Brevet FR2938930A1 — publié le 20100528

STATION METEOROLOGIQUE La présente invention est relative aux stations météorologiques, et notamment aux stations météorologiques portables. De telles stations sont déjà utilisées par diverses communautés scientifiques, et la société ONSET (MA, Etats-Unis d'Amérique) commercialise actuellement une station météorologique sous la marque HOBOTM qui est largement utilisée dans ces milieux. Ces stations HOBO nécessitent toutefois un assemblage de la structure et la connexion de toutes les pièces électroniques en situ, ce qui crée nombres erreurs d'assemblage lors du déploiement en environnement inhospitalier, par exemple sur les glaciers où les extrêmes conditions environnementales réduisent la concentration et la dextérité du personnel. Tout particulièrement, les trépieds de l'art antérieur, par exemple ceux des stations météorologiques ONSET HOBOTM précitées, sont construits encombrants et lourds pour résister aux coups de vent et pour mieux s'ancrer dans le sol, ce qui, en outre, rend l'ensemble de ces stations météo difficilement transportable vers des régions à accès difficile (où l'accès se fait souvent à pieds), et ensuite, impossible à poser de manière stable sur certains terrains ayant un sol meuble tel que de la neige ou du sable. La présente invention a notamment pour but de palier au moins quelques uns de ces inconvénients. A cet effet, on prévoit, selon l'invention, une station météorologique portable, comprenant: - une structure, - des capteurs météorologiques disposés sur ladite structure, lesdits capteurs étant apte à être connecté à un contrôleur, - un dispositif de support solidaire de la structure, ledit dispositif de support comprenant : - un membre d'ajustement fixé sur la structure, et présentant une pluralité de point d'attache, 2938930 -2- - au moins trois pattes indépendantes et réglable en longueur, chaque patte s'étendant d'une première extrémité montée rotative sur un desdits points d'attache dudit membre d'ajustement à une deuxième extrémité, 5 - un lien de longueur variable et reliant chacune desdites pattes à la structure, dans lequel chaque patte, chaque lien et le membre d'ajustement associés définissent ensemble une géométrie en forme de triangle, chaque côté de ladite géométrie étant réglable 10 en longueur indépendamment des deux autres. Grâce à ces dispositions, une station météorologique peut être repliée dans un ensemble compact et léger qui est aisément transportable vers des environnements inhospitaliers, par exemple sur le dos des utilisateurs, et facilement déployable in situ. 15 Dans divers modes de réalisation selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou l'autre des dispositions suivantes : - station météorologique dans laquelle la structure est tubulaire ; 20 - station météorologique dans laquelle la structure comporte des parties télescopiques ; - chaque deuxième extrémité des pattes est munie d'un patin de support, le patin de support comprenant au moins un coussin de support ; 25 - le coussin de support comprend une plaque en élastomère et/ou une vessie gonflable ; - chaque deuxième extrémité des pattes est munie d'un patin de support, le patin de support comprenant au moins un dispositif d'ancrage, notamment une griffe ; 30 - comprenant an outre un dispositif de verrouillage à chaque première extrémité de patte, adapté pour empêcher une rotation relative entre ladite patte et la structure ; et - la structure et le dispositif de support sont d'un seul tenant. 35 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante d'un de ses modes 2938930 -3- de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints. Sur les dessins : - la figure 1 illustre une station météorologique selon un 5 mode de réalisation conforme à la présente invention ; - la figure 2 est une vue détaillée de la figure 1, portant sur le dispositif de connexion ; - la figure 3 est une vue schématique des connexions électriques de la station météorologique de la figure 1 ; 10 - la figure 4 est une vue détaillée d'un dispositif de support selon un aspect de l'invention ; - les figures 5a et 5b sont des vues détaillées d'un pied de support ; - la figure 6 est la station météorologique de la figure 1, 15 une fois repliée. