EP1756784B1 - Dispositif de detection d'une chute d'un corps dans une piscine - Google Patents

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EP1756784B1
EP1756784B1 EP05753715A EP05753715A EP1756784B1 EP 1756784 B1 EP1756784 B1 EP 1756784B1 EP 05753715 A EP05753715 A EP 05753715A EP 05753715 A EP05753715 A EP 05753715A EP 1756784 B1 EP1756784 B1 EP 1756784B1
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    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
    • G08B21/08—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to the presence of persons in a body of water, e.g. a swimming pool; responsive to an abnormal condition of a body of water
    • G08B21/084—Alarms for ensuring the safety of persons responsive to the presence of persons in a body of water, e.g. a swimming pool; responsive to an abnormal condition of a body of water by monitoring physical movement characteristics of the water

Definitions

  • the present invention relates to a device for detecting the fall of a body in a pool, particularly that of a child or an animal.
  • the device according to the invention solves these problems, always keep the maximum sensitivity, while being immune to nuisance tripping caused by the disturbing elements mentioned above.
  • the invention proposes a device for detecting the fall of a body in a pool comprising a probe immersed in the pool water and used to retransmit water waves in pressure variation in a compression chamber characterized in that it comprises two identical pressure sensors respectively placed in the compression chamber and inside a main housing comprising an electronic card adapted to subtract the signal from the two sensors in order to eliminate the vibrations as well as the noise caused by the wind on the case.
  • the electronic card is adapted to control, in case of detection of a fall, a siren inside the housing.
  • the electronic card is adapted to control, in case of detection of a fall, a radio transmitter.
  • the pressure sensors are of the piezoelectric type.
  • the electronic card comprises a band-pass filter centered on a hertz with a narrow bandwidth, the filter being adapted to reject the signals coming from the filtration of the swimming pool, the falling of an object such as a balloon, cleaning the pool by a robot, rain, and much of the waves caused by the wind.
  • the electronic card comprises a microcontroller adapted to reduce the frequency window of the signals processed by a timer counting the interval separating two signals coming from the pool, the microcontroller rejecting the signals if the period is not within a range predetermined
  • the electronic card comprises a microcontroller adapted to count the number of valid information.
  • the number of successive valid and non-missing information for detecting a fall is between 2 and 5.
  • the figure 1 schematically represents the embodiment of the device according to the invention.
  • the detection device is composed of an emergent housing (7) protecting the electronics (4), a probe consisting of a plastic tube immersed in the pool water (1) for retransmitting the aquatic waves in variations pressure in the first portion of the emerging housing (8) serving as a compression chamber.
  • the pressure variations are converted into voltage by the piezoelectric sensor (2).
  • Another similar sensor (3) located in the main compartment of the housing allows by subtraction on the electronic card (4), to eliminate vibrations and the noise caused by the wind on the housing (7).
  • the location and direction of the two sensors (2) and (3) are not critical, in fact the sensor (2) can be mounted through the partition separating the compression chamber (8) and the main compartment.
  • the electronic card (4) described below controls a siren (6) integrated in the housing (7).
  • the card optionally controls a radio transmitter (5) for controlling a remote siren.
  • the figure 2 schematically represents the electronic card (4) and the various elements that compose it.
  • the two sensors (2) and (3) are connected to two impedance adapters (9) making it possible to obtain a very high input impedance at the sensors, and their very low impedance output makes it possible to drive a subtractor. also called differential amplifier (10).
  • This subtractor makes it possible to make the rejection between the disturbances on the housing which returns to common mode and the pressure differences in the compression chamber coming from the water waves.
  • the output of the subtracter (10) drives a bandpass filter (11), this filter is centered on a hertz with a very narrow bandwidth.
  • the wind in the pool causes an almost "white” noise covering a large range of frequencies and with a very strong amplitude compared to the signature of the fall.
  • the band-pass filter (11) having a very narrow operating band has a very high quality factor "Q", this makes it possible to always obtain at its output a sinusoidal type signal in the band of frequency of the hertz.
  • the output of the filter (11) enters a gain-adjustable amplifier (12), it can be adjusted to better adapt to the pool to protect, depending: dimensions, depth, depth d immersion of the probe (1), the dispersion of the electronic components and the sensors.
  • This amplifier is used to obtain a sufficiently large signal between 1 and 2 volts to be easily interpretable by the microcontroller (13).
  • a timer counts the time interval between two signals, if the period is too much or not enough, the software rejects the information and considers that it can come from the wind on the basin.
  • Second treatment as the wind enters our domain of frequency capture (because it causes a white noise) we count the number of valid information obtained.
  • the fall is a cyclic wave that repeats itself over time, the wind as for it is a chaotic noise that sweeps a whole band of frequency, it is not not constant neither in frequency nor in amplitude.
  • the number of valid information can vary from two to five.
  • counting on three pieces of valid information only delays us to trigger the alarm for about three seconds, if the distance between the fall and the alarm detector is 7 meters (about 7 seconds the time that the alarm water wave arrives at the probe) remains 3 seconds of treatment, it triggers the alarm in less than 11 seconds, which remains quite acceptable.
  • the microcontroller (13) controls an integrated siren (6) to the housing used to alert parents.
  • microcontroller (13) could be replaced by a pair of fixed threshold comparators followed by a counter oscillator.

