaptés pour émettre des impulsions périodiques d'énergie infrarouge et les détecteurs sont sensibles à cette énergie. Les modules sont réalisés de manière identique, chaque module comprenant au moins un émetteur et su moins détecteur. Grâce aux moyens précédents, il est procuré un dispositif de surveillance qui fonctionne comme clôture de protection autour de la piscine ou de tout autre volume d'eau. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exemple seulement, en liaison avec le dessin joint, sur lequel figure 1 est une vue partielle d'une piscine dans laquelle une série de modules est montée le long de sa paroi selon une première réalisation de l'inven- tion ; La figure 2 est une vue en élévation schémati- que partielle d'une portion de la paroi d'une piscine montrant des détails des modules ; La figure 3 illustre une forme d'un corps module comprenant des moyens pour raccorder les modules entre eux ; La figure 4 est une illustration schématique 'une multiplicité de modules montrant leur raccorde- ment à une unité de commande, selon la première réali- sation ; La figure 5 est une illustration schématique montrant les raccordements fonctionnels entre les détecteurs et un comparateur ; La figure 6 est une illustration montrant les relations angulaires préférées d'émetteurs direction- nels sur des parois opposées d'une piscine ; et La figure 7 illustre schématiquement une multi- plicité de modules, montrant leur raccordement avec une unité de commande selon une deuxième réalisation de l'invention. Dans la description suivante, des numéros de repères identiques sont utilisés dans les différentes figures pour représenter des parties identiques ou correspondantes. En se reportant à la figure 1, une piscine 12 a paroi 14 et contient un volume d'eau 16 ayant une surface 18. Une bande 20 d'unités modulaires raccordées entre elles selon cette invention est fixée, attachée ou montée de façon appropriée sur la paroi 14 au-dessus de la surface 18. En variante, la bande 20 peut être montée sur la paroi 14 en dessous de la surface 18, comme on le voit sur la figure 6. La figure 2 illustre de façon schématique une réalisation actuellement préférée de l'invention comprenant une série de modules identiques 22 électri- quement raccordés ensemble. Chaque module a une forme allongée ayant de préférence une longueur d'environ un demi mètre. Les modules sont raccordés entre eux autour de totalité du périmètre de la piscine et ils sont raccordés à une unité de commande 24 qui peut être, par exemple, un micro-contrôleur configuré comme il sera plus complètement décrit ci-après. Chacun des modules 22 comprend des émetteurs 26 représentés sur le dessin par des cercles noirs et des détecteurs de rayonnement 28 représentés par des cercles blancs, les émetteurs et les détecteurs étant disposés à la suite en alternance. Toutefois, il appa- raît la description suivante qu'une séquence alter- nante d'émetteurs et de détecteurs peut être obtenue dans une réalisation différente, par exemple une réali- sation ayant deux types de modules, à savoir un module émetteur ayant seulement un ou plusieurs émetteurs 26 et un module détecteur ayant seulement un ou plusieurs détecteurs 28. Dans ce cas, les modules émetteurs et les modules détecteurs sont montés en alternance dans la bande 20. Chaque émetteur 26 est adapté pour émettre une énergie de rayonnement sur la zone adjacente du volume d'eau 16 en face duquel il se trouve, l'énergie de rayonnement étant la plus intense au niveau et autour du bord de la piscine le plus proche de l'émetteur. Les émetteurs 26 émettent des ondes de pression périodiques dans la plage acoustique ou ultrasonique, ou des ondes électromagnétiques périodiques, ou des impulsions intermittentes d'énergie infrarouge, et les détecteurs 28 sont adaptés pour détecter la forme d'énergie de rayonnement correspondante tombant sur eux. La figure 3 illustre une forme de module 22 comprenant trois émetteurs 26 et trois détecteurs 28, montés sur un corps 30 de matériau étanche ayant des évidements en forme de coins 32 pour procurer au corps une flexibilité telle qu'il peut être adapté à toute paroi de piscine courbe. Des raccords électriques males et femelles 34 sont disposés respectivement sur les extrémités de chaque module et raccordés entre les modules l'un après l'autre en série autour du périmètre de piscine, chaque module étant raccordé au suivant par les raccords 34 qui sont adaptés pour assurer un raccordement