FR3084983A1 - Procede autonome de localisation, d'inventorisation et de mesures d'objets - Google Patents

Procede autonome de localisation, d'inventorisation et de mesures d'objets Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un module de traçage portable fixé à un objet comportant un boîtier scellé muni d'un moyen de liaison mécanique avec un objet à suivre et comportant des moyens commandant périodiquement : - la détection des équipements de radiocommunication extérieurs à portée des premiers et seconds modules de radiocommunication et l'enregistrement de la nature des équipements détectés l'activation intermittente dudit circuit électronique en fonction : - de la quantité résiduelle d'énergie - de la nature des équipements enregistrés pour n'activer que les modules de radiocommunication de même nature que les équipements détectés - le module comportant en outre au moins un accéléromètre délivrant un signal à un moyen commandant la réduction des périodes de veille en cas de détection d'un déplacement du module, et pendant une période prédéterminée suivant le dernier mouvement détecté.

Description

Procédé autonome de localisation, d'inventorisation et de mesures d'objets
Domaine de 1'invention [0001] La présente demande concerne un procédé de localisation d'objets, en particulier un procédé de localisation d'objets situés dans une zone délimitée telle qu'un bâtiment ou un site extérieur.
[0002] Pour localiser ces objets, on les équipe classiquement de balises mobiles qui reçoivent des signaux radio émis par des balises fixes de positions déterminées. Un procédé de localisation utilise les signaux radio échangés entre une balise mobile et des balises fixes.
[0003] Les balises de localisation fixes sont constituées de composants modulaires utilisant les protocoles LoRa ou BLE qui permettent de suivre les objets lorsque la couverture réseau ne permet pas d'utiliser la géolocalisation par GPS. Les balises peuvent être collées aux murs / plafonds et sont géo référencées.
[0003] De tels systèmes sont par exemple proposés sous le nom commercial « Track'it — Objenious » pour localiser des produits et matériels sur l'ensemble des zones et parcours de surveillance, qu'ils soient situés à l'intérieur des bâtiments ou en extérieur.
Etat de la technique [0004] On connaît dans l'état de la technique la demande de brevet européenne EP3252493A1 décrivant un exemple connu de procédé de détermination simultanée de positions spatiales de balises mobiles dans une zone comportant des balises fixes, comprenant :
- une étape a) comportant :
o la collecte par au moins certaines des balises mobiles et fixes de valeurs représentatives de premiers signaux émis par au moins certaines des balises mobiles et fixes f o et la collecte par chaque balise mobile d'une valeur représentative d'au moins un deuxième signal, le deuxième signal et les premiers signaux étant de natures différentes ; et
- une étape b) de détermination d'une suite d'ensembles de positions estimées des balises mobiles dans laquelle :
o chaque ensemble de positions estimées est associé à une valeur d'erreur représentative d ' un ensemble de différences, chaque différence étant entre une valeur collectée à l'étape a) et une valeur théorique correspondante déterminée par une modélisation à partir dudit ensemble de positions estimées ;
o et les valeurs d'erreur associées à des ensembles successifs de positions estimées sont décroissantes, o la suite s'arrêtant lorsqu'un critère de convergence est atteint.
[0005] On connaît aussi dans l'état de la technique le brevet américain US9820099B2 décrivant un système pour déployer et lire des données à partir de capteurs ou de balises électroniques. Les balises comprennent un micro-processeur, un module Bluetooth ou un autre module de radiofréquence (RF) et un module de connectivité Internet. Une base de données connectée au réseau est associée à un moteur d'analyse en temps réel pour effectuer une analyse bidirectionnelle et un échange d'informations. Des modules mobiles sont configurés pour transmettre des informations d'identification aux balises Bluetooth ou à d'autres dispositifs de transmission RF.