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif pour détecter la chute d'un corps dans une piscine, particulièrement celle d'un enfant ou d'un animal.
  • Beaucoup d'enfants meurent chaque année par noyade lors d'une chute dans une piscine laissée sans surveillance.
  • Les moyens existants comme les barrières de protection physique sont disgracieux et nécessitent de ne pas oublier de fermer ou de verrouiller le portillon derrière soi après chaque visite ou après chaque utilisation de la piscine. La solution idéale pour protéger efficacement la piscine tout en gardant le cachet de celle-ci serait un dispositif capable de détecter la chute d'un corps.
  • Malheureusement, il est très difficile de discerner l'onde aquatique provoquée par la chute et les éléments perturbateurs tels que : le vent sur le boîtier du dispositif, les vagues provoquées par le vent, le fonctionnement du robot nettoyeur, la mise en route de la filtration, la pluie, etc...
  • De plus, il n'est pas envisageable de réduire la sensibilité de la détection de l'appareil pendant l'apparition d'un élément perturbateur comme sur certains appareils, peut-on accepter la noyade d'un enfant glissant sur une pente à 30° (faible pénétration dans l'eau donc signal très faible) sous prétexte d'un vent soufflant en rafale à force 6 ?
  • Le dispositif selon l'invention permet de résoudre ces problèmes, de garder toujours le maximum de sensibilité, tout en étant immunisé aux déclenchements intempestifs provoqués par les éléments perturbateurs cités ci-dessus.
  • A cet effet, l'invention propose un dispositif de détection de la chute d'un corps dans une piscine comprenant une sonde plongeant dans l'eau de la piscine et servant à retransmettre des ondes aquatiques en variation de pression dans une chambre de compression caractérisé en ce qu'il comprend deux capteurs de pression identiques placés respectivement dans la chambre de compression et à l'intérieur d'un boîtier principal comprenant une carte électronique adaptée à soustraire le signal des deux capteurs afin d'éliminer les vibrations ainsi que le bruit provoqué par le vent sur le boîtier.
  • Selon un mode de réalisation, la carte électronique est adaptée à commander, en cas de détection d'une chute, une sirène intérieure au boîtier.
  • Selon un mode de réalisation, la carte électronique est adaptée à commander, en cas de détection d'une chute, un émetteur radio.
  • Selon un mode de réalisation, les capteurs de pression sont de type piézoélectriques.
  • Selon une caractéristique, la carte électronique comporte un filtre passe-bande centré sur un hertz avec une bande passante étroite, le filtre étant adapté à rejeter les signaux provenant de la filtration de la piscine, de la chute d'un objet tel un ballon, du nettoyage de la piscine par un robot, de la pluie, et d'une grande partie des vagues provoquées par le vent.
  • Selon une caractéristique, la carte électronique comporte un microcontrôleur adapté à réduire la fenêtre de fréquence des signaux traités par un timer comptant l'intervalle séparant deux signaux provenant du bassin, le microcontrôleur rejetant les signaux si la période n'est pas comprise dans un intervalle prédéterminé
  • Selon une caractéristique, la carte électronique comporte un microcontrôleur adapté à compter le nombre d'informations valides.
  • Selon un mode de réalisation, le nombre d'informations valides successives et non manquantes pour détecter une chute est compris entre 2 et 5.
  • Les particularités et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui suit donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et faite en référence aux figures qui représentent:
    • figure 1, un schéma d'un dispositif de détection de chute selon l'invention ;
    • figure 2, un schéma de la carte électronique du dispositif selon l'invention.
  • La figure 1 représente schématiquement le mode de réalisation du dispositif selon l'invention.
  • Le dispositif de détection est composé d'un boîtier émergé (7) protégeant l'électronique (4), une sonde constituée d'un tube en plastique plongeant dans l'eau de la piscine (1) servant à retransmettre les ondes aquatiques en variations de pression dans la première partie du boîtier émergé (8) servant de chambre de compression.
  • Les variations de pression sont converties en tension par le capteur de type piézoélectrique (2).
  • Un autre capteur similaire (3) situé dans le compartiment principal du boîtier permet par soustraction sur la carte électronique (4), d'éliminer les vibrations ainsi que le bruit provoqué par le vent sur le boîtier (7).
  • Ce principe de deux capteurs identiques montés en différentiel permet de s'affranchir des problèmes dus au vent sur le boîtier car chaque capteur appairé écoute la même vibration, une simple soustraction permet d'écouter uniquement la différence de pression à l'intérieur de la chambre de compression (8).
  • Dans le domaine de fréquence de travail du dispositif, l'emplacement et la direction des deux capteurs (2) et (3) ne sont pas critiques, en effet on peut monter le capteur (2) à travers la cloison séparant la chambre de compression (8) et le compartiment principal.
