Brevet FR3076371A1 — publié le 20190705

Systeme de suivi des appareils electriques branches sur un reseau d'alimentation electrique La presente invention concerne un dispositif et un systeme pour tracer Ia presence et Ia disponibilite d'appareils electriques mobiles ou deplagables alimentes par le reseau electrique, en particulier dans des environnements de type hopitaux, administrations, usines, etc. Contexte de ('invention Dans de nombreux environnements sont utilises des appareils electriques aliment& par le reseau d'alimentation electrique standard. Certains des equipements sont des equipements lourds qui ne sont pas mobiles. Mais un grand nombre d'appareils electriques sont legers et aisement transportables, et simplement branches sur le reseau electrique par une prise standard qu'il suffit de debrancher pour pouvoir deplacer l'appareil electrique. Se pose alors le probleme du deplacement non autorise, quelquefois du vol pur 20 et simple de ce type d'appareils. Cette problematique est rencontree a des degres divers par tous les etablissements publics et prives, notamment en Europe. On citera simplement l'exemple des hopitaux, mais des situations similaires existent dans de nombreux autres environnements. Dans les h8pitaux existent un grand nombre d'appareils electriques mobiles et 25 tres coOteux, comme par exemple des endoscopes, des echographes, des bistouris laser, des cameras, des ordinateurs etc. Le prix de certains equipements peut aisement representer plusieurs dizaines de milliers d'euros. Dans de grades structures, it est possible que des equipements soient simplement egares. Mais un grand nombre de ces equipements sont purement et 30 simplement voles tous les ans, certains etant revendus par les voleurs, parmi lesquels quelquefois le personnel meme de l'hopital, dans des pays strangers hors Europe. Ces vols sont relativement faciles a commettre car les hopitaux sont des lieux publics qui 2 doivent etre accessible a tous, meme de nuit. De plus, une videosurveillance systematique des lieux frequentes par de nombreux patients est souvent impossible pour des raisons de protection des donnees. 5 Etat de Ia technique Pour remedier a ce genre de probleme, on connalt les solutions traditionnelles consistant a renforcer les controles d'acces, a recruter des vigiles, a installer des systemes de videosurveillance, des armoires fortes, a doter les equipements de codes barre et de numeros de serie, etc. Or ces systemes sont peu efficaces ou peu dissuasifs. Les controles d'acces et les armoires fortes sont inefficaces visa vis du personnel autorise. Les vigiles representent un coat souvent redhibitoire. Les code barre et numeros de serie peuvent etre enleves et en tout cas n'empechent pas une revente a vil prix en particulier 15 l'etranger. En outre, les systemes existants ne permetttent pas de verifier si un appareil branche sur le reseau electrique est libre. Cela peut etre particulierement penalisant par exemple dans le cadre d'un hopital of le personnel medical dolt pouvoir localiser rapidement un appareil disponible pour un usage immediat. Buts de ('invention L'invention a pour but de proposer un systeme de suivi des appareils apte resoudre les problemes cites. En particulier, ('invention a pour but de proposer un systeme capable d'assurer la tragabilite et de verifier Ia disponibilite d'un parc d'appareils aliment& par le reseau secteur au sein d'une structure, comme par exemple les centrales electriques, les usines, les hopitaux, les administrations, sans que cette liste ne soit exhaustive. Le systeme recherché dolt notamment permettre de verifier la presence des 30 equipements en temps reel aux fins de realiser un inventaire ou de detecter des deplacements d'appareils ou des vols, de geo localiser les equipements, de connaitre 3 leurs disponibilites (a savoir s'ils sont en cours d'utilisation ou pas), et merne de faciliter le suivi de leur maintenance. Résumé de ('invention 5 Dans son principe, Ia solution consiste a identifier chaque equipement electrique mobile ou deplagable ainsi que chaque prise electrique a l'aide d'une etiquette electronique unique (encore appelee un "tag") pourvue d'une puce microelectronique et d'une antenne pour pouvoir communiquer en mode sans contact avec un lecteur de 10 tag, par exemple en utilisant un protocole de communication RF a champ proche, en particulier de type NFC (acronyme pour "Near Field Communication" en terminologie anglo-saxonne). Le lecteur radiofrequence, egalement de type NFC (situe soit entre Ia prise et l'appareil, soft dans Ia prise, soft dans l'appareil), est capable de lire l'identifiant de Ia 15 prise et celui de l'equipement equipe de son tag. Le lecteur remonte alors ces informations en temps reel a un systerne central de gestion des equipements, par exemple en utilisant un modem, ou bien le protocole de communication par courant porteur en ligne (CPL). L'invention a par consequent pour objet un dispositif de detection d'un 20 appareil electrique branche sur une prise d'alimentation electrique d'un reseau electrique au moyen d'une prise electrique, caracterise