Brevet FR3051312A1 — publié le 20171117

La présente invention concerne un système de commande pour la commande et la supervision à distance de luminaires, et trouve une utilisation en particulier pour les lampadaires destinés à l'éclairage public. La nécessité de la réduction des dépenses énergétiques, tant d'un point de vue environnemental, que d'un point de vue économique, ne fait plus débat. L'éclairage public s'inscrit dans cette perspective, et des solutions innovantes doivent être développées pour répondre à cette volonté de réduction de la consommation d'énergie, tout en permettant de garder, voire d'améliorer, une facilité de maintenance et d'installation du matériel en se conformant aux réglementations en vigueur. La mise en réseau de lampadaires est une solution qui est envisagée pour contrôler l'éclairage, par exemple, d'une zone urbaine, ou d'une portion de route. Il peut être utile de pouvoir contrôler l'éclairage en fonction d'au moins un facteur tel que le nombre de passants qui circulent dans une zone urbaine pendant une plage horaire. De même, sur une section de voie routière, le suivi d'au moins un véhicule en intégrant des données telles que sa vitesse peut être utilisé à des fins de ne mettre en fonctionnement que des lampadaires directement là où se situe ledit véhicule. Un tel contrôle de l'éclairage en fonction des besoins mesurés permet une économie considérable en termes de dépense d'énergie, et est recherchée dans une optique de s'inscrire dans une dynamique de développement durable. Dans cet optique, le recourt à un réseau maillé est intéressant à plusieurs égards, car il permet de pouvoir assurer le contrôle d'une zone urbaine ou d'au moins une section de route de manière centralisée, et il permet une communication entre chacune des mailles au travers d'un échange des données, filaire ou non, acquises directement par les mailles voisines. 3051312 2 La télégestion d'un éclairage publique est connue de la demande EP 1 201 010, cependant une telle commande à distance de l'éclairage ne peut répondre à tous les besoins pour une adaptation en temps réel à la configuration et aux différents paramètres du site qui doit être 5 éclairé. La présente invention vise à pallier les inconvénients de l'art antérieur, et concerne à cet effet, selon un aspect, un système de communication pour la commande à distance d'au moins une unité de 10 luminaires comprenant une antenne, caractérisé en que ladite antenne est une antenne active et en ce que ledit système de communication comporte : - un boîtier de contrôle contenant de l'électronique embarquée ; et 15 - un moyen de connexion qui relie ledit boîtier de contrôle à la susdite antenne. Une antenne active est une antenne qui comprend un boîtier d'antenne des composants adaptés pour l'émission et la réception de données positionnés dans le boîtier d'antenne. L'émission et la 20 réception de données est réalisé par un moyen de communication. Le moyen de communication utilisent au moins une des modalités suivantes : les ondes hertziennes, par exemple UHF (acronyme de Ultra Haute Fréquence), lumineuses, par exemple infrarouges, sonores, par exemple infrasonores ou ultrasonores et/ou des spécifications de 25 communication sur un réseau, par exemple Bluetooth (marque déposée), Wi-fi (marque déposée) ou ZigBee (marque déposée). Le moyen de communication préféré est les ondes radiofréquences (RF). Une telle antenne active peut être associée au 30 boîtier de commande selon un grand nombre de configuration, et la distance entre le boîtier et l'antenne n'est pas un facteur limitant. Grâce à cet agencement, il n'est pas nécessaire de relier le boîtier de contrôle à l'antenne par un câble coaxial, car l'antenne active intègre tous les moyens nécessaires à l'émission et à la réception des données par les 3051312 3 ondes radiofréquences. Le recourt à l'utilisation d'un câble coaxial est évitée du fait du coût relativement élevé du câble coaxial, et de plus une telle connexion coaxiale n'a pas la robustesse souhaitée, le câble coaxial est fragile. En outre, l'utilisation d'un tel câble coaxial 5 occasionne des pertes de signal sur des grandes longueurs de fils. Le moyen de connexion du système de communication tel que décrit précédemment dans le cadre de l'invention, est avantageusement un bus de communication