FR2899990A1

FR2899990A1 - Safety device e.g. child immersion detecting system, for e.g. public swimming pool, has processing circuit implementing capacitor to detect falling of child in pool and triggering alarm when energy of signal is higher than threshold value

Info

Publication number: FR2899990A1
Application number: FR0603290A
Authority: FR
Inventors: Torre Sylvain Dalla; Yves Courdesses
Original assignee: SOTREM SEO SOC PAR ACTIONS SIM
Current assignee: SOTREM SEO SOC PAR ACTIONS SIM
Priority date: 2006-04-13
Filing date: 2006-04-13
Publication date: 2007-10-19

Abstract

The device (100) has electrodes and water of a swimming pool e.g. public swimming pool, forming a variable capacitance capacitor based on a level of water between the electrodes, where the electrodes are in the form of stainless metal rods. A processing circuit implements the capacitor for detecting the falling of child in the pool and triggering an alarm when the energy of an instantaneous image signal of falling of child is higher than a threshold value during a preset duration. The capacitor measures a resonance frequency of an oscillator circuit. An independent claim is also included for a method of securing a child from falling in a swimming pool.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE SECURITE POUR PISCINE. La présente inventionMETHOD AND SAFETY DEVICE FOR SWIMMING POOL. The present invention

concerne un procédé et un dispositif de sécurité pour piscine. Elle s'applique, en particulier, à détecter la chute d'un corps, notamment d'enfant, dans une piscine publique ou privée. relates to a method and a safety device for swimming pool. It applies, in particular, to detect the fall of a body, including a child, in a public or private pool.

On connaît des systèmes de détection de chute de corps dans des piscines qui mettent en oeuvre une cavité acoustique fermée par l'eau de la piscine qui pénètre dans cette cavité par une ouverture étroite. Ces systèmes déterminent la fréquence de résonance de cette cavité sonore représentative du niveau de l'eau et déclenchent une alarme lorsque le niveau d'eau est au dessus d'une valeur donnée. Le délai de détermination de la fréquence de résonance implique que la cavité ne soit ouverte à l'eau que par une petite ouverture afin que le niveau d'eau soit stable pendant une durée suffisante. On connaît aussi des systèmes de sécurité possédant un émetteur portable capable de transmettre, à une station de base, des signaux représentatif de l'immersion de l'émetteur. Ces systèmes nécessitent d'équiper préventivement les enfants de l'émetteur, ce qui est inconfortable et les risques d'oubli et de perte de l'émetteur sont importants. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. A cet effet, la présente invention vise, selon un premier aspect, un dispositif de sécurité pour piscine, caractérisé en ce qu'il comporte : -deux électrodes entre lesquelles l'eau de la piscine est présente, ces électrodes et l'eau formant un condensateur de capacité variable en fonction du niveau local de l'eau entre les électrodes et - un circuit de traitement adapté à mettre en oeuvre la capacité du condensateur pour détecter une chute d'un corps dans la piscine et déclencher une alarme. Grâce à ces dispositions, la détermination de la variation du niveau de l'eau et de la chute d'un corps est fiable et rapide. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif, tel que succinctement exposé ci-dessus, comporte un tube vertical entourant latéralement les électrodes et ouvert sur au moins sa partie basse. Grâce à ces dispositions, les vaguelettes provoquées par le vent peuvent être discriminées. Body drop detection systems are known in swimming pools which use an acoustic cavity closed by the pool water which enters this cavity through a narrow opening. These systems determine the resonant frequency of this sound cavity representative of the water level and trigger an alarm when the water level is above a given value. The delay in determining the resonance frequency means that the cavity is open to water only through a small opening so that the water level is stable for a sufficient time. Safety systems are also known having a portable transmitter capable of transmitting, to a base station, signals representative of the immersion of the transmitter. These systems need to pre-emptively equip the children of the issuer, which is uncomfortable and the risks of forgetting and losing the issuer are important. The present invention aims to remedy these disadvantages. For this purpose, the present invention aims, in a first aspect, a pool safety device, characterized in that it comprises: -two electrodes between which the water of the pool is present, these electrodes and the water forming a capacitor of variable capacity as a function of the local level of the water between the electrodes and a processing circuit adapted to implement the capacity of the capacitor to detect a fall of a body in the pool and to trigger an alarm. Thanks to these provisions, the determination of the variation of the level of the water and the fall of a body is reliable and fast. According to particular features, the device, as briefly described above, comprises a vertical tube surrounding laterally the electrodes and open on at least its lower part. Thanks to these provisions, the wavelets caused by the wind can be discriminated.

