<Desc/Clms Page number 1>
DESCRIPTION DE L'INVENTION a) Titre de l'invention "Système autonome de relevé à distance dans le domaine du comptage". b) Domaine technique visé Le domaine technique auquel se rapporte l'invention est celui de la lecture de compteur.
Actuellement l'accessibilité au compteur en vue d'en effectuer la lecture est malaisée.
Les compteurs les plus utilisés sont des compteurs domestiques : eau, gaz et électricité. c) Etat actuel de la technique L'état actuel de la technique oblige les compagnies d'eau, gaz et électricité à pratiquer un relevé qui nécessite la présence d'un agent près du compteur.
Les applications actuelles du relevé à distance ont, quant à elles, un ou plusieurs inconvénients, à savoir : # Présence d'un câble d'alimentation, # Présence d'un fil de communication, # Dans le cas d'une alimentation par pile, la durée de vie de celle-ci est insuffisante, # Dans le cas d'une transmission radio à basse puissance, celle-ci est très erratique et difficilement localisable, # Dans le cas d'une transmission radio haute puissance, l'Institut Belge de la
Protection Technique (IBPT) exige une licence d'utilisation. Cette exigence est valable également pour l' Europe. d) Exposé de l'invention L'invention comprend 2 ensembles : le capteur installé près du compteur et le releveur installé dans un véhicule.
1 ) Le capteur Le capteur se présente sous la forme d'un petit boîtier étanche (1) qui extérieurement reçoit les informations de 4 compteurs au moyen de 4 sondes (2) et d'une antenne (3). Ce capteur est installé à proximité immédiate du ou des compteurs à relever.
Intrinsèquement, ce capteur est constitué d'un émetteur de lOmW maximum (4) -
EMI1.1
conformément aux normes fixées par l' IBPT -, d'un récepteur (5), d'un système de gestion composé d'un microprocesseur (6) - auquel sont traditionnellement attachées deux mémoires, la première contenant le logiciel de traitement des données et l'autre dans laquelle il stocke et gère les données-, une horloge d'éveil (7), ayant pour fonction de cadencer les ordres et d'opérer le réveil du microprocesseur, ainsi que 3 piles alcalines (8).
<Desc/Clms Page number 2>
Le microprocesseur est classiquement relié aux sondes par un interface ou adaptateur (9).
Le choix de la gestion des piles est en relation étroite avec leur fréquence de renouvellement et doit se faire au même rythme que le changement du compteur afin de minimiser les interventions chez l'abonné.
La durée de vie maximale d'un compteur est imposée par le service de métrologie du pays concerné (12 ans pour la Belgique).
Afin de minimiser la consommation du capteur, celui-ci n'est pas alimenté la plupart du temps (environ 99. 98 % du temps). Seule l'horloge interne reste alimentée en permanence par les piles.
Sur le plan fonctionnel, le capteur se met régulièrement, soit toutes les 10 secondes, à l'écoute (à l'aide du récepteur) pendant un laps de temps extrêmement court, soit 2 millisecondes c'est-à-dire le temps nécessaire au microprocesseur afin d'analyser le passage de trois caractères. Si pendant ce laps de temps, le récepteur capte une bribe d'information plausible, appelé "mot de synchronisation" ou "caractère de pré-alerte", en provenance du véhicule ou d'un capteur voisin, le microprocesseur prolongera son temps d'écoute jusqu'à ce qu'il ne capte plus aucune information plausible circulant sur les ondes (bruit hertzien).
Si pendant le temps prolongé d'écoute, le capteur reçoit un message le concernant, il émet automatiquement les différents index (max. 4) du compteur auquel il est attaché. Ces index sont totalisés et mémorisés dans le capteur ; sont en parfait synchronisme avec les totalisateurs mécaniques des compteurs ce qui permet une éventuelle vérification.
2 ) Le releveur La base principale du releveur est un ordinateur portable auquel est adjoint un émetteur/récepteur (Modem haute fréquence ou modem HF) et un récepteur GPS (système de positionnement global).
Le modem HF permet d'établir une communication avec le capteur sur une distance inférieure à 300 mètres compte tenu de la faible puissance de l'émetteur (conformément aux normes imposées par l'IBPT).
Le tout est embarqué dans un véhicule sillonnant la zone dans laquelle le relevé des index doit être effectué.
La réception GPS permet de localiser le véhicule en temps réel (en fonction du positionnement en longitude et latitude). e) Fonctionnement Dans la mémoire de l'ordinateur est installé un fichier comprenant par client deux paramètres importants à savoir : les coordonnées GPS du capteur et son numéro d'identification.
<Desc/Clms Page number 3>
Compte tenu de la faible puissance des émetteurs utilisés (ndlr : portée inférieure à 300 m), il est nécessaire pour le releveur de déterminer la localisation des capteurs dans un rayon de 300 m, cette détermination est effectuée via le fichier de base et le récepteur GPS.
