Brevet FR2847054A1 — publié le 20040514

La présente invention concerne un procédé autonome et programmable de gestion et de surveillance à distance via Internet du fonctionnement d'une installation de fourniture d'eau chaude solaire ainsi qu'un système spécialement adapté à un tel procédé. On connaît de nombreuses techniques permettant de gérer et de surveiller à distance des installations industrielles mais elles sont à ce jour : - Pas suffisamment spécialisées pour ce type d'activité donc n'offrant pas la globalité des services de la présente invention - Nécessitant une interrogation à distance pour la transmission des données - Très onéreuses car pouvant répondre à de multiples secteurs industriels - Encombrantes et peu robustes car la plupart nécessitent l'utilisation d'un PC - Avec une limitation de leurs évolutions car pas conçu pour ce marché spécifique - Ne pouvant pas fonctionner sur sites isolés car pas conçu pour utiliser les liaisons GSM pour la transmission - Ne pouvant pas être utilisées pour des installations de faibles capacités car coût très important La présente invention (1) permet de collecter, formater,et transmettre de façon autonome sans l'utilisation d'un PC (Personal Computer)les données d'une installation solaire thermique pour la production d'eau chaude sur le réseau Internet(9)afin de renseigner le ou les utilisateurs de leurs performances et de leur bon état de fonctionnement. Ces données pourront être utiles pour la maintenance préventive ou le diagnostique de pannes des dites installations et permettront également de remplir les obligations exigées dans le cadre de la Garantie de Résultat Solaire (GRS) imposée par les organismes subventionnant les études et investissements de ce type d'installations. La présente invention génère automatiquement et mensuellement un rapport (10), destiné au bureau d'étude et au client ayant souscrits un contrat de GRS, mentionnant la consommation totale d'eau chaude du site, le nombre de kilowatt/heure fournis par l'installation solaire, le nombre de kilowatt/heure fournis par le système d'appoint de chauffage d'eau, le ratio permettant de connaître le taux de couverture d'énergie solaire. Ce rapport rappelle également le taux d'énergie garantie par le bureau d'étude et l'écart constaté pour le mois passé. L'ensemble de ces valeurs calculées dans ce rapport est issu des données collectées et transmises régulièrement de la présente invention. Afin de répondre plus spécifiquement aux installations de production d'eau chaude solaire, la présente invention permet également de surveiller le niveau du liquide caloporteur utilisé dans les panneaux solaire et d'actionner la pompe de vidange de ce liquide si la température extérieure descend en dessous de l[deg]Celsius afin d'éviter les risques occasionnés par le gel. Les données collectées, formatées et transmises sont de deux types, analogiques et numériques. Effectivement, la présente invention permet de convertir en numérique des informations analogiques provenant de capteurs de température type "thermistance" (4), capteurs d'ensoleillement de type optoélectronique (6). Les données numériques collectées par l'invention sont issues de compteurs d'énergie (5), de compteurs d'eau (5), des états d'organes fonctionnels (8) tels que l'état et la durée de fonctionnement des pompes de liquides caloporteurs ou de distribution d'eau chaude ou froide et un anémomètre (7). L'invention permet de paramétrer très précisément la fréquence de collectes des données "capteurs". Ces données sont stockées dans une mémoire de type non volatile dans l'invention jusqu'à leur transmission. L'invention transmet ces données sur le réseau Internet (9) via une ligne téléphonique de type filaire ou herzienne (3), par exemple par liaison GSM en utilisant le protocole "File Transfert Protocol" (FTP) et stockées sur un serveur dans une base de données de façon autonome. Afin de compléter la possibilité d'utilisation du système sur un site isolé, l'invention est équipée d'une batterie et d'un système de charge de batterie par capteur solaire photovoltaïque lui permettant de fonctionner si l'invention est installée sur un site dépourvu du réseau électrique ou si il y a une coupure d'électricité sur le site. La fréquence de transmission des données est paramétrable au bon vouloir de l'utilisateur permettant ainsi de choisir le ou les horaires, le nombre de transmissions par jour, par semaine ou par mois offrant ainsi une grande souplesse d'adaptabilité de fonctionnement. La présente invention