  • La carte électronique (4) décrite plus loin commande une sirène (6) intégrée au boîtier (7). De plus, la carte commande éventuellement un émetteur radio (5) servant à piloter une sirène déportée.
  • La figure 2 représente schématiquement la carte électronique (4) ainsi que les divers éléments qui la composent.
  • Les deux capteurs (2) et (3) sont raccordés à deux adaptateurs d'impédance (9) permettant d'obtenir une très haute impédance d'entrée au niveau des capteurs, de plus leur sortie très basse impédance permet d'attaquer un soustracteur appelé aussi amplificateur différentiel (10).
  • Ce soustracteur permet de faire la réjection entre les perturbations sur le boîtier qui rentre en mode commun et les différences de pression dans la chambre de compression provenant des ondes aquatiques.
  • La sortie du soustracteur (10) attaque un filtre passe-bande (11), ce filtre est centré sur un hertz avec une bande passante très étroite.
  • Cela permet de n'écouter que la signature d'une chute dans la piscine qui se situe aux environs du hertz, de rejeter la filtration, la chute d'un ballon, le nettoyage de la piscine par un robot, la pluie, et d'éliminer une partie des vagues provoquées par le vent, du moins d'atténuer fortement le bruit provoqué par le vent à l'intérieur de la piscine et ainsi de ne pas risquer une saturation du signal à analyser.
  • Le vent dans la piscine provoque un bruit presque "blanc" couvrant une forte gamme de fréquences et avec une amplitude très forte par rapport à la signature de la chute.
  • De plus, le filtre passe-bande (11) ayant une bande très étroite de fonctionnement possède un facteur de qualité "Q" très élevé, cela permet d'obtenir toujours en sortie de celui-ci un signal de type sinusoïdal dans la bande de fréquence du hertz.
  • Ceci permet de mettre en forme le signal à analyser même si celui-ci est déformé par un bassin agité par le vent, la signature de la chute reste toujours propre.
  • La sortie du filtre (11) rentre dans un amplificateur réglable en gain (12), celui-ci peut être réglé pour pouvoir s'adapter au mieux au bassin à protéger, en fonction : des dimensions, de la profondeur, de la profondeur d'immersion de la sonde (1), de la dispersion des composants électroniques et des capteurs.
  • Cet amplificateur sert à obtenir un signal suffisamment important entre 1 et 2 volts pour pouvoir être facilement interprétable par le microcontrôleur (13).
  • Pour obtenir un déclenchement fiable en cas de chute et pas de déclenchement dans le cas d'un élément perturbateur, deux traitements sont effectués à l'intérieur du microcontrôleur (13).
  • Premier traitement : réduire encore la fenêtre de fréquence déjà réduite par le filtre (11).
  • Pour se faire : un timer compte l'intervalle de temps séparant deux signaux, si la période est trop ou pas assez importante, le logiciel rejette l'information et considère que cela peut provenir du vent sur le bassin.
  • Deuxième traitement : comme le vent rentre dans notre domaine de capture de fréquence (car il provoque un bruit blanc) on compte le nombre d'informations valides obtenues.
  • En effet, une différence subsiste entre le vent et la signature de la chute : la chute est une onde cyclique qui se répète dans le temps, le vent quant à lui est un bruit chaotique qui balaye tout une bande de fréquence, il n'est pas constant ni en fréquence ni en amplitude.
  • Le fait de compter un nombre d'informations valides successif nous permet à coup sûr de faire la différence entre la chute et le vent.
  • Il faut que les informations valides soient successives et non manquantes, le nombre d'informations valides peut varier de deux à cinq.
  • Par expérience, trois informations valides consécutives est un bon compromis entre la vitesse de réaction et une bonne immunité aux vagues provoquées par le vent sur le bassin.
  • Par exemple, un comptage sur trois informations valides ne nous retarde sur le déclenchement de l'alarme que de trois secondes environ, si la distance entre la chute et le détecteur d'alarme est de 7 mètres (environ 7 secondes le temps que l'onde aquatique arrive à la sonde) reste 3 secondes de traitement, l'on déclenche l'alarme en moins de 11 secondes, ce qui reste tout à fait acceptable.
  • On peut ainsi être immunisé des déclenchements intempestifs avec un vent de force 6 tout en ayant toujours le maximum de sensibilité pour capter la chute d'un enfant de 6 mois mesurant 65 cm et pesant 6,5 kg sur une pente à 30 %.
  • Le microcontrôleur (13) commande une sirène intégrée (6) au boîtier servant à alerter les parents.
  • Il peut aussi éventuellement piloter un émetteur radio (5) pour commander une sirène déportée.
  • Des modifications peuvent être apportées à la description qui vient d'être faite sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Ainsi, on pourrait placer l'amplificateur (12) entre le soustracteur (10) et le filtre (11), cela fonctionne aussi bien.
  • De plus, l'on pourrait remplacer le microcontrôleur (13) par une paire de comparateurs à seuil fixe suivi par un oscillateur compteur.

