Brevet FR3085812A1 — publié le 20200313

Système de collecte et de transmission de données relatives à l'état de fonctionnement d'équipements d'une cabine d'aéronef La présente invention concerne la collecte et la transmission de données relatives à l'état de fonctionnement d'équipements embarquée à bord d'un aéronef. Elle se rapporte de manière générale, à la collecte et la transmission de données relatives à l'état de fonctionnement d'équipements embarqués dans la cabine ou dans le cockpit, aussi bien dans la zone dédiée au transport des passagers et de leur bagage que dans la zone dédiée au personnel naviguant technique PNT ou au personnel naviguant commercial PNC. Elle concerne plus particulièrement la mesure et la transmission de paramètres de fonctionnement de sièges d'un avion. En effet, les cabines d'aéronef actuelles ne comportent pas d'instrumentation intégrée permettant de connaitre à tout moment l'état de la cabine, notamment avant le décollage ou l'atterrissage, l'état d'usure du siège ainsi que l'état de son confort. Les équipages doivent donc pratiquer des inspections visuelles régulières pour connaitre l'état de la cabine et de ses sièges aussi bien avant le décollage qu'avant l'atterrissage ou pour la mise en oeuvre d'opérations de maintenance. Les opérations de reporting qui consistent à rapporter ou consigner l'état de fonctionnement des sièges sont manuelles. Le but de l'invention est donc de pallier cet inconvénient et de proposer un système permettant de collecter et de transmettre des données relatives notamment à l'état fonctionnel de sièges d'une cabine d'aéronef. L'invention a également pour but, de manière générale, de collecter et de transmettre des données relatives à l'état de fonctionnement d'équipements d'une cabine d'aéronef. L'invention a donc pour objet un système de collecte et de transmission de données relatives à l'état de fonctionnement 2 d'équipements embarqués à bord d'un aéronef, notamment à bord de la cabine et/ou du cockpit d'un aéronef, qui comprend un ensemble de capteurs aptes à générer lesdites données et qui communiquent chacun avec un boîtier électronique intégré auxdits équipements, et au moins 5 une unité de traitement de données issues du boîtier électronique comprenant des moyens de traitement pour mettre en forme lesdites données pour les rendre accessibles à des utilisateurs et une interface de communication avec un réseau de bord de l'aéronef. Il est ainsi possible de connaître l'état de fonctionnement des 10 équipements, notamment des sièges, sans procéder à des inspections visuelles régulières, ces informations étant collectées par les composants électroniques qui sont intégrés aux équipements, collectées par les modules de communication puis transmises par l'interface de communication du boîtier électronique de puissance au 15 réseau de bord de l'aéronef. Avantageusement, l'unité de traitement est intégrée au boîtier électronique. Selon une autre caractéristique du système de collecte, l'unité de traitement est une unité de traitement centralisée commune à une 20 partie au moins des boîtiers électroniques, l'unité de traitement assurant le traitement des données issues desdits boîtiers électroniques, les boîtiers électroniques comprenant chacun des moyens pour traiter les données reçues et les transmettre à l'unité de traitement 25 Avantageusement, les boîtiers électroniques comprennent des moyens pour alimenter les capteurs. En outre, les capteurs peuvent être reliés aux boîtiers électroniques. Par exemple, les capteurs communiquent avec les boîtiers par 30 liaison sans fil et comportent chacun un module de communication avec un boîtier électronique correspondant. Dans un mode de mise en oeuvre, les composants électroniques de mesure comportent au moins un élément choisi parmi un capteur à effet hall assurant la détection d'un aimant placé dans un élément à détecter, un capteur de pression, un capteur de présence, une jauge de contrainte, un thermocouple et un commutateur. Dans un mode de réalisation, le capteur de présence comporte une puce RFID associée à un élément de sécurité à détecter et un 5 détecteur de présence de la puce. Avantageusement, le système comporte un chariot mobile de collecte de données de maintenance déplaçable dans la cabine et comprenant ledit capteur de présence. Dans un mode de mise en oeuvre, le système de collecte et de 10 transmission de données est destiné à collecter et transmettre des données portant sur l'état de fonctionnement de coffres à bagage. Le système comporte ainsi, avantageusement, un ensemble de détecteurs placés dans les coffres à bagage pour la détection du remplissage des coffres. 