FR2925653A1 - Systeme securise de gestion d'eclairage - Google Patents

Abstract

Le système de gestion automatique d'éclairage comporte une unité centrale (10) et une caméra infrarouge (9) pour l'activer afin qu'elle commande un changement d'état d'un interrupteur (2) d'alimentation d'une source (1) d'éclairage d'un volume, et des circuits détecteurs de défaillance (15, 15S, 16, 16S, 17, 18, 18S) détectent certains types de défaillance des éléments ci-dessus pour engendrer une commande de sécurité, de passage, ou de maintien, dans un état d'allumage de la source d'éclairage (1).

Description

La présente invention concerne les systèmes de gestion automatique d'éclairage. Un système de gestion automatique d'éclairage sert à éclairer un local aux moments appropriés, c'est-à-dire lorsque celui-ci est occupé par une personne, une extinction intervenant si cette personne quitte le local ou si l'éclairement naturel devient suffisant. Il peut s'agir d'une pièce d'habitation ou d'un couloir, en particulier dans un immeuble collectif ou un établissement scolaire.

Le système comporte un capteur de présence de personnes, par exemple fournissant une image captée dans l'infrarouge pour y détecter thermiquement la présence d'une personne, et alors commander l'éclairage voulu. Toutefois, un tel système, à base de circuits électroniques et de relais, peut évidemment être sujet à des pannes dues à des défaillances de ses composants, et il risque donc de ne plus pouvoir assurer sa fonction, c'est-à-dire la sécurité des personnes par fourniture de l'éclairage voulu.

La présente invention vise à mieux assurer cette fonction de sécurité des personnes, même en cas de défaillance de l'un des composants du système. A cet effet, l'invention concerne un système de gestion automatique d'éclairage comportant un groupe de circuits constitué par une unité centrale et au moins un capteur d'événement pour l'activer afin qu'elle commande un changement d'état d'un interrupteur d'alimentation d'une source d'éclairage d'un volume, caractérisé par le fait qu'il est prévu des moyens détecteurs de défaillance agencés pour détecter au moins un type de défaillance d'au moins un constituant du dit groupe et agencés pour engendrer une commande de sécurité, de passage, ou de maintien, dans un état d'allumage de la source d'éclairage.

Ainsi, la probabilité pour qu'une panne du système se manifeste de façon défavorable est réduite, du fait que certaines défaillances forcent le système dans un état prédéterminé voulu, de sécurité. L'interrupteur peut être

tout type d'interrupteur, par exemple un relais électromécanique ou un interrupteur statique à semi-conducteur tel que transistor ou thyristor.

On notera que le système ci-dessus peut aussi concerner, de façon plus générale, le confort, c'est-à-dire que le système pourrait commander, à la place de la source d'éclairage, tout autre élément ou appareil électrique ou électronique comme par exemple des radiateurs, des appareils de restitution de musique et autres.

De préférence, l'unité centrale commande le passage d'un état d'extinction au dit état d'allumage par suppression d'une tension d'inhibition de l'interrupteur qui le maintenait dans un état ouvert.

La tension d'inhibition de l'interrupteur est donc une commande d'excitation qui le maintient ouvert, et toute

disparition de cette tension, par défaillance de l'alimentation des circuits ou coupure d'un fil, va permettre la "retombée" de l'interrupteur à l'état fermé, c'est-à-dire conducteur. L'énergie permettant la "retombée" de l'interrupteur est par exemple fournie par la gravité, ou par un ressort ou encore par une force magnétique ou électro-magnétique.

L'unité centrale peut comporter des moyens séquenceurs agencés pour commander cycliquement un allumage d'une source lumineuse de test prévue pour être détectée par un capteur de niveau de lumière ambiante relié en sortie à l'unité centrale dont des circuits comparateurs sont agencés pour comparer le niveau de lumière ambiante à un seuil en mémoire et autoriser à commander la fermeture de l'interrupteur si le seuil est franchi à la descente.

Il peut par exemple s'agir d'un capteur de "crépuscule", qui commande l'allumage le soir, ou qui, uniquement, l'autorise si une personne est détectée par le capteur de présence, c'est-à-dire que, durant la journée, l'action de ce dernier capteur de présence est inhibée, l'allumage étant interdit le jour.

