Brevet FR3051069A1 — publié le 20171110

Titre : Système adaptable d'acquisition et transmission de données Domaine de l'invention La présente invention concerne le domaine de la métrologie communicante et notamment de la mesure à distance de compteurs d'énergie ou de fluide. Le développement des réseaux informatiques et des solutions « d'usine intelligente » ou de « ville intelligente » a conduit à multiplier l'installation d'instruments et capteurs intelligents et communicants et de réseaux capables de traiter, stocker, filtrer, sécuriser, renvoyer ou partager des données, pour notamment suivre en temps réel les réseaux, équilibrer l'offre et la demande, maîtriser ou lisser les consommations, produire des factures, repérer et réparer les pannes ou défauts, piloter la gestion de crise, affiner les modèles de prévision, etc. Pour cela, on équipe l'usine ou les bâtiments de « compteurs communicant » Un compteur communicant est un compteur disposant de technologies dites AMR (Automated Meter Reading) qui mesure de manière détaillée et précise, et éventuellement en temps réel, une consommation d'électricité, d'eau, de fluide, ou de gaz ou encore de paramètres tels que la température, la pression, ou l'état physicochimique du fluide circulant ou stagnant et de manière générale, l'état d'une situation (ex. : vanne ouverte ou fermée, niveau de charge d'une batterie, etc.). La transmission des données s'effectue par ondes radiofréquences, par courants porteurs en ligne (CPL) ou via des réseaux industriels (Ethernet, Modbus, Profibus...) au gestionnaire de l'installation. Afin de permettre l'interopérabilité de tels équipements connectés, la norme CEN/TC 294 définit les 3051069 2 caractéristiques techniques des systèmes de communication et de télé-relève des compteurs et plus précisément les échanges de données des compteurs par radio (Lecture de compteurs dans les bandes SRD). Elle concerne les spécifications relatives à la 5 télétransmission radiofréquence, et au formatage des données et au protocole de transmission et à la consommation électrique et l'impact sur la durée de fonctionnement. Etat de la technique De façon générale les solutions de l'état de la 10 technique de type automates se répartissent en différentes familles : Une première famille d'automates utilise un format numérique de la donnée de type « ouvert ». Certains disposent de capacités de communication en 15 temps réel, via ethernet, un port RS232 ou RS485 par exemple. Dans ce cas, la télérelève est possible sans modification. Par contre, la plupart des équipements sont dépourvus de capacité à communiquer en temps réel et ne dispose que de ressources de stockage local permettant de procéder à un relevé 20 occasionnel (par exemple via un port USB, une carte SD ou un moyen local de données). Si l'on veut procéder à une télérelève généralisée, il est nécessaire de les remplacer par des automates du premier type, et donc de désinstaller les équipements existant et réinstaller de nouveaux équipements. 25 Une deuxième famille d'automates utilise un format numérique de la donnée de type « fermé». Dans ce cas, lorsqu'il s'agit d'équipements disposant d'une capacité de communiquer en temps réel, il est nécessaire que l'ensemble du parc d'automate provienne du même 30 constructeur. 3051069 3 Si non, il est nécessaire, comme pour la première famille, de désinstaller les équipements en place et réinstaller de nouveaux matériels communicants et ouverts. On connaît dans l'état de la technique différentes 5 solutions concernant des systèmes de télérelève de mesures. La demande européenne de brevet EP2810264 décrit par exemple un appareil et un système associés, pour échanger des données concernant la consommation avec l'emploi d'une transmission WiFi. L'émetteur-récepteur WiFi est configuré pour 10 recevoir des informations sur la consommation de l'utilité de la mesure d'un consommateur (électricité, gaz, eau) et de transmettre les informations reçues au fournisseur de services publics par le biais de l'infrastructure de communication de l'entreprise. 15 Le brevet américain U55897607 décrit un dispositif pour mesurer et transmettre une mesure sur un réseau informatique, comprenant un dispositif automatique de lecture de compteur muni de moyens de détection et de comptage des impulsions à partir d'un compteur d'impulsions, un moyen pour 20 convertir lesdites impulsions comptées en données et un moyen pour transmettre lesdites données par l'intermédiaire dudit réseau informatique. La demande de brevet européenne EP1962061 décrit des modules de communication radio associés à un compteur à lire, et 25 communiquant avec un ordinateur central et des concentrateurs intermédiaires. La communication entre les modules et les concentrateurs est effectuée dans une bande UHF, par exemple supérieure à 310 mégahertz. La communication entre les concentrateurs intermédiaires et le concentrateur principal est 30 réalisée dans une bande VHF telle que moins de 310 méga hertz. L'ordinateur est connecté au concentrateur principal par le système mondial de communications mobiles (GSM) connexion. 