15 D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels - les figures I et 2 sont des vues en perspective d'une rangée 20 de trois sièges, respectivement des vues avant et arrière, d'une cabine d' aéronef , - la figure 3 est un schéma synoptique général d'un système de collecte et de transmission de données conforme à l'invention , et - la figure 4 illustre un autre mode de mise en oeuvre d'un 25 système de collecte et de transmission de données conforme à l'invention. Un premier exemple de mise en oeuvre d'un système de collecte et de transmission de données relatives à l'état fonctionnel d'équipements d'une cabine d'aéronef est tout d'abord décrit en 30 référence aux figures 1 à 3. Dans l'application illustrée, ce mode de mise en oeuvre correspond à la collecte et la transmission de données relatives à l'état de fonctionnement de sièges d'une cabine d'avion. 4 Mais comme cela sera décrit en détail par la suite, on ne sort pas du cadre de l'invention lorsque le système selon l'invention est destiné à la collecte et à la transmission de données fonctionnelles d'autres équipements embarqués à bord d'une cabine d'aéronef tels 5 que, par exemple et manière nullement limitative, le remplissage des coffres à bagage de la cabine. Il peut également s'agir, comme indiqué précédemment, d'équipements situés dans le cockpit. Les équipements concernés peuvent être accessibles aux passagers, au personnel PNC ou PNT 10 En ce qui concerne les sièges de cabine, il s'agit de connaitre en temps réel l'état de la cabine, particulièrement avant le décollage et l'atterrissage, l'état d'usure du siège, l'état de confort, ainsi que la présence d'équipements de sécurité, tel que le gilet de sauvetage ou la fiche de sécurité 15 Par état de la cabine, on entend en particulier en ce qui concerne les sièges, la position des divers éléments entrant dans la constitution du siège, tels que la position du dossier, de la tablette, le verrouillage des ceintures de sécurité avant le décollage et 1 ' atterri ssage 20 11 peut encore s'agir de détecter la présence de passagers afin notamment de contrôler l'équilibrage de la cabine. Bien entendu, la collecte et la transmission de ces données s'effectue, le cas échéant, lors de l'exploitation avant décollage, en vol, avant l'atterrissage. 25 Ces collectes peuvent également être effectuées au sol, entre deux phases de vol, ou lors d'opérations de maintenance. Sur les figures 1 et 2, on a représenté des vues tridimensionnelles avant et arrière d'une rangée de trois sièges S. Les sièges tels que représentés sont ici équipés de dix capteurs 30 qui sont constitués par des composants électroniques de mesure intégrés aux principaux éléments fonctionnels de chaque siège. A titre d'exemple, chaque siège S est équipé des capteurs suivant : - un capteur Cl de position de l'accoudoir, 5 - un capteur C2 de détection de surcharge sur l'accoudoir, pour détecter un dysfonctionnement de l'accoudoir , - un capteur C3 de mesure de l'épaisseur du coussin de l'assise pour déterminer l'usure de l'assise ; 5 - un capteur C4 de détection de présence du gilet de sauvetage ; - un capteur C5 de détection de fermeture de la ceinture de sécurité , - un capteur C6 de détection de présence de la fiche de 10 sécurité - un capteur C7 de position du dossier du siège , - un capteur de pression C8, intégré soit à l'assise soit au dossier, pour détecter la présence d'un passager , - un capteur C9 de détection de la position de la tablette , et 15 - un capteur C 0 de détection de surcharge sur la tablette pour détecter un dysfonctionnement de la tablette. Bien entendu, cette liste n'est nullement limitative, d'autres capteurs pouvant également être utilisés pour la collecte de données d'autre nature. 