FR3084955A1 - Procede et systeme de detection d'un etre vivant ou d'un objet sur une voie circulable - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de détection de présence d'un objet ou d'un être vivant sur une voie circulable, mis en œuvre par un système de détection qui comporte : Un équipement photovoltaïque comprenant au moins un capteur photo voltaïque (C_pv_i), Des moyens de mesure d'au moins une grandeur électrique (ICC, VOC, Impp, Vmpp) au niveau dudit capteur photovoltaïque, Des moyens de traitement de ladite au moins une grandeur électrique mesurée, Ledit procédé comportant : Une étape de mesure d'au moins une grandeur électrique au niveau dudit capteur photovoltaïque en vue d'obtenir un signal de mesure, Une étape de détermination de paramètres de variation caractéristiques du signal de mesure obtenu pour ladite grandeur électrique mesurée, Une étape de détection mise en œuvre pour détecter la présence d'un véhicule ou d'un être vivant lorsque lesdits paramètres de variation caractéristiques sont identifiés.
Description
Procédé et système de détection d'un être vivant ou d'un objet sur une voie circulable
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne un procédé et un système de détection d'un être vivant ou d'un objet sur une voie circulable.
De manière non limitative, le système de détection pourra notamment être utilisé dans différentes applications, telles que :
Détection de présence de véhicules en vue de réaliser un comptage,
Détection de positionnement d'un véhicule sur une voie,
Détection pour allumage/extinction de l'éclairage urbain,
- Avertissement de présence sur un passage piéton,
Détection de densité de trafic,
Mesure de sens de circulation des véhicules sur la voie,
Communication entre véhicule et la voie pour information sur les conditions de circulation : ralentissement, embouteillages, pluie, gel,
- Calcul de la vitesse d'un véhicule sur la voie,
Estimation de la taille (longueur ou largeur) d'un véhicule,
Estimation de la température de la voie,
- Calcul de la trajectoire (détection de risque de sortie de route, voir alerte de sortie de route pour un système positionné dans un lieu dangereux),
- Analyse des véhicules sur le réseau routier : flux de véhicules, prévision d’embouteillage, ...
- Mesure des distances (de sécurité) entre deux véhicules,
Détection de véhicules arrêtés sur la chaussée, sur la bande d’arrêt d’urgence, sur un stationnement interdit ou dangereux, etc...
- Comptage des véhicules dans une zone (parking y compris souterrain, etc...),
Détection de franchissement (feu rouge, stop, priorité, etc...),
Détection de véhicule en amont pour améliorer la sécurité de personnes travaillant sur ou à proximité de la voie,
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Détection de présence de piéton(s), d’animaux,
Détection de fauteuil roulant pour adapter les voies piétons,
Détection de présence pour déclencher un éclairage urbain, un affichage de sécurité ou publicitaire,...
Etat de la technique
Il existe aujourd'hui un certain nombre de solutions qui permettent de détecter la présence d'un véhicule sur une route.
Le brevet US6417783B1 décrit une solution qui comporte un capteur monté en haut d'un mât placé en bordure de route. La solution utilise notamment des cellules photovoltaïques pour être autonome en énergie électrique et comporte un module de communication sans fil pour transmettre les données de mesure vers une unité centrale distante. Une telle solution n'est cependant pas optimale. Elle est en effet peu pratique à installer et elle s'avère particulièrement peu esthétique.
Récemment, il a été proposé de fonctionnaliser des infrastructures, notamment les voies circulables, c'est-à-dire les routes, les parkings, les pistes cyclables, en intégrant directement dans la chaussée des moyens de signalisation et/ou un équipement photo voltaïque pour capter l'énergie solaire et la transformer en une énergie électrique utilisable directement et/ou renvoyée vers le réseau électrique. Les demandes de brevet WO2016/016165A1, WO2016/016170A1 et WO2014/125415A1 décrivent par exemple des dalles photovoltaïques à coller sur la voie circulable, permettant de capter l'énergie lumineuse pour la transformer en énergie électrique.
Il existe cependant un besoin d'aller encore plus loin dans la fonctionnalisation d'une infrastructure telle qu'une voie circulable et de proposer de nouvelles fonctionnalités qui permettent d'améliorer la sécurité, de signaler un danger, de fournir aisément des informations aux centres de contrôle,... Ces nouvelles fonctionnalités doivent être apportées par un système simple, facile à installer et robuste pour supporter les conditions d'usage en milieu urbain ou extra-urbain.
Le but de l'invention est donc de proposer un procédé et un système de détection de la présence d'un être vivant ou d'un objet sur une voie circulable, qui soit particulièrement simple à installer, qui n'impacte pas l'environnement notamment au niveau esthétique et qui reste particulièrement robuste pour supporter les différentes conditions climatiques ou celles qui sont liées à son environnement d'implantation.
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Exposé de l'invention
Ce but est atteint par un procédé de détection de présence d'un objet ou d'un être vivant sur une voie circulable, mis en oeuvre par un système de détection qui comporte :
Un équipement photovoltaïque comprenant au moins un capteur photovoltaïque destiné à être intégré à ladite voie circulable,
Des moyens de mesure d'au moins une grandeur électrique au niveau dudit capteur photovoltaïque,
Des moyens de traitement de ladite au moins une grandeur électrique mesurée,
Ledit procédé comportant :
- Une étape de mesure d'au moins une grandeur électrique au niveau dudit capteur photovoltaïque en vue d'obtenir un signal de mesure,
- Une étape de détermination de paramètres de variation caractéristiques du signal de mesure obtenu pour ladite grandeur électrique mesurée,
Une étape de détection mise en oeuvre pour détecter la présence d'un véhicule ou d'un être vivant lorsque lesdits paramètres de variation caractéristiques sont identifiés.
Selon une particularité, le procédé comporte une étape de prétraitement du signal de mesure obtenu.
Selon une autre particularité, l'étape de détermination de paramètres de variation caractéristiques du signal de mesure pour ladite grandeur électrique mesurée est mise en oeuvre à partir d'une ou plusieurs des solutions d'extraction suivantes : Décomposition fréquentielle du signal de mesure ;
- Modélisation physique et acquisition de paramètres ;
- Convolution du signal de mesure ;
- Méthode d'apprentissage statistique ;
Méthode des K-plus-proches-voisins ;
- Méthode de comparaison des valeurs du signal de mesure avec une ou plusieurs valeurs seuils ;
- Méthode de détection de pente du signal de mesure ;
- Méthode de logique floue ;
- Méthode de mélange de modèles Gaussiens ;
- Méthode statistique par moyennes glissantes ;
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Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape de détermination de la longueur d'un objet à partir des de paramètres de variation caractéristiques du signal de mesure obtenu pour ladite grandeur électrique mesurée.
Selon une autre particularité, le procédé comporte :
Une étape de détermination de la vitesse dudit objet à partir d'une distance fixe entre un premier capteur photovoltaïque et un deuxième capteur photovoltaïque du système, d'un premier instant de détection déterminé sur un premier signal de mesure obtenu pour ladite grandeur électrique mesurée au niveau du premier capteur photovoltaïque et d'un deuxième instant de détection, distinct du premier instant de détection, déterminé sur un deuxième signal de mesure obtenu pour ladite grandeur électrique mesurée au niveau du deuxième capteur photovoltaïque.
Selon une autre particularité, la grandeur électrique est choisie parmi le courant de court-circuit de l'équipement photovoltaïque, la tension circuit ouvert de l'équipement photovoltaïque, le courant de puissance maximale de l'équipement photovoltaïque, la tension de puissance maximale de l'équipement photovoltaïque ou une combinaison de plusieurs de ces paramètres.
Selon une autre particularité, le procédé comporte une étape de mesure de luminosité et en ce qu'au moins une grandeur électrique à mesurer est choisie en fonction desdites données de luminosité fournies par le capteur de luminosité.
