Brevet FR3038185A1 — publié le 20161230

Capteur émettant vers un téléphone mobile La présente invention concerne en général la connexion de capteurs à un réseau de télécommunications. L'art antérieur à l'invention connaît des capteurs de grandeurs physiques diverses comme des sonomètres, des capteurs de pression, de température ou de pollution. Ces capteurs sont très utiles en environnement urbain pour mesurer des informations de l'environnement. L'art antérieur à l'invention connaît aussi des réseaux de télécommunications qui permettent la transmission à grande distance de données représentant de la voix ou de la vidéo. Notamment des réseaux IP (« Internet Protocol ») sont utilisés par les réseaux de télécommunications de l'art antérieur. L'art antérieur connaissant aussi des réseaux de capteurs, il existe un besoin de longue date pour créer un réseau de capteurs au moyen d'un réseau de télécommunications afin de centraliser les mesures de ces capteurs, à des fins de statistiques ou de prévision. Pour cela, une interface avec le réseau de télécommunications est, au minimum, à installer sur les capteurs. Cependant, dans l'art antérieur, les capteurs sont optimisés en consommation d'énergie pour en minimiser les coûts de maintenance en maximisant leur autonomie. Il n'est donc pas simple de les relier à un réseau de télécommunications car l'interface vers ce réseau devant émettre vers une antenne du réseau, nécessite une dépense d'énergie non compatible avec l'autonomie du capteur, en pratique. De plus, dans le cas où l'on pourrait augmenter la réserve d'énergie d'un capteur, dans la mesure nécessaire à alimenter un émetteur compatible avec le réseau de télécommunications, un tel émetteur serait incompatible avec la métrologie du capteur en constituant une source de perturbations électromagnétiques d'autant plus importante que sa puissance et sa zone de couverture sont étendues. Le coût des blindages magnétiques qui devrait en résulter serait manifestement incompatible avec le coût d'un capteur. Dans l'art antérieur, les capteurs ne sont donc pas munis d'une interface basse consommation avec un réseau de télécommunications. Ce qui n'autorise pas leur mise en oeuvre simplifiée en réseau de capteurs, notamment à l'échelle d'un territoire. L'art antérieur à l'invention connaît aussi des terminaux mobiles ou téléphones mobiles ou portables, qui sont connectés à un réseau de télécommunications par une interface utilisant des signaux utilisant des radiofréquences. Ils permettent de se connecter à un réseau de télécommunication par des protocoles radiofréquences connus dits « 3G » ou «4G » pour les moyennes distances ainsi que par des points d'accès utilisant des technologies WIFI ou Bluetooth pour des courtes distances. Un terminal mobile possédant par nature une interface avec un réseau de télécommunications, il pourrait être envisagé de lui adjoindre des capteurs ou encore d'utiliser ceux qu'il embarque nativement. Toutefois, ce mode d'utilisation souffrirait des mêmes inconvénients que ceux mentionnés précédemment : diminution de l'autonomie du terminal mobile à cause de 3038185 2 l'alimentation du capteur, potentiel impact sur la métrologie du capteur à proximité de cette interface de communication perturbatrice des mesures. Dans l'art antérieur, les téléphones portables peuvent être munis de capteurs mais ne répondent pas au besoin exprimé par le déploiement d'un réseau de capteurs indépendants. 5 Par ailleurs l'art antérieur connaît des interfaces de communication basse consommation parce qu'elles opèrent en champ proche comme la technologie NFC ou la technologie Bluetooth basse consommation, dite BEACON ou i-Beacon. La lecture par un téléphone portable d'un capteur muni d'une interface en champ proche se heurte toutefois à la nécessité de localiser le capteur et donc de munir soit le téléphone mobile soit le capteur d'une interface vers un système global de 10 positionnement ou « GPS » (« en anglais « Global positioning system»). Toutefois, un tel système étant global donc dispendieux en énergie, l'ajout d'un tel système GPS et d'une interface NFC à un capteur ne serait pas retenu en pratique par un homme du métier des capteurs dans la recherche d'une connexion basse consommation et métrologique d'un capteur à un réseau de télécommunication. 15 L'art antérieur à l'invention connaît aussi des balises contextuelles ou balises, à identifiant unique, utilisant des technologies de communication en champ proche, comme notamment la technologie NFC (en anglais « Near field communication »), qui permet de transmettre un identifiant unique invariable associé à une balise dans une base de données globale, à des fins de localisation d'un terminal mobile. Ces balises ne sont toutefois pas utilisables telles quelles par un ou des capteurs, ne 20 servant qu'à localiser le téléphone mobile équipé d'un lecteur de balise, lors de la lecture. Elles sont, en effet, munies d'une mémoire statique ou à lecture seule ou ROM, de contenu fixe ou invariable, égal à l'identifiant unique et invariable de la balise. Dans l'art antérieur, les balises ne sont donc pas munies de capteurs et ne semblent pas adaptées à être utilisées conjointement à des capteurs. 