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. La figure 1 illustre une station météorologique conforme à l'invention afin de pouvoir effectuer des mesures environne-20 mentales dans des conditions d'accès difficiles. La station comprend un mât central 1, définissant un axe central longitudinal X, et s'étendant entre une partie inférieure la et une partie supérieure lb. Le mât 1 est conçu de manière assez rigide pour supporter, avec peu de flexion, les capteurs, câblages 25 et autres dispositifs pouvant être agencés dessus. De préférence, le mât central est tubulaire et constitué d'une pluralité de tubes, de préférence trois tubes, agencés téléscopiquement l'un dans l'autre afin que la longueur du mât central 1 soit variable. Un système de serrage peut être utilisé pour 30 maintenir les tubes en position lorsque le mât 1 est déplié. L'inventeur a trouvé que l'utilisation de tubes en alliage ayant grande résistance aux contraintes, par exemple le Dural, ou des tubes en matériau composite, par exemple la fibre de carbone, présentant un diamètre minimum de 15 millimètres, 35 préférablement 25 millimètres, avec une épaisseur des parois de 1 à 3 mm, et de préférence entre 1,5 et 2 mm selon le matériau 2938930 -4- utilisé, était un bon compromis entre une rigidité adéquate et un volume et poids réduits. Sur le mât 1 peuvent être agencés un nombre de capteurs météorologiques qui fournissent des mesures physiques liées aux 5 variations du climat, par exemple des anémomètres, des girouettes, des hygromètres, des pluviomètres, des thermomètres, des baromètres, des capteurs de rayonnements directs et indirects et encore d'autres. En outre, pour des résultats fiables et significatifs, il est avantageux que les capteurs soient adaptés à 10 une exploitation scientifique des résultats, par exemple qu'ils aient une précision de l'ordre de 1 %, alors que nombre de centrales météo, utilisées par des particuliers, ne présentent que des précisions de l'ordre de 3 à 10 %. Tout particulièrement, la station météo illustrée sur la 15 figure 1 présente un anémomètre 2 et une girouette 3 agencés sur l'extrémité supérieure lb du mât 1. En outre, un hygromètre 5 et un thermomètre 6 sont agencés au bout des extrémités libres 4a de deux bras 4 fixés de manière rotative sur une partie médiane 1c du mât 1 (par exemple sur le tronçon central). Le pivotement des 20 bras 4 sur le mât 1 permet de stocker et de déplacer la station météo dans un ensemble plus compact. Ainsi, de manière avantageuse, les bras 4 peuvent également être conçus de tubes télescopiques, avec ou sans système de serrage pour maintenir la longueur des bras. 25 Un dispositif de liaison 7 est fixé solidaire à l'extrémité inférieure la du mât central 1 (voir aussi la figure 2), par exemple en contact avec les parois internes tubulaires du mât 1, dans le cas où le mât est tubulaire. Le dispositif de liaison 7 assure à la fois une connexion 30 mécanique du mât et électrique des capteurs à une centrale d'acquisition, ou contrôleur 8, indépendante. Le contrôleur 8 est positionné lui aussi le long de l'axe central X, et le plus bas possible sur l'ensemble de la station météo afin de descendre le point de gravité de la station pour augmenter sa stabilité. 35 Le dispositif de liaison 7 peut par exemple être un connecteur conforme aux spécifications militaires américaines MIL-DTL-38999, 2938930 -5- qui sont des connecteurs circulaires utilisés pour des environnements sévères militaires, et présentant une pluralité de contacts et des coques qui se verrouillent mécaniquement l'une dans l'autre. 5 Chaque capteur environnemental 2, 3, 5, 6 est relié par câble électrique à l'intérieur ou à l'extérieur des tubes 1, 4 à une broche particulière et prédéterminée du connecteur 7. De même, chaque broche correspondante du contrôleur 8 est connectée de manière prédéterminée, afin de définir un standard de connexion qui 10 permet d'échanger et de partager plusieurs contrôleurs, ou plusieurs ensembles de capteurs, ensemble, sans nécessiter un recâblage. La figure 3 illustre schématiquement l'ensemble de la connectique de la station météo selon un mode de réalisation de 15 l'invention. Tout particulièrement, on peut voir les capteurs 2, 3, 5, 6, connectés de manière prédéterminée au connecteur 7 solidaire au mât