20 Le capteur Cl de position de l'accoudoir est destiné à détecter une position levée ou abaissée de l'accoudoir. Le capteur C2 est destiné à détecter un dysfonctionnement de l'accoudoir dû à une surcharge, celui-ci se trouvant dans une position anormale, décalée par exemple latéralement ou vers le bas par rapport 25 à la position abaissée. Ces deux capteurs Cl et C2 sont par exemple réalisés sous la forme d'aimants, permanents ou alimentés, intégrés à l'accoudoir, un module de détection, comprenant un capteur à effet hall étant intégré au siège pour détecter la présence de l'aimant 30 Tel est également le cas du capteur C3 dédié à la mesure de l'épaisseur du coussin qui comporte un aimant associé à un capteur à effet hall qui sont positionnés de manière à détecter l'épaisseur à mesurer. 6 Le capteur C5 de détection de l'état fermé ou ouvert de la ceinture de sécurité comprend par exemple un commutateur dont le circuit est fermé lorsque la ceinture est verrouillée et ouvert lorsque la ceinture est déverrouillée et ouverte. 5 En ce qui concerne le capteur C6 de détection de présence de la fiche de sécurité, celui-ci comporte également, par exemple, un aimant plat intégré à la fiche de sécurité et un capteur à effet hall intégré au siège. La position du dossier du siège est détectée à partir d'un 10 aimant intégré au dossier dont la position est détectée par un capteur à effet hall placé par exemple dans l'armature du siège (capteur C7). Comme indiqué précédemment, la présence d'un passager peut être détectée au moyen d'un capteur de pression (capteur C8) intégré par exemple à l'assise ou au dossier. 15 Enfin, la position de la tablette ainsi qu'un dysfonctionnement éventuel de la tablette peuvent être détectés au moyen d'aimants placés dans la tablette dont la position est détectée au moyen de capteurs à effet hall intégrés à l'arrière du dossier. On a représenté à la figure 3, un schéma synoptique montrant 20 l'architecture d'un système de collecte et de transmission de données relatives à l'état fonctionnel d'un siège au moyen des capteurs qui viennent d'être décrits. Sur cette figure, on reconnait les aimants 1 et 2 associés aux capteurs à effet hall HESI et FIES2 des capteurs Cl et C2, 25 respectivement, pour des sièges droite (D) et gauche (G), respectivement , l'aimant 3 associé au capteur à effet hall HES3 du capteur C3 de détection de l'épaisseur du coussin , l'aimant 4 associé au capteur à effet hall HES4 du capteur C4 de détection de présence du gilet de sauvetage , le commutateur 5 du capteur C5 de détection de la 30 fermeture de la ceinture de sécurité associé à une interface DSI de détection de tension , l'aimant 6 intégré à la fiche de sécurité associée à son capteur HES6 à effet hall , l'aimant 7 du capteur C7 de détection de la position du dossier du siège associé au capteur à effet hall HES7 le capteur de pression C8 ainsi que les aimants 9 et 10 7 associés aux capteurs à effet hall HES9 et HES10, respectivement, des capteurs C9 et C10 de détection de la position de la tablette et de détection de dysfonctionnement de la tablette. De préférence, les capteurs à effet hall sont utilisés en mode 5 analogique afin d'évaluer la possibilité d'étalonner la mesure en usine mais également de disposer de seuils multiples pour la mesure de surcharge. Ils sont placés sur une partie fixe du siège, en regard de la position attendue d'un élément à détecter. Bien entendu, d'autres types de capteur peuvent être utilisés 10 On pourra, par exemple, utiliser des micro-routeurs dans une partie fixe constituant chacun un contact sec activé par une pièce mécanique. Dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 3, les composants électroniques de mesure, tels que les capteurs à effet hall, 15 sont montés sur des circuits imprimés élémentaires, de type PCB (pour « Printed Circuit Board », en langue anglaise) placés en regard des éléments à détecter, en l'espèce les aimants, positionnés sur les parties mobiles des sièges. Par exemple, on prévoit deux composants électroniques de 20 mesure par carte de circuit imprimé. Le système comporte par ailleurs un ensemble de modules électroniques de communication I et II qui assurent chacun la gestion d'une partie des éléments fonctionnels du siège. Le système comporte ainsi, dans le mode de réalisation décrit, 25 un premier module électronique de communication I raccordé aux capteurs Cl, C2, C3, C4 et C5, et un deuxième module électronique de communication II raccordé aux capteurs C6, C7, C8, C9 et Cl 0 Le premier module de communication I est raccordé à deux circuits imprimés élémentaires PCB1 et PCB2 sur lesquels sont montés 30 les capteurs HESI et HES2 des capteurs Cl et C2. Il est également raccordé à une carte de circuit imprimé qui incorpore les capteurs à effet hall HES3 et HES4 ainsi que l'interface de détection de tension DS1 des capteurs C3, C4 et C5. 