Brevet FR2947413A1 — publié le 20101231

Procédé d'échange d'informations entre des capteurs de compteurs de consommation et une passerelle de communication. DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention a pour objet un procédé d'échange d'informations entre des capteurs de compteurs de consommation et une passerelle de communication. Le procédé selon l'invention a vocation à être mis en oeuvre dans un environnement domestique, ou, d'une façon un peu plus générale, dans un environnement dans lequel se trouve au moins un compteur, dit compteur de consommation, associé à un capteur. Les compteurs considérés sont par exemple un compteur électrique, un compteur d'eau ou encore un compteur à gaz, dont la fonction première est de mesurer des quantités d'électricité, d'eau ou de gaz consommées. Le domaine de l'invention est, d'une façon générale, celui des échanges à distance d'informations avec des compteurs de consommation. Les échanges à distance, qui sont rendus possible grâce à la présence de capteurs associés à chaque compteur et d'une passerelle de communication disposée dans un environnement proche des capteurs gérés par ladite passerelle, permettent notamment la surveillance à distance d'informations relatives aux compteurs de consommation, notamment la consommation mesurée par lesdits compteurs de consommation, et aussi l'émission d'informations de commandes de fonctionnement, via la passerelle de communication, vers les capteurs des compteurs considérés. La présente invention a essentiellement pour but de fiabiliser et de simplifier les échanges à distance considérés, en améliorant la précision de ces informations, notamment en garantissant un horodatage précis des informations échangées, tout en économisant de la bande passante disponible entre les capteurs et la passerelle à laquelle ils sont rattachés. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Dans le domaine des compteurs, comme illustré à la figure 1, afin de collecter à distance les informations concernant une grandeur physique telle que de l'eau, le gaz, la chaleur, l'électricité etc., mais également pour recevoir des informations de commande, une unité d'acquisition de données telle qu'un capteur 101 est reliée à un compteur 102 et est apte à coopérer avec une passerelle de communication 103, disposée dans un périmètre proche û typiquement une vingtaine de mètres maximum ; la passerelle de communication est elle-même apte à recevoir et à émettre des informations depuis et vers un serveur distant 104, par exemple par le réseau Internet, ou par le réseau téléphonique commuté, ledit serveur distant 104 étant par exemple un serveur appartenant au fournisseur de la source d'énergie associée au(x) capteur(s) considéré(s). Ainsi, la passerelle de communication 103 est amenée à échanger des informations, notamment des informations de consommation et des informations de commande, avec une pluralité de capteurs 101, chaque capteur étant associé avec un compteur 102. Les échanges d'information se font par voie radio 105, le plus souvent à une fréquence de 866 MHz (MégaHertz). La passerelle de communication 103 comporte notamment un dispositif 106, dit dispositif RTC (Real Time Clock en langue anglaise, pour Horloge Temps Réel) qui permet de donner une référence temporelle fiable aux informations échangées avec les différents capteurs 101. Chaque capteur 101 comporte également une horloge interne 107 à quartz, de précision moins fiable que le dispositif RTC 106 de la passerelle 103. Dans l'état de la technique, lorsque la passerelle 103 transmet une information de commande à un ou plusieurs capteurs 101, l'information considérée est marquée par un horodatage, ou Time Stamp en langue anglaise ; un horodatage est une information qui permet de dater un événement, ledit événement étant par exemple le relevé d'une information de commande ; de la même manière, lorsqu'une information de consommation est émise depuis un des capteurs 101 vers la passerelle 103, ladite information est également marquée par un horodatage qui doit être le plus précis possible. En effet, par exemple, la précision des horodatages est indispensable notamment aux moments où la tarification des consommations change, pour passer par exemple des tarifs heures creuses aux tarifs heures pleines. Afin d'assurer une grande précision de l'horodatage, avant une transmission 109 d'information de consommation depuis le capteur 101 vers la passerelle 103, on procède préalablement à une transmission 108 d'une référence temporelle TSpass depuis la passerelle 103 vers chaque capteur 101 considéré. La référence temporelle TSpass permet de resynchroniser les horloges internes 107 de chaque capteur considéré. Ainsi, lorsqu'une information de consommation est transmise depuis le capteur 101, elle est transmise avec une référence temporelle TS correspondant directement à la référence temporelle de la passerelle 103. Un tel fonctionnement pose un certain nombre de problèmes. Tout d'abord, la nécessité de transmettre, préalablement à la transmission d'une quelconque information, la référence temporelle TSpass occupe de manière importante la bande passante. Ce problème est d'autant plus important que le nombre de compteurs gérés par la passerelle est significatif. Ensuite, la gestion des changements d'heure n'est pas assurée avec un tel système : en effet, pour