comprenant un câble deux brins, consistant en deux 10 fils conducteurs enveloppés dans une gaine en plastique. Un tel câble deux brins permet, outre la transmission de données, l'apport d'énergie électrique. Le bus de communication peut comprendre plus d'un câble, l'ensemble de ces câbles pouvant être agencé selon un ensemble qualifié de nappe de câbles. De la sorte, l'usage de câble coaxial est évité 15 contrairement aux antennes passives, il devient alors possible de positionner le boîtier à une distance de plusieurs mètre de l'antenne sans perte de signal. Il est possible grâce à ces caractéristiques de positionner l'antenne sur le capot du lampadaire pour augmenter le rayon d'action de l'antenne, et, se faisant de placer le boîtier de commande en pied de mât 20 pour faciliter la maintenance. Le boîtier de contrôle comprend avantageusement une unité de stockage de données pour la mémorisation des caractéristiques de la consommation électrique. Les caractéristiques de la consommation 25 électrique sont de préférence les paramètres suivant : la puissance, le courant, la tension, le facteur de puissance, et le nombre d'heures allumages. Le suivi de la consommation est alors gardé en mémoire, ce qui permet de pouvoir optimiser la maintenance du réseau de lampadaire. 30 Le boîtier de contrôle comprend avantageusement au moins une entrée, de préférence deux entrées, prévue(s) pour la connexion avec un capteur sélectionné parmi au moins un des capteurs suivant : un détecteur de présence, un détecteur de luminosité et un détecteur de température. De manière alternative ou en combinaison avec ce qui 3051312 4 précède, le capteur est avantageusement un capteur comprenant une interface de sortie à niveau logique (c'est-à-dire une sortie fonctionnant en mode binaire), tout type de capteur comprenant une telle interface de sortie à niveau logique pouvant être connecté avec ledit boîtier. Un tel 5 boîtier de contrôle permet d'avoir une solution centralisée qui gère, et optimise, les données perçues au sein du lampadaire et les données reçues depuis les autres lampadaires au travers de l'antenne RF. Avantageusement, l'antenne active comprend au moins un capteur. 10 De tels capteurs sont positionnés idéalement à l'intérieur du boitier de l'antenne active. Ces capteurs peuvent être de toute sorte (température, humidité, qualité d'air, luminosité, etc..) avec des interfaces analogiques ou logiques. Ces données provenant des capteurs peuvent être ensuite réacheminés vers un central de gestion à travers un réseau ZigBee de 15 points lumineux et via des passerelles de communication. Le boîtier de contrôle comprend avantageusement une unité de traitement apte à contrôler l'intensité lumineuse d'un lampadaire en fonction des données acquises par au moins un capteur, tels que les 20 capteurs décrits précédemment dans le cadre de l'invention, ou en fonction de données intégrées dans ledit boîtier. Les données intégrées sont des données acquises par une programmation prédéfinie dans le boitier mettant en oeuvre un logiciel d'installation et de supervision. Grâce à ces données il est possible de contrôler l'intensité lumineuse en réaction 25 suivant les paramètres mesurés par le capteur ou par la programmation définie (par exemple le niveau de luminosité souhaité selon des tranches horaires). Ainsi, tout est centralisé dans le boîtier pour pouvoir réagir localement à une situation telle qu'une baisse de la fréquentation d'un site mesuré au travers d'un capteur de présence, à laquelle on adapte 30 l'éclairage en diminuant l'intensité lumineuse. La présente invention concerne en outre un lampadaire comprenant un mât, une lanterne contenant au moins un moyen d'éclairage, et un système de communication tel que décrit précédemment, dans lequel 3051312 5 ladite lanterne comporte un capot comprenant l'antenne active du système de communication. L'antenne s'érige avantageusement de manière saillante sur le capot et vient former comme un bulbe en surface de manière à optimiser la transmission. Un tel capot est positionné soit en 5 partie haute, soit en partie basse de ladite lanterne sur lequel vient se positionner qui intègre qui permettent de réduire considérablement les dépenses énergétiques grâce aux possibilités de contrôler finement le niveau d'éclairement lumineuse localement. La