central 1 par un ensemble de câblages 9. On peut constater en outre des câbles 9 ou des broches du connecteur 7 non connectés à un capteur, ceci permettant une amélioration 20 ultérieure selon le but spécifique du projet. Un connecteur correspondant 7a, complémentaire du connecteur fixe 7, est solidaire du boîtier du contrôleur 8. Chaque broche du connecteur 7a est reliée à une centrale de commande, ou à un microprocesseur 10, qui se charge de stocker 25 les signaux reçus des capteurs dans un module de stockage 11, en convertissant si nécessaire les signaux analogiques en signaux numériques. Bien entendu, le module de stockage 11 peut être interne au microprocesseur, ou externe et amovible, tel qu'avec une carte SD� ou une carte Compact Flash permettant à 30 l'utilisateur un accès facile aux données stockées. Le microprocesseur 10 assure également la gestion des capteurs, telle que leur initialisation, amplification, commutation de l'alimentation électrique, comptage d'évènements et filtrage si nécessaire. En outre, le microprocesseur peut assurer la gestion 35 d'une ou plusieurs liaisons série afin de pouvoir communiquer avec des équipements spécifiques, tels que des modules GPS (Global 2938930 -6 Positioning Satellite). Une batterie interne 12 est prévue pour alimenter les modules du contrôleur 10, 11 et, si nécessaire, les capteurs 2, 3, 5 et 6 (à travers le câblage 9). 5 Selon des variantes optionnelles, le contrôleur 8 présente également un connecteur 10a relié au microprocesseur 10, permettant la connexion d'une centrale de commande externe 13, par exemple un ordinateur portable ou un PDA. Le connecteur 10a peut être relié au microprocesseur 10 par l'intermédiaire de 10 moyens de communication (non-illustré) permettant une liaison filaire, par exemple selon les normes RS232 ou USB, ou une liaison optique, par exemple selon la norme IRDA, ou encore une liaison radio, par exemple selon les normes IEEE 802 (wifi), Bluetooth, ou Zigbee. 15 Une telle centrale de commande externe 13 permettrait l'analyse, la manipulation, ou le simple téléchargement des données stockées dans le dispositif de stockage 11. En outre, le connecteur 10a peut servir à connecter des modules supplémentaires au microprocesseur 10, tel qu'un module 20 GPS pour recevoir des données de position, ou un module GSM ou Intelsat pour permettre la communication de données à distance. Le contrôleur 8 peut présenter également un connecteur 10b pouvant relier la batterie interne 12 à une batterie externe 14, ou à un chargeur de batterie 14. 25 De manière alternative, il est possible de prévoir des capteurs numériques transmettant à la fois des signaux de mesure ainsi qu'un signal d'identification sur au moins un bus de terrain vers le contrôleur 8. Ces bus de terrain sont couramment utilisés dans l'industrie automobile ou aéronautique et, selon les standards 30 utilisés, utilisent divers protocoles de liaison de données tels, que CAN, MODBUS, FLEXRAY, SDI12, utilisant pour la plupart quatre ou cinq fils physiques pour assurer la transmission d'un grand nombre de capteurs connectés dessus. Dans des variantes de stations météo utilisant des bus de 35 terrain, chaque capteur peut soit être auto-alimenté, soit être alimenté par l'intermédiaire d'un faisceau du bus de terrain. Les 2938930 -7- signaux de l'ensemble des capteurs sont connectés à un ou deux faisceaux particuliers (dépendant de la norme utilisée), qui sont ensuite connectés de manière prédéterminée à une broche donnée du connecteur 7. De même, le microprocesseur 10 du contrôleur 8 5 est connecté de manière prédéterminée aux broches du connecteur correspondant 7a transmettant les signaux de capteurs et, si nécessaire, aux autres broches transmettant l'alimentation électrique destinée aux capteurs. En particulier, ce genre de connexion permet d'utiliser des 10 capteurs autres que des capteurs dédiés à la météorologie afin d'étendre la gamme des mesures traditionnelles, ainsi que pour assurer davantage de flexibilité à la programmation des microcontrôleurs 10 tout en utilisant un même faisceau de fils communs pour communiquer avec des capteurs hétérogènes. 