Brevet FR3131818A1 — publié le 20230714

L'invention concerne un capteur (1) pour clôture électrique (11) comprenant des moyens (3, 29) pour mesurer la tension de la batterie d’alimentation (7) de cette clôture électrique (11), des moyens (5, 35) pour mesurer la tension de l’électrificateur (9) de cette clôture électrique (11), et des moyens (28) pour télétransmettre par voie hertzienne des signaux représentatifs de ces mesures de tension. L’invention concerne également un ensemble de clôture électrique comprenant au moins un tel capteur, ainsi qu’une installation comprenant une pluralité de tels ensembles de clôtures électriques, communiquant avec une pluralité d’antennes distantes. (Fig. 1) Capteur pour clôture électrique mobile ou fixe, et ensemble de clôture électrique incorporant un tel capteur On connaît l’utilisation de clôtures électriques pour empêcher l’accès à une zone que l’on souhaite protéger. Dans le monde agricole par exemple, on peut utiliser une clôture électrique pour délimiter une zone cultivée que l’on souhaite protéger contre les nuisibles, comme par exemple les sangliers. Ces derniers effectuent en effet des ravages dans les cultures, et ce d’autant plus que le nombre de chasseurs permettant de les éliminer en partie, a fortement diminué ces dernières années. On peut aussi utiliser une clôture électrique pour contenir un cheptel, comme par exemple un troupeau de moutons. Dans d’autres domaines que le monde agricole, on peut utiliser une clôture électrique pour empêcher l’accès à une zone sensible, telle qu’une ferme solaire par exemple. Dans de nombreuses situations, ces clôtures électriques sont installées en rase campagne, et il n’existe pas de moyen de raccord de ces clôtures à l’alimentation électrique du secteur. Cette alimentation électrique doit donc être complètement autonome, et fonctionne alors sur batterie. La présente invention vise notamment à permettre au propriétaire d’une telle clôture électrique de pouvoir surveiller à distance l’état de fonctionnement de cette clôture. On atteint ce but de l’invention, ainsi que d’autres qui seront précisés dans la suite, avec un capteur pour clôture électrique comprenant des moyens pour mesurer la tension de la batterie d’alimentation de cette clôture électrique, des moyens pour mesurer la tension de l’électrificateur de cette clôture électrique, et des moyens pour télétransmettre par voie hertzienne des signaux représentatifs de ces mesures de tension. Grâce à ces caractéristiques, on peut récupérer, grâce à un réseau d’antennes distantes dédiées et d’un ou plusieurs serveurs, des informations représentatives de l’état de charge de la batterie, du fonctionnement de l’électrificateur ainsi que de la clôture. Ces informations sont traitées de manière logicielle pour fournir au propriétaire de la clôture des renseignements sur le bon fonctionnement électrique de sa clôture, sur une éventuelle intrusion dans la zone protégée par sa clôture, etc. Suivant d’autres caractéristiques optionnelles du capteur selon invention : - ce capteur comprend un module de communication comprenant des moyens de génération de données à bas débit, et une antenne de transmission de ces données ; - les moyens de génération de données à bas débit sont bi-bandes ; - les moyens de génération de données à bas débit sont compatibles avec tout type de Gateway (passerelle) LoRaWan, avec les nanosatellites mais également avec le réseau GSM classique ; - les moyens de génération de données à bas débit sont compatibles indifféremment avec des réseaux LoRaWan privés ou publics ; - ce capteur comprend des moyens de détection de mouvement et d’accélération couplés à un système sonore activé en cas de tentative de vol ; - ce capteur comprend un module GPS permettant sa géolocalisation ; - ce capteur comprend des moyens de mesure de la température permettant de fiabiliser les mesures en fonction des variations de température ; - ce capteur comprend une interface homme-machine ; - ce capteur comprend un module de mémoire ; - ce capteur comprend un microprocesseur apte à superviser le fonctionnement de l’ensemble de ses composants. La présente invention se rapporte également à un ensemble de clôture électrique, comprenant au moins un électrificateur, au moins une batterie