étanche. La figure 4 illustre schématiquement une forme de raccordements électriques entre les éléments du systeme. On voit sur cette figure une bande 20 de six modules 22 montés en série. Un circuit 36 s'étend de l'unité de commande 24 à travers les fiches des raccords 34 sur chaque extrémité de chaque module et revient à l'unité de commande. A l'intérieur de chaque module, la continuité de ce circuit entre ces fiches peut être assurée ou rompue par un commutateur-disjonc- teur unipolaire 38 décrit ci-après en se reportant à la figure 5. Chaque commutateur 38 est normalement fermé et 1 unité de commande comprend des moyens pour détec- ter une rupture dans la continuité du circuit 36. Des moyens de circuit à l'intérieur de chaque module sont prévus pour ouvrir son commutateur 38 si le rayonnement reçu par son (ses) détecteur(s) a une perturbation de grandeur suffisante pour indiquer qu'une personne ou un objet réfléchit le rayonnement. Un circuit ouvert dans un module particulier est détecté à tout moment par l'unité de commande 24. En réponse, l'unité de commande produit un signal d'horloge sur un circuit 40 qui, en combinaison avec l'état de circuit ouvert dans le module particulier, procure le moyen pour identifier électroniquement ce module et pour permettre ainsi de localiser la personne ou l'objet par rapport au périmètre de la piscine. Dans le cas, par exemple, où les commutateurs de tous les modules seraient ouverts, ceci pourrait être détecté pour indiquer une fausse alarme. Le circuit 36 est raccordé à la borne positive d'une batterie (non représentée) disposée dans l'unité de commande 24 et le circuit 40 est raccordé à la borne négative de la batterie. Chacun des détecteurs 28 dans chaque module 22 est monté entre les circuits 36 et 40. I1 est bien entendu que la figure 4 est schéma- tique et que les circuits 6 et 40 sont en fait incor- porés à l'intérieur des corps 30 des modules respectifs et s'étendent à travers broches individuelles sur les raccords 34 (figure 3). Les raccords 34 sont ainsi représentés schématiquement sur la figure 4. Des circuits appropriés de forme connue (non représentés) sont prévus pour alimenter les émetteurs 26 dans les modules avec une source d'énergie électri- que continue à une ou plusieurs fréquences prédétermi- nées, d'où il résulte que l'énergie de rayonnement est émise de façon continue de la totalité du périmètre de la bande 20 dans le volume 'eau 16. En utilisation, les détecteurs 28 affichent une caractéristique d'impédance représentant l'énergie de rayonnement reçue. Un circuit sensible dans chaque module 22 est raccordé aux détecteurs et prend une condition "normale" ou "d'état stable" lorsqu'aucun objet ne se trouve au niveau, au voisinage ou en dessous de la surface 18 du volume d'eau. Ceci consti- tue l'état "sûr" du circuit sensible. Dans le cas où une personne ou un autre objet tombe dans le volume d'eau ou s'enfonce en dessous de la surface de ce volume en un emplacement quelconque, notamment un emplacement dans le voisinage immédiat de la paroi 14 n'importe où autour du périmètre, un ou plusieurs détecteurs 28 ont leurs impédances ou autres caracté- ristiques du circuit sensible modifiées, du fait des réflexions de l'énergie de rayonnement sur la personne ou l'objet. Ces perturbations ou écarts sont détectés par un comparateur 42 de type connu et conventionnel, décrit ci-après en se reportant à la figure 5 ; ce comparateur compare les conditions d'état stable et les conditions de changement du circuit pour déterminer, par exemple, une valeur ou grandeur de différence. Si la différence est supérieure à un seuil prédéterminé, il produit un signal de détection et l'unité de commande 24 déclenche une alarme ou actionne d'autres dispositifs, tels qu'un émetteur radio ou un dispositif d'enregistrement, ou un dispositif indicateur d'un emplacement. On doit noter que l'un quelconque des modules 22 ou plusieurs de ces modules, soit formant une boucle fermée comme sur la figure 4, soit une bande de modules à extrémités ouvertes, peuvent être employés pour produire des signaux d'alarme par la détection de perturbations dans le rayonnement détecté, comme il est décrit ci-dessus. La figure 5 illustre des éléments de circuit dans une forme de module du système de détection de la figure 4. Dans cette réalisation, les émetteurs 26 (non représentés sur la figure 5) émettent un rayonnement infrarouge à une fréquence prédéterminée. Des diodes 44 sur la figure 