[0006] On connaît aussi dans l'état de la technique la demande de brevet US20170208426A1 dans laquelle un procédé est décrit pour faire fonctionner un dispositif électronique configuré pour prendre et signaler sans fil des lectures de capteur ou des mesures relatives à un actif associé au dispositif à un système informatique distant. Le procédé comprend les étapes consistant à:
(a) faire fonctionner un capteur dans le dispositif pour détecter un événement donné;
(b) lorsque le capteur ne détecte pas 1'événement donné pendant une période de temps définie, faire fonctionner l'appareil en mode veille, dans lequel des parties données de 1'appareil sont commutées en mode d'économie d'énergie ;
(c) lorsque le capteur détecte 1'événement donné pendant une période de temps définie, faire fonctionner l'appareil dans un mode de fonctionnement normal, dans lequel les parties données de 1'appareil en mode d'économie d'énergie sont activées et l'appareil prend et signale sans fil ou des mesures au système informatique distant;
(d) répéter les étapes (a), (b) et (c) plusieurs fois;
(e) faire fonctionner le dispositif en mode veille automatiquement après avoir reçu une instruction du système informatique distant pour fonctionner en mode veille jusqu'à la détection d'un événement spécifié ou pendant une période de temps déterminée; et (f) lorsque l'appareil détecte 1'événement spécifié pendant une période de temps définie ou après la période de temps définie, faire fonctionner 1 ' appareil dans le mode de fonctionnement normal.
[0007] La demande de brevet européenne EP2998636A1 décrit un autre exemple d'ensemble de distribution de gaz comprenant :
- un récipient de gaz équipé d'un bloc robinet comprenant un passage interne de gaz,
- un capotage de protection comprenant un corps de capotage entourant tout ou partie dudit bloc robinet et une poignée de portage fixée audit corps de capotage par au moins un montantsupport,
- au moins un capteur de pression agencé de manière à mesurer la pression de gaz au sein dudit passage interne de gaz du bloc robinet,
- des moyens de traitement d'information reliés audit au moins un capteur de pression,
- un système de transmission d'informations sans fil comprenant un module ou modem émetteur/récepteur de type radiofréquence, WiFi, GPRS/3G/4G, Lora, Bluetooth ou NFC et une antenne émettrice et/ou réceptrice, et
- au moins une source d'énergie électrique alimentant électriquement lesdits moyens de traitement d'information et ledit système de transmission d'informations,
- antenne émettrice et/ou réceptrice étant agencée dans ledit au moins un montant-support portant la poignée de portage.
Inconvénients de l'art antérieur [0008] Les solutions de l'art antérieur concernent des modules de traçabilité qui sont alimentées par des piles ou des batteries. Le problème est celui de la maintenance de parcs de modules qui doivent rester opérationnels pendant de longue période sans intervention de maintenance. Le remplacement de piles tout comme la recharge des batteries n'est pas adapté, notamment pour des parcs de plusieurs centaines de modules car cela implique des interventions fastidieuses. De plus, en cas d'oubli d'un remplacement ou d'une recharge, le module devient muet, ce qui perturbe la gestion de l'objet associé.
[0009] L'utilisation de systèmes de récupération d'énergie n'est pas adaptée car l'énergie produite, pour des modules dont les dimensions sont réduites, n'est pas suffisante car les protocoles de radiocommunication de l'art antérieur entraînent des consommations conséquentes.
Solution apportée par l'invention
Pour remédier à cet inconvénient, la présente invention concerne un module de traçabilité totalement autonome pour ne nécessiter aucune intervention relative au maintien de sa capacité d'alimentation autonome. Elle concerne selon son acception la plus générale un module de traçage portable fixé à un objet comportant un boîtier scellé muni d'un moyen de liaison mécanique avec un objet à suivre, à l'intérieur duquel est logé :
- un circuit électronique comprenant un premier module de radiocommunication à faible consommation électrique et faible portée et au moins un second module de radiocommunication à faible consommation électrique de plus grande portée, ainsi qu'un processeur pour :
o commander le traitement des informations provenant d'au moins un capteur physico-chimique en vue de leur transmission par l'intermédiaire de l'un desdits modules de radiocommunication, o commander l'émission intermittente de paquets de données comprenant un identifiant du module de traçage, les informations de zonage et les informations résultant du traitement des capteurs physico-chimiques
- un ensemble d'alimentation comportant un moyen de stockage d'énergie et une pluralité de composants de récupération d'énergie, ainsi qu'un module de management d'énergie fournissant une information relative à la quantité résiduelle d'énergie, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens commandant périodiquement
- la détection des équipements de radiocommunication extérieurs à portée desdits premiers et seconds modules de radiocommunication et l'enregistrement de la nature des équipements détectés l'activation intermittente dudit circuit électronique en fonction :
a) de la quantité résiduelle d'énergie
b) de la nature des équipements enregistrés pour n'activer que les modules de radiocommunication de même nature que les équipements détectés
- le module comportant en outre au moins un accéléromètre délivrant un signal à un moyen commandant la réduction des périodes de veille en cas de détection d'un déplacement du module, et pendant une période prédéterminée suivant le dernier mouvement détecté.