Selon des caractéristiques particulières, ledit tube vertical comporte une ouverture en sa partie haute. Grâce à ces dispositions, l'air se trouvant dans le tube peut s'échapper lorsque le niveau d'eau monte, ce qui évite que la pression de l'air ne gêne les variations de niveau d'eau dans le tube. According to particular features, said vertical tube has an opening at its upper part. Thanks to these arrangements, the air in the tube can escape when the water level rises, which prevents the air pressure from interfering with the variations in the level of water in the tube.

Selon des caractéristiques particulières, le circuit de traitement comporte un circuit oscillant comportant ledit condensateur et est adapté à mesurer la fréquence de résonance dudit circuit oscillant. Grâce à ces dispositions, la détermination d'une valeur représentative des variations du niveau de l'eau est aisée. According to particular features, the processing circuit comprises an oscillating circuit comprising said capacitor and is adapted to measure the resonance frequency of said oscillating circuit. Thanks to these provisions, the determination of a value representative of the variations of the level of the water is easy.

Selon des caractéristiques particulières, le circuit oscillant comporte une bascule de Schmit. Selon des caractéristiques particulières, le circuit de traitement est adapté à comparer avec une valeur seuil, l'énergie du signal instantané représentatif du niveau local de l'eau. According to particular features, the oscillating circuit comprises a Schmit rocker. According to particular characteristics, the processing circuit is adapted to compare with a threshold value, the energy of the instantaneous signal representative of the local level of the water.

Selon des caractéristiques particulières, le circuit de traitement est adapté à déterminer la valeur de seuil pendant une phase d'apprentissage. Selon des caractéristiques particulières, le circuit de traitement est adapté à déclencher une alarme lorsque l'énergie du signal instantané, image d'une chute, est supérieure à la valeur seuil pendant au moins une durée prédéterminée. Grâce à chacune de ces dispositions, la détection de la chute d'un corps dans la piscine est très indépendante des vagues de surface et de l'évaporation de l'eau de la piscine. De plus, même si la conductivité de l'eau de la piscine évolue dans le temps, la fiabilité du dispositif est maintenue. According to particular features, the processing circuit is adapted to determine the threshold value during a learning phase. According to particular features, the processing circuit is adapted to trigger an alarm when the energy of the instantaneous signal, image of a fall, is greater than the threshold value for at least a predetermined duration. Thanks to each of these provisions, the detection of the fall of a body in the pool is very independent of the surface waves and the evaporation of the pool water. In addition, even if the conductivity of the pool water changes over time, the reliability of the device is maintained.

La présente invention vise, selon un deuxième aspect, un procédé de sécurité pour piscine, caractérisé en ce qu'il comporte : - une étape de mesure d'une capacité d'un condensateur formé par deux électrodes entre lesquelles l'eau de la piscine est présente, ladite capacité étant variable en fonction du niveau local de l'eau entre les électrodes, et -une étape de traitement de la valeur de la capacité dudit condensateur pour détecter une chute d'un corps dans la piscine et déclencher une alarme. The present invention aims, according to a second aspect, a swimming pool safety method, characterized in that it comprises: a step of measuring a capacitance of a capacitor formed by two electrodes between which the water of the swimming pool is present, said capacity being variable depending on the local level of the water between the electrodes, and a step of processing the value of the capacitance of said capacitor to detect a fall of a body in the pool and trigger an alarm.

Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé étant similaires à ceux du dispositif tel que succinctement exposé ci-dessus, ils ne sont pas rappelés ici. D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite, dans un but explicatif et nullement limitatif en regard des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente, schématiquement, les composants fonctionnels d'un mode de réalisation particulier du dispositif objet de la présente invention, - la figure 2 représente, schématiquement, un condensateur variable mis en oeuvre dans le dispositif illustré en figure 1, - la figure 3 représente, schématiquement, un circuit oscillant mis en oeuvre dans le dispositif illustré en figure 1 et, - la figure 4 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes mises en oeuvre par les composants illustrés en figures 1 à 3, dans un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention. On observe, en figure 1, un dispositif de sécurité 100 comportant une sonde capacitive 105, un circuit de traitement 115 comportant un circuit oscillant 110, un émetteur radio 120, un récepteur radio 125, une alarme 130, un moyen de réglage de sensibilité 135, un système de verrouillage 140, une batterie 145, un circuit d'alimentation 150, un panneau solaire 155, une alarme locale 160 et une télécommande 165. Le dispositif de sécurité 100 est un système de détection d'immersion d'un corps dans une piscine utilisant un effet capacitif qui fait varier la capacité de la sonde capacitive 105 lorsque le niveau de l'eau varie dans la piscine. Cette capacité variable fait partie du circuit résonnant 110 dont la fréquence représente ainsi le niveau de l'eau dans la piscine, localement autour de la sonde capacitive 105. Le circuit de traitement 115 effectue les étapes illustrées en figure 4. La sonde capacitive 105 est illustrée en figure 2. Elle comporte, dans un tube cylindrique 205 ouvert en sor, extrémité inférieure et muni d'une ouverture supérieure 225, deux électrodes 210 et 215. Les électrodes 210 et 215 sont, par exemple, réalisées sous forme de tiges en métal inoxydable et possède une forme allongée, par exemple cylindrique, de cinquante centimètres de hauteur. Since the advantages, aims and particular characteristics of this process are similar to those of the device as briefly described above, they are not recalled here. Other advantages, aims and features of the present invention will become apparent from the following description given for the purpose of explanation and in no way limiting with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 1 represents, schematically, the functional components of a Particular embodiment of the device according to the present invention, - Figure 2 shows schematically a variable capacitor implemented in the device illustrated in Figure 1; - Figure 3 shows, schematically, an oscillating circuit implemented in the FIG. 4 shows, in the form of a logic diagram, the steps implemented by the components illustrated in FIGS. 1 to 3, in a particular embodiment of the method that is the subject of the present invention. FIG. 1 shows a security device 100 comprising a capacitive probe 105, a processing circuit 115 comprising an oscillating circuit 110, a radio transmitter 120, a radio receiver 125, an alarm 130, a sensitivity adjustment means 135 , a latching system 140, a battery 145, a power supply circuit 150, a solar panel 155, a local alarm 160 and a remote control 165. The security device 100 is a system for detecting the immersion of a body into a body. a pool using a capacitive effect that varies the capacity of the capacitive probe 105 when the water level varies in the pool. This variable capacitance is part of the resonant circuit 110, the frequency of which thus represents the level of the water in the pool, locally around the capacitive probe 105. The processing circuit 115 performs the steps illustrated in FIG. 4. The capacitive probe 105 is illustrated in FIG. 2. It comprises, in a cylindrical tube 205 open at the bottom end end and provided with an upper opening 225, two electrodes 210 and 215. The electrodes 210 and 215 are, for example, made in the form of rods. metal and has an elongate shape, for example cylindrical, fifty centimeters in height.