En particulier, la dite source d'éclairage peut servir aussi de dite source lumineuse de test, et l'unité centrale est alors agencée pour commander cycliquement la fermeture du dit interrupteur pour détecter l'allumage de la source d'éclairage au moyen du dit au moins un capteur d'événement.

On peut ainsi surveiller le bon fonctionnement de l'interrupteur et aussi de la source d'éclairage et par exemple détecter qu'une ampoule ou un tube néon est défaillant si la réponse lumineuse fournie par le capteur de niveau de lumière ambiante est inférieure à un niveau de seuil minimal en mémoire.

Les moyens détecteurs de défaillance peuvent comporter un comparateur de tension agencé pour comparer une tension d'alimentation de l'au moins un capteur d'événement à une tension de référence et pour détecter une dite défaillance si le résultat de comparaison fournit un écart de comparaison dépassant une valeur limite prédéterminée. Une baisse anormale, voire une disparition, de l'alimentation du capteur est ainsi détectée. Ainsi, par exemple, la défaillance d'un capteur infrarouge, de détection de présence de personnes en vue de commander l'allumage, va cependant provoquer immédiatement un tel allumage, et ceci indépendamment de la présence d'une personne, que l'on ne peut plus détecter. En d'autres termes, le système fonctionne en inverse d'un système classique, c'est-à-dire que le détecteur doit fournir, explicitement, une information d'absence de toute personne (par exemple image infrarouge "vide") pour qu'une commande d'ouverture de l'interrupteur soit autorisée. Bien évidemment, un tel fonctionnement peut se limiter à certaines plages horaires, par exemple la nuit.

Les moyens détecteurs de défaillance peuvent aussi comporter un comparateur agencé pour détecter l'état de l'interrupteur et le comparer à la dite commande de sécurité, et pour, en cas de discordance, commander la fermeture d'un interrupteur de secours pour alimenter la source d'éclairage.

Il s'agit par exemple de mesurer la tension aux deux bornes de l'interrupteur. Si celui-ci est commandé pour rester fermé, toute tension non nulle à ses bornes, à une marge d'incertitude de mesure près, signifie qu'il ne s'est pas (parfaitement) fermé, c'est-à-dire que son circuit de commande (bobine ou équivalent) est défaillant ou que son contact lui-même, ou équivalent, présente un défaut, par

exemple qu'il charbonne s'il s'agit d'un relais.

Inversement, un collage de contact de relais sera détecté si la tension correspondante est nulle en permanence alors que le relais est commandé pour rester ouvert.

Les moyens détecteurs de défaillance comprennent avantageusement des circuits de signalisation d'une dite défaillance.

Il peut s'agir de tout moyen de relations homme-machine, par exemple un circuit d'annonce vocale sur un pupitre de commande ou une simple diode électroluminescente, LED.

Les dits circuits de signalisation comprennent de préférence des circuits d'interface de transmission de données agencés pour transmettre une alarme de défaillance vers des moyens de gestion, circuits par exemple agencés pour transmettre sur un réseau de transmission de données vers un centre de gestion.

On peut en particulier songer à des circuits d'un 10 téléphone du réseau public RTC ou bien sans-fil, cellulaire ou satellitaire, ou encore à des de transmission Internet. 15 Le centre de gestion peut ainsi, en retour, prévenir l'utilisateur du fait que le système est bloqué en état d'allumage, et il peut aussi envoyer automatiquement un dépanneur. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la 20 description suivante d'une forme de réalisation d'un système selon l'invention, en référence à la figure unique annexée qui est un schéma par blocs fonctionnels du dit système. La figure représente une unité centrale 10 de gestion 25 d'un système de gestion automatique d'éclairage destiné à commander l'allumage d'une ou plusieurs sources lumineuses d'un volume à sécuriser par éclairage, tel que pièce d'habitation, bureau, parking ou couloir, sources représentées schématiquement ici par une seule ampoule 30 électrique 1 alimentée ici à partir du réseau général ou secteur de distribution électrique 220 volts. pour appeler sur un réseau téléphonique, circuits d'interface de réseau spécialisé de données comme par exemple le réseau Le système est prévu pour commander l'allumage de l'ampoule 1 lorsqu'il détecte la présence d'une personne dans le volume sécurisé qui lui est affecté. L'unité centrale 10 comporte une base de temps 11 rythmant les opérations d'un bloc de calcul 12 piloté par une mémoire 13 de programmes de gestion de la fonction de base, de gestion automatique d'éclairage, et d'une fonction de sécurité intrinsèque de la fonction de base. Un séquenceur 14 pilote le lancement cyclique des programmes voulus.