en ce qu'il comporte : - une premiere etiquette electronique radiofrequence solidaire de Ia prise d'alimentation electrique et comportant un identifiant unique de ladite prise d'alimentation electrique ; 25 - une premiere antenne connect& a un lecteur sans contact apte a lire l'identifiant unique de ladite prise d'alimentation electrique - une seconde etiquette electronique radiofrequence solidaire de ladite prise electrique et comportant un identifiant unique de ladite prise electrique ; - une seconde antenne connect& a un lecteur sans contact apte a lire l'identifiant unique de ladite prise electrique - un boitier intelligent pourvu d'un circuit electronique agence pour prelever les signaux electriques issus de Ia premiere antenne et de Ia seconde antenne et un 4 microcontroleur recevant en entrée les signaux desdites premiere et seconde antennes pour les traiter et les transmettre a un systeme de gestion distant. Selon un mode de realisation du dispositif, ledit boitier intelligent comporte des capots externes entourant un boitier electronique abritant ledit circuit electronique, et 5 des fiches de contact electrique qui assurent Ia continuite electrique de la phase, de la terre et du neutre, entre Ia prise d'alimentation electrique et la prise electrique de I'appareil a proteger. De facon avantageuse, ladite premiere etiquette electronique est un tag radiofrequence de petite taille, pourvu d'une puce microdlectronique comportant une 10 memoire dans laquelle est chargee I'identifiant unique de la prise d'alimentation electrique, d'un processeur connects a un stage de communication radiofrequence champ proche, et d'une antenne miniaturisee. De facon similaire, ladite seconde etiquette electronique est un tag radiofrequence de petite taille, pourvu d'une puce microelectronique comportant une 15 memoire dans laquelle est charg& I'identifiant unique de la prise electrique, d'un processeur connects a un stage de communication radiofrequence a champ proche, et d'une antenne miniaturisee. Selon un mode de realisation, la prise d'alimentation electrique est une prise femelle pourvue d'une cavite de reception d'une prise electrique male, et ladite 20 premiere etiquette electronique est d'une taille suffisamment reduite pour pouvoir etre solidarisee au fond de Ia cavite de la prise d'alimentation electrique. Selon un mode de realisation, la prise electrique de l'appareil electrique est une prise male pourvue de fiches de phase, de neutre et de terre, et ladite seconde etiquette electronique est d'une taille suffisamment reduite pour pouvoir etre 25 solidaris& entre lesdites fiches. Selon un mode de realisation, ledit circuit electronique du boitier intelligent comporte un circuit multiplexeur d'antenne connects en entrée a ladite premiere antenne et a ladite seconde antenne, et connects en sortie a un lecteur de tag NFC dont Ia sortie est connect& en entrée au microcontroleur du circuit electronique. 30 De facon avantageuse, le circuit electronique du dispositif comporte un moyen de transmission des signaux de sortie du microcontroleur vers une unite de gestion distante. 5 Selon un mode de realisation, le circuit electronique comporte un circuit capteur de courant branche en entrée entre Ia phase et le neutre, et branche en sortie au microcontroleur de maniere a pouvoir mesurer Ia consommation de courant instantanee dudit appareil electrique. 5 L'invention a egalement pour objet un systeme de detection et de suivi de Ia presence d'appareils electriques sur un reseau d'alimentation electrique, caracterise en ce qu'iI comporte, pour chaque appareil electrique a suivre, un dispositif selon l'une quelconque des revendications precedentes, et un systeme de gestion distant apte organiser et gerer les informations d'identification, de presence, ou de consommation 10 electrique issues des differents dispositifs de detection. L'invention sera mieux comprise a l'aide de sa description detainee qui suit, en liaison avec les figures, dans lesquelles : - la figure 1 represente une vue de cote eclat& d'un dispositif de base du systeme selon l'invention, destine a equiper les prises electriques (femelles) 15 d'alimentation, et les prises d'alimentation (males) des equipements a surveiller ; - Ia figure 2 represente le dispositif de la figure 1, en vue en perspective eclat& ; - Ia figure 3 represente une vue en perspective d'un dispositif de base selon l'invention, avant son branchement ; - Ia figure 4 represente le dispositif de Ia figure 1, en vue en perspective eclat& ; 20 - Ia figure 3 represente une vue en perspective d'un dispositif de base selon l'invention, apres son branchement ; - la figure 5 represente un schema de Ia partie electronique du dispositif de base du systeme selon l'invention. 25 Description detainee On se refere a Ia figure 1. Les composants d'un dispositif de base du systeme selon l'invention sont les suivants : 30 - une prise murale (a) d'alimentation electrique, faisant partie du reseau d'alimentation electrique standard du lieu protégé, par exemple une prise electrique sur un mur d'hopital. 