un changement d'heure imposant de reculer d'une heure les horloges à une heure donnée (le plus souvent trois heures du matin), les informations échangées avec des références temporelles calées sur l'ancienne heure et les informations échangées avec des références temporelles calées sur la nouvelle heure se superposent et sont susceptibles de provoquer des dysfonctionnements. Le fonctionnement des échanges d'informations entre la passerelle 20 103 et les capteurs 101 est donc sujette à amélioration. DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION Le procédé selon l'invention apporte une réponse aux problèmes qui viennent d'être évoqués. Dans l'invention, on propose une solution pour que les échanges d'informations entre les capteurs et la passerelle à laquelle ils 25 sont rattachés utilisent moins de bande passante que dans les procédés mis en oeuvre dans l'état de la technique, tout en garantissant un horodatage particulièrement précis, et s'affranchissant des problèmes rencontrés lors des changements d'heure. A cet effet, on propose dans l'invention, de ne plus transmettre préalablement de référence temporelle depuis la passerelle 30 vers les capteurs qui lui sont rattachés, mais de recevoir des informations, notamment des informations de consommation, avec des informations temporelles directement fournies par les horloges internes des capteurs, sans que celles-ci aient fait l'objet d'une opération préalable de synchronisation. L'information temporelle fournie par le capteur est alors interprétée au sein de la passerelle, ou éventuellement du serveur distant, pour, le cas échéant, corriger une dérive à partir de données de correction établies au moyen d'informations temporelles précédemment reçues. De la même manière, lorsque une information de commande est transmise par la passerelle vers un ou plusieurs capteurs, la référence temporelle fournie par le dispositif RTC de la passerelle est convertie au sein de chaque capteur pour tenir compte de la dérive temporelle du ces capteurs considérés, ladite conversion étant réalisée à partir d'informations de dérives temporelles préalablement observées. L'invention concerne donc essentiellement un procédé d'échange d'informations entre au moins un capteur associé à un compteur de consommation et une passerelle de communication apte à recevoir des informations de données, notamment des informations de consommation, depuis les capteurs qui lui sont rattachés, et à émettre des informations de commande vers lesdits capteurs, ladite passerelle de communication comportant notamment un dispositif de marquage temporel de référence, apte à générer une information temporelle de référence, chaque capteur comportant une horloge interne apte à générer une information temporelle locale, caractérisé en ce que le procédé comporte les différentes étapes consistant à : - associer une des informations de données produite par le au moins un capteur à une valeur d'information temporelle locale générée par l'horloge interne du au moins un capteur considéré ; - transmettre, l'information de données, associée à la valeur de l'information temporelle locale, à la passerelle ; - réaliser, après l'étape de transmission, une opération de conversion temporelle pour associer l'information temporelle locale à une valeur d'information temporelle de référence. Le procédé selon l'invention peut comporter, en plus des étapes principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, une ou plusieurs caractéristiques supplémentaires parmi les suivantes: - l'opération de conversion est réalisée au sein de la passerelle de communication ; - l'opération de conversion est réalisée au sein d'un serveur distant 35 apte à communiquer avec la passerelle de communication ; - l'opération de conversion est réalisée, pour chaque capteur considéré, à partir d'au moins une information de dérive précédemment observée pour ledit capteur considéré ; - lorsque une unique information de dérive est disponible, établir l'information temporelle de référence selon la relation: Tnùtn=T(nù1)ùt(nù1) ; - lorsque deux informations de dérive sont disponibles, établir l'information temporelle de référence selon la relation : Tn=(tnùt(nù1))/(1ùan)+T(nù1); - lorsque trois informations de dérive sont disponibles, établir l'information temporelle de référence selon la relation : Tn=(t(nù1)ùtn)/(1ù2a(nù1)+ a(n-2))+T(n-1). - le procédé comporte les différentes étapes supplémentaires consistant à : - associer une information de commande produite par la passerelle de communication à une valeur d'information temporelle de référence générée par le dispositif de marquage temporel de référence ; - transmettre l'information de commande, associée à la valeur de l'information temporelle de référence, à au moins un des capteurs ; - réaliser, après l'étape de transmission vers le au moins un des capteurs, une opération de conversion temporelle pour associer, pour chaque capteur considéré, la valeur de l'information temporelle de référence à une valeur d'information temporelle locale. - lorsque une unique information de dérive est disponible, établir l'information temporelle de référence selon la relation : tn=TnùT(nù1)+t(nù1) ; - lorsque deux informations de dérive sont disponibles, établir l'information temporelle de référence selon la relation : tn=(1ùan). (T nùT(nù1))+t(nù1) ; - lorsque trois