Dans cet exemple, la détection d'au moins une personne s'effectue au moyen d'une caméra formant un capteur infrarouge 9 fournissant des signaux d'image à un circuit 19 d'analyse d'image, appartenant à l'unité centrale 10. Le circuit d'analyse d'image 19 compare cycliquement une image courante reçue à une image de référence, stockée localement, du volume considéré à l'état "vide" de personnes, pour rechercher toute zone de l'image courante qui présenterait un aspect différent de celui de la même zone dans l'image de référence. L'image de référence peut donc, sans inconvénient, comporter des zones de points chauds, par exemple de radiateurs, puisque c'est la dérive brusque par rapport à l'image de référence qui est détectée. En cas de discordance, supérieure à un seuil de protection contre le bruit, entre l'image courante et l'image de référence, les circuits d'analyse d'image 19 fournissent cette information au bloc de calcul 12 qui commande alors des circuits de commande 17A, d'interface de sortie, commandant le passage à l'état fermé, c'est-à-dire conducteur, d'un contact 3, d'un relais interrupteur 2, alimentant l'ampoule 1 à partir du réseau 220 volts.

Pour assurer une sécurité intrinsèque en ce qui concerne la fourniture d'éclairage, le contact 3 est de type "repos", ou encore appelé "normalement fermé", de sorte que, en l'absence de besoin d'éclairage, l'unité centrale 10 commande l'excitation permanente d'une bobine 4 du relais 2. En cas de détection de présence de personne, l'unité centrale 10 va donc commander, aux circuits d'interface de commande 17A, d'interrompre l'excitation de la bobine 4, à travers une extrémité "basse" de celle-ci, pour qu'ainsi une lame du contact 3 passe à l'état de fermeture, conducteur.

Ainsi, et en outre, toute panne totale de l'unité centrale 10 qui serait due à la disparition, ou la baisse excessive, d'une tension d'alimentation de celle-ci, provenant d'un bloc d'alimentation 6, va faire passer à l'état d'allumage de l'ampoule 1.

En outre, il est aussi prévu de détecter par ailleurs une défaillance partielle du bloc d'alimentation 6, c'est-à-dire une baisse de la tension fournie, ici 12 volts, sans qu'il y ait nécessairement disparition totale de celle-ci. En effet, une telle baisse de tension peut amener celle-ci en dessous de la plage admissible pour les divers circuits de l'unité centrale 10, qui pourrait alors continuer à avoir une activité, mais incorrecte de par une saisie ou une interprétation incorrecte des événements externes détectés ou encore par une réaction incorrecte, comme par exemple l'absence de commande d'allumage quant celle-ci est en fait nécessaire.

A cet effet, la tension d'alimentation issue du bloc d'alimentation 6 est appliquée à une première entrée d'un comparateur 16 dont une seconde entrée est reliée à la sortie d'une mémoire de seuil bas d'alimentation 16S. La tension d'alimentation étant ici de 12 volts continus pour les divers circuits, qui sont de type C MOS et donc à large plage de tension d'alimentation, le seuil bas est ici fixé à 8 volts. Le comparateur de tension 16 peut être un circuit amplificateur opérationnel, c'est-à-dire un comparateur analogique, ou bien un circuit numérique comportant un convertisseur analogique / numérique (CAN) sur la première entrée. Globalement, les fonctions du comparateur 16 et d'autres indiqués plus loin peuvent être assurées par un circuit intégré de traitement de signal, usuellement appelé DSP, associé en entrée à un multiplexeur à deux voies de sortie, allant lire à chaque fois la paire de signaux voulus, dans des registres tampon.