L'électrode 215 possède une diamètre de quatre millimètres. L'électrode 210 est centrée dans le tube 205 par un moyen de maintien en position centrale 235. L'électrode 210 présente un diamètre de huit millimètres de diamètre et en entourée d'une couche de matériau diélectrique étanche 230 d'une épaisseur de un quart de millimètre. Le matériau diélectrique 230 est adapté à résister aux produits de traitement de l'eau de piscine. La sonde capacitive 105 est tenue en positon par une fixation 220 de telle manière que les électrodes 210 et 215 plongent partiellement sous le niveau moyen de l'eau dans la piscine. Les électrodes 210 et 215 sont reliées au circuit oscillant 110. Le tube cylindrique 205 effectue, grâce à sa forme et son absence d'ouverture à la surface de l'eau, un filtrage du niveau d'eau qui élimine, ou tout au moins réduit, l'influence des vagues de surface, par exemple provoquées par le vent, sans filtrer les ondes sous-marines représentatives de l'immersion d'un corps dans la piscine. Le circuit oscillant 110 est illustré en figure 3. II comporte les deux électrodes 210 et 215 formant une capacité variable 300, une capacité 305, une résistance 310 et un oscillateur bascule de Schmit 315. Ainsi, la fréquence de résonance du circuit oscillant 110 est donnée par la formule : f = constante / (R x C) dans laquelle R est la résistance, en Ohms, de la résistance 310 et C la capacité en Farad, de la sonde capacitive, capacité qui varie avec le niveau de l'eau et qui représente les ondes sous-marines. The electrode 215 has a diameter of four millimeters. The electrode 210 is centered in the tube 205 by a holding means in the central position 235. The electrode 210 has a diameter of eight millimeters in diameter and surrounded by a layer of impervious dielectric material 230 having a thickness of one millimeter. quarter of a millimeter. The dielectric material 230 is adapted to withstand pool water treatment products. The capacitive probe 105 is held in position by a fastener 220 so that the electrodes 210 and 215 dive partially below the average water level in the pool. The electrodes 210 and 215 are connected to the oscillating circuit 110. The cylindrical tube 205, thanks to its shape and its lack of opening on the surface of the water, a filtering of the water level which eliminates, or at least reduced, the influence of surface waves, for example caused by the wind, without filtering submarine waves representative of the immersion of a body in the pool. The oscillating circuit 110 is illustrated in FIG. 3. It comprises the two electrodes 210 and 215 forming a variable capacitance 300, a capacitor 305, a resistor 310 and a rocking oscillator of Schmit 315. Thus, the resonant frequency of the oscillating circuit 110 is given by the formula: f = constant / (R x C) in which R is the resistance, in Ohms, of the resistance 310 and C the capacitance Farad, of the capacitive probe, capacity which varies with the level of the water and which represents the underwater waves.

Le circuit de traitement 115 comporte un microcontrôleur et reçoit, sur une entrée, le signal sortant de l'oscillateur de Schmit 315. Cette entrée permet une mesure de la fréquence instantanée du circuit oscillant.. Le circuit de traitement 115 détermine la fréquence instantanée sur une durée prédéterminée et traite cette fréquence instantanée pour déclencher une alarme lorsqu'un corps chute dans l'eau de la piscine, comme expliqué en regard de la figure 4. The processing circuit 115 comprises a microcontroller and receives, on an input, the signal coming out of the Schmit oscillator 315. This input makes it possible to measure the instantaneous frequency of the oscillating circuit. The processing circuit 115 determines the instantaneous frequency on a predetermined duration and processes this instantaneous frequency to trigger an alarm when a body falls into the pool water, as explained with reference to Figure 4.

Lorsque cette différence est supérieure au seuil de sensibilité, le circuit de traitement 115 déclenche l'émetteur radio 120 dont le signal est détecté par le récepteur radio 125, ce qui déclenche l'alarme 130. L'émetteur radio 120, le récepteur radio 125 et les alarmes 130 et 160 sont de type connu et ne sont pas détaillés ici. On observe cependant que l'alarme 130 est adaptée à s'éteindre automatiquement après une durée prédéterminée, par exemple 90 secondes. L'alarme est préférentiellement adaptée à émettre un bruit audible de puissance sonore comprise entre 100 et 120 décibels. When this difference is greater than the sensitivity threshold, the processing circuit 115 triggers the radio transmitter 120 whose signal is detected by the radio receiver 125, which triggers the alarm 130. The radio transmitter 120, the radio receiver 125 and the alarms 130 and 160 are of known type and are not detailed here. However, it is observed that the alarm 130 is adapted to turn off automatically after a predetermined time, for example 90 seconds. The alarm is preferably adapted to emit an audible sound power noise of between 100 and 120 decibels.

