FR3099589A1 - autonomous intelligent sensor for measuring physical data of an environment comprising at least one geophone - Google Patents
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Abstract
Capteur intelligent autonome de mesure de données physiques d’un milieu comportant au moins un géophone L’invention concerne un capteur (1) de mesure de données physiques d’un milieu comportant au moins deux sondes dont un géophone (6), une unité de traitement (10,11), un module de communication radio (15) et un module d’alimentation (7,8,18), caractérisé en ce que le module de communication (15) dialogue par radio avec une centrale d’acquisition, et avec un autre capteur pour transmettre ses données via cet autre capteur à la centrale d’acquisition (20). De cette manière, le capteur est autonome et transmet à un serveur distant des données plus précises de l’environnement dans lequel il est placé. Figure d’abrégé = figure 2The invention relates to a sensor (1) for measuring physical data of a medium comprising at least two probes including a geophone (6), a processing (10,11), a radio communication module (15) and a power supply module (7,8,18), characterized in that the communication module (15) dialogues by radio with an acquisition unit, and with another sensor to transmit its data via this other sensor to the data acquisition unit (20). In this way, the sensor is autonomous and transmits to a remote server more precise data of the environment in which it is placed. Abstract figure = figure 2
Description
1. DOMAINE DE L’INVENTION1. FIELD OF THE INVENTION
L'invention concerne un capteur de mesure de données physiques d’un milieu comportant au moins un géophone, pour la surveillance de bâtiments ou toute structure de construction. L’invention concerne plus particulièrement le fait que ledit capteur est noyé dans la structure pour mieux capter les vibrations et ainsi assurer une meilleure surveillance et un meilleur contrôle du vieillissement.The invention relates to a sensor for measuring physical data of an environment comprising at least one geophone, for monitoring buildings or any construction structure. The invention relates more particularly to the fact that said sensor is embedded in the structure to better capture vibrations and thus ensure better monitoring and better control of aging.
2. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE2. TECHNOLOGICAL BACKGROUND
L’invention s’applique notamment au contrôle, au suivi et à la surveillance d’un élément ou d’une structure à partir d’un ou de plusieurs capteurs intelligents et communicant sans fil.The invention applies in particular to the control, monitoring and surveillance of an element or a structure from one or more intelligent sensors communicating wirelessly.
Une fois qu’un structure est construite, il est nécessaire de surveiller son évolution dans le temps afin d’anticiper un vieillissement prématuré qui pourrait aboutir à un effondrement. Voici une liste non exhaustive de structures concernées par une telle surveillance :Once a structure is built, it is necessary to monitor its evolution over time in order to anticipate premature aging that could lead to collapse. Here is a non-exhaustive list of structures concerned by such monitoring:
- route : suivi des déformations et le vieillissement des matériaux utilisés, - road: monitoring of deformations and aging of the materials used,
- Construction : suivi de l’évolution de fissures et de mouvements dans les matériaux entrainant une fragilisation de la structure et une augmentation des nuisances,- Construction: monitoring of the evolution of cracks and movements in the materials leading to a weakening of the structure and an increase in nuisance,
- Ferroviaire : analyse des vibrations lors du passage d’un train pour vérifier la solidité de la structure,- Rail: analysis of vibrations during the passage of a train to check the solidity of the structure,
- Pétroliers : émission d’ondes sismiques et mesures vibratoires pour la prospection et l’analyse 4D des sols, - Oil companies: emission of seismic waves and vibration measurements for prospecting and 4D soil analysis,
- Ouvrages d’art : analyse des vibrations et l’évolution dans le temps, - Works of art: analysis of vibrations and evolution over time,
- Carrières, falaises, mines, volcans, barrages : mesures vibratoires pour surveillance et anticipation de dégâts,- Quarries, cliffs, mines, volcanoes, dams: vibration measurements for monitoring and anticipating damage,
- Nautique : surveillance des bateaux et des équipements,- Nautical: monitoring of boats and equipment,
- Remontées mécaniques : osculation et surveillance des équipements.- Ski lifts: osculation and monitoring of equipment.