L'invention concerne également un système de détection de présence d'un être vivant ou d'un objet sur une voie circulable, ledit système :
Un équipement photovoltaïque comprenant au moins un capteur photovoltaïque destiné à être intégré à ladite voie circulable,
Des moyens de mesure d'au moins une grandeur électrique au niveau dudit capteur photovoltaïque en vue d'obtenir un signal de mesure,
Des moyens de traitement du signal de mesure obtenu pour ladite au moins une grandeur électrique mesurée, lesdits moyens de traitement comprenant un module de détermination de paramètres de variation caractéristiques de ladite grandeur électrique mesurée et un premier module de détection configuré pour détecter la présence d'un véhicule ou d'un être vivant lorsque lesdits paramètres de variation caractéristiques sont identifiés.
Selon une particularité, les moyens de traitement sont configurés pour appliquer un prétraitement audit signal de mesure obtenu.
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Selon une autre particularité, les moyens de traitement sont configurés pour appliquer au signal de mesure obtenu une solution d'extraction choisie parmi une ou plusieurs des solutions suivantes :
Décomposition fréquentielle du signal de mesure ;
- Modélisation physique et acquisition de paramètres ;
- Convolution du signal de mesure ;
- Méthode d'apprentissage statistique ;
Méthode des K-plus-proches-voisins ;
- Méthode de comparaison des valeurs du signal de mesure avec une ou plusieurs valeurs seuils ;
- Méthode de détection de pente du signal de mesure ;
- Méthode de logique floue ;
- Méthode de mélange de modèles Gaussiens ;
- Méthode statistique par moyennes glissantes ;
Selon une autre particularité, les moyens de traitement comportent un module de détermination de la longueur d'un objet à partir des de paramètres de variation caractéristiques du signal de mesure obtenu pour ladite grandeur électrique mesurée.
Selon une autre particularité :
- L'équipement photovoltaïque comporte un premier capteur photo voltaïque et un deuxième capteur photovoltaïque, ledit deuxième capteur photo voltaïque étant espacé d'une distance fixe non nulle par rapport au premier capteur photovoltaïque suivant un sens de circulation de l'objet ou dudit être vivant sur ladite chaussée,
Les moyens de traitement comportent un module de détermination de la vitesse dudit objet à partir de ladite distance fixe entre ledit premier capteur photovoltaïque et ledit deuxième capteur photovoltaïque, d'un premier instant de détection déterminé sur un premier signal de mesure obtenu pour ladite grandeur électrique mesurée au niveau du premier capteur photovoltaïque et d'un deuxième instant de détection, distinct du premier instant de détection, déterminé sur un deuxième signal de mesure obtenu par ladite grandeur électrique mesurée au niveau du deuxième capteur photovoltaïque.
Selon une autre particularité, la grandeur électrique est choisie parmi le courant de court-circuit de l'équipement photovoltaïque, la tension circuit ouvert de l'équipement photovoltaïque, le courant de puissance maximale de l'équipement photovoltaïque, la
DD18780 MR tension de puissance maximale de l'équipement photovoltaïque ou une combinaison de plusieurs de ces paramètres.
Selon une autre particularité, le système comporte un capteur de luminosité configuré pour fournir des données de luminosité aux moyens de traitement et en ce que les moyens de traitement sont configurés pour déterminer la grandeur électrique mesurée en fonction desdites données de luminosité fournies par le capteur de luminosité.
Selon une autre particularité, l'équipement photovoltaïque comporte une ou plusieurs cellules photovoltaïques.
Selon une autre particularité, l'équipement photovoltaïque est réalisé sous forme d'une ou plusieurs dalles photovoltaïques collées sur la chaussée.
Selon une autre particularité, chaque dalle photovoltaïque se présente sous la forme d'un élément monobloc comportant une première couche formant ledit capteur photovoltaïque et au moins un bloc électronique comportant lesdits moyens de traitement.
Selon une autre particularité, le système comporte un module de communication configuré pour échanger des données avec une unité centrale distante par liaison filaire ou sans-fil.
Brève description des figures
D'autres caractéristiques et avantages vont apparaître dans la description détaillée qui suit, en liaison avec les figures annexées listées ci-dessous :
La figure 1A illustre de manière schématique le système de détection de l'invention mis en oeuvre pour détecter un objet ou un être vivant sur une voie circulable ;
La figure 1B représente un mode de réalisation particulier du système de l'invention ;
La figure 2 illustre de manière schématique, selon une réalisation particulière, un exemple de structure du système de détection de l'invention ;
La figure 3 représente de manière schématique un capteur de type photovoltaïque pouvant être employé dans le système de détection de l'invention ;
Les figures 4A à 4C représentent plusieurs variantes de réalisation d'un capteur photovoltaïque du système de détection de l'invention ;
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La figure 5 représente une courbe l-V caractéristique d'un élément photovoltaïque (cellule ou module), montrant les paramètres d'intérêt pour le système de l'invention ;
La figure 6 représente des courbes l-V caractéristiques d'un élément photovoltaïque (cellule ou module) obtenues selon différents niveaux d'irradiance ;
La figure 7 représente une courbe de variation de la puissance générée par un capteur photovoltaïque en fonction du temps, qui permet d'illustrer les paramètres caractéristiques de variation lors de la présence d'un ombrage sur le capteur ;
Les figures 8A et 8B représentent deux courbes de variation de la tension en circuit ouvert mesurée par un capteur du système, lors du passage d'un véhicule muni d'un éclairage, sur la voie circulable, respectivement de nuit et par faible luminosité ;
La figure 9 représente une réalisation particulière du système de détection de l'invention, dans lequel deux capteurs photovoltaïques du système sont séparés d'une distance fixe ;
La figure 10 représente deux courbes de variation de la puissance générée par deux capteurs photovoltaïques du système en fonction du temps de jour, les deux capteurs étant séparée d'une distance fixe ; Cette figure permet d'illustrer le principe de détermination de la vitesse du véhicule ;
Les figures 11A et 11B représentent chacune deux courbes de variation de la tension en circuit ouvert générée par deux capteurs photovoltaïques du système en fonction du temps, les deux capteurs étant séparés d'une distance fixe, la figure 11A étant obtenue par mesure de nuit et la figure 11B par mesure au crépuscule ; Cette figure permet d'illustrer le principe de détermination de la vitesse du véhicule dans ces conditions particulières ;
La figure 12 illustre le principe de détermination de la longueur d'un véhicule par le système de détection de l'invention ;
La figure 13 représente la courbe de variation de puissance obtenue par le système de la figure 12, et illustrant le principe de détermination de la longueur d'un véhicule ;
Les figures 14A et 14B représentent une courbe de variation du courant en fonction du temps permettant d'illustrer le passage respectivement d'un poids lourd et d'un cycliste sur un capteur du système de détection de l'invention ;
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Description détaillée d'au moins un mode de réalisation
L'invention concerne un système de détection 2 de présence d'un être vivant ou d'un objet sur une voie circulable. Ce principe est schématisé sur la figure 1 A.
Par voie circulable, on entend par exemple une route ou équivalent, un chemin, une piste cyclable, un parking (souterrain ou non), un trottoir...
Le système de détection 2 comporte notamment un équipement de type photovoltaïque intégré à la voie circulable (par exemple la route sur la figure 1 A). Classiquement, un équipement photovoltaïque, soumis à une énergie lumineuse, permet de produire une énergie électrique.
En référence à la figure 1A, l'équipement photovoltaïque comporte un ou plusieurs capteurs photovoltaïques C_pv_i (i pouvant aller de 1 à n selon la configuration du système). La figure 1A montre un système à un seul capteur photovoltaïque C_pv_1. En référence à la figure 3, chaque capteur photovoltaïque C_pv_i du système peut comporter et utiliser une ou plusieurs cellules photovoltaïques Cell_k. Les cellules photovoltaïques peuvent être organisées en série/parallèle dans chaque capteur ou élément photovoltaïque employé. Elles peuvent être encapsulées pour être protégées des éléments extérieurs (humidité, chocs...).
Sur la figure 3, le capteur C_pv_i est représenté avec une chaîne de cellules photovoltaïques Cell_k connectées en série. Des diodes de contournement (bypass) peuvent être employées dans chaque capteur photovoltaïque du système. Une diode de contournement est par exemple placée en parallèle d'un groupe de cellules en série et permet de dériver le courant du groupe de cellules lorsque l'une des cellules du groupe est ombrée. Sans une telle diode, les cellules à l’ombre s’échauffent et sont susceptibles de destruction.
