Brevet FR3007596A1 — publié le 20141226

Dispositif portatif de télétransmission de données La présente invention concerne un dispositif portatif de télétransmission de données. L'invention se situe dans le domaine de la télétransmission de données de divers types, données audio, vidéo, données de mesures obtenues par des capteurs ou des instruments de mesure divers, à partir de sites localisés tels des chantiers industriels. Elle trouve une application particulière dans les domaines de l'installation et de la maintenance de de sites industriels, et d'une manière plus générale dans les applications nécessitant un déploiement de moyens de télétransmission des données. Dans le domaine de l'installation et de la maintenance de sites industriels, de manière usuelle, un ou des intervenants sur site doivent effectuer des mesures et opérations de maintenance sur place. La complexité de tels sites étant en général très grande, il est utile de fournir aux intervenants sur site une aide distante, fournie à partir de serveurs centralisés, appelés serveurs de supervision et de contrôle, à partir par exemple de plans du site, ou directement par des experts distants. Ainsi, les intervenants sur site doivent avoir à disposition des moyens de communication par liaison audio, des moyens de communication de données vidéo, et également, le cas échéant, des moyens de communication de données de mesure ou de paramétrage spécifiques au site industriel et aux équipements de ce site. Plus particulièrement, pour certains chantiers, il est nécessaire de surveiller divers paramètres comme l'hygrométrie, les risques de contamination atmosphérique, l'exposition aux rayonnements ionisants, la température, la ventilation, les départs de feux. Il existe des appareils aptes à effectuer des télémesures de ce type de paramètres, mais les appareils existants utilisent des protocoles de communication variés, qui peuvent s'appuyer sur des standards mais comportent en général des spécificités. Ainsi, pour assurer l'ensemble des communications audio, vidéo et données entre un intervenant sur site et une infrastructure distante, et pour collecter par des moyens de communication sans fil des données fournies par divers capteurs, il s'avère en général nécessaire de disposer de plusieurs sous-systèmes de communications selon divers standards et protocoles : IEEE802.11 (WiFi), IEEE802.15.1 (BlueTooth), IEEE802.15.4 (ZigBee), EN 300 175 (DECT), EN 302 500 (UWB-Ultra Wide Band), UNB (Ultra Narrow Band).... Cela suppose la disponibilité ou la mise en place d'une infrastructure d'antennes, et plus généralement de modules des communications, permettant la mise en oeuvre de ces sous-systèmes de communications permettant l'émission et la réception selon divers protocoles de communication sans fil. Cependant, la mise en place de modules de communication assurant le fonctionnement de ces sous-systèmes de communication pour des sites localisés, et pour un travail de maintenance temporaire, a un coût non négligeable. De plus, dans certains cas d'application où il s'agit d'un chantier en environnement hostile (radiations, conditions de température particulières, difficultés d'accès), un tel déploiement de modules de communication nécessite une intervention supplémentaire d'opérateurs humains qui sont exposés aux conditions de l'environnement. L'invention a pour objet de palier les inconvénients précités, en fournissant une solution de déploiement de moyens de communication sur un site localisé d'installation facilitée et de moindre coût. A cet effet, l'invention propose un dispositif portatif de télétransmission de données. Le dispositif comporte au moins deux modules de communication sans fil, chaque module de communication sans fil étant apte à établir une communication sans fil avec au moins un équipement distant selon un protocole de communication distinct donné, au moins un dispositif d'interconnexion permettant une communication de données entre lesdits modules de communication sans fil et un réseau filaire via une interface de communication avec ledit réseau filaire, le dispositif permettant de créer un système de communications selon lesdits au moins deux protocoles de communications distincts sur un site localisé, ledit système de communications étant accessible via ladite interface de communication. Avantageusement, le dispositif de télétransmission selon l'invention est un dispositif portatif, qui permet d'intégrer plusieurs modules de communication selon des protocoles de communication distincts, tout en fournissant un accès