Parallèlement, le bloc d'alimentation 6 alimente aussi en +12 volts une extrémité "haute" de la bobine 4. En pratique, toute dérive avec descente en dessous de 7 volts environ fera que la bobine 4 sera insuffisamment alimentée, de sorte que le champ magnétique ne pourra plus s'opposer à une force de rappel élastique de la lame du contact 3 vers la position de fermeture. La bobine 4 constitue ainsi un comparateur de tension, toutefois moins précis que le comparateur 16, car son seuil dépend des propriétés magnétiques de la bobine 4, propriétés qui varient d'un relais à l'autre dans un même lot de relais.

En cas de descente sous le seuil bas de 8 volts, la sortie du comparateur 16 fournit un signal correspondant au bloc de calcul 12, qui commande la fermeture du contact 3.

Dans cet exemple, il est en outre assuré une surveillance du même type pour un bloc 5 d'alimentation du capteur infrarouge 9. A cet effet, selon un schéma de branchement identique à celui des éléments 6, 16, 16S, la sortie du bloc d'alimentation 5 est appliquée à une première entrée d'un comparateur 15 dont une seconde entrée reçoit un signal de seuil bas stocké localement dans une mémoire de seuil bas 155. La sortie du comparateur 15 commande le bloc de calcul 12, tout comme celle du comparateur 16, pour commander l'allumage de l'ampoule 1 en cas de baisse excessive de l'alimentation du capteur infrarouge 9.

On suppose ici que le volume surveillé n'est pas un local naturellement obscur tel que couloir ou sous-sol, si bien que, pour éviter de commander inutilement l'allumage de l'ampoule 1 en plein jour, il est prévu un panneau 8 à cellule photo-voltaïque détectant le niveau de lumière ambiante. Un signal de sortie du panneau détecteur d'ambiante 8 est appliqué à une première entrée d'un comparateur 18 dont une seconde entrée reçoit, d'une mémoire de niveau de lumière ambiante 18S, un signal de seuil de lumière ambiante pour que, si le niveau détecté est supérieur au seuil, le comparateur 18 transmette au bloc de calcul 12 un signal d'inhibition, interdisant d'allumer l'ampoule 1, et même interdisant de la maintenir allumée. Le programme en mémoire 13 est ainsi agencé pour que, à réception d'un tel signal, le bloc de calcul 12 émette ou confirme une commande d'extinction.

Il est en outre ici prévu de surveiller le bon fonctionnement du relais 2, c'est-à-dire le fait que sa bobine 4 n'est pas coupée, ou que son extrémité de commande, reliée à la sortie du circuit de commande 17A, n'est pas en court-circuit avec la masse, ce qui correspondrait à une excitation permanente, donc un contact 3 impossible à fermer. Le bon fonctionnement du contact 3 est aussi surveillé au moyen d'un comparateur 17 dont une première entrée est reliée à l'alimentation secteur, donc à 2925653 lo une borne "haute" du contact 3, et dont une seconde entrée est reliée à une borne "basse" du contact 3, elle-même reliée à une borne "chaude" de l'ampoule 1, opposée à une borne "froide" reliée à un fil de retour à la terre. Le 5 comparateur 17 fournit ainsi, au bloc de calcul 12, une tension représentant la différence de tension entre ses deux entrées. De préférence, le comparateur 17 est alimenté par un bloc d'alimentation séparé (non dessiné), isolé 10 galvaniquement du reste des circuits, du fait qu'il est relié au réseau secteur alternatif 220 volts, c'est-à-dire à tension incompatible avec ces circuits du fait qu'elle est excessive et en outre négative la moitié du temps. La sortie du comparateur 17 commande alors la diode d'entrée 15 d'un opto-coupleur, non dessiné, dont un transistor de sortie assure la liaison vers le bloc de calcul 12. En variante, on peut ne prévoir qu'une protection des deux entrées, par deux ponts diviseurs respectifs, abaisseurs de tension, chacun comportant une diode bloquant l'alternance 20 négative du secteur 220 V. On notera que, en variante, le comparateur 17, qui sert de voltmètre, pourrait être branché aux deux bornes de l'ampoule 1. On peut aussi songer à le remplacer par une diode d'entrée d'opto-coupleur montée en parallèle sur 25 l'ampoule 1 et protégée en courant par une résistance série et, en tension inverse, par une diode série ou parallèle. Toutefois dans ce type de branchement, un début de détérioration du contact 3, provoquant une chute de tension d'uniquement quelques volts, serait plus difficile à 30 détecter, du fait de l'absence de mesure directe de la tension réseau 220 V. Le contact 3 peut toutefois être du type à lames jumelées, c'est-à-dire à deux lames en parallèle.