Pour former chaque capteur, le système de détection 2 comporte des moyens de mesure M_V, M_l d'au moins une grandeur électrique au niveau d’une ou plusieurs des cellules photovoltaïques du capteur. Les capteurs de l’équipement photovoltaïque peuvent être identiques ou différents, notamment dans la grandeur électrique mesurée/surveillée.
Chaque capteur photovoltaïque C_pv_i peut être réalisé sous la forme d'une ou plusieurs dalles photovoltaïques du type de celles décrites dans les demandes de brevet W02016/016165A1 et W02016/016170A1. Les dalles peuvent être placées de manière contigüe et jointive sur la voie circulable.
A titre d'exemple, la figure 4A représente une architecture à trois dalles photovoltaïques contiguës, chaque dalle intégrant elle-même plusieurs cellules
DD18780 MR photovoltaïques. Les trois dalles peuvent être associées dans le même capteur du système, ou former chacune un capteur distinct du système ou même de plusieurs systèmes.
Chaque dalle peut comporter un ou plusieurs capteurs photovoltaïques du système de détection.
En référence aux figures 4B et 4C, en variante et de manière non limitative, chaque capteur de l’équipement photo voltaïque peut comporter soit une cellule photovoltaïque seule pour mesurer le courant de court-circuit lCc (figure 4B) car une surface importante maximise la valeur du lCc, soit un ensemble de cellules clivées (coupées en petits morceaux - figure 4C) mises en série pour mesurer la tension en circuit ouvert Voc avec une plus grande précision (Nb de cellules x 0,6V en série, car chaque cellule fournit 0,6V), soit une combinaison des deux moyens, soit encore une autre structure.
Le système de détection 2 peut comporter une batterie BATT chargée par ledit équipement photovoltaïque et permettant de rendre le système de détection totalement autonome en énergie électrique, de jour comme de nuit. Le système peut alors comporter un module de gestion de l'énergie électrique.
Un capteur photovoltaïque C_pv_i tel qu'utilisé dans le système peut être employé selon au moins deux configurations distinctes. Dans une première configuration, il peut remplir à la fois un rôle de capteur et un rôle de génération d'énergie électrique. Pour générer de l'énergie électrique, il est alors connecté à un convertisseur CONV du système, commandé pour charger une batterie ou pour renvoyer l'énergie électrique vers le réseau électrique.
Dans cette première configuration chaque capteur photovoltaïque est donc conçu et installé pour fonctionner dans les deux modes de fonctionnement suivants :
Un mode de fonctionnement de production électrique : Le capteur photovoltaïque est donc connecté au convertisseur CONV relié au réseau électrique et/ou à une batterie (par exemple celle du système) pour fournir de l'énergie électrique ;
Un mode de fonctionnement hors production : Le capteur est donc utilisé uniquement en mode capteur pour réaliser des mesures nécessaires à la détection ;
Le système peut alors comporter des moyens de commutation pour connecter/déconnecter chaque capteur photovoltaïque du convertisseur et ainsi passer
DD18780 MR du mode de fonctionnement de production au mode de fonctionnement hors production et inversement.
Dans une deuxième configuration, le capteur C_pv_i peut remplir uniquement son rôle de capteur. Le capteur photovoltaïque est donc conçu et installé pour ne fonctionner que dans un mode de fonctionnement hors production tel que défini cidessus. Il est alors utilisé principalement comme capteur (seule une fonction d'alimentation électrique du système de détection peut tout de même lui être affectée afin de rendre le système autonome - mais on considérera tout de même que sa fonction principale est celle de capteur).
L'équipement photovoltaïque employé dans le système de détection pourra faire partie d'une installation photo voltaïque plus globale, destinée à la seule production électrique. Cette installation photovoltaïque de production électrique peut être formée de plusieurs dalles telles que celles décrites ci-dessus.
La grandeur électrique mesurée au niveau d’une ou plusieurs cellules de l’équipement photovoltaïque de chaque capteur et nécessaire à son fonctionnement en tant que capteur, est avantageusement un courant électrique et/ou une tension électrique.
La grandeur électrique peut être :
Le courant de court-circuit lCc du capteur photo voltaïque ;
La tension en circuit ouvert Voc du capteur photovoltaïque ;
Le courant à puissance maximale lmpp fourni par le capteur photovoltaïque ;
La tension à puissance maximale Vmpp fournie par le capteur photovoltaïque ;
Chaque capteur de l’équipement photovoltaïque du système peut donc intégrer des moyens de mesure d'une ou plusieurs de ces grandeurs électriques (voir ci-dessus moyens de mesure M_V, MJ).
Pour rappel, un équipement photovoltaïque (cellule ou module à plusieurs cellules) est caractérisé par une courbe caractéristique l-V telle que représentée sur la figure 5 et qui est directement liée à la caractéristique de la cellule photovoltaïque qu'il utilise. Pour une cellule photovoltaïque, la tension qui est présente lorsqu’il ne circule aucun courant est appelée tension en circuit ouvert Voc- En outre, le courant présent lorsqu’il n’y a aucune tension est appelé courant de court-circuit lCc. Dans ces deux situations, aucune puissance n’est extraite du panneau photovoltaïque (mode de fonctionnement hors production). Le point de puissance maximale de l'équipement
DD18780 MR photovoltaïque correspond pour sa part au point de rendement nominal de l'équipement. Il est défini par une tension appelée tension à puissance maximale Vmpp et par un courant appelé courant à puissance maximale lmpp. La figure 6 montre pour sa part, les courbes l-V caractéristiques d'une cellule photovoltaïque, en fonction du niveau d'irradiance subi par la cellule.
La figure 2 représente, de manière schématique, un exemple de réalisation du système de détection. Le système peut présenter les caractéristiques suivantes :
- Au moins un premier capteur C_pv_1 est configurable en mode production ou en mode hors production ;
Des moyens de traitement (unité centrale UC) peuvent commander le mode de fonctionnement du premier capteur, pour le placer en mode production ou en mode hors production (ce principe est schématisé par le point de contrôle S_1 qui permet de connecter/déconnecter le capteur du convertisseur) ;
- Au moins un deuxième capteur C_pv_2 est en mode hors production uniquement, dédié à des mesures ;
Les moyens de traitement UC peuvent commander les moyens de mesure de courant et les moyens de mesure de tension au niveau de chaque capteur C_pv_1 ou C_pv_2 de manière individualisée (ce principe est schématisé par les points de contrôle S_V_1, S_l_1, S_V_2, S_l_2 qui permettent de connecter/déconnecter les moyens de mesure de l'unité centrale) ;
Les moyens de traitement UC peuvent déterminer quelle(s) grandeur(s) électrique(s) est (sont) utile(s) au système, en tenant compte par exemple du niveau de luminosité et du mode de fonctionnement en production ou hors production de chaque capteur, et ainsi recevoir les données de mesure de chaque grandeur électrique sélectionnée (ce principe est schématisé par les points de contrôle S_V_1.1, S_V_1.2, S_l_1.1, S_l_1.2 pour le premier capteur et par les points de contrôle S_V_2.1, S_V_2.2, Sl_2.1, S_l_2.2 pour le deuxième capteur, ces points de contrôle étant commandés par l'unité centrale UC pour sélectionner chaque grandeur électrique à traiter) ; Sur la figure 4, tous les points de contrôle commandés par l'unité centrale sont définis de manière générale S_X.
Bien entendu, il serait possible d'avoir un système dans lequel tous les capteurs sont du type du premier capteur ou du type du deuxième capteur.
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Il faut noter que le système de détection de l'invention peut être intégré dans une installation de production électrique plus globale comportant des modules (par exemple sous la forme de dalles) photovoltaïques dédiés à la production d'électricité. La figure 2 montre ainsi un module photo voltaïque M_pv connecté à un convertisseur pour fournir de l'énergie électrique pour charger une batterie.
Dans le mode de fonctionnement de production d'un capteur C_pv_i, pour détecter la présence d'un être vivant ou d'un objet, le système de détection peut s'appuyer sur les variations du courant à puissance maximale lmpp et/ou de la tension à puissance maximale Vmpp au niveau de chaque capteur photovoltaïque.