unique. Ainsi, l'installation d'une pluralité de sous-systèmes de communication sur un site localisé est grandement facilitée. Le dispositif selon l'invention peut également présenter une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prises indépendamment ou en combinaison : -il comporte un caisson en matière plastique rigide ventilé dans lequel sont positionnés les modules de communication et un ventilateur apte à assurer le refroidissement du dispositif ; - il comporte au moins une enveloppe de protection en matériau plastique souple, positionnée autour dudit caisson et munie d'au moins une ouverture d'aération ; - il comporte un caisson à parois métalliques dans lequel un refroidissement est assuré de façon passive par les parois et par un radiateur, et dans lequel sont positionnés les modules de communication, que chaque module de communication comportant au moins une antenne en saillie par rapport audit caisson ; - il comporte un mécanisme de mise en surpression permettant de lutter contre une incorporation de poussière ou de gaz de l'air ambiant dans le dispositif ; - il comporte des moyens aptes à relever la température à l'intérieur du caisson et des moyens de transmission de la température relevée via ladite interface de communication ; - il comporte une unité programmable connectée à au moins certains desdits modules de communication, qui est apte à recevoir des données acquises et à les mettre en forme selon un format d'interopérabilité prédéfini ; - chaque module de communication sans fil est connecté, directement ou par l'intermédiaire de l'unité programmable, au dispositif d'interconnexion ; - les données mises en forme sont transmises via ladite interface de communication à un système de supervision et de contrôle distant ; - le standard d'interopérabilité OPC-UA est utilisé pour des échanges de données entre l'unité programmable et le système de supervision et de contrôle distant ; - le standard d'interopérabilité OPC-UA est utilisé entre l'unité programmable et des équipements mobiles distants ; - au moins un desdits modules de communication est connecté audit dispositif d'interconnexion via un câble permettant de transporter des données et de la puissance électrique, ledit module de communication étant alimenté en puissance électrique via ledit câble ; - il comporte un bloc de prises d'alimentation branché à un bloc d'entrée d'alimentation électrique ; - il est apte à acquérir des données émises par des équipements distants qui sont des capteurs et des instruments de mesure fournissant des données de température, de dosimétrie, de radiamétrie, d'hygrométrie, de ventilation, d'environnement, d'audio et des flux vidéo. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique d'un système de communications selon l'invention, et - la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif de télétransmission selon l'invention. L'invention sera décrite plus particulièrement dans son application dans la mise en place d'un système de communications sur un site localisé, tel un chantier industriel, pour des applications d'installation ou de maintenance d'un tel site. Plus particulièrement, l'invention sera décrite dans son application pour usage dans un environnement hostile, par exemple un environnement à radiations ionisantes, rencontré par exemple sur des installations nucléaire. Il est à noter cependant que l'invention ne se limite nullement à ce type d'application, mais au contraire, s'applique d'une manière générale dans le cadre du déploiement d'un système de communications sur un site localisé. Comme illustré à la figure 1, l'invention propose un dispositif 10 de télétransmission de données, permettant de créer un système de communications 12 apte à réaliser des communications selon au moins deux protocoles sans fil distincts, le système de communications 12 étant apte à fonctionner autour du dispositif de télétransmission 10, créant ainsi un réseau de communications localisé. La portée des communications sans fil dans ce réseau de communications localisé est de l'ordre de quelques mètres à plusieurs centaines de mettre selon les protocoles. Le dispositif de télétransmission 10 est portable, et se présente par exemple sous la forme d'un caisson 14 en matière plastique rigide et ventilé. En variante, le caisson 14 est métallique, permettant ainsi une dissipation passive de la chaleur accumulée à l'intérieur du dispositif lorsqu'il est en fonctionnement. Dans ce mode de réalisation alternatif, un radiateur est également utilisé pour la dissipation de chaleur accumulée. De