6 - une etiquette electronique ou tag (b) : it s'agit d'un tag de petite taille, pourvu d'une puce microelectronique comportant une memoire dans laquelle est chargee un numero d'identification unique, qui sera le numero d'identification de la prise electrique en question, et un processeur connects a un stage de communication radiofrequence 5 a champ proche, par exemple selon Ia norme NFC, incluant une antenne miniaturisee. De cette maniere, le contenu de la memoire du tag pourra etre interroge par un lecteur NFC. Ce type de tag est bien connu en soi et ne necessite pas de description complementaire. II faudra simplement que les dimensions du tag soient faibles, aussi bien en diametre qu'en epaisseur, pour que le tag (b) puisse etre cone au fond de la 10 prise electrique (a). Le tag (b) est de preference cone au fond de Ia prise femelle (a). - une antenne (c) de lecteur de tag. Elle est connect& a l'electronique du boitier intelligent (f), et destinee a etre positionnee en face de l'antenne du tag (b) lorsque le dispositif est branche sur la prise electrique (a), pour pouvoir communiquer avec le tag en mode NFC. 15 - un boitier intelligent (d,e,f,g) constitue des elements suivants: - des capots externes (d) et (g) qui abritent un boitier electronique (f) - des fiches de contact electrique (e) qui assurent la continuite electrique de Ia phase, de la terre et du neutre, entre la prise femelle (a) et Ia prise male (j) de l'appareil a proteger (non represents). 20 - une autre antenne (h) de lecteur de tag, similaire a l'antenne (c) - une autre etiquette electronique ou tag (i), similaire au tag (b). Elle permet d'identifier de facon unique la prise male (j) et donc l'appareil a qui appartient cette prise. cette etiquette (i) est fix& a la prise male (j), par exemple par collage. 25 La figure 2 montre le dispositif de Ia figure 1 en perspective, ce qui permet de mieux voir les dimensions relatives. L'antenne (c) a un diametre inferieur au diametre de l'ouverture de la prise femelle (a), de sorte que lorsque le dispositif est branch& l'antenne (c) soit en face du tag (b) et a proximite immediate de celui-ci pour permette une communication RF entre l'antenne du tag (b) et l'antenne (c). 30 II en va de merne pour le tag (i) et l'antenne (h). 7 La figure 3 montre le dispositif de la figure 1 en perspective, lorsque les composants (d,e,f,g) sont assembles pour former un boitier intelligent (10) qui vient simplement s'intercaler entre la prise femelle (a) et la prise male (j). 5 La figure 4 montre le dispositif de la figure 1 assemble et en place pour assurer sa fonction de detection de requipement electrique branche (non represents). En figure 5 on a represents le circuit electronique (20) d'un boitier intelligent (10) du dispositif elementaire de Ia figure 1. Le circuit electronique (20) est integre au 10 boitier electronique (f). II comporte un multiplexeur d'antennes (21), connects aux antennes (c,h) pour capter les signaux parcourant ces antennes (en fonction de Ia presence ou de l'absence des tags (b,i)) et les retransmettre a un lecteur NFC (22). Le lecteur NFC transmet les signaux issus des antenne (c,h) a un microcontroleur (23) pourvu d'une memoire, d'un processeur, et d'un logiciel interne congu pour interpreter 15 les signaux issus des antennes (c,h) et transmettre les resultats a un systerne de gestion centralise (non represents), soft via un modem (24) ou un autre moyen de communication, comme par exemple une transmission par courant porteur utilisant la norme CPL. Dans le mode de realisation represent& le microcontroleur (23) et le modem (24) sont aliment& electriquement directement a partir de Ia phase et du 20 neutre, et le lecteur NFC (22) et le multiplexeur d'antennes (21) sont aliment& a partir du microcontroleur, mais d'autres realisation sont possibles. De facon facon optionnelle, le boitier electronique (20) peut integrer un capteur de courant (25) branche entre Ia phase et le neutre, et connects en sortie au microcontroleur (23), ce qui permet de detecter, en plus du branchement d'un appareil 25 electrique sur la prise (a) et donc sa presence sur le reseau electrique, de savoir si I'appareil electrique branche est en fonctionnement et consomme du courant electrique. Le systeme de gestion centralise n'est pas dealt, sa realisation etant a la port& de I'homme du métier. Sa fonction sera de recevoir les informations des differents 30 dispositifs unitaires de detection faisant partie du systerne, d'agreger et de traiter ces informations dans une base de donnees, par exemple en vue de determiner quels appareils electriques sont branches a chaque instant, de les geo localiser, de 8 determiner leur consommation electrique, et eventuellement de gerer leur maintenance predictive en fonction de leur degre d'utilisation. Avantages de ('invention 5 Le systeme selon ('invention repond aux buts fixes. II permet d'identifier les prises electriques d'une installation, de detecter si un equipement est branche sur une prise donnee, de determiner precisement de quel equipement iI s'agit et de le localiser, au moyen du numero de tag associe et des