3051069 4 Inconvénients de l'art antérieur Les solutions de l'art antérieur ne sont pas totalement satisfaisantes car elles nécessitent l'utilisation 5 exclusive de compteurs communiquants comportant des moyens de télétransmission des données en temps réel, et des équipements complémentaires pour recevoir et exploiter les données télétransmises. Elles impliquent de changer les équipements déjà 10 existant par des équipements connectés ce qui entraîne un coût significatif pour le renouvellement des équipements de métrologie, mais aussi pour le retrait des équipements existant ainsi que la pose des nouveaux équipements. De plus, certains types d'équipement de mesure 15 n'existent pas sous une forme connectée. Il s'agit notamment d'équipements de mesure dotés d'un port pour le raccordement d'une mémoire, par exemple une carte SD ou une mémoire de stockage l'enregistrement sur de longues 20 exemple, de données de mesure. à périodes, plusieurs mois par Ces données enregistrées sont externe. Ces équipements sont destinés ensuite exploitées sur un ordinateur exécutant une application permettant de visualiser les données, de les importer sous un format .xls ou .csv pour les exploiter avec une application de type tableur, et de procéder à des traitements graphiques pour 25 éditer des courbes par exemple. 30 3051069 5 Solution apportée par l'invention La présente invention vise à apporter une solution à ces inconvénients en proposant un système permettant de rendre 5 communiquants des équipements de métrologie non prévus à cet effet. La plupart des équipements de métrologie comportent un moyen d'enregistrement des données mesurées dans une mémoire vive, par exemple une carte à mémoire telle qu'une carte SD ou un support de stockage relié à l'équipement par une liaison 10 numérique. Ces équipements nécessitent la lecture de la mémoire à l'aide d'un ordinateur après téléchargement des données enregistrées sur la carte, souvent sous un format universel de type .csv permettant d'importer les données dans une application informatique telle qu'un tableau, par exemple Excel (marque 15 enregistrée) ou encore sous un format propriétaire permettant la visualisation des données sous une forme graphique à l'aide d'une application dédiée. L'invention permet aussi de gérer un parc hétérogène d'équipements pré-existant, notamment des équipements non 20 connectés, d'autres communiquant mais avec un protocole propriétaire, avec un seul superviseur commun à l'ensemble des équipements. Afin de répondre aux inconvénients de l'art antérieur, la présente invention concerne selon son acception la 25 plus générale un système de télétransmission de données numériques générées par un équipement de métrologie comportant un connecteur pour le raccordement d'une mémoire d'enregistrement des données de mesure dans une mémoire de stockage, caractérisé en ce que ledit système comprend : 30 - au moins un périphérique comprenant un circuit électronique présentant au moins une entrée complémentaire de ladite interface de sortie dudit équipement, une mémoire vive locale pour le stockage des données provenant dudit équipement, 3051069 6 un calculateur pour commander la lecture de ladite mémoire et la transmission du fichier enregistré sur un port de communication, ainsi que des moyens de communication avec un dispositif de télécollecte 5 - un dispositif de télécollecte comprenant des moyens de communication avec lesdits périphériques, ainsi qu'un calculateur commandant la lecture d'une partie desdites données enregistrées dans ladite mémoire vive local du périphérique. Selon une première variante, ledit périphérique est 10 constitué par une carte mémoire amovible de stockage de données numériques comprenant un microprocesseur commandé par un logiciel destiné à permettre le transfert des données stockées dans la mémoire vers au moins un dispositif de télécollecte distant. 