informations de dérive sont disponibles, établir l'information temporelle de référence selon la relation : tn=(1ù2 • a(nù1)+ a(nù2)) • (Tn-T(n-1))+t(n-1). - le procédé comporte une étape supplémentaire d'invalidation des données lorsque la dernière opération de conversion temporelle a été effectuée à un instant antérieur à un instant préalablement déterminé, et/ou lorsque deux information de dérives consécutives présent un écart supérieur à un seuil de dérive préalablement déterminé. Les différentes caractéristiques supplémentaires du procédé selon l'invention, dans la mesure où elles ne s'excluent pas mutuellement, sont combinées selon toutes les possibilités d'association pour aboutir à différents exemples de mise en oeuvre de l'invention. L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - à la figure 1, déjà décrite, une représentation schématique d'une installation permettant la mise en oeuvre d'un procédé de l'état de la technique pour l'échange d'informations entre une passerelle et différents capteurs ; - à la figure 2, une représentation schématique d'une installation permettant la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention pour l'échange d'informations entre une passerelle et différents capteurs. DESCRIPTION DES FORMES DE REALISATION PREFEREES DE L'INVENTION Les différents éléments apparaissant sur plusieurs figures auront gardé, sauf précision contraire, la même référence. A la figure 2, on a représenté une installation 200 permettant l'exécution d'un exemple de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. L'installation 200 comporte les différents éléments décrits en référence à la figure 1, à savoir : - des capteurs 101, associés à des compteurs de consommation 102, lesdits capteurs comportant une horloge interne 107 ; - une passerelle de communication 103, comportant un dispositif RTC 106, aptes à communiquer d'une part avec les capteurs 101 par liaison radio 105, et d'autre part avec un serveur distant 104, par exemple par une liaison Internet. Dans le procédé selon l'invention, lorsqu'une information de données est transmise depuis un capteur 101, par exemple une information relative à la consommation d'un compteur, ou une information relative à des caractéristiques du compteur ou du capteur lui-même, vers la passerelle 103, on s'affranchit de l'opération préalable de transmission de la référence temporelle de référence disponible au niveau du dispositif RTC 106. Ainsi, lorsqu'une information de données est transmise à la passerelle 103, elle est associée à une information temporelle locale tn fournie par l'horloge interne. Lorsque la passerelle 103 reçoit une telle information temporelle locale, une application de conversion 201 est appliquée pour convertir la valeur de l'information temporelle locale tn en une valeur d'information temporelle de référence Tn. Dans un autre exemple de mise en oeuvre, l'opération de conversion est réalisée au sein du serveur distant 104. D'une manière générale, on désigne par le sigle T les horodatages du dispositif RTC 106 de la passerelle 103, et par le sigle t les horodatages fournis par les horloges internes 107 des périphériques de type capteurs 101 ; les sigles Tn et tn représentent ainsi les horodatages fournis lors d'un nième échange d'informations entre la passerelle 103 et un ou plusieurs capteurs 102 respectivement par le dispositif RTC et par les horloges internes des capteurs. Les sigles T(n-1) et t(n-1) représentent les mêmes horodatages observés pour l'échange d'informations précédent. Avantageusement, dans l'invention, pour réaliser l'opération de conversion d'une valeur tn en une valeur Tn, on utilise une ou plusieurs 20 informations de dérive précédemment observées. Ainsi, dans le cas où une unique valeur de dérive précédente est disponible, on considère que la dérive de temps est inchangée, et que donc l'écart de temps reste constant. On obtient ainsi la relation Tn =T(nù1)ùt(nù1) +tn 25 Dans le cas où deux valeurs de dérive précédente sont disponibles, on suppose que la valeur de dérive observée est constante ; cette valeur de dérive est donnée par la relation : an=((Tnùtn)ù(T(nù1)ùt(nù1 )))/(TnùT(nù1)). On obtient alors la relation Tn=(tnùt(nù1))/(1ùan)+T(nù1). Dans le cas où trois valeurs de dérive précédente sont disponibles, on 30 suppose que la valeur de dérive observée n'est pas constante, mais que sa variation est constante ; cette valeur de variation de dérive est donnée par la relation Aa=anùa(nù1)= a(nù1)ù a(nù2)=K, où K est une constante. On obtient alors la relation Tn=(t(nù1)ùtn)/(1ù2a(nù1 )+ a(nù2))+T(nù1). De la même manière, lorsqu'une information, par exemple une 35 information de commande, est transmise depuis la passerelle 103 vers au moins un des capteurs 102, elle est associée à une information temporelle de référence Tn fournie par le dispositif RTC 106. Lorsque le ou les capteurs 102 reçoivent une telle information temporelle de référence, une application de conversion 202 est appliquée pour convertir la valeur de l'information temporelle de référence Tn en une valeur d'information temporelle locale tn. En respectant les hypothèses précédemment énoncées, on obtient alors les relations suivantes : - si une unique valeur de référence est disponible : tn=TnûT(nû1)+t(nû1) ; - si deux valeurs de référence sont disponibles : tn=(1ûan) • (T nûT(nû1))+t(nû1) ; - si trois