Dans le mode de fonctionnement de production, si la production électrique est uniquement destinée à l'alimentation électrique du système de détection, une faible puissance est alors prélevée pour alimenter le système de détection. Les mesures effectuées pourront alors se baser sur les variations de la tension en circuit ouvert Voc de l'équipement. L'énergie excédentaire non nécessaire à l'alimentation du système sera stockée dans une batterie ou une super-capacité pour permettre au système de fonctionner de manière autonome, notamment la nuit.
Dans le mode de fonctionnement hors production, le système de détection 2 peut s'appuyer à la fois sur les variations du courant de court-circuit lCc et de la tension en circuit ouvert VocHors production, l’observation de ces deux paramètres (lCc et Voc) de manière simultanée ou alternative est en effet pertinente. En effet, une baisse de luminosité ambiante impactera le courant de court-circuit de manière très importante pouvant descendre jusqu’à une valeur nulle, limitant alors les possibilités de détection. Dans cette situation, la tension en circuit ouvert Voc sera aussi impactée, mais dans une moindre mesure. Si la luminosité ambiante baisse, la valeur de la tension en circuit ouvert ne devrait pas atteindre une valeur nulle, permettant de conserver une capacité de détection. La conjugaison des mesures de ces deux grandeurs est par ailleurs envisageable afin de garantir un certain niveau de précision dans la détection.
En revanche, en cas de très faible luminosité (nuit noire), selon la situation et l'événement à détecter, il est possible qu'aucun de ces deux paramètres ne se révèle pertinent. Dans ce cas, un capteur dédié à la mesure (par exemple infrarouge ou autre) peut être intégré au système et activé.
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Pour déterminer la grandeur électrique ou les grandeurs électriques à considérer pour la détection, le système peut comporter un capteur de luminosité CJum configuré pour mesurer la luminosité ambiante du système.
Le système 2 peut comporter un ou plusieurs modules de communication COM commandés pour recevoir des données de mesure en provenance des moyens de mesure et envoyer des données vers une unité centrale de traitement 1 distante. Les modules de communication peuvent être filaire ou sans-fil. Ils sont commandés par les moyens de traitement pour envoyer/recevoir les données.
Comme évoqué précédemment, le système de détection comporte des moyens de traitement. Les moyens de traitement peuvent comporter au moins une unité centrale UC et des moyens de mémorisation par exemple intégrés à l'unité centrale. Ils peuvent se présenter sous la forme d'un automate programmable comportant des modules d'entrée et des modules de sortie. Sur ces modules d'entrée, les moyens de traitement peuvent recevoir :
Les mesures de tension et/ou de courant électrique de chaque capteur de l'équipement photovoltaïque ;
Les mesures de luminosité en provenance du capteur de luminosité ;
Des données en provenance du module de gestion d'énergie électrique associé à la batterie ;
Lorsque le système de détection 2 comporte plusieurs capteurs (C_pv_1, C_pv_2 sur la figure 2), il peut comporter une unité centrale commune à tous les capteurs, recevant ainsi les mesures de tous les capteurs ou une unité centrale distincte affectée à chaque capteur.
Les moyens de traitement sont configurés pour exécuter différents modules logiciels tenant compte de données reçues sur les modules d'entrée et destinés à déterminer des données de sortie à appliquer sur les modules de sortie.
De manière non limitative, ces différents modules logiciels peuvent être les suivants :
Un ou plusieurs modules de commande destinés à placer le système de détection 2 dans la configuration voulue et nécessaire à la détection (commande de chaque capteur en mode production ou mode hors production,...) ;
Un module de détermination/sélection de la grandeur électrique ou des grandeurs électriques à mesurer selon le mode de fonctionnement de chaque
DD18780 MR capteur de l'équipement photovoltaïque choisi et/ou selon le niveau de luminosité reçu du capteur de luminosité et éventuellement un module d'activation des moyens de mesure de chaque grandeur électrique sélectionnée ;
Un module de traitement des données du signal de mesure obtenu pour chaque grandeur électrique mesurée et en cours de traitement, tenant compte de paramètres de variation de la grandeur électrique caractéristiques d'une présence d'un objet ou d'un être vivant ;
Un module de détection de la présence d'un objet ou d'un être vivant lorsque la variation du signal de mesure pour une grandeur électrique mesurée et en cours de traitement reproduit lesdits paramètres de variation caractéristiques d'une présence d'un objet ou d'un être vivant ;
Un module de détermination de plusieurs instants de détection à partir de la variation du signal de mesure pour chaque grandeur électrique mesurée et en cours de traitement ;
Un module de détermination de divers paramètres tels que la longueur de l'objet, la largeur de l'objet, la vitesse de l'objet en tenant compte des différentes conditions de fonctionnement du système ;
Un module de détermination de la température de la voie circulable ;
Un module de détermination du mode de fonctionnement et de la grandeur électrique ou des grandeurs électriques à mesurer en tenant compte de l'énergie électrique disponible dans la batterie ; Si l'énergie électrique disponible dans la batterie est suffisante pour alimenter le système pendant une durée suffisamment longue (au moins une nuit par exemple), les moyens de traitement peuvent déconnecter le mode de production et passer en mode hors production. En changeant de mode de fonctionnement, la grandeur ou les grandeurs électriques à mesurer pourront différer. En mode de production, le système peut s'appuyer sur les mesures du courant à puissance maximale et/ou de la tension à puissance maximale. En mode hors-production, le système peut s'appuyer sur les mesures du courant de court-circuit et/ou de la tension en circuit ouvert.
De nombreuses solutions peuvent être employées pour extraire les informations utiles pour l’estimation des paramètres qui permettent de remonter aux grandeurs recherchées. Ces solutions peuvent être appliquées sur le signal de mesure obtenu pour la grandeur électrique surveillée, après un éventuel prétraitement (pour débruiter, lisser ou extraire des paramètres caractéristiques). De manière non limitative, le prétraitement et le traitement pourront être mis en oeuvre en utilisant au moins un circuit de traitement
DD18780 MR pouvant comporter des moyens de filtrage, au moins un convertisseur analogique/numérique, un microcontrôleur exécutant un programme d'extraction adapté pour en extraire les paramètres caractéristiques recherchés pour l'application. Le circuit de traitement pourra être facilement réalisé et configuré pour extraire les paramètres caractéristiques nécessaires à un ou plusieurs des buts poursuivis (voir ci-dessous, détection, détermination de vitesse, de longueur...). Il peut être intégré à l'unité centrale UC.
Prises seules ou en combinaison, les solutions d'extraction exécutés par le circuit de traitement peuvent être par exemple :
Décomposition fréquentielle du signal (Fourrier, ondelettes, etc...) ;
- Modélisation physique et acquisition de paramètres ;
Convolution de fonction ;
- Apprentissage statistique (réseaux de neurones, machines à vecteurs de support, méthodes à noyaux, etc...) ;
K-plus-proches-voisins ;
Règles expertes (avec comparaison avec des valeurs seuils, détection de pente...) ;
Logique floue ;
- Mélange de Gaussiennes ;
- Moyennes glissantes (avec combinaison de différentes tailles de fenêtres, etc...) ;
A titre d'exemple et de manière non limitative, la figure 1B représente un système de détection tel que décrit ci-dessus dont tous les composants sont intégrés dans un même élément monobloc, formant une dalle à coller sur la voie circulable. Une première couche supérieure forme le capteur photovoltaïque. Une ou plusieurs couches inférieures, réalisées dans un ou plusieurs boîtiers, renferme les circuits électroniques du système, l'unité centrale UC, les moyens de mesure de courant M_l et de tension M_V, le convertisseur CONV, la batterie BATT, et le module de commutation COM. Plusieurs dalles de ce type peuvent être collées sur la voie circulable, par exemple de manière contigüe ou espacée selon l'application envisagée (mesure de vitesse, de longueur, simple détection...). Chaque dalle de ce type peut communiquer avec l'unité centrale distante 1 grâce à son module de communication COM, par liaison filaire ou sans-fil (par exemple via un réseau de type ZIGBEE).
