Brevet FR2965959A1 — publié le 20120413

SYSTEME ET PROCEDE DE SECURITE PRODUCTEUR D'ENERGIE A COMPOSANTS REVERSIBLES La présente invention concerne un système et un procédé de sécurité producteur d'énergie à composants réversibles. Il utilise un ensemble de capteurs et d'actuateurs dont la réversibilité est pilotée par une unité de calcul intelligente assurant les objectifs de sécurité et de redistribution d'énergie. Les systèmes de sécurité actuels ne sont pas réversibles dans la mesure où les capteurs et les actionneurs représentent des groupes fonctionnels bien distincts. Les capteurs sont les caméras, micros, détecteurs infrarouges, détecteurs hyperfréquences, détecteurs de gaz ou d'incendie, contacts d'ouverture... Les actuateurs sont les sirènes, transmetteurs téléphoniques RTC ou GSM, flashs lumineux, générateurs de fumée... Les capteurs ou actuateurs sont pilotés par une centrale. Ils sont reliés à la centrale par une liaison filaire ou sans fils. Les différents composants sont alimentés en énergie sur secteur, batterie, et parfois panneau solaire. On s'aperçoit que dans l'état actuel des techniques, les systèmes de sécurité ne sont pas optimisés dans la mesure où les composants se multiplient inutilement et se spécialisent par rôle. Même si certains capteurs sont par nature réversibles, comme les sirènes, aucun système actuel mis en oeuvre par l'homme du métier ne permet d'utiliser cette réversibilité. Cela engendre des besoins supplémentaires en énergie et en ressources à la fois pour fabriquer les composants et pour les exploiter. De surcroît, les systèmes de sécurité actuels n'agissent pas en tant que producteur d'énergie pour l'extérieur. Bien qu'ils utilisent parfois des sources d'énergie interne comme les panneaux solaires ou des batteries, ils ne permettent pas un stockage efficace de l'énergie électrique, dont l'excédent est perdu sous forme de chaleur ou n'est pas utilisé. Cette absence d'optimisation à la fois fonctionnelle et énergétique est également nuisible d'un point de vue écologique et environnemental. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, le système de sécurité est constitué de composants dont les fonctions sont réversibles. Les capteurs peuvent devenir actionneurs et vice-versa. Dans le même esprit, le système peut être producteur ou consommateur d'énergie, ainsi que producteur de matières premières. Il participe ainsi à changer le point de vue sur les systèmes de sécurité qui deviennent des systèmes compatibles avec un développement durable. La présente invention vise un système de sécurité producteur d'énergie à composants réversibles caractérisé en ce qu'il comporte Un microcontrôleur à entrées-sorties paramétrables - Au moins un capteur réversible en actionneur Un étage d'entrée-sortie d'amplification de puissance permettant d'interconnecter le microcontrôleur à entrées-sorties paramétrables aux autres composants 5 - Un microcontrôleur chargé des fonctions de sécurité Un microcontrôleur chargé du pilotage des fonctions énergétiques - Un dispositif de production, stockage, et de fourniture de l'énergie et des matières premières Une base de données des composants et des paramètres 10 - Une interface de paramétrage du système Grâce à ces dispositions, le système est capable de subvenir à ces objectifs de sécurité se servant de la réversibilité des composants selon le contexte environnemental et les scénarios de sécurité paramétrés. 15 Par exemple, un composant haut-parleur sert de micro enregistrant les bruits d'ambiance. Quand le système est armé, un bruit suspect dépassant une valeur de seuil est considéré comme une alarme. Le système décide alors de basculer le haut-parleur en mode sirène qu'il fait retentir pendant un temps prédéterminé. Dans un autre exemple, un composant caméra CMOS permet de surveiller une zone. 20 Ce type de caméra émet une légère lueur rouge visible la nuit. En cas d'alerte constatée par la caméra, le système bascule la caméra en mode transmetteur morse. Dans ce mode, la caméra est allumée et éteinte selon des durées variables lui permettant ainsi de transmettre du code morse en faisant apparaître et disparaître la lueur rouge. 