15 Avantageusement, ledit périphérique est constitué par une carte mémoire de type SD WIFI. Selon une deuxième variante, ledit périphérique est constitué par un circuit de stockage de données numériques comprenant une liaison complémentaire au connecteur dudit 20 équipement et un microprocesseur commandé par un logiciel destiné à permettre le transfert des données stockées dans la mémoire vers au moins un dispositif de télécollecte distant. Avantageusement, ledit dispositif comporte un calculateur exécutant un programme commandant le transfert des 25 données entre l'un desdits périphériques et une mémoire vive du dispositif. Selon un mode de réalisation particulier, ledit dispositif comporte en outre des moyens pour calculer une image numérique fonction des données transmises par le périphérique, 30 et pour l'analyse de ladite image pour extraire les données à transmettre via un port de sortie dudit circuit électronique. 3051069 7 Cette image numérique est par exemple calculée par une application destinée à l'exploitation des données normalement stockées dans la mémoire de l'équipement, dont le format est souvent propriétaire. La solution consistant 5 à produire non pas un ensemble de données structuré mais une image numérique, et à l'analyser permet d'être indépendant du format propriétaire de l'équipement. L'analyse est réalisée par exemple par une application de reconnaissance de caractères. L'invention concerne aussi un dispositif de 10 télécollecte pour un système susvisé caractérisé en ce que qu'il comprend des moyens de communication avec lesdits périphériques, ainsi qu'un calculateur commandant la lecture d'une partie des données enregistrées dans ladite mémoire vive locale du périphérique. 15 L'invention concerne encore un procédé de télétransmission de données numériques générées par un équipement comportant une interface de sortie de données numériques pour l'enregistrement périodique des données dans une mémoire de stockage et/ou l'affichage comprenant : 20 - une étape de lecture d'une partie desdites données - une étape de génération d'une image fonction desdites données - une étape d'extraction des données à partir de ladite image 25 - une étape de transmission des données extraites de l'image sous une forme numérique. 3051069 8 Description détaillée d'un exemple non limitatif de réalisation de l'invention 5 La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, concernant un exemple non limitatif de réalisation illustré par les dessins annexés où : - la figure 1 représente une vue schématique d'un système selon l'invention 10 - la figure 2 représente une vue schématique d'un équipement de mesure et d'un dispositif de télécollecte selon l'invention La figure 1 montre une vue schématique d'un système. Le système apporte des fonctionnalités nouvelles à 15 des équipements de métrologie existants (10, 20), par exemple un débitmètre à ultrason (10) et un analyseur de pH (20). A titre de simple illustration, le débitmètre (10) peut être un débitmètre portable à ultrasons PORTAFLOW-C (nom commercial) de la société FUJI Electric (marque déposée). Ce 20 débitmètre est composé de deux capteurs se fixant sur la conduite et d'un convertisseur numérique fonctionnant sur batterie ou sur secteur. Il est prévu pour permettre la sauvegarde des données sur une carte mémoire SD. Le débit et le pH peuvent être affichés sur un écran 25 et enregistrés sur la carte mémoire SD. Une liaison numérique USB permet la connexion à un micro-ordinateur. Un logiciel fourni avec le PORTAFLOW-C peut être utilisé pour la configuration, la sauvegarde et le chargement de tous les paramètres du convertisseur. Il permet 3051069 9 également la lecture et la sauvegarde des fichiers de données archivées sur l'ordinateur sur lequel les données ont été transférées. L'invention consiste à remplacer la carte de stockage 5 SD par une carte (11) comportant une couche de communication selon un protocole WIFI, dans l'exemple décrit. Cette carte SD (11) est physiquement et logiquement interchangeable avec une carte mémoire SD et permet de collecter à distance les données transmises par l'équipement (10) pour le 10 stockage local. Toujours à titre d'exemple, l'équipement (20) est un pH mètre Hanna Instruments (nom commercial) comportant une interface RS-232 pour transmettre les données directement à un PC connecté PC. 15 Le système selon l'invention prévoit un périphérique (21) qui est relié sur le port RS232 de l'équipement (20) et comprend une couche WIFI pour la télétransmission des données numériques transmis par l'équipement (20). Le dispositif de télécollecte (30) comporte un étage 20 de réception radio-fréquence (31) piloté par un processeur (32) commandant l'enregistrement des données dans une mémoire (33) et la transmission sur le réseau Internet. La figure 2 représente une vue d'un appareil de mesure de l'évolution des caractéristiques optiques d'un milieu 25 liquide ou gazeux en circulation, par la mesure de la lumière diffusée en direct à travers le milieu. Il comprend un capteur (100) ayant un passage (111) traversé par le milieu à mesurer, une source de lumière monochromatique et stabilisée sur une longueur d'onde (112) 30 dirigée à travers le passage (111), un photo détecteur (113) aligné sur la source (112) de l'autre côté du passage (111), un 3051069 10 débitmètre (140), un circuit d'exploitation (200) formé d'un circuit d'alimentation (115) du laser (112). L'appareil mesure simultanément la turbidité, le débit, la température et effectue le comptage des particules en suspension dans le fluide. 