La fixation de capteurs sur les structures permet de mesurer les vibrations et d’éventuels déplacements révélateurs d’un vieillissement prématuré. L’évolution dans le temps des vibrations permet de détecter une augmentation des contraintes qui peut être un signe de fragilisation de la structure.Attaching sensors to the structures makes it possible to measure vibrations and any displacements indicative of premature ageing. The evolution over time of the vibrations makes it possible to detect an increase in the stresses which can be a sign of weakening of the structure.
La surveillance des structures doit être permanente et est généralement assurée par la mise en place de sondes mesurant des caractéristiques physiques telles que : les vibrations, les oscillations, la température, etc… Les sondes sont intégrées aux structures par une fixation solide, dans le cas par exemple de constructions métalliques, une insertion dans un trou pratiqué dans le matériau, par exemple la roche dans le cas d’une carrière, ou encore l’insertion lors de la fabrication, dans le cas par exemple d’une construction en béton. Dans tous les cas, il est nécessaire que le capteur fasse corps avec le matériau de la structure pour mieux en détecter ses caractéristiques physiques.The monitoring of the structures must be permanent and is generally ensured by the installation of probes measuring physical characteristics such as: vibrations, oscillations, temperature, etc. The probes are integrated into the structures by a solid fixing, in the case for example metal constructions, insertion into a hole made in the material, for example rock in the case of a quarry, or insertion during manufacture, in the case for example of a concrete construction. In all cases, the sensor must be one with the material of the structure to better detect its physical characteristics.
Les capteurs émettent régulièrement des informations représentatives de ces caractéristiques physiques vers une centrale d’acquisition qui les mémorise et analyse en fonction du temps leurs évolution. Par exemple, dans le cas d’un pont suspendu, les haubans sont constitués de torons de petits fils métalliques. Sous la tension, certains fils se coupent générant un son court caractéristique et parfaitement détectable qui est capté par des microphones. Si la fréquence des coupures augmente au fil du temps, cela signifie une diminution de la résistance des haubans et la nécessité de les changer, une intervention de maintenance de la structure doit donc être programmée.The sensors regularly transmit information representative of these physical characteristics to an acquisition unit which stores them and analyzes their evolution over time. For example, in the case of a suspension bridge, the stay cables are made up of strands of small metal wires. Under tension, some wires are cut, generating a short characteristic and perfectly detectable sound which is picked up by microphones. If the frequency of cuts increases over time, this means a decrease in the resistance of the stays and the need to change them, so a maintenance intervention on the structure must be scheduled.
Etant donné la longévité de certains ouvrages, quelquefois plusieurs siècles, il est nécessaire de prévoir le changement de capteurs, soit parce qu’ils deviennent défectueux, soit parce que leur technologie est devenue obsolète. La mise en place des capteurs et le choix de leur technologie peut donc dépendre de la facilité de les maintenir en bon état. Si leur durée de vie est courte du fait des conditions environnementales, il est préférable de les accrocher par une fixation sur le matériau de la structure et non de les sceller dans celui-ci. Il ne s’agit pas non plus de perforer un matériau pour y loger un capteur en fragilisant un élément porteur. La forme du capteur doit donc être adaptée à la structure à surveiller.Given the longevity of certain structures, sometimes several centuries, it is necessary to provide for the replacement of sensors, either because they become defective, or because their technology has become obsolete. The installation of sensors and the choice of their technology may therefore depend on the ease of maintaining them in good condition. If their lifespan is short due to environmental conditions, it is better to hang them by a fixing on the material of the structure and not to seal them in this one. Nor is it a question of perforating a material to house a sensor in it by weakening a load-bearing element. The shape of the sensor must therefore be adapted to the structure to be monitored.