25 Selon des caractéristiques particulières, l'actuateur est un moteur permettant d'ouvrir ou fermer une porte. Le moteur est réversible et sert de générateur d'énergie et de capteur d'ouverture quand le personnel ouvre la porte manuellement. Selon des caractéristiques particulières, le composant est un haut-parleur réversible en microphone. Le microphone pouvant aussi servir de générateur d'énergie quand le 30 volume sonore est élevé. Selon des caractéristiques particulières, le capteur est un récepteur d'ondes radio servant également de source d'énergie quand le champ électromagnétique est élevé. Une fois la réversibilité activée, le capteur devient émetteur d'ondes radio. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif de production et stockage de 35 l'énergie contient une pile à combustible pouvant être associée à une batterie. Selon des caractéristiques particulières, la pile à combustible peut fournir des matières premières sous forme de gaz. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif d'armement/désarmement s'effectue au moyen d'un clavier ou d'une télécommande. La présente invention vise un procédé de sécurité producteur d'énergie à composants réversibles, caractérisé en ce qu'il comporte : Une étape de paramétrage du système Une étape d'accumulation et de distribution des ressources énergétiques et des matières premières en mode désarmé exploitant les capacités de production énergétique des composants Une étape d'armement du système par un opérateur Une étape de capture des données physiques par les capteurs Une étape de traitement des données déclenchant potentiellement une alerte Une étape de réversibilité des composants permettant aux capteurs de devenir actuateurs. Le système fonctionne selon les deux modes principaux « Armé » et « Désarmé ». Le mode « Armé » se décline en « Armé-Normal » quand aucune intrusion ou évènement anormal n'est constaté et « Armé-Alerte » en cas d'alerte ou évènement anormal. La première étape consiste à configurer le système par son interface de paramétrage qui va écrire dans la base de données 104 par l'intermédiaire du microcontrôleur chargé de la sécurité. La configuration a pour effet de définir les paramètres du système et de ses composants, ainsi que le scénario de sécurité qui sera exécuté une fois le système armé. Tous ses paramètres sont stockés dans la base de données du système. Le mode « Désarmé » est mis à profit par le système pour le stockage et la production d'énergie et de matières premières. Ce travail est confié au microcontrôleur spécialisé dans la gestion de l'énergie 102. Les caractéristiques énergétiques des composants sont précisées dans la base de données des composants selon la table « énergie » qui a le format suivant, dans un exemple de réalisation de l'invention : IDcomp : Identifiant du composant Type : Type de composant Vmin : Voltage minimum de fonctionnement Vmax : Voltage maximum Imin : Intensité minimum de fonctionnement Imax : Intensité maximum Pabs : Puissance maximum absorbée Pfour : Puissance maximum fournie Pabscur : Puissance courante absorbée Pfourcur : Puissance courante fournie Smin : Seuil de basculement producteur/consommateur Res : Champ supplémentaire pour usages étendus Les valeurs Pabscur et Pfourcur sont des données variables traduisant l'état actuel d'énergie reçue ou fournie par le composant. Le dispositif de production, stockage et de restitution de l'énergie 106 est une pile à combustible à hydrogène qui peut également être associée à une batterie. Ce dispositif est aussi considéré comme un composant réversible dans la mesure où il peut produire et recevoir de l'énergie. En mode « Désarmé », le microcontrôleur responsable de l'énergie met à profit la période de répit pour activer les composants réversibles 105,107 dans le mode où ils sont susceptibles de produire de l'énergie et ainsi alimenter la pile à combustible pour produire du dihydrogène à partir du réservoir d'eau 112. A cet effet, les étages de puissance en entrée 110 récupèrent l'énergie produite par les composants et l'orientent vers le dispositif de production et stockage