La batterie 145 et le circuit d'alimentation 150 sont de type connu et ne sont pas détaillés ici. Le panneau solaire 155 recharge la batterie 145 et alimente le circuit d'alimentation 150 de manière connue en soi. Le moyen de réglage de sensibilité 135, est un ensemble de coefficients implémentés dans le circuit de traitement 115. La modification de la sensibilité 15 est réalisée pendant une phase d'apprentissage. Le système de verrouillage 140 est, par exemple, un interrupteur à clé ou un clavier pour introduire un code secret afin d'arrêter le fonctionnement du dispositif de sécurité 100. La télécommande 165 est adaptée à commander le fonctionnement du 20 circuit de traitement 115 et/ou le système de verrouillage 140. La télécommande met préférentiellement en oeuvre un codage de modulation pour éviter des interférences avec d'autres télécommandes. On observe, en figure 4, que le fonctionnement du circuit de traitement 115 peut mettre en oeuvre les étapes suivantes : 25 - au cours d'une étape 400, le circuit de traitement 115 s'initialise à la mise sous tension ; - au cours d'une étape 405, le circuit de traitement 115 détermine si le système de verrouillage est verrouillé ; si oui, l'étape 460 est effectuée ; - si le résultat de l'étape 405 est négatif ou après l'étape 460, au cours d'une 30 étape 410, le circuit de traitement 115 démarre une boucle de mesure de temps, par exemple de 33 millisecondes ; - au cours d'une étape 415, le circuit de traitement 115 détermine si la boucle de mesure de temps est achevée ; si oui, il passe à l'étape 420 ; - au cours de l'étape 420, le circuit de traitement 115 détermine le nombre de périodes d'oscillations du circuit oscillant, sur une durée prédéterminée, ce nombre étant, une fois ramené à une seconde, égal à la fréquence de résonance instantanée du circuit oscillant 110 ; - au cours d'une étape 430, le circuit de traitement 115 effectue un calcul de l'énergie du signal instantané image de la chute. au cours d'une étape 440, le circuit de traitement 115 détermine si la durée au cours de laquelle l'énergie du signal instantané est supérieure à la valeur seuil de déclenchement est supérieure à un quart de seconde ; sinon on 10 retourne à l'étape 405. - si le résultat de l'étape 440 est positif, au cours d'une étape 450, le circuit de traitement 115 déclenche l'alarme locale 160 et l'émetteur radio 120 dont le signal est détecté par le récepteur radio 125, ce qui déclenche l'alarme 130 ; - puis le circuit de traitement 115 attend qu'une durée de 90 secondes se soit 15 écoulée depuis l'étape 450 et, au cours d'une étape 455 arrête l'alarme 130, par l'intermédiaire de l'émetteur radio 120 ; -puis le circuit de traitement 115 retourne à l'étape 405 ; - au cours de l'étape 460, le circuit de traitement 115 détermine si depuis au moins deux minutes, aucune entrée dans la piscine n'a été détectée, de la 20 même manière que la chute d'un corps est détectée au cours des étapes 410 à 440 ; dès que cette condition est remplie, l'étape 410 est réalisée. Le mode de réalisation particulier décrit en regard des figures 1 à 4 permet ainsi de détecter la chute d'un enfant de plus de neuf mois dans une piscine, en permanence. Ce dispositif de sécurité est insensible à un vent de 25 force 5, au fonctionnement d'un système de filtration et au fonctionnement d'un robot de nettoyage et est capable de détecter la chute d'un enfant de plus de neuf mois en présence des trois conditions citées ci-dessus. En variante, le dispositif de sécurité est pourvu d'un moyen de commande d'au moins une électrovanne pour réguler le niveau moyen de l'eau dans la 30 piscine. Il va de soi que la présente invention peut recevoir tous aménagements et variantes du domaine des équivalents techniques sans pour autant sortir du cadre du présent brevet. The battery 145 and the power supply circuit 150 are of known type and are not detailed here. The solar panel 155 recharges the battery 145 and supplies the supply circuit 150 in a manner known per se. The sensitivity adjusting means 135 is a set of coefficients implemented in the processing circuit 115. The change of the sensitivity 15 is performed during a learning phase. The lock system 140 is, for example, a key switch or keypad for entering a secret code to stop the operation of the security device 100. The remote control 165 is adapted to control the operation of the processing circuit 115 and / or the locking system 140. The remote control preferably implements a modulation coding to avoid interference with other remote controls. It can be seen in FIG. 4 that the operation of the processing circuit 115 can implement the following steps: during a step 400, the processing circuit 115 initializes on power-up; during a step 405, the processing circuit 115 determines whether the locking system is locked; if yes, step 460 is performed; if the result of step 405 is negative or after step 460, during a step 410, the processing circuit 115 starts a time measurement loop, for example 33 milliseconds; during a step 415, the processing circuit 115 determines whether the time measurement loop has been completed; if so, it goes to step 420; in the course of step 420, the processing circuit 115 determines the number of oscillation periods of the oscillating circuit, over a predetermined duration, this number being, once brought back to one second, equal to the instantaneous resonance frequency of the oscillating circuit 110; during a step 430, the processing circuit 115 calculates the energy of the instantaneous image signal of the fall. during a step 440, the processing circuit 115 determines whether the duration during which the energy of the instantaneous signal is greater than the trigger threshold value is greater than a quarter of a second; otherwise, it returns to step 405. - if the result of step 440 is positive, during a step 450, the processing circuit 115 triggers the local alarm 160 and the radio transmitter 120 whose signal is detected by the radio receiver 125, which triggers the alarm 130; then the processing circuit 115 waits for a duration of 90 seconds to elapse from step 450 and, in a step 455, stops the alarm 130, via the radio transmitter 120; the processing circuit 115 returns to step 405; during step 460, the processing circuit 115 determines whether, for at least two minutes, no entry into the pool has been detected, in the same way that the fall of a body is detected during the steps 410 to 440; as soon as this condition is fulfilled, step 410 is performed. The particular embodiment described with reference to FIGS. 1 to 4 thus makes it possible to detect the fall of a child of more than nine months in a swimming pool, permanently. This safety device is insensitive to a wind force of 5, the operation of a filtration system and the operation of a cleaning robot and is able to detect the fall of a child over nine months in the presence of three conditions mentioned above. Alternatively, the safety device is provided with means for controlling at least one solenoid valve to regulate the average level of water in the pool. It goes without saying that the present invention may receive any arrangements and variants of the field of technical equivalents without departing from the scope of this patent.