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La solution de l’invention permet de détecter principalement deux phénomènes différents et complémentaires :
Un premier phénomène lié à l’ombrage créé par l’objet ou l’être vivant sur un ou plusieurs capteurs de l’équipement photovoltaïque ;
Un deuxième phénomène lié à l’éclairage qui peut être produit par un objet tel qu’un véhicule en direction d’un ou plusieurs capteurs de l’équipement photovoltaïque du système ;
Premier phénomène détecté : Détection d'ombrage
Les capteurs de type photovoltaïque constituent en effet des outils adaptés pour détecter une présence d’un objet (tel qu’un véhicule) par l’ombrage créé par l’objet, cet ombrage entraînant en effet une baisse de l’irradiance sur le capteur. La présence d’un ombrage sur au moins un capteur photovoltaïque du système provoque une baisse de la production électrique (en termes de courant, de puissance ou les deux suivant la configuration du capteur) tant que l’ombre touche le capteur. Ce premier phénomène est dépendant de l’apport d’irradiance externe et est donc principalement opérant en période diurne. Néanmoins, il reste généralement présent et détectable la nuit grâce à l’apport lumineux des astres et de l’éclairage ambiant quand celui-ci est présent.
La détection de l’ombrage généré par le passage du véhicule sur au moins un capteur de l’équipement photo voltaïque du système peut être réalisée de différentes manières :
• Pour un capteur photovoltaïque en mode de production : variation de la puissance et, principalement, du courant à puissance maximale Impp.
Dans ce cas de figure, la tension aux bornes du capteur de l’équipement photovoltaïque est généralement imposée par l’application (qui est généralement un convertisseur statique) ce qui définit donc le niveau de courant résultant à puissance maximale Impp. La variation de paramètre sera donc plus facile à mesurer sur le courant que sur la tension. En effet, le courant reste le paramètre variable car imposé uniquement par la quantité de radiation reçue.
• Pour un capteur photovoltaïque en mode hors production : variation du courant de court-circuit lCc et de la tension en circuit ouvert Voc.
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Dans le mode de fonctionnement hors production, donc sans convertisseur de puissance CONV actif derrière le capteur photovoltaïque, on s’intéresse à la variation du courant de court-circuit et/ou de la tension en circuit ouvert.
Comme déjà évoqué précédemment, il peut être intéressant de surveiller les deux grandeurs. Avantageusement, le système réalise cette surveillance en utilisant au moins deux capteurs distincts de l’équipement photovoltaïque, un premier capteur C_pv_1 photovoltaïque destiné à la mesure du courant de court-circuit et un second capteur photovoltaïque C_pv_2 destiné à la mesure de la tension en circuit ouvert. Les deux mesures peuvent être synchronisées temporellement. Les moyens de traitement peuvent être communs aux deux capteurs.
Cependant, dans la journée, la surveillance du courant de court-circuit lCc est bien plus pertinente pour assurer une détection alors qu’elle l’est beaucoup moins de nuit. Dans la journée, le capteur de l’équipement non utilisé pour la détection peut être employé pour assurer la charge de la batterie du système. De nuit, les moyens de traitement peuvent commuter le système pour basculer sur le capteur de tension en circuit ouvert Voc de l’équipement photovoltaïque.
A l’aube ou au crépuscule, il peut être intéressant de cumuler les deux mesures et de stopper la recharge de la batterie en la déconnectant du capteur photovoltaïque dédié à la surveillance de la tension en circuit ouvert Voc- Par exemple, ce sera le cas dès qu’un seuil bas de courant est franchi en dessous duquel l’énergie produite est négligeable pour recharger la batterie et que la complémentarité de la mesure du courant de court-circuit lCc et de la tension en circuit ouvert Voc présente un intérêt (crépuscule ou aube ou conditions d’éclairement très faibles type orage).
La figure 7 montre une courbe de puissance illustrant le passage d’un véhicule sur l’équipement photovoltaïque du système. En considérant que la tension est constante dans la période d’intérêt de 700ms environ, on peut raisonnablement comparer cette courbe à celle du courant. De cette courbe, il est possible d’extraire les caractéristiques suivantes :
L’instant T1 de début de l’ombrage, associé au début du passage du véhicule, quand la puissance diminue. On identifie également l'instant T3 de fin de l’ombrage par l'augmentation de la puissance produite.
Entre T1 et T2, la valeur de la pente de la baisse et/ou de la remontée de la puissance (donc du courant). Ces pentes correspondent à l’avancée de l’ombrage sur le capteur. On peut noter les zones Z1, Z2 de mise en conduction des diodes de contournement, lorsqu’elles sont présentes, lors de ces périodes de transition.
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Entre T2 et Τ3, le niveau de production du capteur au moment où il est totalement ombré (soit le niveau bas du créneau). Cette valeur est à considérer comparativement à ce qui aurait dû être reçu en l’absence d’ombrage, ce qui peut être interpolé à partir d’autres capteurs de l’équipement irradiés et non impactés par l’ombrage ou à partir du niveau du créneau quand il est dans sa partie haute. Parmi l'une des solutions d'extraction décrites ci-dessus, la présence d'un objet peut être conclue lorsque la tension descend au-dessous d'une valeur seuil donnée.
Entre T2 et T3, le temps pendant lequel le capteur est ombré, c’est-à-dire la durée du créneau à l’état bas.
On verra ci-après que, en plus de conclure à la présence d’un véhicule circulant sur la voie circulable, ces différents paramètres peuvent être utiles pour estimer divers éléments sur le passage du véhicule.
Deuxième phénomène détecté : accroissement de lumière
Le second phénomène détectable par un capteur de l’équipement photovoltaïque est lié à l’éclairage propre d’un véhicule. En effet, on constate que les équipements lumineux d’un véhicule (en particulier les feux de croisement ou de route, mais aussi les feux arrière et l’éclairage de la plaque d’immatriculation) génèrent un surcroît de lumière engendrant une réponse significative au niveau d’un capteur du système.
On notera que ce second phénomène est mesurable avec les mêmes moyens que le premier. Par contre, la mesure repose idéalement sur la mesure de la tension en circuit ouvert Voc, cette dernière étant beaucoup plus sensible que le courant en cas de rayonnement faible. Ainsi, la tension en circuit ouvert permet de détecter et mesurer le passage du véhicule via la lumière émise par ses phares (croisement ou/et route ou/et antibrouillard ou/et feux arrière de plaque d’immatriculation), conjuguée ou non à une lumière artificielle. Ainsi, en détectant également ce phénomène, le système de détection devient adapté à d’autres applications, telles que :
Détection en pleine campagne et de nuit où aucun éclairage n’est présent ;
Détection en ville de nuit, même lorsqu’un éclairage est présent, le surplus d’éclairage fourni par le véhicule permettant de réaliser une discrimination ; Détection dans un parking souterrain ;
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De nuit, la signature sur la tension en circuit ouvert Voc est ici différente de celle qui est observable en journée. En effet, sur la figure 8A, on observe que, pour une durée inférieure à 2000ms, la tension en circuit ouvert Voc est faible, voire nulle, en l’absence d’éclairage du véhicule. Ensuite les différentes caractéristiques de la courbe sont les suivantes :
- A T1, on peut voir une légère variation positive de la tension, ce qui correspond au premier instant de détection des feux du véhicule qui s’approche ;
Entre T1 et T2, la tension augmente en pente douce, ce qui correspond à la période d’approche du véhicule.
Entre T2 et T3, la tension augmente avec une pente plus prononcée, ce qui correspond au passage du véhicule à l’aplomb du capteur du système.
Entre T3 et T4, la tension décroît fortement, le creux correspondant à la couverture complète du capteur.
- A T4, la tension forme un pic positif, représentatif de la détection de la lumière générée essentiellement par l’éclairage de la plaque d’immatriculation.
- A partir de T4, la tension baisse en pente douce, correspondant à la phase d’éloignement du véhicule.