préférence, le dispositif de télétransmission 10 est apte à fonctionner en position fermée, comme illustré à la figure 1. Le dispositif de télétransmission 10 comprend une pluralité de modules de communication aptes à communiquer selon des protocoles de communication sans fil distincts, qui seront décrits de manière plus détaillée ci-après en référence à la figure 2. Une pluralité d'antennes de communication 16a à 16d, faisant partie de ces modules de communication permettent la mise en place de communications sans fil en émission/réception. Sur une des faces du caisson 14 est disponible une interface physique de connexion 18 permettant de brancher un câble 20 apte à véhiculer des données selon un protocole de communication prédéterminé. De préférence, l'interface physique de connexion 18 est un port de type RJ45. Le câble 20 réalise une liaison filaire avec un réseau de communications 22, auquel de multiples ordinateurs distants sont connectés. De préférence, le câble 20 est un câble Ethernet, permettant des transférer des données à très haut débit et sans risque de pertes de transmission. Le dispositif de télétransmission 10 comporte également un bloc d'entrée d'alimentation électrique 24, permettant l'alimentation en électricité du dispositif de télétransmission 10 par branchement sur une source d'électricité, par exemple une alimentation 230 Volts, 32Ampères. De plus, le dispositif de télétransmission 10 comporte, sur une des faces du caisson 14, une pluralité d'interfaces physiques de connexion 26, destinées à la connexion de divers équipements par exemple des caméras, ou autres équipements aptes à transmettre des données via une liaison filaire. Dans un mode de réalisation, le caisson 14 en plastique ventilé du dispositif de télétransmission 10 comporte une enveloppe 28 en vinyle ou un autre matériau plastique souple, équipée d'une ou plusieurs ouvertures d'aération 30. L'enveloppe 28 est mise en pression avec de l'air industriel de sorte qu'un courant d'air continu se forme autour du caisson 14, permettant une bonne ventilation de la surface du caisson 14. Avantageusement, une telle enveloppe de protection évite tout dépôt sur le caisson, ce qui permet d'éviter, en cas de rayonnements ionisants, usure et contamination du dispositif de télétransmission 10. Par ailleurs, une telle enveloppe permet plus généralement une protection par rapport à des conditions environnantes particulières, par exemple une forte chaleur. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux pour l'utilisation du dispositif de télétransmission 10 en environnement hostile. Selon un mode de réalisation alternatif, plusieurs enveloppes 28 sont superposées, permettant ainsi de limiter les risques de contamination et de prolonger la durée d'utilisabilité du dispositif de télétransmission 10 selon l'invention en environnement contaminé. Dans un mode de réalisation, le caisson 14 en métal non-ventilé du dispositif de télétransmission 10 est équipé d'un compresseur et d'un filtre à charbon permettant de forcer la circulation d'air propre à partir de l'air ambiant. Le dispositif de télétransmission 10 comporte également un mécanisme de mise en surpression permettant de lutter contre l'incorporation de poussière ou de gaz de l'air ambiant dans le dispositif. Comme illustré à la figure 1, le dispositif de télétransmission 10 permet donc de créer un système de communication localisé 12 sans fil, multi-protocoles de communication. Dans l'exemple non limitatif de la figure 1, le dispositif de télétransmission 10 permet de déployer un système de communications permettant des communications sans fil selon plusieurs protocoles avec des équipements distants, qui peuvent être des équipements mobiles, par exemple avec un téléphone DECT 32, une tablette ou un ordinateur portable 34, via une connexion WiFi selon le protocole IEEE802.11, un appareil de mesure, par exemple un dosimètre, apte à communiquer selon le protocole BlueTooth (IEEE802.15.1) ou ZigBee (IEEE 802.15.4). D'une manière plus générale, une communication selon plusieurs protocoles de communication sans fil Pi, P2, P3 est réalisable grâce au dispositif de télétransmission 10. De plus, le dispositif de télétransmission 10 offre également une interface de communication distante unique, via l'interface de connexion physique 18. La figure 2 illustre plus en détail, de manière schématique, un dispositif de télétransmission 10 selon un mode de réalisation de l'invention. Les éléments déjà décrits en référence à la figure 1 portent les mêmes références numériques