De préférence, ledit boîtier est scellé et dépourvu de moyens de raccordement d'une source d'énergie extérieure aux moyens d'alimentation interne.
Avantageusement, ledit processeur commande également le calcul une information de zonage en fonction des données reçues par lesdits modules de radiocommunication.
Selon une variante, ledit module inclut un détecteur d'arrachement ou de désolidarisation de l'objet sur lequel il est fixé.
Selon une autre variante, ledit module comporte en outre un circuit RFID commandant son activation ou sa désactivation à l'exception faite de la récupération d'énergie, l'enregistrement de la modification de l'état d'activité horodatée étant enregistré dans la base de données du serveur.
De préférence, ledit module comporte en outre des moyens de détection de fin de fonctionnement commandant l'envoi à toutes les balises (1 à 4) et tous les modules d'une séquence de signaux comprenant un indicateur d'énergie faible et un identifiant du module.
Avantageusement, le module comporte en outre un module de communication moyenne distance, pour remplir les fonctions de balise.
Selon un mode de réalisation particulier, le module intègre en outre une interface permettant d'ajouter un capteur additionnel.
Selon une autre variante, le processeur commande l'émission d'un signal d'alerte lorsque la batterie est faiblement chargée, puis la mise en veille du module jusqu'à ce que la batterie retrouve un niveau d'énergie prédéterminé.
L'invention concerne aussi un procédé de gestion d'un module de traçage portable caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
- détection des équipements de radiocommunication extérieurs à portée desdits premiers et seconds modules de radiocommunication et l'enregistrement de la nature des équipements détectés activation intermittente dudit circuit électronique en fonction :
- de la quantité résiduelle d'énergie
- de la nature des équipements enregistrés pour n'activer que les modules de radiocommunication de même nature que les équipements détectés
- réduction des périodes de veille en cas de détection d'un déplacement du module, et pendant une période prédéterminée suivant le dernier mouvement détecté.
Description détaillée d'un exemple non limitatif de 1'invention [00010] La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un exemple de réalisation non limitatif de l'invention qui suit, se référant aux dessins annexés où :
- La figure 1 représente une vue schématique d'un système de localisation et traçabilité selon l'invention,
- La figure 2 représente une vue de l'architecture matérielle d'un module selon l'invention.
Système de localisation [00011] Le système pour la mise en œuvre de l'invention comprend de manière connue un maillage du site concerné par des balises (1 à 4) communiquant avec des modules de traçabilité (10, 20) fixés sur des objets (11, 21). Les balises (1 à 4) sont placées sur les murs ou des parties fixes du site et servent de point de repère pour effectuer la localisation. Ces balises peuvent-être également déposées ou fixées dans un conteneur ou remorques mobiles. Elles sont géoréférencées, les coordonnées des balises (1 à 4) étant enregistrées dans une base de données d'un équipement informatique d'administration (6).
[00012] Alternativement, les balises (1 à 4) sont géolocalisées automatiquement, par exemple par le biais d'un module GPS intégré, ou encore géolocalisées au moment de leur implantation.
Les balises (1 à 4) communiquent avec une passerelle (5) assurant la collecte et la transmission des données échangées avec les modules (10, 20) à des équipements d'administration (6) et de gestion (7).
Les applications d'un tel système sont multiples, notamment :
• L'automatisation des inventaires et la recherche des actifs • Le monitoring des conditions de transport et de stockage • Le monitoring des processus de fabrication.