permet également de transmettre automatiquement une ou des alarmes (10) via email sur Internet à son ou ses utilisateurs dans le cas d'un disfonctionnement de l'installation solaire thermique afin de lui en informer rapidement. Les critères de ces alarmes pourront être paramétrés par le ou les utilisateurs. L'invention concerne également le procédé permettant la visualisation et le stockage de données sur le serveur Internet, l'utilisateur disposera de la totalité des données collectées depuis le démarrage de l'installation jusqu'à la dernière transmission de données. L'invention permet d'afficher les données collectées sous forme de tableaux (11) et ou de courbes (12) et ou graphiques (13) générés automatiquement. L'utilisateur pourra sélectionner les données selon son choix afin de visualiser le plus confortablement les données qu'il aura à gérer. Ces données sont protégées et pourront être consultables grâce à un mot de passe sur un site Internet depuis un PC et ce même à plusieurs milliers de kilomètres de l'installation. La présente invention utilise une architecture électronique autour d'un micro contrôleur permettant la collecte, la conversion, l'analyse, le stockage, et la transmission de données (1) selon les protocoles dédiés au réseau Internet. Le choix de cette architecture permet d'offrir : - Un produit attractif économiquement et donc plus accessible pour des installations de faible taille ce qui était difficilement réalisable auparavant. - Une puissance de calcul et d'algorithme largement suffisante pour cette application - Une robustesse reconnue par des millions d'utilisateurs dans le monde - Des possibilités d'évolutions illimitées - Une miniaturisation de l'ensemble Grâce à cette architecture à base de micro contrôleur, la présente invention utilise des algorithmes évolués permettant l'automatisation et la robustesse des opérations comme par exemple : La lecture des compteurs et anémomètres est contrôlée par un algorithme détectant toutes anomalies, lors de l'installation de la présente invention sur un site, l'utilisateur rentre un paramètre représentant le débit maximum par minute pouvant être mesuré par le compteur, et l'invention vérifiera systématiquement si la valeur lue ne dépasse pas la valeur maximale pouvant être lue par ce compteur. Si une valeur dépasse l'écart acceptable, une alarme spécifique sera transmise par email pour informer son ou ses utilisateurs d'un éventuel défaut de l'installation. La lecture des organes fonctionnels est également pourvue d'algorithmes de contrôle de validité des données, prenons par exemple la lecture du fonctionnement de la pompe du liquide caloporteur, si celle-ci indique le fonctionnement de la pompe durant la nuit et que la sonde thermique du liquide caloporteur est inférieure à 30.C, une alarme spécifique sera transmise par email pour informer son ou ses utilisateurs d'un éventuel défaut de l'installation.Il en va de même pour le contrôle des données venant de la pompe permettant le passage de l'eau chaude du ballon de stockage dans l'échangeur thermique, un algorithme contrôle la cohérence du fonctionnement de la pompe car si la température de l'eau chaude du ballon est inférieure à la température du liquide caloporteur et que la pompe n'est pas en fonctionnement, une alarme spécifique sera transmise par email pour informer son ou ses utilisateurs d'un éventuel défaut de l'installation. D'une manière générale toutes les entrées de données sont protégées par un filtre basé sur le temps afin de s'affranchir de parasites éventuels sur les lignes de données. Ce filtre fonctionne selon ce principe : Si l'information présente sur une des entrées est dans le même état durant une période dite, la donnée est considérée comme valide donc traitée et stockée dans la mémoire de stockage pour être transmise ensuite sinon on ignore la valeur erronée et on relance une lecture de cette information jusqu'à ce que cette condition soit remplie. Des algorithmes évolués ont été également développés afin de permettre la transmission automatique et sécurisée des emails et données sur Internet sans utiliser de PC. Lorsque nous utilisons Internet depuis notre PC nous ne soupçonnons pas l'énorme travail exécuté par le logiciel de navigation pour utiliser les fonctions offertes par Internet.Le procédé de l'invention permet de se connecter sur Internet en utilisant un compte classique offert par n'importe quel fournisseur d'accès Internet, voici synthétiquement les opérations réalisé par l'invention pour la connexion et