informations correspondantes disponibles 10 dans la base de donnees du systerne de gestion centralise. II permet en outre de detecter si un equipement donne change de statut (par exemple pour passer de l'etat branche a l'etat debranche), et de d'horodater tous ces changements d'etats, ou de generer des alertes lorsque des changements d'etat ne sont pas attendus. II permet aussi de mesurer la consommation electrique d'un equipement donne, REVENDICATIONS1 - Dispositif de detection d'un appareil electrique branche sur une prise d'alimentation electrique (a) d'un reseau electrique au moyen d'une prise electrique (b), caracterise en ce qu'il comporte : - une premiere etiquette electronique radiofrequence (b) solidaire de Ia prise d'alimentation electrique (a) comportant un identifiant unique de ladite prise (a) ; - une premiere antenne (c) connect& a un lecteur sans contact apte a lire I'identifiant unique de ladite prise d'alimentation electrique (a) ; - une seconde etiquette electronique radiofrequence (i) solidaire de ladite prise electrique comportant un identifiant unique de ladite prise electrique (b) ; - une seconde antenne (h) connect& a un lecteur sans contact apte a lire I'identifiant unique de ladite prise electrique (b) ; - un boitier intelligent (d,e,f,g) pourvu d'un circuit electronique (20) agence pour prelever les signaux electriques issus de la premiere antenne (c) et de la seconde antenne (h) et un microcontroleur (23) recevant en entrée les signaux desdites premiere et seconde antennes (c,h) pour les traiter et les transmettre a un systeme de gestion distant. 2 - Dispositif electronique selon la revendication 1, caracterise en ce que ledit boitier intelligent (d,e,f,g) comporte des capots externes (d) et (g) entourant un boitier electronique (f) abritant ledit circuit electronique (20), et des fiches de contact electrique (e) qui assurent la continuite electrique de Ia phase, de Ia terre et du neutre, entre Ia prise d'alimentation electrique (a) du reseau et Ia prise electrique a) de I'appareil a proteger. 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou Ia revendication 2, caracterise en ce que ladite premiere etiquette electronique (b) est un tag radiofrequence de petite taille, pourvu d'une puce microelectronique comportant une memoire dans laquelle est chargee I'identifiant unique de Ia prise d'alimentation electrique (a), d'un processeur connecte a un etage de communication radiofrequence a champ proche, et d'une antenne miniaturisee. 10 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que ladite seconde etiquette electronique (i) est un tag radiofrequence de petite taille, pourvu d'une puce microelectronique comportant une memoire dans laquelle est 5 chargee l'identifiant unique de la prise electrique (b), d'un processeur connecte a un etage de communication radiofrequence a champ proche, et d'une antenne miniaturisee. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications precedentes, caracterise 10 en ce que la prise d'alimentation electrique (a) est une prise femelle pourvue d'une cavite de reception d'une prise electrique male, et en ce que ladite premiere etiquette electronique (b) est d'une taille suffisamment reduite pour pouvoir etre solidarisee au fond de la cavite de la prise d'alimentation electrique (a). 15 6 - Dispositif selon I'une quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que la prise d'alimentation electrique (a) est une prise male pourvue de fiches de phase, de neutre et de terre, et en ce que ladite seconde etiquette electronique (i) est d'une taille suffisamment reduite pour pouvoir etre solidarisee entre lesdites fiches. 20 7 - Dispositif selon I'une quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que ledit circuit electronique (20) du boitier intelligent (d,e,f,g) comporte un circuit multiplexeur d'antenne (21) connecte en entrée a ladite premiere antenne (c) et a ladite seconde antenne (h), et connecte en sortie a un lecteur de tag NFC dont la sortie est connect& en entrée au microcontroleur (23) du circuit electronique (20). 25 8 - Dispositif selon I'une quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que ledit circuit electronique (20) comporte un moyen de transmission des signaux de sortie du microcontroleur (23) vers une unite de gestion distante. 30 9 - Dispositif selon I'une quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que ledit circuit electronique (20) comporte un circuit capteur de courant (25) branche en entrée entre la phase et le neutre, et branche en sortie au microcontroleur 11 (23) de maniere a pouvoir mesurer Ia consommation de courant instantanee dudit appareil electrique. 10 - Systeme de detection et de suivi de Ia presence d'appareils electriques sur 5 un reseau d'alimentation electrique, caracterise en ce qu'il comporte, pour chaque appareil electrique a suivre, un dispositif selon I'une quelconque des revendications precedentes, et un systeme de gestion distant apte a organiser et gerer les informations d'identification, de presence, ou de consommation electrique issues des differents dispositifs de detection. 10