Par ailleurs, selon les conditions de luminosité ambiante et l’équipement du véhicule, les deux phénomènes (c’est-à-dire détection d’un ombrage et détection de luminosité par le capteur) peuvent bien entendu se combiner pour produire une déformation détectable. Bien entendu, le premier phénomène est principalement observé en journée et le second intervient surtout la nuit. Ils sont néanmoins aisément dé-corrélables quand ils interviennent simultanément (le premier engendre en effet ce qui correspond à une baisse de la production au niveau du capteur photovoltaïque par rapport au niveau de base tandis que le second engendre ce qui correspond à une augmentation de la production). Ainsi, si l’un au moins des phénomènes est détecté, le passage d’un véhicule peut être annoncé. Par exemple dans le cas de l’aurore ou du crépuscule, on a pu observer le cas présenté sur la figure 8B, correspondant à la surveillance de la tension en circuit ouvert Voc en cas de faible luminosité. Dans cette situation, le véhicule a ses feux allumés.
Entre T1 et T2, on distingue la phase d’approche du véhicule marquée par une augmentation de la tension en circuit ouvert.
Entre T2 et T3, une baisse de la tension suivant une pente prononcée, synonyme de passage du véhicule sur le capteur.
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Entre T3 et Τ4, la tension en circuit ouvert est nulle ou presque, correspondant à l’ombrage généré par le passage du véhicule sur le capteur.
A T5 correspond un pic positif, représentatif de la détection de la lumière générée essentiellement par la plaque d’immatriculation du véhicule sur le capteur.
La tension en circuit ouvert Voc présente ici l’avantage d’être extrêmement sensible à la lumière. Ainsi, dans le cas où le véhicule n’a pas ses feux éclairés (uniquement les feux de position par exemple) la méthode de mesure permet de détecter quand même le véhicule dans une situation de crépuscule, d’aube ou de présence d’un éclairage artificiel (par exemple en ville). Dans ce dernier cas de la figure 8B, on constate la grande sensibilité du système à la lumière de la plaque d’immatriculation, qui même si celle-ci est plus faible que celle des feux arrière, est prépondérante car orientée perpendiculairement au capteur.
Lorsqu’un au moins des deux phénomènes décrit ci-dessus est détecté, la courbe temporelle associée permet d’estimer plusieurs paramètres :
Localisation (présence d’un objet sur une position) ;
- Mesure de la vitesse et sens de circulation ;
- Mesure de la longueur, (voir largeur et/ou forme en cas de maillage de capteurs important) ;
- Nature, gabarit de l’objet : véhicule long (poids lourd, bus), véhicule court (automobile), 2 roues, piéton, etc...
- Température de la route ;
• Détection de la présence d’un objet.
Dans le cas du premier phénomène décrit ci-dessus, la détection de présence d’un objet est révélée par une perturbation sur les mesures d’une ou des grandeurs électriques surveillées. Pour un véhicule, il est ainsi possible de détecter un ombrage grâce au capteur photovoltaïque du système.
Dans le cas du second phénomène (détection de luminosité, par exemple les feux d’un véhicule), il est possible de détecter un ou plusieurs pics positifs, correspondant chacun par exemple au passage d’un objet muni de moyens d’éclairage (par exemple les feux à l’avant et à l’arrière d’un véhicule).
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Les figures 7 à 8B décrites ci-dessus permettent d'illustrer le principe de détection de présence.
• Discrimination du type d’objet.
Lorsque la présence d’un objet est détectée, il est possible de déterminer de quel type d’objet il s’agit à partir de la forme de la perturbation générée sur la variation de la grandeur électrique surveillée.
A titre d’exemple :
Dans le cas d’un véhicule roulant sur quatre roues (voiture, camionnette...), la perturbation prend la forme d’un créneau plus ou moins long suivant la longueur du véhicule, sa vitesse,...
Dans le cas d’un véhicule à deux roues (vélo, scooter...), la perturbation s’apparente davantage à au moins un pic négatif (ou pic double). La figure 14B présente par exemple une mesure faite durant le passage d’un cycliste. On constate que la durée de détection (le pic à T1 ) est bien plus courte que pour une voiture. On constate aussi que la valeur minimale atteinte par le créneau n’est pas aussi basse que celle que l’on peut observer lors du passage d’une voiture. Dans le cas d’un piéton, la perturbation comporte des petits pics successifs (et une absence de continuité).
Il est également possible de discriminer les véhicules lourds (PL) des véhicules légers (VL) via un comptage des ombres formés par chaque essieu du véhicule. En effet, l’ombre du véhicule au sol est davantage marquée à la verticale des essieux (suivant type de poids lourd : non surbaissé). Une telle signature est reproduite sur la figure 14A sur laquelle il est possible de distinguer trois créneaux successifs (entre T1 et T2, entre T3 et T4 et entre T5 et T6) correspondant chacun au passage d’un essieu distinct sur le capteur du système.
Pour les piétons, la signature se traduit par la lecture des pas du piéton sur les capteurs via les paliers générés grâce aux diodes de contournement. Ces modes de détection ont besoin, de par la relative petite taille de ces usagers par rapport à l’espace à mesurer (chaussée), d’une couverture en capteurs plus importante afin de garantir une bonne détectabilité. Par exemple, pour mesurer la fréquentation d’une piste cyclable, il faudra disposer une barrière de capteurs sur toute la largeur de la piste pour être certain de mesurer tous les passages.
Largeur de l'objet.
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En disposant plusieurs capteurs photovoltaïques (un capteur comportant au moins une cellule photovoltaïque) de manière adjacente en travers de la voie circulable, il est possible d’estimer la largeur de l’objet. Il suffit en effet de déterminer le nombre de cellules recouvertes par l’objet lors de son passage.
• Mesure de la vitesse :
La mesure de de la vitesse du véhicule est possible en utilisant un ou plusieurs capteurs photovoltaïques de l'installation.
En disposant au moins deux capteurs coordonnés dans des positions relatives connues, il est possible d’estimer assez précisément la vitesse de l’objet qui circule sur la voie circulable, en tenant compte du décalage temporel entre les perturbations générées sur chacun des deux capteurs et de la distance qui sépare les deux capteurs. Dans ce cas, les signatures vont se reproduire avec un décalage temporel sur tous les capteurs du système. En plus de la vitesse de l’objet, il est ainsi possible de connaître son sens de déplacement et de suivre son déplacement, tant que des capteurs sont présents sur la voie. En ce qui concerne la détermination de la vitesse, la fiabilité de la mesure dépendra alors essentiellement de l’efficacité de l’algorithme détectant les bords de la perturbation, et de la qualité de coordination de l’horodatage des mesures.
La figure 9 illustre un principe de réalisation du système, permettant la détermination de la vitesse d’un véhicule. Un premier capteur C_pv_1 est formé d’une première série de trois dalles photovoltaïques connectées en série et un deuxième capteur C_pv_2 (avantageusement identique au premier) est formé d’une deuxième série (identique à la première) de trois dalles photovoltaïques reliées en série, séparée de la première série d’une distance connue suivant la longueur de la voie circulable. Le même principe peut être dupliqué pour occuper toute la largeur de la voie circulable. Cet exemple de configuration permet de mesurer aisément la vitesse du véhicule indépendamment de sa taille en utilisant les deux capteurs, en mesurant l’intervalle de temps entre le début de la signature sur le premier capteur et le début de la signature sur le deuxième capteur et en tenant compte de la distance D qui sépare les deux capteurs (paramètre connu). La figure 10 présente les courbes de variation de puissance obtenues sur chacun des deux capteurs.
Sur cette figure 10, la distance D portée sur l’axe des temps est là pour montrer que la distance connue entre les deux capteurs C_pv_1, C_pv_2 permet d’estimer la vitesse du véhicule grâce au décalage de temps mesuré entre les réponses des séries de panneaux. La vitesse de l’objet est alors égale à la distance D entre les capteurs divisée par le temps de décalage entre les courbes, quelle que soit la taille du véhicule.
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Ce principe est bien entendu transposable quelle que soit la grandeur électrique surveillée et quelle que soit le phénomène surveillé (ombrage en journée, ou pic de la tension en circuit ouvert de nuit). Les figures 11A et 11B permettent d’illustrer respectivement le passage d’un véhicule de nuit et le passage d’un véhicule au crépuscule. Dans les deux cas, on remarque la production d’un même signal sur chacun des deux capteurs.
Bien entendu, en multipliant les capteurs, il est possible de suivre les trajectoires des véhicules : changements de voie, détection d’un véhicule arrêté,...