25 Par ailleurs, l'art antérieur connaît des mémoires dynamiques ou RAM, adaptées à la lecture et à l'écriture de données ainsi qu'à la conservation des données entre l'écriture et la lecture. Dans ce contexte, l'invention concerne un dispositif comprenant une balise à identifiant unique et un capteur, la balise comprenant une mémoire statique , la mémoire statique comprenant un identifiant 30 unique, la balise comprenant une mémoire dynamique et la balise comprenant une interface de communication sans contact émettant vers un terminal mobile, dans lequel le capteur est relié à la mémoire dynamique, dans lequel l'interface de communication est reliée à la mémoire statique et dans lequel l'interface de communication est reliée à la mémoire dynamique. Dans des variantes : 35 - l'interface de communication est une interface NFC (« Near Field Communication »). - l'interface de communication est une interface Bluetooth basse consommation (« Bluetooth low energy »). - le capteur est un capteur physique. 3038185 3 - le capteur est un capteur chimique. - la balise est disposée sur un mobilier urbain. - la balise est disposée dans un véhicule. - le capteur physique est un sonomètre. 5 - le capteur chimique est un capteur de monoxyde de Carbone (CO). L'invention concerne aussi un procédé comprenant les étapes suivantes : - recevoir une mesure d'un capteur dans une balise à identifiant unique - émettre la mesure et l'identifiant unique de la balise, depuis la balise, vers un terminal mobile relié 10 à un réseau de télécommunications. Dans une variante du procédé, il comprend l'étape supplémentaire suivante : - émettre la mesure et l'identifiant unique de la balise, depuis le terminal mobile, vers le réseau de télécommunications. 15 On constate que le dispositif de l'invention permet de résoudre avec des moyens simples le problème de la transmission à longue distance des mesures d'un ensemble de capteurs par un réseau de télécommunications, rendant ces capteurs communicants à grande échelle. Partant d'un réseau de balises émettant chacune un identifiant unique dont la lecture sans contact peut être effectuée sur un téléphone mobile, relié à un réseau de télécommunication, la 20 modification de chaque balise en lui adjoignant un capteur et en faisant émettre à chaque balise l'identifiant et la mesure du capteur auquel a été associé la balise, permet par transmission au réseau de télécommunications via un terminal mobile recevant l'émission de la balise d'un message contenant l'identifiant et la mesure de disposer sur ce réseau des moyens de constituer un réseau de capteurs communicants à l'échelle du réseau, c'est-à-dire à une échelle globale. 25 Le réseau de capteurs obtenu est occasionnel et collaboratif, au sens que la mesure n'est transmise que lorsque qu'un téléphone portable relié au réseau de télécommunications lit la balise et est programmé pour transmettre la mesure en plus de l'identifiant unique de la balise, ce qui implique la collaboration de l'utilisateur du téléphone. Un tel réseau de capteurs est, de façon remarquable, extrêmement économique en énergie puisque 30 l'ensemble de la transmission ne correspond qu'à l'allongement de l'identifiant unique de la balise dans le message envoyé au téléphone portable, ce qui impacte a minima sur l'autonomie du téléphone et de la balise. Un tel réseau de capteurs est aussi extrêmement respectueux de la métrologie du capteur, les puissances d'émission en champ proche étant très faibles. 3038185 4 Un tel réseau de capteurs permet de plus, en lien avec une base de données globale d'identifiants uniques reliée au réseau et associés à un contexte de la balise (localisation géographique absolue en longitude latitude ou relative à un objet en déplacement comme un bus) d'obtenir la localisation du capteur lu, ainsi que la date de mesure, au temps de latence près du réseau de télécommunication. 