15 En outre, la station météo peut être étanchéifiée pour la protéger contre l'intrusion de corps solides et liquides, telle qu'elle est définie selon la norme CEI 60529. Selon un aspect, la station est étanchéifiée au moins à un indice de protection IP31, la protégeant contre l'intrusion de corps solides supérieurs à 2,5 mm, 20 et les chutes verticales de gouttes d'eau, et de préférence à un indice de protection IP64, la protégeant contre l'intrusion de poussières, et les projections d'eau. De plus, la station météo comprend en outre, sur ses parties inférieures, un système de support 20 sous forme de trépied 25 réglable, repliable et léger, pour retenir la station météo généralement droite, c'est-à-dire avec son axe central X sensiblement vertical, sans toutefois que le contrôleur 8 ne fasse contact avec le sol. La figure 1, et tout particulièrement la figure 4, illustrent un 30 système de support selon cette variante. Bien entendu, une seule patte est représentée sur la figure 4, mais il faut entendre que le système de support présente par exemple trois pattes identiques et indépendantes régulièrement agencées autour du mât 1, par exemple à sensiblement 120 degrés l'une de l'autre. 35 Le système de support 20 comprend un profilé de fixation 21 s'étendant selon une direction parallèle à l'axe X entre une partie 2938930 -8- inférieure 21a et une partie supérieure 21b, la partie inférieure 21a du profilé de fixation 21 est positionnée en proximité de l'extrémité inférieure la du mât 1. Le profilé de fixation 21 présente en outre une pluralité de 5 perforations supérieures 22 à proximité de son extrémité supérieure 21b, et une pluralité de perforations inférieures 23 à proximité de son extrémité inférieure 21a. Ces perforations 22, 23 ont des fonctions de points d'attache. Chacune des pattes de support 24 est montée pivotante via 10 une des perforations supérieures 22 du profilé de fixation 21, et s'étend vers une extrémité libre présentant un pied de support 25. La patte 24 est de préférence conçue tubulaire d'une pluralité de tubes, de préférence trois tubes, agencés télescopiquement afin d'être réglable en longueur. Il faut comprendre par � régler � 15 qu'un système de serrage ou de verrouillage peut être utilisé pour maintenir la patte à une longueur donnée. Un dispositif d'écartement 26 est monté rotatif d'une part sur une des perforations inférieures 23 du profilé de fixation, et d'autre part, sur la patte 24, par exemple sur le tronçon central. Le 20 dispositif d'écartement 26 peut par exemple être une pièce rigide de longueur variable (par exemple une pièce tubulaire télescopique) ou un câble muni d'un tendeur, de façon à pouvoir faire varier la longueur du dispositif d'écartement 26. Il convient de noter que la position d'attache de la patte 24 25 et/ou du dispositif d'écartement 26 est facilement déplaçable entre l'une quelconque des perforations supérieures ou inférieures 22,23 respectivement. La longueur variable des pattes 24, et la présence de plusieurs perforations supérieures 22 et inférieures 23 sur le profilé 30 de fixation 21, permettent une variation nouvelle et simple d'ajuster l'inclinaison et la position des pieds 25 par rapport à la structure principale de la station, c'est-à-dire le mât 1. En effet, faire varier l'espacement entre le point de fixation de la patte 24 et le point de fixation du dispositif d'écartement 26 35 permet de régler la position verticale du pied 25. De manière similaire, faire varier la longueur du dispositif d'écartement 26, 2938930 -9- permet d'ajuster la hauteur du pied 25. Ainsi, on voit que le système de support 20 comprend de préférence trois pattes et ses parties connexes, chacune formant un triangle ensemble entre : la patte 24, le profilé de fixation 21, 5 et le dispositif d'écartement 26. Chaque pièce formant les côtés de ce triangle est réglable en longueur indépendamment des deux autres côtés, afin d'ajuster l'étendue, la hauteur et/ou l'angle du système de support 20 et de ses parties par rapport au sol. Il convient également de noter que selon encore une autre 10 variante de l'invention, il est possible de prévoir au moins un dispositif de verrouillage entre le mât 1, les profilés de fixation 21, et/ou les pattes 24, afin de bloquer toute rotation des pattes 24 par rapport au mât 1 pendant l'utilisation. Le pied 25, illustré sur une vue détaillée de côté et en coupe 15 respectivement