Claims

1 - Safety device (100) for swimming pool, characterized in that it comprises: - two electrodes (210, 215) between which the water of the pool is present, these electrodes and the water forming a capacitor (300) variable capacity according to the local level of water between the electrodes and - a processing circuit (115) adapted to implement the ability of the capacitor to detect a fall of a body in the pool and trigger an alarm.

2 - Device according to claim 1, characterized in that it comprises a vertical tube (205) laterally surrounding the electrodes (210, 215) and open on at least its lower part.

3 - Device according to claim 2, characterized in that said vertical tube (205) has an opening (225) in its upper part.

4 - Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the processing circuit (115) comprises an oscillating circuit (110) comprising said capacitor (300) and is adapted to measure the resonance frequency of said oscillating circuit .

5 - Device according to claim 4, characterized in that the oscillating circuit (110) comprises a Schmit rocker (315).

6 û Device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the processing circuit (115) is adapted to compare with a threshold value, the energy of the instantaneous signal representative of the local level of water.

7 - Device according to claim 6, characterized in that the processing circuit (115) is adapted to determine the threshold value during a learning phase.

8 - Device according to any one of claims 6 or 7, characterized in that the processing circuit (115) is adapted to trigger an alarm (130, 160) when the energy of the instantaneous signal, image of a fall, is greater than the threshold value for at least a predetermined duration.

9 - Safety method for swimming pool, characterized in that it comprises: - a measuring step (420) of a capacitor capacitance (300) formed by two electrodes (210, 215) between which the water of the pool is present, said capacity being variable depending on the local level of the water between the electrodes, and - a processing step (430 to 440) of the value of the capacitance of said capacitor to detect a fall of a body in the pool and sound an alarm.