d’alimentation de cet électrificateur, et au moins un capteur conforme à ce qui précède, connecté à cette batterie et à cet électrificateur. De manière préférée, cet ensemble de clôture peut comprendre une pluralité de capteurs conformes à ce qui précède, répartis en plusieurs points de cette clôture, et communiquant entre eux. Cette configuration particulière permet, lorsqu’un défaut ou une intrusion intervient en un point particulier de la clôture, de localiser rapidement le tronçon de clôture qui est concerné. Cette configuration est particulièrement avantageuse pour les clôtures électriques de grande longueur, pouvant faire typiquement plusieurs kilomètres, et pour lesquelles l’identification du tronçon de clôture concerné par l’incident représente un gain de temps substantiel pour le propriétaire qui peut alors se rendre rapidement sur la zone concernée. La présente invention se rapporte également à une installation comprenant au moins un ensemble de clôture électrique conforme à ce qui précède, au moins une antenne distante de communication avec au moins l’un des capteurs de cet ensemble de clôture, et au moins un serveur de traitement des données échangées avec cette antenne distante. En pratique, une telle installation comportera de préférence plusieurs ensembles de clôtures électriques aptes à communiquer avec plusieurs antennes distantes, qui pourront faire partie de réseaux publics ou privés. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : : le schéma de principe d’un capteur selon invention, connecté à une batterie d’alimentation et à un électrificateur d’une clôture électrique, et : le schéma de principe d’un ensemble de clôture selon invention, équipé d’une pluralité de capteurs selon invention. Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques ou similaires sur l’ensemble des figures. On se reporte à présent à la , sur laquelle on a représenté de manière schématique un capteur 1 selon l’invention, connecté par des connecteurs respectifs 3, 5 d’une part à une batterie d’alimentation 7, et d’autre part à un électrificateur 9 de clôture électrique 11, alimentée par la batterie 7. La batterie d’alimentation 7 peut être une batterie 12 V elle-même alimentée par un ou plusieurs panneaux photovoltaïques. L’électrificateur 9 est apte à délivrer, par impulsions, une tension de sortie de plusieurs milliers de volts à la clôture électrique 11, typiquement de l’ordre de 10 à 15 kV, et cet électrificateur 9 comprend des moyens pour délivrer instantanément ces impulsions électriques dès qu’un animal ou une personne touche la clôture électrique 11. Le capteur 1 comprend un boîtier 13 de préférence en matière plastique, assurant l’étanchéité des composants qui se trouvent à l’intérieur. Ces composants comprennent un module d’alimentation 15, un module de haute tension 17, un module de détection de mouvements 21, un module de mesure et de sauvegarde 23, un module d’interface homme-machine 25, un microprocesseur 27 et un module de communication 28. Le module d’alimentation 15, relié au connecteur 3, comprend un convertisseur analogique/numérique 29 de la tension mesurée aux bornes de la batterie d’alimentation 7, une batterie interne 31 typiquement de 3,7 V et 19 Ah, et un convertisseur analogique/numérique 33 de la tension mesurée aux bornes de cette batterie interne 31. Le module de haute tension 17 comprend un amplificateur 35 des signaux mesurés aux bornes de l’électrificateur 9. Le module de détection de mouvements 21 peut comprendre un module GPS 37, un accéléromètre 39 est un avertisseur sonore 41. Le module de mesure et de sauvegarde 23 peut comprendre un module de mémoire 43 et un module de mesure de la température 45. L’interface homme-machine 25 peut comprendre un bouton d’activation 47 par aimant par exemple, ainsi qu’une ou plusieurs diodes électroluminescentes 49 indiquant au propriétaire l’état de fonctionnement du capteur. Le module de communication 28 comprend des moyens 28a pour engendrer des paquets d’informations selon un protocole de communication IP à bas débit, tel que LoRaWan ou Sigfox, ainsi qu’une antenne 28b permettant d’envoyer et de recevoir ces paquets vers une autre antenne distante. L’ensemble de ces composants sont supervisés par le microprocesseur 27, qui peut être par