5 représentent chacune une diode photo- sensible dans un détecteur 28. Un signal alternatif modulé par les diodes 44 est amplifié par un amplifica- teur 46 et filtré par un filtre passe-bande 48 choisi pour éliminer les signaux non désirés, par exemple des signaux basse fréquence provenant de lampes fluorescen- tes. Ce filtrage peut être complété en utilisant des fibres optiques en avant des diodes photosensibles 44. Si la différence entre les signaux à l'état stable et les signaux changés est supérieure à un seuil donné, le comparateur 42 produit un signal qui actionne le commu- tateur 38. Le commutateur 38 déclenche une alarme, émetteur de signaux, un enregistreur ou tout autre dispositif indiquant la chute de l'objet dans l'eau. Le montage de la bande 20 en dessous de la surface 18 de l'eau, au lieu de son montage au-dessus de la surface, est préféré dans certains cas, car il réduit le déclenchement de l'alarme provoqué par des débris, tels que des sacs plastiques, des papiers, etc. flottent normalement sur la surface. La figure 6 illustre deux bandes 20 de modules 22, l'une située au-dessus de la surface 18 du volume d'eau 16, et l'autre disposé en dessous de ladite surface. Les lignes en tirets 50 représentent l'hori- zontale. Des flèches 52 représentent la direction de l'intensité de rayonnement maximale des émetteurs 26 de rayonnement directionnel. Les flèches forment de petits angles avec l'horizontale, minimisant ainsi l'énergie réfléchie atteignant les détecteurs 28 en provenance de réflexions sur la paroi opposée de la piscine. Ceci améliore la sensibilité de l'appareil de détection. La figure 7 illustre une deuxième réalisation du système de détection. Dans cette réalisation, les photodiodes 44 d'un module donné sont raccordées à un processeur de signaux numériques 60 (il y a N proces- seurs A, B, ..., N). Les divers processeurs de signaux 60 sont raccordés en couronne à un micro-contrôleur principal 70. Le micro-contrôleur principal 70 envoie une demande d'échantillonnage par l'intermédiaire d'une fiche de sortie 02 au processeur de signaux adjacents 60A, qui reçoit la demande par sa broche d'entrée I1. En réponse, le processeur de signaux numériques 60A échantillonne les sorties analogiques de ses photo- diodes 44 par l'intermédiaire de broches d'entrée A/N ADI et procure une valeur numérique de la sortie de chaque photodiode 44. Le processeur de signaux 60A communique ensuite ces valeurs par l'intermédiaire d' port de sortie 01 au micro-contrôleur principal 70, qui reçoit cette information par l'intermédiaire de son port d'entrée 12. L'un quelconque d'un certain nombre de protocoles de communication bien connus est de pré- férence utilisé pour mettre en paquets les valeurs numériques en provenance du processeur de signaux 60A afin d'assurer une liaison de communication fiable au micro-contrôleur principal 70. En outre, le processeur de signaux 60A envoie la demande d'échantillonnage en provenance du micro- contrôleur principal 70 par l'intermédiaire d'une broche de sortie 02 de celui-ci à la broche d'entrée I1 'un processeur de signaux adjacent 60B, qui fonctionne comme le processeur 60A. Le paquet d'informations en provenance du processeur 60B est reçu par le processeur 60A par l'intermédiaire d'une broche d'entrée 12 de celui-ci et le processeur 60A est programmé pour envoyer ce paquet au micro-contrôleur principal 70. Des processeurs de signaux 60C à 60N sont de même montés dans la disposition de chaîne en marguerite précédente. La broche I1 du micro-contrôleur principal 7 reçoit la demande d'échantillonnage envoyée par lui, indiquant ainsi la terminaison de la chaîne en margue- rite. On voit que l'agencement de chaine en margue- rite des processeurs de signaux 60 entraîne une surveillance séquentielle des photodiodes 44. Le micro- contrôleur principal 70 compare les valeurs numériques reçues des diverses photodiodes 44 à la valeur de seuil, ce qui permet au système de rejeter de petits 'ets tels que papillons, insectes ou feuilles. Le micro-contrôleur principal 70 est de préférence confi- guré pour déclencher une alarme seulement lorsque la valeur de seuil est dépassée par plus d'une photodiode consécutive 44 ou par plus d'un module consécutif 22 afin de réduire le déclenchement de fausses alarmes. REVENDICATIONS 1.