Selon la taille de la structure, le nombre de capteurs peut être important, ce qui nécessite un véritable réseau local de communication. Une liaison filaire avec un capteur est généralement plus fiable, et présente l’avantage de pouvoir à la fois alimenter le capteur et transmettre les informations. Cependant, si des centaines de capteurs doivent être installés et reliés par des fils à une unité de traitement, le volume de ces fils, voire leurs poids ainsi que le temps nécessaire pour passer l’ensemble de câbles, sont des inconvénients. La solution alors consiste à communiquer par radio selon des standards de communication prévus pour des messages courts et émis dans des intervalles de temps de l’ordre de la minute. De nos jours, les réseaux de type LORA ou SIGFOX sont bien adaptés pour ce type d’application. En s’appuyant sur ce type de protocole, les capteurs émettent des messages porteurs d’une certaine charge utile. L’émission de messages courts utilise une certaine quantité d’énergie, provenant très généralement d’une pile embarquée, il est donc nécessaire d’optimiser à la fois la fréquence des messages et leur durée, pour minimiser la consommation.Depending on the size of the structure, the number of sensors can be significant, which requires a real local communication network. A wired connection with a sensor is generally more reliable, and has the advantage of being able to both power the sensor and transmit information. However, if hundreds of sensors must be installed and connected by wires to a processing unit, the volume of these wires, even their weight as well as the time required to run the set of cables, are disadvantages. The solution then consists in communicating by radio according to communication standards provided for short messages and transmitted in time intervals of the order of a minute. Nowadays, LORA or SIGFOX type networks are well suited for this type of application. Based on this type of protocol, the sensors emit messages carrying a certain payload. The transmission of short messages uses a certain amount of energy, very generally coming from an on-board battery, so it is necessary to optimize both the frequency of the messages and their duration, to minimize consumption.
3. OBJECTIFS DE L’INVENTION3. OBJECTIVES OF THE INVENTION
La présente invention a donc pour but, en évitant ces inconvénients, de fournir un capteur autonome intelligent, capable de se solidariser à une structure pour en détecter des caractéristiques physiques et de transmettre par radio des informations en minimisant la consommation.The object of the present invention is therefore, by avoiding these drawbacks, to provide an intelligent autonomous sensor capable of being attached to a structure in order to detect its physical characteristics and to transmit information by radio while minimizing consumption.
En ayant résolu ces inconvénients, les informations transmises permettent d’évaluer le vieillissement de la structure et de déclencher d’éventuelles opérations de réparation, ou de maintenance préventive, tout en augmentant la longévité de la pile et en allongeant la durée de fonctionnement des capteurs sans maintenance.By having resolved these drawbacks, the information transmitted makes it possible to assess the aging of the structure and to trigger any repair or preventive maintenance operations, while increasing the longevity of the battery and extending the operating time of the sensors. maintenance-free.
4. PRESENTATION DE L’INVENTION4. PRESENTATION OF THE INVENTION
A cet effet, l’invention concerne un capteur de mesure de données physiques d’un milieu comportant au moins deux sondes dont un géophone, une unité de traitement, un module de communication radio et un module d’alimentation, caractérisé en ce que le module de communication dialogue par radio avec une centrale d’acquisition, et avec un autre capteur pour transmettre ses données via cet autre capteur à la centrale d’acquisition. De cette manière, le capteur est autonome et transmet à un serveur distant des données plus précises de l’environnement dans lequel il est placé.To this end, the invention relates to a sensor for measuring physical data of a medium comprising at least two probes including a geophone, a processing unit, a radio communication module and a power supply module, characterized in that the communication module dialogues by radio with an acquisition unit, and with another sensor to transmit its data via this other sensor to the acquisition unit. In this way, the sensor is autonomous and transmits to a remote server more precise data of the environment in which it is placed.
Selon un premier mode de réalisation, le capteur de mesure émet périodiquement des données représentatives des mesures effectuées par les deux sondes. De cette manière, le serveur distant reçoit régulièrement des mesures et peut déterminer l’évolution de la structure.According to a first embodiment, the measurement sensor periodically transmits data representative of the measurements carried out by the two probes. In this way, the remote server regularly receives measurements and can determine the evolution of the structure.
Selon un autre mode de réalisation, l’unité de traitement calcule une caractéristique au moins du signal électrique émis par le géophone lors d’un court laps de temps, et déclenche l’envoi d’un message lorsque cette caractéristique dépasse un certain seuil. De cette manière, l’émission des messages intervient qu’à un moment déterminé.According to another embodiment, the processing unit calculates at least one characteristic of the electrical signal emitted by the geophone during a short period of time, and triggers the sending of a message when this characteristic exceeds a certain threshold. In this way, the transmission of messages occurs only at a specific time.