lanterne peut également intégrer le boîtier de commande, ce qui est envisagé dans des 10 configurations où il est préféré de disposer d'une solution dans laquelle tout l'équipement du lampadaire est intégré sous le capot de la lanterne. Avantageusement, le mât comporte un compartiment à sa base qui intègre le susdit boîtier de commande du système de communication. La 15 maintenance est facilité du fait que l'opérateur n'a pas recourt à l'utilisation d'un moyen de levage pour s'élever vers le sommet du lampadaire. Le coût de la maintenance est également réduit. La présente invention concerne aussi un procédé de communication 20 mettant en oeuvre au moins deux lampadaires tel que décrit précédemment, comprenant les étapes suivantes : - émission d'au moins une donnée par les ondes RF depuis l'antenne active d'un premier lampadaire ; - réception d'au moins une donnée par des ondes RF de l'antenne active 25 d'un deuxième lampadaire puis traitement des données par le boîtier de commande dudit deuxième lampadaire ; et - réglage de l'intensité d'un moyen d'éclairage dudit deuxième lampadaire. Avantageusement, le procédé de communication met en oeuvre un 30 protocole de communication ZigBee (marque déposée qui désigne un protocole de communication sans fil régi par la norme du groupe IEEE 802.15.4). Un tel protocole est facile d'installation, il est parfaitement adapté à des échanges par un réseau internet, il peut 3051312 6 supporter la mise en relation de plusieurs milliers de noeuds d'un réseau maillé et consomme peu d'énergie. Avantageusement, les lampadaires sont des éléments constitutifs 5 d'au moins un réseau maillé. Les dysfonctionnements éventuels des lampadaires sont immédiatement compensés selon l'architecture en réseau maillé, le réseau se reconstruit automatiquement lorsqu'un des lampadaires se trouve dans l'impossibilité d'échanger avec ses voisins. Un tel réseau maillé permet également une augmentation de la portée 10 radio par sauts répétitifs. La présente demande concerne aussi l'utilisation du procédé de communication intégrant au moins un réseau maillé de lampadaires pour la gestion de l'éclairage mettant en oeuvre au moins une passerelle sous- 15 réseau, une passerelle gestionnaire destinée à échanger avec les passerelles sous-réseau, et un centrale technique qui pilote la passerelle gestionnaire. La passerelle gestionnaire fait le relais entre les différentes passerelles sous-réseau, lorsqu'il y en a plusieurs, et, fait aussi le relais entre l'unité centrale et les passerelles sous-réseau. La passerelle sous 20 réseau peut être un coffret électrique ou être directement l'un des lampadaires du réseau maillé. La description détaillée qui suit présente des modes de réalisation de la présente invention, uniquement donnés à titre illustratif et qui ne doivent 25 nullement être interprétés comme limitatifs, et leurs figures annexées parmi lesquelles : - la figure 1 représente une vue en perspective d'un boîtier de contrôle du système de communication selon l'invention ; - la figure 2 représente une vue en perspective d'une antenne active 30 du système de communication selon l'invention; - la figure 3 représente une vue en perspective d'une lanterne d'un lampadaire selon l'invention ; 3051312 7 - la figure 4 représente schématiquement un ensemble de réseau de lampadaires comprenant le système de commande pilotés depuis un centre technique ; - la figure 5 représente une vue en schématique d'un réseau maillé de 5 lampadaires comprenant le système de commande selon l'invention ; - la figure 6 représente une vue en schématique d'une section de voie routière équipée de lampadaires comprenant le système de commande selon l'invention ; - la figure 7 représente une vue en schématique du même mode de 10 réalisation que celui de la figure 6, avec des véhicules qui circulent sur la voie ; - la figure 8 représente un graphique illustrant l'intensité lumineuse au niveau des lampes des lampadaires en fonction de différents créneaux horaires ; et 15 - la figure 9 représente schématiquement deux réseaux maillés de lampadaires selon l'invention fonctionnant ensemble. La figure 1 représente un boîtier de contrôle 1 dimensionné pour tenir dans un espace de forme rectangulaire de 110 mm x 40 mm. Le boîtier de 20 contrôle 1 comporte de l'électronique embarquée, dont