exemple du type SMT32WB55 fabriqué par la société ST Microelectronics. Le mode de fonctionnement et les avantages de ce capteur 1 et d’une clôture électrique 11 équipée d’un tel capteur 1 sont les suivants. Le propriétaire commence par installer la clôture électrique 11 autour de la zone à protéger, qui peut donc être un champ, un pâturage, une zone comprenant des éléments sensibles tels que les panneaux photovoltaïques d’une ferme solaire. Il connecte ensuite l’électrificateur 9 à cette clôture électrique 11, et la batterie d’alimentation 7 éventuellement munie de son panneau photovoltaïque de recharge, à cet électrificateur 9. Il vient ensuite connecter le capteur 1 d’une part à cette batterie 7, et d’autre part à l’électrificateur 9, au moyen des connecteurs respectifs 3, 5. Le module d’alimentation 15 envoie au microprocesseur 27 des informations représentatives de l’état de charge de la batterie d’alimentation 7. Le module de haute tension 17 envoie au microprocesseur 27 des informations représentatives de la tension délivrée par l’électrificateur 9. Le module de détection de mouvements 21 envoie au microprocesseur 27 des informations représentatives des déplacements et des chocs subis par le capteur 1, et l’avertisseur sonore 41 se déclenche en cas de tentative de vol. Le module de mesure et de sauvegarde 23 envoie au microprocesseur 27 des informations représentatives de la température extérieure, avec éventuellement un historique de l’ensemble des données mesurées par le capteur 1. L’interface homme-machine 25 permet au propriétaire d’interagir avec le capteur 1, et notamment de le mettre sous tension, et de vérifier son bon fonctionnement. Le module de communication 28 permet d’envoyer par voie hertzienne, via des paquets à bas débit, des informations récoltées par le microprocesseur 27 de l’ensemble des modules ci-dessus et traitées par celui-ci, en direction d’antennes distantes (non représentées), elles-mêmes reliées à en un ou plusieurs serveurs. Le protocole de communication entre le module de communication 28 et ces antennes distantes peut être par exemple le protocole LoRaWan, ou le protocole Sigfox. Ces protocoles de communication à bas débit sont particulièrement adaptés aux objets connectés distants, pour lesquels une très faible consommation électrique est requise, permettant le fonctionnement de ces objets connectés pendant plusieurs mois en étant simplement alimentés par une batterie interne de faible capacité, telle que la batterie 31 de 3,7 V et 19 Ah susmentionnée. Le réseau d’antennes distantes permettant de communiquer avec le capteur 1 peut être un réseau public disponible auprès des opérateurs téléphoniques historiques, ou bien un réseau entièrement privé, mise en place spécialement pour la gestion d’une pluralité d’ensemble de clôtures électriques selon l’invention. On notera que le module de communication 28 est bidirectionnel, c’est-à-dire qu’il peut également recevoir des informations provenant du réseau d’antennes distantes, afin d’envoyer des ordres au microprocesseur 27 pour commander différentes actions sur le capteur 1 (ainsi que sur les autres capteurs – voir ci-après), sur la batterie d’alimentation 7 et sur l’électrificateur 9. Comme on peut le comprendre à la lumière de ce qui précède, le capteur 1 selon l’invention permet de mesurer en permanence l’état de fonctionnement de la batterie d’alimentation 7 et de l’électrificateur 9, et de transmettre à distance des informations représentatives de cet état de fonctionnement. Le propriétaire de la clôture électrique peut ainsi, via une interface telle qu’un smartphone, être prévenu en temps réel de tout incident ou événement particulier associé au fonctionnement de la clôture, tel qu’un état de charge insuffisant de la batterie d’alimentation 7, un dysfonctionnement de l’électrificateur 9, ou une chute brutale de tension de l’électrificateur 9, représentative d’une intrusion dans la zone protégée par la clôture électrique 11. L’information parvenant ainsi au propriétaire lui permet de prendre la décision appropriée : se rendre sur place si nécessaire pour changer la batterie ou réparer la portion de clôture endommagée, par exemple, ou bien envoyer vers le capteur depuis son smartphone, via le serveur et le réseau d’antennes