5 Le photodétecteur (113) comprend un photodétecteur semiconducteur tel qu'un phototransistor précédé d'une optique. Il fournit un signal de mesure S, au circuit d'exploitation (114). Le capteur (100) est également équipé d'un débitmètre 10 (117), par exemple à ultrasons, qui fournit son signal S2 au circuit d'exploitation (114). Suivant les applications, le capteur comporte également une sonde de température (116), lorsque par exemple la température du fluide est susceptible de varier de manière 15 significative pour le signal résultant. Le signal S3 de la sonde de température est également fourni au circuit (114). Le circuit d'exploitation (114) se compose d'un circuit de mise en forme des signaux du capteur 100 et d'un 20 circuit de traitement du signal ainsi mis en forme. Le circuit de mise en forme (114) reçoit les signaux S 1# S if S3 du photodétecteur (113) du débitmètre (117) et du capteur de température (116) pour les filtrer et les amplifier puis fournir les signaux S4 , S' S5 mis en forme, au circuit de 25 traitement constitué par un microprocesseur. Ce circuit de traitement compare le signal obtenu à un ou des signaux de référence, pour former un signal représentatif de la turbidité du fluide en unités F.A.U., après l'avoir corrigé en tenant compte du débit et, le cas échéant, de la température du fluide 30 analysé. 3051069 11 Le circuit d'exploitation (200) se compose d'une alimentation générale (201) qui fournit l'énergie électrique sous la forme demandée par les différents utilisateurs ; notamment cette alimentation générale (201) est 5 reliée à l'alimentation régulée (115) de la diode (112). L'alimentation générale (201) est également reliée au microprocesseur (202) constituant le circuit de traitement des données. L'entrée de l'alimentation générale (201) est, par exemple, la tension à 220 volts du réseau ou une batterie 10 électrique. Le microprocesseur (202) reçoit, par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique/numérique (203) les signaux du capteur transmis par la ligne (300) reliée à un circuit d'entrée. 15 Le circuit d'exploitation (200) comporte une mémoire (300) permettant d'enregistrer les signaux reçus ainsi que des moyens d'affichage ou d'enregistrement des signaux. Les données traitées par le microprocesseur (202) à partir des informations fournies par le convertisseur 20 analogique/numérique (203) sont traitées pour fournir les informations à un moyen d'affichage (206) permettant d'afficher immédiatement la turbidité mesurée. Le microprocesseur (202) est relié par une interface (209) à une sortie RS 232C assurant la liaison avec un 25 ordinateur ou un automate. Suivant les analyses de fluide à réaliser, l'appareil peut donner des mesures de turbidité ou effectuer un comptage de particules, donnant un histogramme ou une moyenne ainsi que d'autres informations accessoires comme par exemple le débit et 30 la température du fluide. La sortie RS 232C est bien sur optionnelle et n'est pas branchée sur un ordinateur, mais sur un boîtier (21) 3051069 12 comportant un microprocesseur commandant le transfert des données et la télétransmission vers un dispositif de télécollecte (30) 5 Mise en oeuvre sur un site Appareils communicants et sous format fermé Dans le cas où il existe des appareils communicants et sous format fermé la procédure est la suivante : 10 - on utilise des ports de connexion de l'automate (ex. : port ethernet ou câble RS232 ou 485) - on se connecte à l'interface Web (ou à l'affichage écran en absence d'interface web) de l'automate pour capter les signaux de visualisation de l'affichage des données 15 - on réalise une capture d'écran - on identifie les zones d'intérêt - On procède à une analyse d'image et à une reconnaissance de caractère, pour acquérir la donnée mesurée - on enregistre les données lues dans un fichier 20 « ouvert » (ex. : .csv) - on créé un message formaté et on l'envoie au serveur distant Cette opération est renouvelée à la fréquence voulue (ex. : toutes les minutes) 25 Cas des appareils non-communicants et sous format ouvert 3051069 13 Dans le cas des appareils non-communicants et sous format ouvert, la procédure est la suivante : - on utilise une carte SD ou une clé USB Wifi destinée au stockage local des données, 5 - on procède à une