5 Ce résultat est obtenu sans nécessiter de moyens de localisation globaux de la position de l'utilisateur dans le réseau de télécommunications ou par un système GPS. Il est ainsi possible de présenter à un utilisateur des mesures issues d'un grand nombre de capteurs et notamment de capteurs montés sur des balises voisines de la balise qu'il lit, si l'utilisateur accepte de transmettre la valeur du capteur relié à la balise, pour lui permettre de comparer les grandeurs 10 physiques d'intérêt pour l'utilisateur au lieu de lecture, par référence à son voisinage. Le réseau de balises est donc utilisé non seulement pour localiser des points d'intérêt mais pour fournir des informations contextuelles comparatives sur un voisinage du point d'intérêt. Dans le cas d'une mesure de niveau sonore, un utilisateur qui transmet des informations sur le niveau sonore à un arrêt d'autobus pourra obtenir celui des balises à d'autres arrêts et choisir l'arrêt 15 qu'il souhaite utiliser en fonction de ce critère. Il en serait de même pour la température ou toute autre grandeur. L'invention sera mieux comprise en liaison avec la liste des figures dans laquelle : 20 La figure 1 représente le dispositif de l'invention avec une balise NFC et un capteur qui est un sonomètre dans lequel la balise a été modifiée pour émettre en même temps que son identifiant unique une valeur du niveau sonore mesuré par le capteur. La balise est sans contact et émet vers un terminal mobile. 25 Dans un premier mode de réalisation de l'invention, en référence à la figure 1 pour les numéros entre parenthèses, on utilise un capteur (1) qui est un sonomètre muni d'une interface de sortie pour rendre disponible la mesure du sonomètre. Cette interface peut être un connecteur ou une interface sans contact du type «Zigbee». La balise est munie d'une mémoire ROM (2) contenant un identifiant unique de la balise et d'une 30 interface de communication de cette valeur via une interface de communication NFC (3), sans contact, fonctionnant en champ proche et émettant de manière suffisante pour être captée par un téléphone mobile(5). Le niveau d'émission de cette interface sera défini en fonction de la distance de lecture acceptable par le terminal mobile et de la puissance acceptable pour ne pas perturber la métrologie du capteur, via des interférences électromagnétiques avec les circuits du capteur. 35 La balise est aussi munie d'une mémoire RAM(4), modifiable en lecture et écriture et connectée au capteur dans la mesure nécessaire à recevoir la mesure émise par le capteur et à la conserver en vue d'une lecture de la mesure en même temps que l'identifiant unique, par un téléphone mobile. 3038185 5 Le capteur(1) est relié à la RAM (4) et l'interface de communication (3) est reliée à la ROM (2) et à la RAM(4). L'interface de communication (3) est programmée pour émettre un message comprenant l'identifiant unique, contenu dans la ROM(2), et la mesure du capteur, contenue dans la RAM(4), vers le téléphone portable (5), relié à un réseau de télécommunications. 5 Pour un microcontrôleur assurant la fonction de lire la ROM et de l'émettre via l'interface NFC, il sera suffisant de rendre contigües, de façon logique, les plages d'adresses de la ROM et de la RAM dans la plage d'adressage du microcontrôleur et de faire lire au microcontrôleur un longueur mémoire définie comme la somme des longueurs ou du nombre de cellules mémoires de la ROM et de la RAM, pour obtenir avec une économie de moyens maximale la lecture et donc l'émission de l'identifiant 10 unique et de la mesure du capteur via l'interface de communication NFC de la balise, vers le téléphone mobile. Alternativement, on pourra programmer par un circuit intégré comme un VLSI ou aussi bien par un microcontrôleur, une lecture de deux plages mémoires disjointes, celle de la ROM et celle de la RAM, en séquence pour les faire émettre conjointement via l'interface de communication de la balise. 15 Une émission via le téléphone portable de ces deux informations dans un même message IP ou http pourra alors être effectuée par le téléphone en changeant la longueur du message associé à la transmission de l'identifiant unique sur le réseau IP de télécommunication relié au téléphone portable. Si la longueur de l'identifiant a été prévue comme variable dans un standard du réseau de télécommunications, il sera ainsi possible de faire entrer directement le changement mettant à 20 disposition la mesure du capteur, dans un standard existant. Les deux modifications conjointes de la balise par adjonction d'une mémoire dynamique recevant une mesure d'un capteur et l'émission conjointe par la balise, d'un identifiant invariable et unique de la balise en même temps que la mesure du capteur apparaît donc comme un dispositif et un procédé d'intégration souples pour la connexion de capteurs à un réseau de télécommunications existant. 