distantes installées à cet effet, des ordres tels que la remise en route de l’électrificateur 9 après une intrusion. L’invention offre ainsi un nouveau confort de gestion à distance des clôtures électriques. De manière avantageuse, et comme cela est visible sur la , pour une clôture électrique 11 de grande longueur, on peut prévoir une pluralité de capteurs esclaves supplémentaires 1a, 1b, analogues au capteur maître 1 décrit précédemment, répartis à intervalles sensiblement réguliers sur la clôture électrique. Les capteurs 1, 1a, 1b sont paramétrés pour pouvoir communiquer entre eux via leurs modules de communication respectifs. Lorsqu’une intrusion 51 intervient sur un tronçon de clôture électrique 53 situé entre deux de ces capteurs 1, 1a, les mesures de tension réalisées par ces deux capteurs 1, 1a permettent d’identifier le tronçon de clôture électrique concerné, et le microprocesseur 27 du capteur maître 1 traite cette information et la transmet au propriétaire via le module de communication 28. Ce dernier peut alors se rendre directement sur le tronçon de clôture électrique concernée lorsque cette clôture électrique est déployée sur plusieurs kilomètres : un gain de temps substantiel en résulte. Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple. Il est entendu que l’homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention. Capteur (1, 1a, 1b) pour clôture électrique (11) comprenant des moyens (3, 29) pour mesurer la tension de la batterie d’alimentation (7) de cette clôture électrique (11), des moyens (5, 35) pour mesurer la tension de l’électrificateur (9) de cette clôture électrique (11), et des moyens (28) pour télétransmettre par voie hertzienne des signaux représentatifs de ces mesures de tension. Capteur (1, 1a, 1b) selon la revendication 1, comprenant un module de communication (28) comprenant des moyens (28a) de génération de données à bas débit, et une antenne (28b) de transmission de ces données. Capteur (1, 1a, 1b) selon la revendication 2, dans lequel les moyens de génération de données à bas débit (28a) son bi-bandes. Capteur (1, 1a, 1b) selon l’une des revendications 2 ou 3, dans lequel les moyens de génération de données à bas débit (28a) sont compatibles avec tout type de Gateway (passerelle) LoRaWan, avec les nanosatellites mais également avec le réseau GSM classique. Capteur (1, 1a, 1b) selon la revendication 4, dans lequel les moyens de génération de données à bas débit (28a) sont compatibles indifféremment avec des réseaux LoRaWan privés ou publics. Capteur (1, 1a, 1b) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant des moyens de détection de mouvement et d’accélération (21) couplés à un système sonore activé en cas de tentative de vol. Capteur (1, 1a, 1b) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un module GPS permettant sa géolocalisation. Capteur (1, 1a, 1b) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant des moyens de mesure de la température (45) permettant de fiabiliser les mesures en fonction des variations de température. Capteur (1, 1a, 1b) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une interface homme-machine (25). Capteur (1, 1a, 1b) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un module de mémoire (43). Capteur (1, 1a, 1b) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant un microprocesseur (27) apte à superviser le fonctionnement de l’ensemble de ses composants. Ensemble de clôture électrique, comprenant au moins un électrificateur (9), au moins une batterie (7) d’alimentation de cet électrificateur (9), et au moins un capteur (1, 1a, 1b) conforme à l’une quelconque des revendications précédentes, connecté à cette batterie (7) et à cet électrificateur (9). Ensemble de clôture électrique selon la revendication 12, comprenant une pluralité de capteurs (1, 1a, 1b) conformes à l’une quelconque des revendications 1 à 11, répartis en plusieurs points de cette clôture (11), et communiquant entre eux. Installation comprenant au moins un ensemble de clôture électrique conforme à l’une des revendications 12 ou 13, au moins une antenne distante de communication avec au moins l’un des capteurs (1, 1a, 1b) de cet ensemble de clôture, et au moins un serveur de traitement des données échangées avec cette antenne distante.