Grâce à ce système, il n'existe plus aucune relation entre le véhicule sillonnant la voirie et le releveur embarqué.
Les avantages apportés par cette invention peuvent être énumérés comme suit : # Pas de câble d'alimentation du capteur, # Pas de fil pour la télécommunication avec le capteur, # Installation du capteur très aisée (corollaire des deux points précédents), # Le matériel haute fréquence utilisé nécessite uniquement une agréation mais pas de licence d'utilisation, # Le véhicule embarquant le releveur peut avoir une fonction différente (ex :
camion pour la récolte des immondices), # Les rendez-vous auprès des abonnés pour le relevé des index ne sont plus nécessaires, # Le problème du changement de locataire ne se pose plus. f) Description de la mise en oeuvre du système pour unprofessionnel
La description de la fabrication du système pour un professionnel dans le domaine des
EMI3.1
télécommunications est la suivante (cfr : fig.l).
1 ) Le capteur Le c#ur du système est une horloge dont la consommation d'énergie est minime qui met en éveil le microprocesseur ainsi que le récepteur pendant un laps de temps très court par rapport à la période de sommeil. Les impulsions en provenance des sondes sont comptabilisées dans la mémoire et provoquent en même temps l'éveil du microprocesseur pour que celui-ci puisse gérer l'événement.
Sur le plan de la programmation, le message transmis par le capteur est composé d'une suite de caractères (octets). Ces caractères seront toujours précédés d'un "mot de synchronisation" ou "caractère de pré-alerte" reconnaissable par tous les capteurs. Ceci permet de prolonger la courte période de réveil aussi longtemps que ces mots de synchronisation sont présents (période d'alerte) afin de permettre au releveur de transmettre intégralement son message.
Dans le cas du capteur, la suite de caractères comporte : # Un préambule de synchronisation pour l'horloge de réception du releveur (composé de 2 caractères), # Un caractère spécial précisant que le message est issu du capteur, # Un caractère formant le numéro de la version du programme interne au capteur, # Un caractère pour le type de réponse,
<Desc/Clms Page number 4>
# 4 caractères comprenant l'index à relever, # Un CRC 16 (Cyclic redundant check) inclus dans 3 caractères permettant au capteur d'analyser la vraisemblance du message.
2 ) Le releveur Le schéma de principe du releveur (cfr.fig.l) comporte 3 éléments physiques importants : # Un PC portable ou industriel (1) équipé d'un programme de gestion, # Un récepteur GPS (2), # Un modem HF (communication haute fréquence avec les capteurs) (3).
Grâce au récepteur GPS, le programme de gestion permet de localiser le véhicule à tout moment. Lorsqu'une position quelconque est définie, notamment au travers d'un fichier client, il est possible de déterminer dans le champ d'un rayon d'action (# 300 m) les capteurs susceptibles d' être interrogés.
Pendant ce temps, le véhicule parcourt une certaine distance et le cycle peut recommencer.
Dans l'hypothèse où un capteur ne réponde pas - suite, par exemple, à un parasitage momentané-, celui-ci sera interrogé à nouveau autant de fois qu'il sera nécessaire pour peu qu'il reste dans le rayon d'action du releveur.
Dans le cas du releveur, la suite de caractères comporte : # Un préambule de synchronisation pour l'horloge de réception du capteur (2 caractères), # Un caractère spécial précisant que le message est issu du releveur, # Un caractère indiquant le nombre de caractères transmis depuis le caractère suivant jusqu'à y compris le CRC, # 4 caractères formant le numéro du capteur à atteindre, # Un caractère pour le type de commande, # Un CRC 16 (Cyclic redundant check).
<Desc / Clms Page number 1>
DESCRIPTION OF THE INVENTION a) Title of the invention "Autonomous remote reading system in the metering field". b) Targeted technical field The technical field to which the invention relates is that of meter reading.
Currently, accessibility to the meter in order to read it is difficult.
The most used meters are domestic meters: water, gas and electricity. c) Current state of the art The current state of the art requires water, gas and electricity companies to take a reading which requires the presence of an agent near the meter.
Current applications for remote reading have one or more drawbacks, namely: # Presence of a power cable, # Presence of a communication wire, # In the case of battery power , the lifespan of this is insufficient, # In the case of a low power radio transmission, this is very erratic and difficult to locate, # In the case of a high power radio transmission, the Institute Belgian
Technical Protection (BIPT) requires a user license. This requirement also applies to Europe. d) Description of the invention The invention comprises 2 sets: the sensor installed near the meter and the meter installed in a vehicle.
1) The sensor The sensor is in the form of a small waterproof box (1) which externally receives information from 4 counters by means of 4 probes (2) and an antenna (3). This sensor is installed in the immediate vicinity of the meter (s) to be read.