une unité centrale de traitement pour la mémorisation et le traitement des données échangées au sein d'une unité de luminaire ou depuis l'extérieur de ladite unité de luminaire. Le boîtier 1 intègre en outre des moyens de mesure de la consommation en kWh. Le boîtier 1 comporte au moins un connecteur 25 de gestion 2 pour la liaison avec une interface standardisée de contrôle bifilaire connue sous la dénomination d'interface DALI ou une interface standardisée de type 1-10V ou 0-10V. Le boîtier 1 comprend également au moins un connecteur de mesure 3 pour la liaison avec deux capteurs qui doivent mesurer un paramètre (température, présence, intensité de la 30 lumière solaire... ) sur l'unité de luminaire auquel ils sont intégrés. Le boîtier de contrôle 1 fonctionne avec une alimentation 230V-110V / 50Hz60Hz. Un bus de communication relie le boîtier de commande 1 à une antenne active 4. 3051312 8 La figure 2 montre l'antenne active 4 à laquelle est relié le boîtier de contrôle 1 composée d'une partie supérieure 5 comprenant une bulle 6 qui intègre des moyens d'émission et de réception d'ondes radio (RF), et d'une partie inférieure 7 sur laquelle la partie supérieure 5 repose. La 5 partie inférieure 7 comporte un socle annulaire 8 prévu pour s'ajuster sur la bulle 6 à l'aide d'un système de verrouillage qui peut intégrer des clips et/ou un filetage. Le socle 8 comporte également une bague filetée pour la fixation d'un bouchon 9 sur lequel est ménagé un trou traversant 10 pour l'insertion d'au moins un câble 11 pour la commande et/ou l'alimentation 10 des moyens d'émission et de réception d'ondes radio. Le boîtier de contrôle 1 est prévu pour être placé sur le mât 12 ou dans la lanterne 13 d'une unité de luminaire, qui peut être un lampadaire 14 comme décrit ci-après. 15 La figure 3 montre l'antenne active 4 positionnée dans un capot 15 intégré dans la lanterne 13 du lampadaire 14. La bulle 6 de l'antenne active 4 s'érige sur la face extérieure du capot 15 pour une optimisation des communications radio. L'antenne active 4, le boîtier de contrôle 1 et 20 un bus de communication qui relie le boîtier de contrôle à l'antenne active, forment un système de communication destiné à permettre les échanges de données entre plusieurs lampadaire 14. La figure 4 illustre un ensemble de deux réseaux maillés 16a et 16b 25 contenant un ensemble de lampadaires 14 et qui sont chacun commandés depuis une interface respective qualifiée de passerelle sous-réseau 17a et 17b qui peut être composée d'un noeud du réseau, c'est-à-dire en l'espèce d'un lampadaire 14. Les passerelles sous-réseau 17a et 17b sont pilotées depuis un central technique 18 qui transmet et reçoit les 30 informations en partance, ou à destination, des passerelles sous-réseau 17a et 17b au travers d'une passerelle de gestion 19. La figure 5 montre un réseau de lampadaires 14 équipé de capteurs du type détecteurs de présence 20 pour ajuster l'intensité lumineuse en 3051312 9 fonction du nombre de passant dans une zone urbaine 21. Un graphique est montré sur la figure 8 qui illustre un exemple de variation de l'éclairage en fonction de la présence des passants dans une zone urbaine 21 : en ordonnée le niveau d'éclairage est exprimé en fonction de tranches 5 horaires. Les figure 6 et 7 sont un exemple de réalisation d'un réseau de lampadaire qui équipent une section de voie routière 22. Un lampadaire 14 positionné à une extrémité de la section de voie routière 22 est équipé 10 d'un capteur du type radar 23 pour la détection des véhicules 24 qui entrent dans la section 22. Les lampadaires adaptent leur niveau d'éclairage en fonction du trafic routier. Quand il n'y a pas de trafic, seul un éclairage de veille est activé (figure 6). Quand des véhicules 24 entrent dans la section 22, ils sont détectés et l'intensité de l'éclairage augmente 15 en conséquence (figure 7). Des lampadaires de réseaux maillés 16a et 16b différents peuvent communiquer entre eux si on adopte une configuration telle qu'illustrée à la figure 9. Il devient possible de sectoriser des groupes 25 de 20 lampadaires 14 pour qu'ils réagissent de manière synchrone bien qu'appartenant à deux réseaux maillés 16a et 16b différents. Dans ce mode de réalisation le mât 12 des lampadaires 14 comporte un compartiment 26 qui intègre le boîtier de contrôle 1.