sur les figures 5a et 5b, est articulé à l'extrémité libre de la patte 24 autour d'un axe d'articulation 27. Chacune des extrémités libres du pied, de part et d'autre de l'axe d'articulation 26, sont munies d'un coussin 28 semi-rigide constitué soit de plaques d'élastomère (par exemple du caoutchouc 20 néoprene), soit d'une vessie gonflable (pour des sols particulièrement meubles), afin de présenter une plus grande surface de support au sol pour la station météo. Le pied 25 est de préférence de couleur blanche ou argentée pour ne pas absorber les rayonnements solaires perturbant les mesures en augmentant 25 la température de la structure. Enfin, si le terrain le nécessite, une griffe 29 solidaire à l'extrémité de la patte 24, et orientée vers le bas et traversant le sol, peut être prévue afin de se planter dans des surfaces glissantes ou non stables, par exemple sur des glaciers. 30 Grâce à toutes ces dispositions, la station météo peut être repliée dans un ensemble compact, tel qu'illustré sur la figure 6 (le dispositif d'écartement 26 n'étant pas illustré pour raison de clarté). Cela permet notamment à un utilisateur de pouvoir la porter sur son dos afin de déployer la station météo dans des lieux 35 reculés avec accès difficile. En son état déployé, la station météo 1 s'inscrit dans un 2938930 - 10 - cylindre de 1,75 m de diamètre par 2 m de hauteur (pour un volume de 3 500 litres) ; lorsqu'elle est repliée dans son état compact, la station météo s'inscrit dans un cylindre de 0,10 m de diamètre et 0,70 m de hauteur (pour un volume de 70 litres). 5 Il convient de noter que, même si la station 1 et le système de support 20 sont illustrés et décrits ci-dessus comme étant d'un seul tenant, ceux-ci pourraient être conçus indépendants l'un de l'autre, par exemple emboitable l'une dans l'autre. REVENDICATIONS1. Station météorologique portable, comprenant: - une structure (1), - des capteurs météorologiques (2, 3, 5, 6) disposés sur ladite structure, lesdits capteurs étant apte à être connecté à un contrôleur (8), - un dispositif de support (20) solidaire de la structure (1), caractérisé en ce que le dispositif de support (20) comprend : - un membre d'ajustement (21) fixé sur la structure (1), et présentant une pluralité de point d'attache (22 ; 23), - au moins trois pattes (24) indépendantes et réglable en longueur, chaque patte s'étendant d'une première extrémité montée rotative sur un desdits points d'attache (22) dudit membre 15 d'ajustement à une deuxième extrémité, - un lien (26) de longueur variable et reliant chacune desdites pattes (24) à la structure, dans lequel chaque patte (24), chaque lien (26) et le membre d'ajustement (21) associés définissent ensemble une géométrie en 20 forme de triangle, chaque côté de ladite géométrie étant réglable en longueur indépendamment des deux autres. 2. Station météorologique selon la revendication 1, dans laquelle la structure (1) est tubulaire. 3. Station météorologique selon la revendication 2, dans laquelle la structure (1) comporte des parties télescopiques. 4. Station météorologique selon l'une quelconque des 30 revendications précédentes, dans laquelle chaque deuxième extrémité des pattes (24) est munie d'un patin de support (25), le patin de support comprenant au moins un coussin de support (28). 5. Station météorologique selon la revendication 4, dans 35 laquelle le coussin de support (28) comprend une plaque en élastomère et/ou une vessie gonflable. 25 2938930 - 12 - 6. Station météorologique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chaque deuxième extrémité des pattes (24) est munie d'au moins un dispositif 5 d'ancrage (29), notamment une griffe. 7. Station météorologique selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un dispositif de verrouillage à chaque première extrémité de patte (24), adapté 10 pour empêcher une rotation relative entre ladite patte (24) et la structure (1). 8. Station météorologique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la structure (1) et le 15 dispositif de support (20) sont d'un seul tenant. 9. Station météorologique selon l'une quelconque des revendications précédentes ayant un état compact et un état déployé, ledit état compact étant inscrit dans un cylindre de 20 volume inférieur à 70 litres.