Ainsi, dans le présent schéma et ses variantes, le

bloc de calcul 12 peut comparer l'état réel du contact 3 5 par rapport à l'état voulu, tel que défini par la dernière

commande émise vers les circuits de commande 17A et

mémorisée dans le bloc de calcul 12. En cas de discordance

entre l'état réel et l'état voulu du contact 3, et,

précisément si le contact 3 est détecté comme étant ouvert 10 alors qu'il devrait être fermé, le bloc de calcul 12

commande une autre relais interrupteur 2B à contact 3B et à

bobine 4B, commandé par des circuits de commande 17B. Le

relais 2B et les circuits de commande 17B, de secours, sont

respectivement identiques au relais 2 et aux circuits de 15 commande 17A et leur branchement est aussi identique. Une

répétition de la description correspondante est donc

inutile. Le contact 3B, en parallèle avec le contact 3,

vient ainsi assurer le passage du courant vers l'ampoule 1.

Inversement, pour sécuriser l'ouverture de

20 l'interrupteur 1, il peut être prévu d'en utiliser deux

contacts 3 du relais 2 branchés en série. On notera

toutefois qu'il ne s'agit pas là du but essentiel selon

l'invention, qui est de commander l'allumage en cas de

défaut. L'ouverture sécurisée ci-dessus permet simplement 25 d'éviter une intervention de dépannage.

Comme exposé au tout début, le relais 2 peut être remplacé par un interrupteur à semi-conducteur, tel qu'un transistor ou un thyristor, avec au besoin les protections voulues contre l'alternance négative de la tension réseau

30 220 V.

Par ailleurs, pour vérifier le fonctionnement global du système, le séquenceur 14 lance périodiquement, à travers le bloc de calcul 12, des stimuli par commande d'allumage d'une source lumineuse externe, ici une diode électroluminescente ou LED 7, par une liaison non représentée. L'allumage est temporisé, c'est-à-dire que le séquenceur 14 commande l'extinction de la LED 7 un court instant après l'allumage, par exemple 1 seconde.

L'allumage de la LED 7 est détecté par le capteur infrarouge 9, et les circuits d'analyse d'image 19 peuvent ainsi détecter en retour le changement de l'image infrarouge et fournir une indication correspondante de changement d'état au bloc de calcul 12. Par contre, si le bloc de calcul 12 ne reçoit pas une telle indication dans une période de temps prédéterminée par un chien de garde, le capteur infrarouge 9 est considéré comme étant hors service, c'est-à-dire intrinsèquement défaillant ou à alimentation 5 défaillante. Le bloc de calcul 12 commande alors le passage à l'état de sécurité par défaut, c'est-à- dire d'allumage de l'ampoule 1.

On notera que, comme les stimuli sont émis à des instants connus du bloc de calcul 12, il suffit que ce dernier reçoive une dite indication de changement d'état de l'image sous forme tout ou rien, c'est-à-dire un seul bit, puisqu'une détection d'arrivée d'une personne exactement au même instant est peu probable. Et, même en pareil cas, la personne sera détectée au cycle suivant, qui peut être très proche, de scrutation du capteur infrarouge 9. En variante, ce peut être le panneau 8 qui serve à la détection de tels stimuli. En particulier, la LED de stimuli 7 peut être remplacée par l'ampoule 1, c'est-à-dire que le panneau 8 détectera une brusque montée du niveau global d'éclairage.