dont un élément est le réservoir de dihydrogène 111. Le réservoir d'eau doit périodiquement être rempli dans le cadre d'opérations de maintenance. Dans des variantes, le dihydrogène se recompose avec l'oxygène de l'air pour fournir de l'eau sous forme de vapeur produite par la pile à combustible. Cette vapeur est condensée dans un tube à serpentin avant d'être réinjectée dans le réservoir d'eau, ce qui évite les opérations de maintenance visant à compléter périodiquement le réservoir. Une fois en mode « Armé » à l'initiative de l'opérateur par le dispositif d'armement/désarmement 108, le microcontrôleur chargé de la sécurité 103 entre en action. Dans ce mode, le microcontrôleur chargé de la sécurité active le scénario configuré au moyen de l'interface de paramétrage. A cet effet, il commande au microcontrôleur à entrées-sorties paramétrables d'activer le mode d'entrées-sorties permettant de dialoguer avec chaque composant (analogique, numérique). Ce microcontrôleur active les étages de puissance en entrée 110 et en sortie 109 correspondants. Les données physiques perçues par les capteurs sont transmises au microcontrôleur chargé de la sécurité qui vérifie qu'aucune intrusion ou évènement anormal n'a eu lieu. En cas d'intrusion ou d'évènement anormal, le microcontrôleur chargé de la sécurité commande au microcontrôleur à entrées-sorties d'activer la réversibilité des composants. Les étages de puissance doivent aussi basculer dans le nouveau mode pour que certains capteurs deviennent actuateurs ou inversement.35 D'autres avantages, buts et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente, schématiquement, un premier mode de réalisation de la présente invention sous forme de système de sécurité réversible connecté à un haut-parleur servant de sirène et réversible en microphone et à un moteur d'ouverture de porte rotative servant de sas réversible en générateur d'énergie, et servant également à détecter une intrusion et à bloquer l'intrus, Dans cet exemple de réalisation, les 3 microcontrôleurs reprogrammables utilisés sont des PIC18F452 de MicroChip, qui consomment très peu d'énergie et ont un coût réduit. Ces microcontrôleurs disposent d'une capacité de 32 koctets de mémoire morte ROM et d'une mémoire vive RAM dynamique de 1536 octets. Ils disposent en outre de huit entrées analogiques et de trente quatre ports d'entrées-sorties. La communication entre les microcontrôleurs s'effectue par le bus 12C. Les broches SCL et SDA des microcontrôleurs sont reliées. Le microcontrôleur 12C maître est le microcontrôleur chargé de la sécurité. Les deux autres microcontrôleurs sont esclaves. Une EEPROM 12C 24C32 sert à stocker les informations des composants et le paramétrage. L'interface de paramétrage du système utilise le protocole RS232 qui est directement supporté par le microcontrôleur PIC18F452 chargé de la sécurité. L'étage de puissance en entrée du composant haut-parleur quand le composant haut-parleur est utilisé en microphone est constitué d'un transistor NPN BC548 polarisé en tension sur sa base avec un condensateur de découplage. L'étage de puissance quand le composant haut-parleur est utilisé en sirène est constitué d'un amplificateur à transistors NPN 3055 et PNP TIP 2955. Dans des variantes, l'usage de transistors MOSFET permet de réduire la consommation des étages de puissance par rapport aux transistors bipolaires. La commutation entre le mode microphone et le mode sirène est effectuée par un relais commandé par la sortie RB4 du PIC18F452 servant de microcontrôleur responsable des entrées-sorties. L'entrée sonore en mode microphone est envoyée sur l'entrée analogique ANO du même PIC18F452. La modulation de la sirène s'effectue sur la sortie RDO du même PIC18F452. L'étage de puissance permettant de récupérer l'énergie de la porte rotative provenant du moteur à courant continu est constitué d'un régulateur LM317 permettant de limiter la tension fournie par le moteur de la porte à 6V pour alimenter la pile à combustible en mode électrolyseur sans risquer de la détériorer. Une batterie 6V est également rechargée en parallèle de la pile à combustible. Le microcontrôleur