valeurs de référence sont disponibles : tn=(1ù2 • a(nù1)+ a(nù2)). (T nùT(nù1))+t(nù1). Les différentes relations qui viennent d'être données sont avantageuses à mettre en oeuvre du fait de leur simplicité. Elles peuvent cependant être remplacées par d'autres relations ou procédés de calcul faisant intervenir des valeurs de références temporelles précédemment observées. Avantageusement, on prévoit, dans certains cas, d'invalider les différents calculs de conversion. Ainsi, en considérant que la grandeur Aa ne doit pas être soumise à de fort changement. Si de telles brusque évolutions sont décelées, ce ne peut être dût qu'a une manipulation arbitraire de l'une des base de temps; quelque soit la cause. Dans ces cas là les données d'horodatages précédentes ne sont plus valables et de nouvelles mesures temporelles doivent être réalisées. De la même manière, la durée entre deux échanges d'information est trop important, typiquement plusieurs heures, pour que l'on puisse maintenir les différentes hypothèses précédemment formulées.30 REVENDICATIONS1- Procédé d'échange d'informations entre au moins un capteur associé à un compteur de consommation et une passerelle de communication apte à recevoir des informations de données, notamment des informations de consommation, depuis les capteurs qui lui sont rattachés, et à émettre des informations de commande vers lesdits capteurs, ladite passerelle de communication comportant notamment un dispositif de marquage temporel de référence, apte à générer une information temporelle de référence, chaque capteur comportant une horloge interne apte à générer une information temporelle locale, caractérisé en ce que le procédé comporte les différentes étapes consistant à : - associer une des informations de données produite par le au moins un capteur à une valeur d'information temporelle locale générée par l'horloge interne du au moins un capteur considéré ; - transmettre, l'information de données, associée à la valeur de l'information temporelle locale, à la passerelle ; - réaliser, après l'étape de transmission, une opération de conversion temporelle pour associer l'information temporelle locale à une valeur d'information temporelle de référence. 2- Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'opération de conversion est réalisée au sein de la passerelle de communication. 3- Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'opération de conversion est réalisée au sein d'un serveur distant apte à communiquer avec la passerelle de communication. 4- Procédé selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce que l'opération de conversion est réalisée, pour chaque capteur considéré, à partir d'au moins une information de dérive précédemment observée pour ledit capteur considéré. 5- Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que : - lorsque une unique information de dérive est disponible, établir l'information temporelle de référence selon la relation: Tnùtn=T(nù1)ùt(nù1) ; - lorsque deux informations de dérive sont disponibles, établir l'information temporelle de référence selon la relation :Tn=(tnùt(nù1))/(1ùan)+T(nù1); - lorsque trois informations de dérive sont disponibles, établir l'information temporelle de référence selon la relation Tn=(t(nû1)ûtn)/(1û2a(nû1)+ a(nù2))+T(nù1). 6- Procédé selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte les différentes étapes supplémentaires consistant à : - associer une information de commande produite par la passerelle de communication à une valeur d'information temporelle de référence générée par le dispositif de marquage temporel de référence ; - transmettre l'information de commande, associée à la valeur de l'information temporelle de référence, à au moins un des capteurs ; - réaliser, après l'étape de transmission vers le au moins un des capteurs, une opération de conversion temporelle pour associer, pour chaque capteur considéré, la valeur de l'information temporelle de référence à une valeur d'information temporelle locale. 7- Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'opération de conversion est réalisée, pour chaque capteur considéré, à partir d'au moins une information de dérive précédemment observée pour ledit capteur considéré. 8- Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que : - lorsque une unique information de dérive est disponible, établir l'information temporelle de référence selon la relation: Tnûtn=T(nû1)ût(nû1) - lorsque une unique information de dérive est disponible, établir l'information temporelle de référence selon la relation tn=TnûT(nû1)+t(nû1) ; - lorsque deux informations de dérive sont disponibles, établir l'information temporelle de référence selon la relation : tn=(1ûan) • (T nûT(nû1))+t(nû1) ; - lorsque trois informations de dérive sont disponibles, établir l'information temporelle de référence selon la relation : tn=(1û2 • a(nû1)+ a(nû2)) • (TnùT(nù1))+t(nù1). 9- Procédé selon l'une au moins des revendications précédentes , et selon l'une au moins des revendications 4 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte une étape supplémentaire d'invalidation des données lorsque ladernière opération de conversion temporelle a été effectuée à un instant antérieur à un instant préalablement déterminé, et/ou lorsque deux information de dérives consécutives présent un écart supérieur à un seuil de dérive préalablement déterminé.5