Par ailleurs, il est également possible de déterminer la vitesse d’un véhicule en utilisant un seul capteur photovoltaïque de l'équipement.
Pour cela, comme illustré par les figures 12 et 13, on peut faire une hypothèse sur la longueur du véhicule, par exemple en prenant la longueur moyenne d’un véhicule (par exemple égale 4,10m) dans le pays considéré. On aura alors le raisonnement suivant :
- Temps passé par le véhicule sur le créneau = T2 (mesuré en h).
- Calcul de la vitesse :
0,0041
Vitesse = -----T2
Sur la figure 13, T2 vaut environ 700 ms (soit 0,0001944h).
- Calcul de la vitesse :
0,0041 Vitesse =--------= 21 km/h
0,0001944 '
Toujours en utilisant un seul capteur et en se basant sur le premier phénomène (passage d’une ombre), il est possible d’estimer relativement précisément la vitesse en mesurant le temps de descente de l’irradiance sur le capteur. En effet, quand le véhicule est en train d’arriver sur le capteur, celui-ci est en partie ombré. Ainsi, le véhicule ombre progressivement le capteur, plus ou moins vite suivant sa vitesse. Si l’on connaît la largeur du capteur (0m70 sur les figures 12 et 13), il est possible d’estimer la vitesse du véhicule. Le même procédé est également applicable lorsque l’ombre du véhicule quitte le module. Naturellement, une estimation combinant les deux estimations (par une moyenne par exemple) sera généralement plus robuste.
De manière plus précise, soient Ti le temps de descente du créneau (correspondant à l’ombrage du panneau de 0,70m divisé par la vitesse v du véhicule), T2 le temps de la partie basse du créneau (correspondant à la longueur du véhicule de
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4,10m divisée par la vitesse v du véhicule) et T3 le temps de remontée (correspondant à l’éclairement du panneau de 0,70m divisé par la vitesse v du véhicule). Les mesures de ces différents temps correspondent aux temps écoulés entre des instants spécifiques. Schématiquement, le créneau (observable sur la figure 13) est constitué successivement d’une valeur de puissance à un niveau haut, d'une étape de baisse (rapide, mais pas instantanée) de la puissance, d’une phase où la puissance est basse, d’une phase de remontée et d’une phase où la puissance est haute. La mesure du temps Ti correspond au temps aux extrémités de la phase de descente. Elle doit être égale au temps de montée T3 (sous hypothèse que la vitesse du véhicule soit constante). On peut possiblement utiliser la moyenne des deux mesures dans la suite comme alternative. La mesure de T2 peut être définie, soit à partir du début de la descente jusqu’au début de la remontée, soit du début de la période basse jusqu’à la fin de la remontée. Dans ce cas, on peut estimer la vitesse v comme v = Lcapteur ou v = Lcap T^ur, les deux temps T1 et T3 devant être quasiment identiques.
Si le capteur est orienté de sorte que ses chaînes de cellules (raccordement électrique dans le module) sont orientées dans la longueur (dans le sens de circulation), la longueur du module sera à prendre en compte si l’on considère la totalité de la signature (ne pas la prendre en compte si l’on considère uniquement l’état bas). Dans ce cas, l’ombrage arrivera simultanément sur toutes les chaînes du module PV sans effet sur le déclenchement des diodes de contournement (pas de paliers observés dans la chute du courant et dans sa remontée). La baisse du courant sera donc proche d’une fonction linéaire avec le temps.
• Mesure de la longueur
Mesurer la longueur de l’objet est plus simple si l’on dispose d’un nombre suffisant de capteurs. Celui-ci sera approximativement de la taille de son ombre (sous hypothèse que la source lumineuse soit à l’infinie, ce qui est acceptable dans le cas du soleil). Si au contraire, on ne dispose pas d’un nombre suffisant de capteurs, mais que l’on dispose d’une estimation de la vitesse et du temps de passage (par exemple, le temps de passage de l’ombre dans le cas du premier phénomène), on peut proposer une estimation de la longueur du véhicule. En reprenant le cas des figures 12 et 13, la longueur L du véhicule est alors calculable à partir de la relation suivante :
_ ^véhicule Ί” ^capteur
T2
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Soit . ^véhicule — V X T% ~ ^capteur • Température
Les cellules photovoltaïques sont des semi-conducteurs qui sont sensibles à la température. Il est connu que la tension en circuit ouvert Voc subit plus fortement l’influence de la température que le courant de court-circuit lCc. Les cellules photovoltaïques pourraient alors être utilisées pour estimer la température directement au niveau de l’enrobé de la voie circulable : un intérêt est de détecter des conditions de gel ou proches du gel et d’informer les utilisateurs de la voie de la présence possible de verglas. Cette information serait plus pertinente que celle fournie par les véhicules, les capteurs de ceux-ci se situant le plus souvent vers le haut du pare-brise et non au niveau du sol. De plus, cette information serait vraiment localisée à l’endroit où la mesure serait réalisée.
On comprend de ce qui précède que la solution présente de nombreux avantages parmi lesquels :
Le système de détection est facile à mettre en place ; Il peut notamment se présenter sous le forme d'un élément monobloc embarquant tous les composants nécessaires à son fonctionnement (capteur, traitement, batterie) dans un encombrement limité (notamment en épaisseur).
Le système est parfaitement fiable ; Il permet une détection d'objet (notamment de véhicules) dans différentes conditions de fonctionnement (jour, nuit, forte ou faible luminosité).
Le système est utilisable dans différents types de voies circulables, notamment route, piste cyclable, passage-piéton, parking souterrain...
Le système permet de déterminer un certain nombre de paramètres, tels que présence d'objet ou d'être vivant, vitesse de l'objet ou de l'être vivant, longueur de l'objet, largeur de l'objet, température de la voie,...
Claims (18)
- REVENDICATIONS1. Procédé de détection de présence d'un objet ou d'un être vivant sur une voie circulable, mis en oeuvre par un système de détection qui comporte :Un équipement photovoltaïque comprenant au moins un capteur photovoltaïque (C_pv_i) destiné à être intégré à ladite voie circulable,Des moyens de mesure d'au moins une grandeur électrique (Icc, Voc, lmPP, Vmpp) au niveau dudit capteur photovoltaïque,- Des moyens de traitement de ladite au moins une grandeur électrique mesurée,Ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comporte :- Une étape de mesure d'au moins une grandeur électrique au niveau dudit capteur photovoltaïque en vue d'obtenir un signal de mesure,- Une étape de détermination de paramètres de variation caractéristiques du signal de mesure obtenu pour ladite grandeur électrique mesurée,- Une étape de détection mise en oeuvre pour détecter la présence d'un véhicule ou d'un être vivant lorsque lesdits paramètres de variation caractéristiques sont identifiés.
- 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de prétraitement du signal de mesure.
- 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape de détermination de paramètres de variation caractéristiques du signal de mesure pour ladite grandeur électrique mesurée est mise en oeuvre à partir d'une ou plusieurs des solutions d'extraction suivantes :- Décomposition fréquentielle du signal de mesure ;- Modélisation physique et acquisition de paramètres ;- Convolution du signal de mesure ;- Méthode d'apprentissage statistique ;Méthode des K-plus-proches-voisins ;- Méthode de comparaison des valeurs du signal de mesure avec une ou plusieurs valeurs seuils ;- Méthode de détection de pente du signal de mesure ;- Méthode de logique floue ;DD18780 MR- Méthode de mélange de modèles Gaussiens ;- Méthode statistique par moyennes glissantes ;
- 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de détermination de la longueur d'un objet à partir des de paramètres de variation caractéristiques du signal de mesure obtenu pour ladite grandeur électrique mesurée.
- 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte :- Une étape de détermination de la vitesse dudit objet à partir d'une distance fixe entre un premier capteur photovoltaïque et un deuxième capteur photovoltaïque du système, d'un premier instant de détection déterminé sur un premier signal de mesure obtenu pour ladite grandeur électrique mesurée au niveau du premier capteur photovoltaïque et d'un deuxième instant de détection, distinct du premier instant de détection, déterminé sur un deuxième signal de mesure obtenu pour ladite grandeur électrique mesurée au niveau du deuxième capteur photovoltaïque.