responsable de l'énergie surveille les seuils, les intensités, voltages, puissances absorbées et fournies par les composants grâce à ces entrées analogiques et numériques. Quand le réservoir de dihydrogène atteint le seuil de fourniture d'énergie, l'énergie supplémentaire provenant des composants réversibles peut être redistribuée à l'extérieur via une sortie 6V, permettant par exemple d'alimenter un éclairage public. Si la demande extérieure en énergie est faible, le stock de dihydrogène continue d'augmenter dans le réservoir 111. Dans des variantes, le régulateur d'énergie LM317 peut être remplacé par des dispositifs d'alimentation à découpage réduisant la perte d'énergie par effet Joule. Dans des variantes, le réservoir d'eau contient du sel NaCl permettant d'obtenir du chlore C12 et du dihydrogène lors de l'électrolyse de l'eau. Le gaz Cl2 ainsi généré et stocké peut servir de matière première servant de gaz irritant si il est libéré lors d'une éventuelle intrusion. Une fois le système « Armé », la tension moteur issue du moteur est appliquée sur l'entrée RD1 du PIC18F452 responsable des entrées-sorties. Cette tension est normalement nulle quand la porte est fermée et devient positive quand quelqu'un pousse la porte. Le microcontrôleur chargé de la sécurité génère alors une alarme. La réversibilité du composant moteur est alors activée. La sortie RD2 va alors piloter l'étage de puissance constitué d'un relais permettant d'alimenter le moteur depuis la pile à combustible et la batterie. Le moteur va ainsi faire tourner la porte rotative d'un quart de tour et coincer l'intrus dans le sas constitué de la porte rotative et de la paroi en verre. REVENDICATIONS1 - système de sécurité producteur d'énergie à composants réversibles, caractérisé en ce qu'il comporte : - Un microcontrôleur à entrées-sorties paramétrables Au moins un capteur réversible en actionneur Un étage d'entrée-sortie d'amplification de puissance permettant d'interconnecter le microcontrôleur à entrées-sorties paramétrables aux autres composants Un microcontrôleur chargé des fonctions de sécurité Un microcontrôleur chargé du pilotage des fonctions énergétiques Un dispositif de production, stockage, et de fourniture de l'énergie et des matières premières Une base de données des composants et des paramètres Une interface de paramétrage du système 2 - Système de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composant est un moteur permettant d'ouvrir ou fermer une porte. Le moteur est réversible et sert de générateur d'énergie et de capteur d'ouverture quand le personnel ouvre la porte manuellement. 3 - Système de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le composant est un haut-parleur réversible en microphone pouvant aussi servir de générateur d'énergie quand le volume sonore est élevé. 4 - Système de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le capteur est un récepteur d'ondes radio servant également de source d'énergie quand le champ électromagnétique est élevé. Une fois la réversibilité activée, le capteur devient émetteur d'ondes radio. 5 - Système de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de production et stockage de l'énergie contient une pile à combustible pouvant être associée à une batterie. 6 - Système de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pile à combustible peut fournir des matières premières sous forme de gaz. 7 - Système de sécurité selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, le dispositif d'armement/désarmement s'effectue au moyen d'un clavier ou d'une télécommande. 8 - Procédé de sécurité producteur d'énergie à composants réversibles, caractérisé en ce qu'il comporte : - Une étape de paramétrage du système 5Une étape d'accumulation et de distribution des ressources énergétiques en mode désarmé exploitant les capacités de production énergétique des composants Une étape d'armement du système par un opérateur Une étape de capture des données physiques par les capteurs Une étape de traitement des données déclenchant potentiellement une alerte Une étape de réversibilité des composants permettant aux capteurs de devenir actuateurs.