8 Le deuxième module de communication II est raccordé à des circuits imprimés PCB4, PCBS, PCB6, PCB7 et PCB8 sur lesquels sont montés les capteurs à effet hall des capteurs C6, C7, C8, C9 et C10. Les modules I et Il sont avantageusement montés sur une carte 5 de circuit imprimé flexible. Ils communiquent avec un nombre limité et standardisé de capteurs. Par exemple, chaque siège comporte deux à trois cartes de modules électroniques de communication. Les deux modules de communication I et II sont raccordés à un 10 boîtier électronique de puissance SPB du siège qui assure, d'une part, l'alimentation des capteurs et, d'autre part, reçoit et traite les données issues des modules I et II. Ce boîtier de puissance incorpore une interface de communication 11 Une telle interface de communication est une 15 interface composite qui comporte un étage d'alimentation et de communication avec les capteurs et un étage de communication avec le réseau de bord de la cabine de l'aéronef. L'interface peut, par exemple, comporter un étage de communication avec un réseau CAN (pour « Controller Aera Network », en langue anglaise) de l'avion. Il 20 peut également s'agir d'un étage de communication capable de communiquer avec un réseau éternet, wifi, zigbee0, Ainsi, les modules de communication I et II sont par exemple, raccordés au boîtier électronique SPB du siège par un bus multiplexé standard, de type CAN, RS485, USB, . 25 Par ailleurs, le nombre de modules électroniques de communication I et II est choisi en fonction de la consommation électronique globale d'un système équipant le siège. Par exemple, chaque siège de la classe économique d'une cabine est équipée de deux cartes de modules électroniques de 30 communication alors que chaque siège de la classe affaire est équipée de trois cartes de communication. Les modules de communication I et II sont intégrés aux capteurs et assurent la communication avec les boîtiers électroniques de puissance I et II soit par liaison sans fil, soit par liaison filaire. 9 Le boîtier électronique de puissance SPB comporte par ailleurs un microcontrôleur M à basse consommation comprenant une mémoire permanente de type EEPROM (mémoire morte programmable et effaçable électriquement) permettant de gérer la configuration du sous- 5 ensemble d'éléments de siège sur laquelle la carte est implantée. Le boîtier électronique SPB incorpore par ailleurs un convertisseur analogique numérique DAC assurant la conversion des données issues. Le microcontrôleur M du boîtier électronique SPB est dûment 10 programmé pour assurer un traitement des données numériques issues des capteurs afin de les rendre, d'une part susceptibles d'être transmises par le réseau de bord de l'aéronef et, d'autre part, les rendre exploitable par le personnel naviguant. Dans le mode de réalisation illustré, le microcontrôleur ainsi 15 que le convertisseur sont intégrés au boîtier électronique SPB. Ils peuvent toutefois, sans sortir du cadre de l'invention, être intégrés aux modules de communication, les fonctions de traitement des données étant réparties dans les interfaces. Le traitement des données issues des capteurs peut également 20 être effectué dans une unité de traitement commune pour tous les boîtiers électroniques SPB ou pour une partie de ces boîtiers. Comme indiqué précédemment, l'invention n'est pas limitée à la collecte et la transmission de données relatives à l'état de fonctionnement des sièges d'une cabine d'aéronef. 