sur la figure 2. Le dispositif de télétransmission 10 comporte un bloc de prises d'alimentation 40, de préférence équipé d'un système parafoudre, branché électriquement au bloc 24 et permettant le branchement de fils pour l'alimentation électrique de plusieurs éléments du dispositif de télétransmission 10. Le dispositif de télétransmission 10 comprend un ventilateur 42, permettant la dissipation de chaleur accumulée notamment en cas de fonctionnement à caisson 14 fermé. Plusieurs modules de communication, notés 44a à 44d dans l'exemple de la figure 2 sont intégrés dans le dispositif de télétransmission de donnéesl O. Ces modules de communication sont des émetteurs-récepteurs d'ondes électromagnétiques, aptes à fonctionner dans des bandes de fréquence prédéfinies. Dans le mode de réalisation illustré, un premier module de communication 44a permet la communication selon le protocole DECT, un deuxième module de communication 44b permet la communication selon le protocole WiFi, un troisième module de communication 44c permet la communication selon le protocole ZigBee et un quatrième module de communication 44d permet la communication selon un protocole de communication propriétaire. Par exemple, lorsque l'invention est utilisée sur un chantier, le module de communication 44a met en place un réseau de communication audio, le module 44b met en place un réseau de type WiFi, utilisé notamment pour dialoguer avec une tablette 34 utilisée par un opérateur intervenant sur le chantier, une connexion avec une caméra installée sur le chantier, une acquisition de certaines balises du chantier, une acquisition de données d'un appareil de mesure, par exemple un radiamètre apte à communiquer selon le protocole WiFi. Le module 44c permet l'acquisition des données de télédosimétrie. Enfin, le module 44d permet de communiquer avec des équipements spécifiques existants. De préférence, les modules de communication 44a à 44d mis en place ont une puissance isotrope rayonnée équivalente ou PIRE limitée, de l'ordre de 50 mW afin de prévenir le risque CEM (compatibilité électromagnétique) sur une distance raisonnable. Bien évidemment, le nombre et le type de protocoles de communication considérés n'est pas limitatif. Chaque module de communication 44a-44d comporte des ports de sortie 46a à 46d, permettant de connecter le module à un dispositif d'interconnexion 50, qui est un commutateur réseau administrable. Chaque module de communication 44a à 44d peut présenter plusieurs ports de sortie, mais seul un port par module est représenté à la figure 2. Par exemple, le module 44a comporte un port 46a de type High PoE, permettant la connexion à un port 52 du dispositif d'interconnexion 50 via un câble 54a, le câble 54a étant apte à transporter des données et de la puissance électrique. Ainsi, le module 44a est également alimenté électriquement via ce câble 54a. En variante, une liaison de données uniquement est effectuée via le câble 54a, le module 44a étant alimenté en électricité via une autre prise. De manière analogue, le module 44b comporte un port 46b de type High PoE, permettant la connexion à un port 56 du dispositif d'interconnexion 50 via un câble 54b, le câble 54b étant apte à transporter des données et de la puissance électrique. Les modules 44c et 44d comportent chacun un port 46c, 46d de type Ethernet, permettant la connexion à un concentrateur réseau 58. Le concentrateur réseau 58 est connecté à une unité programmable 60 d'acquisition et de mise en forme des données, via une interface 62, de type port Ethernet par exemple. L'unité programmable 60 comporte une autre interface 64 de type port Ethernet, permettant la connexion via un câble à un port 66 du dispositif d'interconnexion 50. Le dispositif d'interconnexion 50 comporte une pluralité d'autres ports de connexion 68, et un port 70, de type port Ethernet, apte à être connecté à l'interface de connexion physique 18, permettant ainsi la communication, via le réseau de communication filaire 22, à un système de supervision et de contrôle 80 distant. De préférence, la connexion est effectuée au moyen d'une fibre optique, permettant un accès réseau à très haut débit. L'unité programmable 60 est apte à mettre en forme les données relatives aux équipements du site localisé, par exemple les données fournies par des équipements distants qui sont des capteurs de température, de pression, de radiamétrie, les données étant récupérées via les modules de communication 44a à 44d, dans un format d'interoperabilité des données, et de les servir via le port de