connexion par réseau Wifi à l'interface Web de la carte ou de la clé pour l'affichage des fichiers présents - on procède au téléchargement du fichier puis à l'ouverture du fichier et lecture de la dernière ligne 10 - on procède à l'inscription des données lues dans un fichier « ouvert » (ex. : .csv) - on procède à la création d'un message formaté et envoi au serveur distant Cette opération est renouvelée à la fréquence voulue 15 (ex. : toutes les minutes) Cas des appareils non-communicants et sous format fermé Dans le cas des appareils non-communicants et sous format fermé, la procédure est la suivante : - Utilisation d'une carte SD ou d'une clé USB Wifi 20 (stockage local des données), - Connexion par réseau Wifi à l'interface Web de la carte ou de la clé : lancement d'une connexion à l'interface web de l'automate - Connexion à l'interface Web de l'automate (ou à 25 l'affichage écran en absence d'interface web) : visualisation de l'affichage des données - Réalisation d'une capture d'écran 3051069 14 - Identification des zones d'intérêt - Analyse d'image et reconnaissance de caractère, pour acquérir la donnée mesurée - Inscription des données lues dans un fichier 5 « ouvert » (ex. : .csv) - Création d'un message formaté et envoi au serveur distant Cette opération est renouvelée à la fréquence voulue (ex. : toute les minutes). 10 REVENDICATIONS1 - Système de télétransmission de données numériques générées par un équipement de métrologie (10, 20) comportant un connecteur pour le raccordement d'une mémoire d'enregistrement des données de mesure dans une mémoire de stockage, caractérisé en ce que ledit système comprend : - au moins un périphérique (11, 21) comprenant un circuit électronique présentant au moins une entrée complémentaire de ladite interface de sortie dudit équipement, une mémoire vive locale pour le stockage des données provenant dudit équipement, un calculateur pour commander la lecture de ladite mémoire la transmission du fichier enregistré sur un port de communication, ainsi que des moyens de communication avec un dispositif de télécollecte - un dispositif de télécollecte (30) comprenant des moyens de communication avec lesdits périphériques, ainsi qu'un calculateur commandant la lecture d'une partie desdites données 20 enregistrées dans ladite mémoire vive local du périphérique. 2 - Système de télétransmission selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit périphérique est constitué par une carte mémoire (11) amovible de stockage de données numériques comprenant un microprocesseur commandé par un 25 logiciel destiné à permettre le transfert des données stockées dans la mémoire vers au moins un dispositif de télécollecte distant. 3 - Système de télétransmission selon la revendication précédente caractérisé en ce que ledit 30 périphérique est constitué par une carte mémoire de type SD WIFI (11). 3051069 16 4 - Système de télétransmission selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit périphérique est constitué par un circuit de stockage de données numériques 5 comprenant une liaison complémentaire au connecteur dudit équipement et un microprocesseur commandé par un logiciel destiné à permettre le transfert des données stockées dans la mémoire vers au moins un dispositif de télécollecte distant. 5 - Système de télétransmission selon la 10 revendication 1 caractérisé en ce que ledit dispositif comporte un calculateur exécutant un programme commandant le transfert des données entre l'un desdits périphériques et une mémoire vive du dispositif. 6 - Système de télétransmission selon la 15 revendication précédente caractérisé en ce que ledit dispositif comporte en outre des moyens pour calculer une image numérique fonction des données transmises par le périphérique, et pour l'analyse de ladite image pour extraire les données à transmettre via un port de sortie dudit circuit électronique. 7 - Dispositif de télécollecte pour un système selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que qu'il comprend des moyens de communication avec lesdits périphériques, ainsi qu'un calculateur commandant la lecture d'une partie des données enregistrées dans ladite mémoire vive locale du périphérique. 8 - Procédé de télétransmission de données numériques générées par un équipement comportant une interface de sortie de données numériques pour l'enregistrement périodiques des données dans une mémoire de stockage et/ou l'affichage comprenant : - une étape de lecture d'une partie desdites données 3051069 17 - une étape de génération d'une image fonction desdites données - une étape d'extraction des données à partir de ladite image 5 - une étape de transmission des données extraites de l'image sous une forme numérique. 10