25 En effet, le système qui vient d'être décrit peut également être utilisé pour collecter des informations portant sur l'état de remplissage de coffres à bagage C (figure 4) Le système incorpore alors un ensemble de capteurs C11 disposés dans les coffres à bagage assurant la détection ou la mesure 30 de la masse des bagages stockés dans les coffres et raccordés à un réseau parallèle R de l'aéronef pour fournir ces informations aux pilotes. Par ailleurs, dans les modes de réalisation décrits précédemment, la présence ou l'absence d'éléments de sécurité est 10 détectée au moyen d'aimants, par exemple des aimants plats collés sur un élément à détecter et dont la présence est détectée par un capteur à effet hall. Il est également possible, en variante, tel qu'illustré à la figure 5 4, d'intégrer à des éléments à détecter, par exemple des éléments de sécurité de type gilet de sauvetage, fiche de sécurité, . une puce de type RFID (pour « Radio Frequency Identification », en langue anglaise), telle que la puce 12, en ce qui concerne la fiche de sécurité. Un chariot mobile 13 équipé intérieurement d'un capteur RFID 14 10 correspondant est alors utilisé pour détecter, rangée par rangée, la présence des éléments de sécurité incorporant les puces RFID et collecter les informations de sécurité portant sur la présence de ces éléments de sécurité. L'invention qui vient d'être décrite permet ainsi de pratiquer 15 des inspections de l'état fonctionnel d'une cabine et ce, sans mettre en oeuvre des inspections visuelles régulières, les informations étant collectées et transmises sans intervention humaine. Par ailleurs, l'invention, qui permet de détecter la présence de passagers et le taux de remplissage des coffres à bagage, permet 20 également d'effectuer un contrôle du bon équilibrage de l'aéronef, REVENDICATIONS1. Système de collecte et de transmission de données relatives à l'état de fonctionnement d'équipements embarqués à bord d'un aéronef, notamment à bord de la cabine et/ou du cockpit d'un aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de capteurs (C1,...,C10) aptes à générer lesdites données et qui communiquent chacun avec un boîtier électronique (SPB) intégré auxdits équipements, et au moins une unité de traitement de données (M) issues du boîtier électronique comprenant des moyens de traitement pour mettre en forme lesdites données pour les rendre accessibles à des utilisateurs et une interface de communication avec un réseau de bord de l'aéronef. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel l'unité de traitement est intégrée au boîtier électronique (SPB). 3. Système selon la revendication 1, dans lequel l'unité de traitement est une unité de traitement centralisée commune à une partie au moins des boîtiers électroniques, l'unité de traitement assurant le traitement des données issues desdits boîtiers électroniques, les boîtiers électroniques comprenant chacun des moyens pour traiter les données reçues et les transmettre à l'unité de traitement. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les boîtiers électroniques comprennent des moyens pour alimenter les capteurs. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les capteurs sont reliés aux boîtiers électroniques. 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel les capteurs communiquent avec les boîtiers par liaison sans fil et comportent chacun un module de communication avec un boîtier électronique correspondant. 7. Système selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les composants électroniques de mesure comportent au moins un élément choisi parmi : 12 - un capteur à effet hall (HES 1, , HES6) assurant la détection d'un aimant placé dans un élément à détecter ; - un capteur de pression (C8) ; - un capteur de présence ; 5 - une jauge de contrainte ; - un thermocouple ; et - un commutateur (C5) 8. Système selon la revendication 7, dans lequel le capteur de présence comporte une puce RFID (12) associée à un élément de 10 sécurité à détecter et un détecteur (14) de présence de la puce. 9. Système selon la revendication 8, comprenant un chariot mobile (13) de collecte de données de maintenance déplaçable dans la cabine et comprenant ledit détecteur de présence (14). 10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, 15 comprenant un ensemble de détecteurs (C11) placés dans des coffres à bagage pour la détection du remplissage des coffres.