communication 18 selon un protocole d'interopérabilité, par exemple OPC UA (« OLE for process control - Unified Architecture »). Ce protocole d'interopérabilité est notamment utilisé par les systèmes de supervision et de contrôle, connus sous l'acronyme SCADA (« Supervisory Control and Data Acquisition »). Le fait de fournir des données formatées selon un protocole d'interopérabilité permet l'utilisation distante de tout système de supervision et de contrôle de type SCADA, quel que soit le type d'équipements distants (capteurs ou instruments de mesure) avec lesquels s'effectuent les communications sans fil et quels que soient les protocoles de communication sans fil utilisés. En effet, pour la partie supervision et contrôle à distance, un changement d'équipement physique et /ou de protocole de communication au niveau physique est transparent, toutes les communications entre le système de supervision et de contrôle 80 et le site localisé s'effectuant via une interface unique, selon un format de données standardisé. Avantageusement, un modèle de données OPC UA de chaque voie d'acquisition des données, par exemple pour la dosimétrie, pour la température, pour le débit d'équivalent de dose etc. à partir des modules de communication est défini et mémorisé dans l'unité programmable 60. De plus, un modèle global de chantier standard selon le format OPC UA est également prédéfini. Ce modèle global est partagé avec le système de supervision et de contrôle 80. Il est alors possible, depuis le système de supervision et de contrôle 80, d'interroger les voies d'acquisition de données disponibles et de mettre à jour automatiquement les données pouvant être partagées, via l'unité programmable 60. A titre d'illustration, un chantier utilisant un équipement A ou un équipement B pour acquérir la même information comme la température par exemple est 'transparent' car le modèle OPC UA expose toujours la donnée de la même manière pour le SCADA. En variante, le boitier 60 est un fédérateur de données par exemple avec des équipements mobiles dialoguant eux-mêmes selon OPC UA. Le boitier 14 réalise donc des acquisitions OPC UA, fédère les données et les expose selon le même protocole OPC UA aux différents SCADA exploitant ces données. Lesdits équipements mobiles sont des boitiers électroniques concentrateurs de données embarqués par les intervenants et en communication sans fil avec le dispositif de télétransmission 10 selon un protocole d'échange comme OPC UA. Grâce au dispositif de télétransmission selon l'invention il est possible, en outre, de contrôler à distance les modules de communication 44a à 44d, de détecter des éventuelles erreurs au niveau des sous-systèmes de communication, d'administrer ces sous-systèmes de communication, par exemple de redémarrer chacun des modules de communication 44a à 44d. En particulier, il est possible de détecter un niveau de qualité de transmission/réception du signal transmis ou reçu par un des modules de communication. En cas de qualité insuffisante, il est possible de se prémunir contre l'apparition de panne par des actions préventives de maintenance éventuellement distantes. Dans un mode de réalisation, une acquisition de la température interne du dispositif d'interconnexion 50 est prévue, ainsi qu'une acquisition de la température à l'intérieur du caisson 14, obtenue par un capteur de température placé à l'intérieur du caisson. Ainsi, il est possible de surveiller le niveau de dissipation thermique à l'intérieur du dispositif de télétransmission afin d'éviter toute surchauffe et tout endommagement des composants électroniques. Il est à noter qu'un dispositif de télétransmission selon l'invention permet de créer un système de communications de portée locale. Pour couvrir un site de grand périmètre, il est prévu de déployer plusieurs tels dispositifs de télétransmission, chacun connecté indépendamment au réseau filaire de communications comme décrit ci-dessus. Vu du système de supervision et de contrôle 80, toutes les données du chantier sont accessibles via une interface unique. Par exemple, des dispositifs de télétransmission selon l'invention sont positionnés en fonction de la géométrie ou pour satisfaire un critère comme par exemple, la qualité de service. REVENDICATIONS1.