Il peut aussi être prévu que ce soit le capteur infrarouge 9 qui détecte, sur une zone de son image, l'état allumé ou éteint de l'ampoule 1.

Dans tous les cas de détection d'une défaillance d'un composant du système, le bloc de calcul 12 commande

l'émission d'un signal d'alarme, par exemple ici l'allumage, de préférence clignotant, d'une LED 21 sur un pupitre de surveillance, ou gestion. Une commande de circuits de synthèse vocale avertissant de la défaillance peut aussi être prévue. La diode LED 21 sert aussi à signaler la détection d'une personne. La diode LED 21 peut être bicolore avec par exemple allumage en vert dans ce dernier cas et allumage prioritaire en rouge en cas de détection de défaillance d'un composant.

Il est en outre ici prévu d'émettre une alarme à distance, à travers des circuits d'interface 30 reliés à un réseau de transmission de données, ici le réseau de l'Internet 100. Un message d'alarme est ainsi émis vers un centre de gestion 50 relié au réseau 100, pour demander l'envoi d'un réparateur et/ou avertir un gestionnaire local, s'il n'est pas prévu la LED 21 ou un circuit de sortie de relations homme-machine équivalent.

Claims (9)

Revendications

1. Système de gestion automatique d'éclairage comportant un groupe de circuits constitué par une unité centrale (10) et au moins un capteur d'événement (9) pour l'activer afin qu'elle commande un changement d'état d'un interrupteur (2) d'alimentation d'une source (1) d'éclairage d'un volume, caractérisé par le fait qu'il est prévu des moyens détecteurs de défaillance (15, 15S, 16, 165, 17, 18, 18S) agencés pour détecter au moins un type de défaillance d'au moins un constituant du dit groupe et agencés pour engendrer une commande de sécurité, de passage, ou de maintien, dans un état d'allumage de la source d'éclairage (1).

2. Système d'éclairage selon la revendication 1, dans lequel l'unité centrale (10) commande le passage d'un état d'extinction au dit état d'allumage par suppression d'une tension d'inhibition de l'interrupteur (2) qui le maintenait dans un état ouvert.

3. Système selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel l'unité centrale (10) comporte des moyens séquenceurs (12, 14) agencés pour commander cycliquement un allumage d'une source lumineuse de test (1, 7) prévue pour être détectée par un capteur de niveau de lumière ambiante (8) relié en sortie à l'unité centrale (10) dont des circuits comparateurs (18, 18S) sont agencés pour comparer le niveau de lumière ambiante à un seuil en mémoire (18S) et autoriser à commander la fermeture de l'interrupteur (2) si le seuil est franchi à la descente.

4. Système selon la revendication 3, dans lequel, la dite source d'éclairage (1) servant aussi de dite source lumineuse de test, l'unité centrale (10) est agencée pourcommander cycliquement la fermeture du dit interrupteur (2) pour détecter l'allumage de la source d'éclairage (1) au moyen du dit au moins un capteur d'événement (9).

5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel les moyens détecteurs de défaillance comportent un comparateur de tension (15, 15S) agencé pour comparer une tension d'alimentation (5) de l'au moins un capteur d'événement (9) à une tension de référence (15S) et pour détecter une dite défaillance si le résultat de comparaison fournit un écart de comparaison dépassant une valeur limite prédéterminée.

6. Système selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens détecteurs de défaillance comportent un comparateur (17) agencé pour détecter l'état de l'interrupteur (2) et le comparer à la dite commande de sécurité, et pour, en cas de discordance, commander la fermeture d'un interrupteur de secours (2A) pour alimenter la source d'éclairage (1).

7. Système selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel les moyens détecteurs de défaillance comprennent des circuits (21, 30) de signalisation d'une dite défaillance.

8. Système selon la revendication 7, dans lequel les dits circuits de signalisation comprennent des circuits d'interface de transmission de données (30) agencés pour transmettre une alarme de défaillance vers des moyens de gestion (50).

9. Système selon la revendication 8, dans lequel les circuits d'interface (30) sont agencés pour transmettre sur un réseau de transmission de données (100) vers un centre de gestion (50).