Claims (8)

  1. Dispositif de détection de la chute d'un corps dans une piscine comprenant une sonde (1) plongeant dans l'eau de la piscine et servant à retransmettre des ondes aquatiques en variation de pression dans une chambre de compression (8) caractérisé en ce qu'il comprend deux capteurs de pression (2, 3) de même type placés respectivement dans la chambre de compression (8) et à l'intérieur d'un boîtier principal (7) comprenant une carte électronique (4) adaptée à calculer le signal différentiel entre les deux capteurs afin d'éliminer les vibrations ainsi que le bruit provoqué par le vent sur le boîtier (7)
  2. Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la carte électronique (4) est adaptée à commander, en cas de détection d'une chute, une sirène (6) intérieure au boîtier (7).
  3. Dispositif de détection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la carte électronique (4) est adaptée à commander, en cas de détection d'une chute, un émetteur radio (5).
  4. Dispositif de détection selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les capteurs de pression (2, 3) sont de type piézoélectriques.
  5. Dispositif de détection selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la carte électronique (4) comporte un filtre passe-bande (11) centré sur un hertz avec une bande passante étroite, le filtre étant adapté à rejeter les signaux provenant de la filtration de la piscine, de la chute d'un objet tel un ballon, du nettoyage de la piscine par un robot, de la pluie, et d'une grande partie des vagues provoquées par le vent.
  6. Dispositif de détection selon l'une des revendications 1-à 5, caractérisé en ce que la carte électronique (4) comporte un microcontrôleur (13) adapté à réduire la fenêtre de fréquence des signaux traités par un timer comptant l'intervalle séparant deux signaux provenant du bassin, le microcontrôleur rejetant les signaux si la période n'est pas comprise dans un intervalle prédéterminé.
  7. Dispositif de détection selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la carte électronique (4) comporte un microcontrôleur (13) adapté à compter le nombre d'informations valides.
  8. Dispositif selon de détection selon la revendication 7, caractérisé en ce que le nombre d'informations valides successives et non manquantes pour détecter une chute est compris entre 2 et 5.
EP05753715A 2004-04-07 2005-04-07 Dispositif de detection d'une chute d'un corps dans une piscine Active EP1756784B1 (fr)

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