- Dispositif (10) portatif de télétransmission de données, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux modules de communication (44a, 44b, 44c, 44d) sans fil, chaque module de communication (44a, 44b, 44c, 44d) sans fil étant apte à établir une communication sans fil avec au moins un équipement (32, 34, 36) distant selon un protocole de communication (P1, P2, P3) distinct donné, au moins un dispositif d'interconnexion (50) permettant une communication de données entre lesdits modules de communication (44a, 44b, 44c, 44d) sans fil et un réseau filaire (22) via une interface de communication (18) avec ledit réseau filaire, le dispositif (10) permettant de créer un système de communications (12) selon lesdits au moins deux protocoles de communications (P1, P2, P3) distincts sur un site localisé, ledit système de communications (12) étant accessible via ladite interface de communication (18). 2.- Dispositif portatif de télétransmission de données selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un caisson (14) en matière plastique rigide ventilé dans lequel sont positionnés les modules de communication (44a, 44b, 44c, 44d) et un ventilateur (42) apte à assurer le refroidissement du dispositif. 3.- Dispositif portatif de télétransmission de données selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une enveloppe (28) de protection en matériau plastique souple, positionnée autour dudit caisson (14) et munie d'au moins une ouverture d'aération (28). 4.- Dispositif portatif de télétransmission de données selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un caisson (14) à parois métalliques dans lequel un refroidissement est assuré de façon passive par les parois et par un radiateur, et dans lequel sont positionnés les modules de communication (44a, 44b, 44c, 44d), et en ce que chaque module de communication (44a, 44b, 44c, 44d) comporte au moins une antenne (16a, 16b, 16c, 16d) en saillie par rapport audit caisson (14). 5.- Dispositif portatif de télétransmission de donnée selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme de mise en surpression permettant de lutter contre une incorporation de poussière ou de gaz de l'air ambiant dans le dispositif. 6.- Dispositif portatif de télétransmission de données selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens aptes à relever la température à l'intérieur du caisson (14) et des moyens de transmission de la température relevée via ladite interface de communication (18). 7.- Dispositif portatif de télétransmission de données selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une unité programmable (60) connectée à au moins certains desdits modules de communication (44a, 44b, 44c, 44d), qui est apte à recevoir des données acquises et à les mettre en forme selon un format d'interopérabilité prédéfini. 8.- Dispositif portatif de télétransmission de données selon la revendication 7, caractérisé en ce que chaque module de communication (44a, 44b, 44c, 44d) sans fil est connecté, directement ou par l'intermédiaire de l'unité programmable (60), au dispositif d'interconnexion (50). 9.- Dispositif portatif de télétransmission de données selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que les données mises en forme sont transmises via ladite interface de communication (18) à un système de supervision et de contrôle (80) distant. 10- Dispositif portatif de télétransmission selon la revendication 9, caractérisé en ce que le standard d'interopérabilité OPC-UA est utilisé pour des échanges de données entre l'unité programmable (60) et le système de supervision et de contrôle (80) distant. 11.- Dispositif portatif de télétransmission selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le standard d'interopérabilité OPC-UA est utilisé entre l'unité programmable (60) et des équipements mobiles distants. 12.- Dispositif portatif de télétransmission de données selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en qu'au moins un desdits modules de communication (44a, 44b) est connecté audit dispositif d'interconnexion (50) via un câble (54a, 54b) permettant de transporter des données et de la puissance électrique, ledit module de communication (44a, 44b) étant alimenté en puissance électrique via ledit câble (54a, 54b). 13.- Dispositif portatif de télétransmission de données selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte un bloc (40) de prises d'alimentation branché à un bloc d'entrée d'alimentation électrique (24). 14.- Dispositif portatif de télétransmission de données selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est apte à acquérir des données émises par des équipements distants qui sont des capteurs et des instruments de mesure fournissant des données de température, de dosimétrie, de radiamétrie, d'hygrométrie, de ventilation, d'environnement, d'audio et des flux vidéo.10