transmission de données sur Internet - la première opération sera de vérifier si la ligne téléphonique est prête à être utilisée sinon on relancera l'opération lorsque celle-ci sera disponible - Envoi du numéro de téléphone du fournisseur d'accès Internet au modem pour sa composition - Envoi du login de connexion et du mot de passe au fournisseur d'accès - Réception de l'autorisation d'accès Internet renvoyé à l'invention par le fournisseur d'accès - Envoi de la demande d'autorisation de l'ouverture du serveur FTP contenant le ou les fichiers ou seront transférés les données - Récupération du numéro d'autorisation d'ouverture du serveur FTP - Envoi de la demande d'ouverture du fichier présent sur le serveur FTP ou seront stockées les données accompagné du numéro d'autorisation - Envoi du nombre de données que l'on prévoit d'envoyer dans le fichier. - Envoi des données dans le fichier - Récupération du nombre de données transmises dans le fichier pour contrôler la bonne exécution de l'opération - Contrôle du checksum des données à envoyer et du checksum des données reçues dans le fichier du serveur FTP sur Internet. - Fermeture du fichier sur le serveur FTP Fermeture de la session Internet - Fermeture de la connexion avec le fournisseur d'accès. REVENDICATIONS Afin de réaliser l'ensemble des opérations citées précédemment, l'invention utilise les protocoles nécessaires et conventionnels pour encapsuler les commandes et données selon le format et les spécifications des normes internationales régissant le fonctionnement d'Internet c'est-à-dire :- Le protocole de couche d'applications "FTP","HTTP","SMTP","SNMP" - Le protocole de couche de transport "UDP" et "TCP" - Le protocole de couche Internet "ICMP" et "IP" - Le protocole de couche d'accès réseau "PPP", "SLIP", "DHCP" et "ARP" 1) Procédé de gestion et de surveillance à distance via Internet d'une installation de production d'eau chaude solaire caractérisé en ce que l'on collecte des données par l'intermédiaire de capteurs analogiques (6 et 4)et ou numériques (5,7,8) échantillonnés à la fréquence paramétrée par l'utilisateur, on stocke ces données dans une mémoire non volatile dans le système de l'invention (1) qui les transmet sur un serveur Internet via le protocole FTP (File Transfert Protocol) selon une fréquence paramétrable par l'utilisateur. 2) Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'on mesure les valeurs issues des capteurs de température (4)et d'ensoleillement (6), la quantité d'énergie fournie (5), quantité de consommation d'eau (5) et l'état de fonctionnement d'éléments électriques (8) et vitesse du vent (7) 3) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on transmet des alarmes (10) par email via Internet sans l'utilisation d'un PC (Personal Computer) à un ou plusieurs utilisateurs et que ces dites alarmes peuvent être paramétrables par le ou les utilisateurs. 4) Procédé selon les revendications précédentes en ce que l'on utilise une architecture à base d'un micro contrôleur (1) afin de réaliser la collecte, la conversion, l'analyse, le stockage et la transmission des données selon les protocoles dédiés au réseau Internet sans l'utilisation d'un PC (Personal Computer). 5) Procédé selon les revendications précédentes en ce que l'on peut utiliser la présente invention sur un site isolé en utilisant des transmissions GSM (3) 6) Procédé selon les revendications précédentes en ce que l'on transmet, par courrier électronique (email), de façon automatique et sans intervention humaine, des relevés mensuels (10) à un ou plusieurs utilisateurs afin de répondre aux exigences de la garantie de résultats solaire (GRS). Les valeurs mentionnées dans ces rapports sont établies avec les données précédemment collectées et transmises durant le mois passé. 7) Procédé selon les revendications précédentes en ce que l'on peut visualiser les données collectées sur un site Internet à distance sous forme de tableaux (11), graphiques (12) et ou de courbes (13). 8) Système autonome et programmable de gestion et de surveillance à distance via Internet d'une installation de production d'eau chaude solaire mettant en u̇vre un procédé selon l'une des revendications précédente caractérisé en ce qu'il comprend des capteurs analogiques (6 et 4) et ou numériques (5,7,8) pour la collecte des données et d'une mémoire non volatile pour le stockage de ces données. 9) Système selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il peut fonctionner sur batterie rechargeable par une source d'énergie solaire photovoltaïque.