Selon un autre mode de réalisation, l’unité de traitement analyse les signaux émis par le géophone et calcule un modèle représentant la forme du signal, le moyen de communication émettant un code représentatif du modèle détecté. De cette manière, le capteur effectue un prétraitement et la taille du message est optimisée.According to another embodiment, the processing unit analyzes the signals emitted by the geophone and calculates a model representing the shape of the signal, the communication means emitting a code representative of the model detected. In this way, the sensor performs pre-processing and the size of the message is optimized.
Selon un autre mode de réalisation, le moyen de communication émet périodiquement le niveau de batterie du capteur. De cette manière, le serveur distant est informé de l’état du capteur.According to another embodiment, the communication means periodically transmits the battery level of the sensor. In this way, the remote server is informed of the status of the sensor.
Selon un autre mode de réalisation, le module d’alimentation est une batterie rechargeable à l’aide d’un thermo couple basé sur l’effet Peltier, le thermo couple fournissant une énergie en utilisant le gradient de température entre les extrémités du capteur. De cette manière, la durée d’utilisation du capteur est rallongée.According to another embodiment, the power module is a rechargeable battery using a thermocouple based on the Peltier effect, the thermocouple providing energy by using the temperature gradient between the ends of the sensor. In this way, the service life of the sensor is extended.
Selon un autre mode de réalisation, le capteur de mesure de données physiques comporte un module GPS fournissant une donnée de géolocalisation du capteur qui est transmise dans au moins un message émis par ledit capteur. De cette manière, les mesures sont localisées au sein de la structure.According to another embodiment, the physical data measurement sensor comprises a GPS module supplying sensor geolocation data which is transmitted in at least one message sent by said sensor. In this way, the measurements are localized within the structure.
Selon un autre mode de réalisation, le capteur de mesure de données physiques comporte un moyen de mesure de la qualité de la liaison radio, l’unité de traitement programmant la puissance de la communication radio pour transmettre les données avec un niveau de qualité minima.According to another embodiment, the sensor for measuring physical data comprises means for measuring the quality of the radio link, the processing unit programming the power of the radio communication to transmit the data with a minimum level of quality.
Selon un autre mode de réalisation, le capteur possède une forme cylindrique, le géophone étant disposé dans la longueur du capteur entre la batterie et le circuit imprimé supportant l’unité de traitement.According to another embodiment, the sensor has a cylindrical shape, the geophone being arranged along the length of the sensor between the battery and the printed circuit supporting the processing unit.
Selon un autre mode de réalisation, le capteur de mesure de données physiques comporte une antenne radio hélicoïdale, placée à l’extrémité opposée de celle qui est à proximité de la batterie.According to another embodiment, the sensor for measuring physical data comprises a helical radio antenna, placed at the opposite end of that which is close to the battery.
Selon un autre mode de réalisation, le capteur de mesure de données comporte un moyen de communication avec une centrale d’acquisition située à proximité et un moyen de détection d’une défaillance de la communication avec ladite centrale d’acquisition qui déclenche la commutation de mode de communication en utilisant un réseau public longue portée. De cette manière, le capteur dispose d’un mode de communication en secours permettant de transmettre les données, même si le réseau local est défaillant.According to another embodiment, the data measurement sensor comprises a means of communication with an acquisition unit located nearby and a means of detecting a communication failure with said acquisition unit which triggers the switching of mode of communication using a public wide area network. In this way, the sensor has a backup communication mode allowing data to be transmitted, even if the local network is faulty.
5. DESCRIPTION DES FIGURES5. DESCRIPTION OF FIGURES
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée à titre d’exemple indicatif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description, given by way of indicative and non-limiting example, and the appended drawings, in which:
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6. DESCRIPTION DETAILLEE D’UN MODE DE REALISATION6. DETAILED DESCRIPTION OF AN EMBODIMENT
6.1 Principe général6.1 General principle
L’invention concerne un capteur de mesure de données physiques d’un milieu comportant au moins deux sondes dont un géophone, une unité de traitement, un module de communication radio et un module d’alimentation, caractérisé en ce que le module de communication dialogue par radio avec une centrale d’acquisition, et avec un autre capteur pour transmettre ses données via cet autre capteur à la centrale d’acquisition. De cette manière, le capteur est autonome et transmet à un serveur distant des données plus précises de l’environnement dans lequel il est placé.The invention relates to a sensor for measuring physical data of an environment comprising at least two probes including a geophone, a processing unit, a radio communication module and a power supply module, characterized in that the communication module by radio with an acquisition unit, and with another sensor to transmit its data via this other sensor to the acquisition unit. In this way, the sensor is autonomous and transmits to a remote server more precise data of the environment in which it is placed.