Le réseau de balises fixes (1 à 4 ) peut comporter des balises de différents types, par exemple :
- Des balises (3, 4) utilisant des moyens de communication locale sans fil comprenant un émetteur-récepteur radio courte distance, fonctionnant par exemple par protocole Bluetooth basse énergie (BLE, Bluetooth Low Energy en terminologie anglo-saxonne)
- Des balises (1, 2) utilisant des moyens de communication sansfil moyenne ou longue portée de type LPWAN, comme par exemple la technologie LoRaWAN (marque déposée, « Long Range WideArea Network » en anglais), aussi connue sous le diminutif « LoRa » (marque déposée, « Long Range » en anglais) du nom de 11 alliance faisant la promotion de technologies de réseaux étendus à longue portée LoRaWAN (marque déposée).
- Ces protocoles sont indiqués à titre d'exemple et ne sont pas limitatifs.
[00013] Les modules mobiles (10, 20) comportent au moins deux moyens de communication pour permettre une adaptation automatique en fonction du type de balises détectable dans le périmètre de détection. Ils ne comportent pas de moyens de géolocalisation directe de type GPS.
[00014] Certains sites, notamment en extérieur, ne comportent pas de balises. Dans ce cas, le système ne dispose pas de balises, et les modules de traçabilité (10, 20) transmettent les signaux de radiocommunication sur un réseau grand distance, par exemple un réseau cellulaire Lora.
[00015] Selon une variante particulière, les balises (1 à 4 ) comportent les mêmes composants que les modules de traçabilité (10, 20) mais avec un micro-programme différent.
[00016] Dans ce cas le composant de base comprend l'architecture du module de traçabilité (10, 20), les balises comportant en outre des moyens de géolocalisation et éventuellement des modules de communication additionnels et d'alimentation renforcé.
Schéma de principe d'un module [00017] Le module de traçabilité comprend dans l'exemple décrit deux circuits de radiocommunication associé
chacun à son antenne. Le schéma de principe n'étant pas
limitatif.
[00018] L'un des circuits (30) est un circuit
d'émission-réception de type Bluetooth Low Energy opérant dans
la bande ISM 2.4 GHz, basée sur une radio à saut de fréquence.
[00019] L'autre circuit (40) est un circuit d'émission-réception de type LoRA opérant dans les bandes 915 MHz et 868 MHz et utilisant une modulation à spectre étalé unique dans la bande inférieure au GHz pour permettre de hautes capacités réseau, une longue portée et une basse consommation.
[00020] Optionnellement, le module comporte en outre un circuit RFID, et/ou LTE et/ou Sigfox, et plus généralement tout circuit de radiocommunication.
[00021] Le module comporte aussi un système d'alimentation électrique comportant une unité de stockage d'électricité (51), par exemple une batterie et/ou un supercondensateur et plusieurs composants de récupération d'énergie (52, 53), par exemple une cellule photovoltaïque et un composant piézo-électrique associé à une masselotte pour récupérer l'énergie cinétique pour produire de l'électricité.
[00022] Un circuit de management intelligent (50) de l'énergie pilote le stockage de l'énergie et l'alimentation des circuits électroniques du module. Ce module (50) réalise les fonctions suivantes :
- mesure les tensions aux bornes de l'unité de stockage (51),
- mesure les courants en entrée et en sortie de batterie,
- détermine la quantité d'énergie résiduelle dans la batterie,
- éventuellement commande les protections de la batterie contre les surtensions produites par les moyens de récupération d'énergie (52, 53), o et transmet ces informations au processeur (65).
[00023] Il alimente notamment un circuit de sélection (35) des circuits de radiocommunication (30, 40). Ce circuit de sélection (35, 36, 60) est piloté par le processeur (65) en fonction des informations provenant de deux circuits d'interface (31, 41) assurant le traitement des données provenant ou transmis aux circuits de radiocommunication (30, 40) .
[00024] De manière intermittente, le circuit de sélection (35) alimente l'ensemble des circuits de radiocommunication (30, 40) pour détecter la présence d'une ou de plusieurs balises (1 à 4 ) . Lorsque cette étape aboutit à la non détection d'un mode de communication, le module de sélection (35) interrompt l'alimentation du ou des module(s) de radiocommunication (30, 40) inutile(s), ou met en veille le ou les module(s) de radiocommunication (30, 40) inutiles. Cette opération est effectuée de façon périodique (une à deux fois par jour) [00025] Un capteur gyroscopique ou un accéléromètre (70) détecte les mouvements appliqués au module. Un déplacement provoque le démarrage d'un cycle de détection des balises (1 à 4) présentes.