- Appareil pour détecter la chute d'un objet dans un volume d'eau (16), caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison - une multiplicité de modules (22) raccordés les uns aux autres en une séquence et adaptés pour s'étendre en une ligne horizontale contiguë audit volume d'eau (16), lesdits modules comprenant des émet- teurs (26) adaptés pour émettre une énergie de rayonne- ment en travers d'une zone dudit volume et des détec- teurs de rayonnement (28), lesdits émetteurs et détec- teurs étant disposés en alternance dans la séquence, et - des moyens de commande fonctionnellement raccordés auxdits détecteurs de rayonnement (28) et comprenant des moyens de réponse ayant une condition opérationnelle d'état stable produite par l'énergie de rayonnement détectée en l'absence dudit objet et une condition opérationnelle perturbée produite par l'éner- gie de rayonnement détectée contenant des réflexions sur ledit objet dans ledit volume, et un comparateur (42) raccordé aux moyens de réponse et adapté pour produire un signal de détection correspondant à la différence entre lesdites conditions normale et perturbée. 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits modules (22) sont adaptés pour être montés autour du périmètre d'une piscine (12). 3.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits modules (22) sont adaptés pour être montés en dessous de la surface (18) dudit volume (16). 4.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits modules (22) sont adaptés pour être montés au-dessus de la surface (18) dudit volume. 5.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les emetteurs (26) sont adaptés pour émettre des ondes de pression périodiques et que les détecteurs (28) comprennent des plaques piézo-élec- triques. 6.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les émetteurs (26) sont adaptés pour émettre des impulsions périodiques d'énergie infrarouge et les détecteurs (28) sont sensibles à ladite énergie. 7.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les émetteurs (26) sont montés avec leur direction (52) 'intensité de rayonnement maximale formant des angles avec l'horizontale (50). 8.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les modules (22) ont une cons- truction identique, chaque module comprenant au moins un émetteur (26) et au moins un détecteur (28). 9.- Appareil pour détecter la chute d'un objet dans un volume d' (16), caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison - une multiplicité de modules (22) raccordés les uns aux autres en une séquence et adaptés pour s'étendre en une ligne horizontale contiguë audit volume d'eau (16), lesdits modules (22) comprenant des émetteurs (26) adaptés pour émettre une énergie de rayonnement en travers d'une zone dudit volume et des détecteurs de rayonnement (28), lesdits émetteurs et détecteurs étant disposés en alternance dans ladite séquence, et - une multiplicité de processeurs numériques (60) fonctionnellement raccordés auxdits détecteurs de rayonnement (28), lesdits processeurs étant raccordés entre eux en un agencement de chaine en marguerite et comprenant des moyens pour surveiller en séquence la sortie de chaque détecteur de rayonnement, convertir ladite sortie en une valeur numérique, comparer lesdi- tes valeurs numériques avec une valeur de seuil et actionner une alarme en réponse à cette comparaison. 10.- Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits modules (22) sont adaptés pour être montés autour du périmètre d'une piscine (12). 11.- Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits modules (22) sont adaptés pour être montés en dessous de la surface (18) dudit volume (16). 12.- Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que lesdits modules (22) sont adaptés pour être montés au-dessus de la surface (18) dudit volume. 13.- Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que les émetteurs (26) sont adaptés pour émettre des ondes de pression périodiques et les détecteurs (28) comprennent des plaques piézo-électri- ques. 14.- Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que les émetteurs (26) sont adaptés pour émettre des impulsions périodiques d'énergie infrarouge et les détecteurs (28) sont sensibles à ladite énergie. 15.- Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que les émetteurs (26) sont montés avec leur direction (52) d'intensité de rayonnement maximale faisant des angles avec l'horizontale (50). 16.- Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que les modules (22) ont une cons- truction identique, chaque module comprenant au moins un émetteur (26) et au moins un détecteur (28).