- 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la grandeur électrique est choisie parmi le courant de court-circuit (Icc) de l'équipement photovoltaïque, la tension circuit ouvert (Voc) de l'équipement photovoltaïque, le courant de puissance maximale (lmPP) de l'équipement photovoltaïque, la tension de puissance maximale (Vmpp) de l'équipement photovoltaïque ou une combinaison de plusieurs de ces paramètres.
- 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de mesure de luminosité et en ce qu'au moins une grandeur électrique à mesurer est choisie en fonction desdites données de luminosité fournies par le capteur de luminosité.
- 8. Système de détection de présence d'un être vivant ou d'un objet sur une voie circulable, caractérisé en ce qu'il comporte :Un équipement photovoltaïque comprenant au moins un capteur photovoltaïque (C_pv_i) destiné à être intégré à ladite voie circulable, Des moyens de mesure d'au moins une grandeur électrique (Icc, Voc, lmpp, Vmpp) au niveau dudit capteur photovoltaïque en vue d'obtenir un signal de mesure,Des moyens de traitement du signal de mesure obtenu pour ladite au moins une grandeur électrique mesurée, lesdits moyens de traitement comprenant un module de détermination de paramètres de variation caractéristiques de ladite grandeur électrique mesurée et un premier module de détectionDD18780 MR configuré pour détecter la présence d'un véhicule ou d'un être vivant lorsque lesdits paramètres de variation caractéristiques sont identifiés.
- 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de traitement sont configurés pour appliquer un prétraitement audit signal de mesure obtenu.
- 10. Système selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que les moyens de traitement sont configurés pour appliquer au signal de mesure obtenu une solution d'extraction choisie parmi une ou plusieurs des solutions suivantes :Décomposition fréquentielle du signal de mesure ;- Modélisation physique et acquisition de paramètres ;- Convolution du signal de mesure ;- Méthode d'apprentissage statistique ;Méthode des K-plus-proches-voisins ;- Méthode de comparaison des valeurs du signal de mesure avec une ou plusieurs valeurs seuils ;- Méthode de détection de pente du signal de mesure ;- Méthode de logique floue ;- Méthode de mélange de modèles Gaussiens ;- Méthode statistique par moyennes glissantes ;
- 11. Système selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que les moyens de traitement comportent un module de détermination de la longueur d'un objet à partir des de paramètres de variation caractéristiques du signal de mesure obtenu pour ladite grandeur électrique mesurée.
- 12. Système selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que :L'équipement photovoltaïque comporte un premier capteur photo voltaïque et un deuxième capteur photovoltaïque, ledit deuxième capteur photo voltaïque étant espacé d'une distance fixe non nulle par rapport au premier capteur photovoltaïque suivant un sens de circulation de l'objet ou dudit être vivant sur ladite chaussée,Les moyens de traitement comportent un module de détermination de la vitesse dudit objet à partir de ladite distance fixe entre ledit premier capteur photovoltaïque et ledit deuxième capteur photovoltaïque, d'un premier instant de détection déterminé sur un premier signal de mesure obtenu pour ladite grandeur électrique mesurée au niveau du premier capteur photovoltaïque et d'un deuxième instant de détection, distinct du premier instant de détection,DD18780 MR déterminé sur un deuxième signal de mesure obtenu par ladite grandeur électrique mesurée au niveau du deuxième capteur photovoltaïque.
- 13. Système selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que la grandeur électrique est choisie parmi le courant de court-circuit de l'équipement photovoltaïque, la tension circuit ouvert de l'équipement photovoltaïque, le courant de puissance maximale de l'équipement photovoltaïque, la tension de puissance maximale de l'équipement photovoltaïque ou une combinaison de plusieurs de ces paramètres.
- 14. Système selon l'une des revendications 8 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur de luminosité configuré pour fournir des données de luminosité aux moyens de traitement et en ce que les moyens de traitement sont configurés pour déterminer la grandeur électrique mesurée en fonction desdites données de luminosité fournies par le capteur de luminosité.
- 15. Système selon l'une des revendications 8 à 14, caractérisé en ce que l'équipement photovoltaïque comporte une ou plusieurs cellules photovoltaïques.
- 16. Système selon l'une des revendications 8 à 15, caractérisé en ce que l'équipement photovoltaïque est réalisé sous forme d'une ou plusieurs dalles photovoltaïques collées sur la chaussée.
- 17. Système selon la revendication 16, caractérisé en ce que chaque dalle photovoltaïque se présente sous la forme d'un élément monobloc comportant une première couche formant ledit capteur photovoltaïque et au moins un bloc électronique comportant lesdits moyens de traitement.
- 18. Système selon l'une des revendications 8 à 17, caractérisé en ce qu'il comporte un module de communication (COM) configuré pour échanger des données avec une unité centrale distante (1) par liaison filaire ou sans-fil.
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| FR1857392A Withdrawn FR3084955A1 (fr) | 2018-08-08 | 2018-08-08 | Procede et systeme de detection d'un etre vivant ou d'un objet sur une voie circulable |
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|---|---|
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6417783B1 (en) | 1997-02-05 | 2002-07-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Motor vehicle detector |
| JP2003263697A (ja) * | 2002-03-11 | 2003-09-19 | Sekisui Plastics Co Ltd | 駐車車両検出センサと駐車車両検出用受光素子および駐車車両検出装置 |
| GB2478560A (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-14 | Clearview Traffic Group Ltd | Road studs with optical input and a microprocessor to control the output of the input light. |
| WO2014125415A1 (fr) | 2013-02-12 | 2014-08-21 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Structure photovoltaique pour chaussee |
| WO2016016165A1 (fr) | 2014-07-28 | 2016-02-04 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Ensemble comportant un module photovoltaïque appliqué sur une zone circulable |
| WO2016016170A1 (fr) | 2014-07-28 | 2016-02-04 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Module photovoltaïque pour support rigide |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2370748B1 (fr) * | 2008-12-30 | 2017-01-11 | Zoner Llc | Registre d'équilibrage automatique pour systèmes hvac |
| US20120053867A1 (en) * | 2010-08-24 | 2012-03-01 | Atonometrics, Inc. | System and methods for high-precision string-level measurement of photovoltaic array performance |
| US9385169B2 (en) * | 2011-11-29 | 2016-07-05 | Ignis Innovation Inc. | Multi-functional active matrix organic light-emitting diode display |
| EP2722726B1 (fr) * | 2012-10-16 | 2021-01-20 | Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. | Dispositif pour commander l'apparition d'une mesure de courbe de puissance |
| CN106096715B (zh) * | 2016-05-05 | 2018-09-28 | 江苏方天电力技术有限公司 | 基于峰值计数与参数辨识的光伏组件阴影判定方法 |
| CN106357220B (zh) * | 2016-10-12 | 2018-08-17 | 福州大学 | 一种分布式光伏组串及组件iv特性曲线在线测量系统 |
-
2018
- 2018-08-08 FR FR1857392A patent/FR3084955A1/fr not_active Withdrawn
-
2019
- 2019-08-07 EP EP19762441.4A patent/EP3834188A2/fr not_active Withdrawn
- 2019-08-07 WO PCT/FR2019/051911 patent/WO2020030877A2/fr unknown
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6417783B1 (en) | 1997-02-05 | 2002-07-09 | Siemens Aktiengesellschaft | Motor vehicle detector |
| JP2003263697A (ja) * | 2002-03-11 | 2003-09-19 | Sekisui Plastics Co Ltd | 駐車車両検出センサと駐車車両検出用受光素子および駐車車両検出装置 |
| GB2478560A (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-14 | Clearview Traffic Group Ltd | Road studs with optical input and a microprocessor to control the output of the input light. |
| WO2014125415A1 (fr) | 2013-02-12 | 2014-08-21 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Structure photovoltaique pour chaussee |
| WO2016016165A1 (fr) | 2014-07-28 | 2016-02-04 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Ensemble comportant un module photovoltaïque appliqué sur une zone circulable |
| WO2016016170A1 (fr) | 2014-07-28 | 2016-02-04 | Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives | Module photovoltaïque pour support rigide |
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