25 Avantageusement, la balise en champ proche, par exemple NFC ou BEACON, est associée au niveau d'un réseau de télécommunications avec l'adresse d'une application ou d'un service applicatif, délivrant à l'utilisateur les horaires des bus passant par l'abri ou station d'autobus sur lequel est installée la balise. Pour cela, une base de données associant les étiquettes ou balises à une 30 localisation ou un contexte de la balise sera maintenue au niveau global. La précision de localisation de l'étiquette ou balise sera égale à celle de la localisation du terminal pour la lecture en champ proche. En fonction des technologies utilisées, cette distance pourra être de quelques centimètres à quelques dizaines de mètres. On pourra accorder cette distance à la précision et à la métrologie du capteur souhaitée, compte- 35 tenu des puissances d'émission et de la variation de la grandeur physique mesurée avec la distance. Grâce à une telle base de données, des balises selon l'invention peuvent être associées en réseau à une application délivrant les niveaux sonores des stations de bus voisines ou situées sur la ligne, de façon à informer l'utilisateur sur des grandeurs d'intérêt de son environnement par une cartographie permettant de comparer son voisinage à son lieu de lecture de la balise. 3038185 6 L'association de points d'intérêt géographiques ou contextuels avec des grandeurs d'intérêt environnementales et contextuelles pertinentes pour l'utilisateur permet par ailleurs une acceptation de transmission de ces données à grande échelle, augmentant la quantité de données collectée par un réseau de capteurs associés à des balises modifiées selon la présente description. 5 Avec d'autres capteurs, des grandeurs environnementales ( température, pression, hygrométrie, ...) d'intérêt pour un utilisateur peuvent aussi être aisément collectées et présentées à l'utilisateur muni d'un simple terminal mobile, sans que les capteurs soient munis d'interface de télécommunication compatible avec un réseau de téléphonie, ce qui permet d'utiliser les moyens de communication prévus pour ces capteurs, moyens qui sont ainsi optimisés en énergie pour communiquer avec la 10 balise. Une connexion par fil sur un circuit imprimé commun à la balise et au capteur ou par câble et connecteur ou sans contact par interface Zigbee sont ainsi envisageables entre le capteur et la balise, sans sortir de l'enseignement de l'invention. Pour une interface sans contact comme par exemple Zigbee, la balise sera munie d'une interface de réception compatible Zigbee. De même, d'autres technologies pour l'émission de la mesure d'un capteur peuvent être utilisées, 15 dès l'instant que la balise est dotée d'un module de lecture correspondant. Une technologie RFID est ainsi envisageable. L'invention permet donc en modifiant une balise émettant seulement un identifiant unique vers un téléphone mobile, par adjonction d'un capteur et par modification de l'émetteur de la balise pour lui faire émettre la mesure du capteur et l'identifiant unique, d'intégrer le capteur à un réseau de 20 téléphonie mobile existant et rendre ce capteur communicant à grande échelle. L'invention est susceptible d'application industrielle dans le domaine des réseaux de capteurs. Au sens de la présente demande, le mot "relié" est entendu comme signifiant pour deux éléments (notamment capteurs, mémoires, interfaces de communication, ... ) l'existence de moyens d'échanger de l'information entre ces deux éléments. REVENDICATIONS1. Dispositif caractérisé en ce qu'il comprend une balise à identifiant unique et un capteur(1), la balise comprenant une mémoire statique (2), la mémoire statique 5 comprenant un identifiant unique, la balise comprenant une mémoire dynamique(4) et la balise comprenant une interface de communication sans contact (3) émettant vers un terminal mobile(5), dans lequel le capteur(1) est relié à la mémoire dynamique(4), dans lequel l'interface de communication(3) est reliée à la mémoire statique(2) et dans lequel l'interface de communication(3) est reliée à la mémoire 10 dynamique(4). [2] Dispositif selon la revendication 1 dans lequel l'interface de communication(3) est une interface NFC (« Near Field Communication »). [3] Dispositif selon la revendication 1 dans lequel l'interface de communication(3) est une interface Bluetooth basse consommation (« Bluetooth low energy »). 15 [4] Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le capteur(1) est un capteur physique. [5] Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le capteur(1) est un capteur chimique. [6] Dispositif selon la revendication 1 20 mobilier urbain. [7] Dispositif selon la revendication 1, véhicule. [8] Dispositif selon la revendication 4, sonomètre. 25 [9] Dispositif selon la revendication 5, de monoxyde de Carbone (CO). [10]Procédé comprenant les étapes suivantes : - recevoir une mesure d'un capteur dans une balise à identifiant unique - émettre la mesure et l'identifiant unique de la balise, depuis la balise, vers un 30 terminal mobile relié à un réseau de télécommunications. [11]Procédé selon la revendication 10, comprenant l'étape supplémentaire suivante : - émettre la mesure et l'identifiant unique de la balise, depuis le terminal mobile, vers le réseau de télécommunications. , dans lequel la balise est disposée sur un dans lequel la balise est disposée dans un dans lequel le capteur physique est un dans lequel le capteur chimique est un capteur