[00026] Le module comprend aussi des capteurs (61 à 64, 66, 67), typiquement des capteurs de température, d'hygrométrie, de luminosité, d'accélération, un capteur gyroscopique ou un capteur de CO2, et plus généralement tous types de capteurs physico-chimiques.

Claims (10)

  1. Revendications
    1 — Module de traçage portable fixé à un objet comportant un boîtier scellé muni d'un moyen de liaison mécanique avec un objet à suivre, à l'intérieur duquel est logé :
    - un circuit électronique comprenant un premier module de radio-communication à faible consommation électrique et faible portée et au moins un second module de radiocommunication à faible consommation électrique de plus grande portée, ainsi qu'un processeur pour :
    o commander le traitement des informations provenant d'au moins un capteur physico-chimique en vue de leur transmission par l'intermédiaire de l'un desdits modules de radio-communication, o commander l'émission intermittente de paquets de données comprenant un identifiant du module de traçage, les informations de zonage et les informations résultant du traitement des capteurs physico-chimiques,
    - un ensemble d'alimentation comportant un moyen de stockage d'énergie et une pluralité de composants de récupération d'énergie, ainsi qu'un module de management d'énergie fournissant une information relative à la quantité résiduelle d'énergie, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens commandant périodiquement :
    - la détection des équipements de radiocommunication extérieurs à portée desdits premiers et seconds modules de radiocommunication et l'enregistrement de la nature des équipements détectés l'activation intermittente dudit circuit électronique en fonction :
    - de la quantité résiduelle d'énergie de la nature des équipements enregistrés pour n'activer que les modules de radiocommunication de même nature que les équipements détectés
    - le module comportant en outre au moins un accéléromètre délivrant un signal à un moyen commandant la réduction des périodes de veille en cas de détection d'un déplacement du module, et pendant une période prédéterminée suivant le dernier mouvement détecté.
  2. 2 — Module de traçage portable selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit boîtier est scellé et dépourvu de moyens de raccordement d'une source d'énergie extérieure aux moyens d'alimentation interne.
  3. 3 — Module de traçage portable selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit processeur commande également le calcul une information de zonage en fonction des données reçues par lesdits modules de radiocommunication.
  4. 4 — Module de traçage portable selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit module inclue un détecteur d'arrachement ou de désolidarisation de l'objet sur lequel il est fixé.
  5. 5 — Module de traçage portable selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit module comporte en outre un circuit RFID commandant son activation ou sa désactivation à l'exception faite de la récupération d'énergie, l'enregistrement de la modification de l'état d'activité horodatée étant enregistré dans la base de données du serveur.
  6. 6 — Module de traçage portable selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit module comporte en outre des moyens de détection de fin de fonctionnement commandant l'envoi à toutes les balises ( 1 à 4 ) et tous les modules d'une séquence de signaux comprenant un indicateur de fin de vie et un identifiant du module.
  7. 7 — Module de traçage portable selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte en outre un module de communication longue distance, pour remplir les fonctions de balise.
  8. 8 — Module de traçage portable selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il intègre en outre une interface permettant d'ajouter un capteur additionnel.
  9. 9 — Module de traçage portable selon la revendication 1 caractérisé en ce que le processeur commande l'émission d'un signal d'alerte lorsque la batterie est faiblement chargée, puis la mise en veille du module jusqu'à ce que la batterie retrouve un niveau d'énergie prédéterminé.
  10. 10 - Procédé de gestion d'un module de traçage portable conforme à la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes :
    - détection des équipements de radiocommunication extérieurs à portée desdits premiers et seconds modules de radiocommunication et l'enregistrement de la nature des équipements détectés, activation intermittente dudit circuit électronique en fonction :
    - de la quantité résiduelle d'énergie,
    - de la nature des équipements enregistrés pour n'activer que les modules de radiocommunication de même nature que les équipements détectés,
    - réduction des périodes de veille en cas de détection d'un déplacement du module, et pendant une période prédéterminée suivant le dernier mouvement détecté.
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