Inherently, this sensor consists of a maximum 10W transmitter (4) -
EMI1.1
in accordance with the standards set by BIPT -, a receiver (5), a management system composed of a microprocessor (6) - to which two memories are traditionally attached, the first containing the data processing software and the other in which it stores and manages the data, an alarm clock (7), having the function of clocking orders and operating the microprocessor wake-up, as well as 3 alkaline batteries (8).
<Desc / Clms Page number 2>
The microprocessor is conventionally connected to the probes by an interface or adapter (9).
The choice of battery management is closely related to their renewal frequency and must be made at the same rate as the change of the meter in order to minimize interventions at the subscriber.
The maximum lifetime of a meter is imposed by the metrology service of the country concerned (12 years for Belgium).
In order to minimize the consumption of the sensor, it is not supplied most of the time (approximately 99. 98% of the time). Only the internal clock is permanently powered by the batteries.
From a functional point of view, the sensor listens regularly (every 10 seconds) to listen (using the receiver) for an extremely short period of time, i.e. 2 milliseconds, i.e. the time required to the microprocessor in order to analyze the passage of three characters. If during this period of time, the receiver picks up a fragment of plausible information, called "synchronization word" or "pre-alert character", coming from the vehicle or from a neighboring sensor, the microprocessor will extend its time. listen until it no longer picks up any plausible information from the air (radio noise).
If during the extended listening time, the sensor receives a message concerning it, it automatically transmits the different indexes (max. 4) of the counter to which it is attached. These indexes are added up and stored in the sensor; are in perfect synchronism with the mechanical totalizers of the meters which allows a possible verification.
2) The lifter The main base of the lifter is a portable computer to which is added a transmitter / receiver (High frequency modem or HF modem) and a GPS receiver (global positioning system).
The HF modem enables communication with the sensor to be established over a distance of less than 300 meters, given the low power of the transmitter (in accordance with standards imposed by BIPT).
The whole is embarked in a vehicle crisscrossing the zone in which the index reading must be carried out.
GPS reception makes it possible to locate the vehicle in real time (depending on the positioning in longitude and latitude). e) Operation In the memory of the computer is installed a file comprising by client two important parameters, namely: the GPS coordinates of the sensor and its identification number.
<Desc / Clms Page number 3>
Given the low power of the transmitters used (note: range less than 300 m), it is necessary for the meter to determine the location of the sensors within a radius of 300 m, this determination is made via the base file and the receiver GPS.
Thanks to this system, there is no longer any relationship between the vehicle traveling the roads and the on-board lift.
The advantages provided by this invention can be listed as follows: # No sensor power cable, # No wire for telecommunication with the sensor, # Very easy installation of the sensor (corollary of the two preceding points), # The equipment high frequency used only requires approval but no license to use, # The vehicle carrying the lift can have a different function (ex:
truck for garbage collection), # Appointments with subscribers for index reading are no longer necessary, # The problem of changing tenants no longer arises. f) Description of the implementation of the system for a professional
The description of the manufacturing of the system for a professional in the field of
EMI3.1
telecommunications is as follows (see: fig.l).
1) The sensor The heart of the system is a clock whose energy consumption is minimal which activates the microprocessor as well as the receiver for a very short period of time compared to the sleep period. The pulses from the probes are recorded in the memory and at the same time cause the microprocessor to wake up so that it can manage the event.
In terms of programming, the message transmitted by the sensor is made up of a series of characters (bytes). These characters will always be preceded by a "synchronization word" or "pre-alert character" recognizable by all the sensors. This makes it possible to extend the short wake-up period as long as these synchronization words are present (alert period) in order to allow the reader to transmit his message in full.
In the case of the sensor, the sequence of characters includes: # A synchronization preamble for the reception clock of the reader (composed of 2 characters), # A special character specifying that the message comes from the sensor, # A character forming the version number of the internal sensor program, # One character for the response type,
<Desc / Clms Page number 4>
# 4 characters including the index to be read, # A CRC 16 (Cyclic redundant check) included in 3 characters allowing the sensor to analyze the likelihood of the message.
2) The lifter The principle diagram of the lifter (cfr.fig.l) includes 3 important physical elements: # A portable or industrial PC (1) equipped with a management program, # A GPS receiver (2), # A HF modem (high frequency communication with the sensors) (3).
Thanks to the GPS receiver, the management program makes it possible to locate the vehicle at any time. When any position is defined, in particular through a customer file, it is possible to determine in the field of a radius of action (# 300 m) the sensors likely to be interrogated.
During this time, the vehicle travels a certain distance and the cycle can start again.
In the event that a sensor does not respond - following, for example, a momentary interference - it will be interrogated again as many times as necessary as long as it remains within the range of the reliever.
In the case of the reader, the sequence of characters includes: # A synchronization preamble for the sensor reception clock (2 characters), # A special character specifying that the message came from the reader, # A character indicating the number of characters transmitted from the next character to including the CRC, # 4 characters forming the number of the sensor to be reached, # A character for the type of command, # A CRC 16 (Cyclic redundant check).