6.2 Mode préféré de réalisation6.2 Preferred embodiment
LaFig.1présente un exemple d’une représentation d’un capteur de mesure, selon un exemple préféré de réalisation. L’enveloppe extérieure du capteur 1 se présente avantageusement sous la forme d’un cylindre pour faciliter son introduction dans un trou creusé à l’aide d’un foret. Cette forme procure également une meilleure résistance mécanique car l’effet de coin n’existe plus. De plus, cette forme offre une meilleure homogénéité sur le diagramme de rayonnement en couplant le cylindre avec le choix de la forme de l’antenne. Son comportement vis-à-vis de la foudre est également meilleur ; sa forme diminue la différence de potentiel par sa taille relativement réduite. La contrepartie est l’immunité aux émissions rayonnées et aux émissions de notre produit. Ce point est résolu par la mise en place d’une cage de faraday sur le pourtour du cylindre, de manière économique. Les coûts s’en trouvent diminués et la compatibilité électromagnétique optimisée. Fig.1 presents an example of a representation of a measurement sensor, according to a preferred embodiment. The outer casing of the sensor 1 is advantageously in the form of a cylinder to facilitate its introduction into a hole dug using a drill. This shape also provides better mechanical resistance because the wedge effect no longer exists. In addition, this shape offers better homogeneity on the radiation pattern by coupling the cylinder with the choice of the shape of the antenna. Its behavior against lightning is also better; its shape reduces the potential difference by its relatively small size. The counterpart is the immunity to radiated emissions and emissions of our product. This point is solved by setting up a Faraday cage around the perimeter of the cylinder, in an economical manner. Costs are reduced and electromagnetic compatibility optimized.
L’enveloppe extérieure du capteur comporte un corps 2 fermé à la base et un couvercle 3 qui se colle ou se visse sur le corps. Le couvercle dispose de structures longitudinales facilitant l’ouverture et la fermeture. Le matériau utilisé pour fabriquer le corps et le couvercle est de préférence du PVC (abréviation de « polychlorure de vinyle”) avec de la résine optimisant la dureté. Ce matériau est suffisamment isolant pour résister aux contraintes thermiques de pose pouvant aller jusqu’à 180°C. La résine est appliquée à l’intérieur du capteur 1 afin d’augmenter sa solidité et pour que les sondes soient fermement maintenues à l’enveloppe. La colle permet en outre d’absorber certaines vibrations.The outer casing of the sensor comprises a body 2 closed at the base and a cover 3 which is glued or screwed onto the body. The lid has longitudinal structures for easy opening and closing. The material used to make the body and cover is preferably PVC (short for “polyvinyl chloride”) with resin optimizing hardness. This material is sufficiently insulating to withstand the thermal stresses of installation which can go up to 180°C. The resin is applied inside the sensor 1 in order to increase its solidity and so that the probes are firmly held to the envelope. The glue also helps to absorb certain vibrations.
Selon une variante de réalisation, l’enveloppe extérieure du capteur est composée d’un cylindre ouvert à ses deux extrémités et de deux couvercles pour fermer les ouvertures.According to a variant embodiment, the outer casing of the sensor is composed of a cylinder open at both ends and two covers to close the openings.
LaFig. 2présente un schéma illustrant la disposition des éléments contenus dans le capteur de mesure, selon le même exemple de réalisation. Posé verticalement, le couvercle 3 en haut, le capteur dispose des éléments : Fig. 2 presents a diagram illustrating the arrangement of the elements contained in the measurement sensor, according to the same example embodiment. Positioned vertically, cover 3 at the top, the sensor has the following elements:
- une antenne hélicoïdale 4 au niveau du couvercle,- a helical antenna 4 at the level of the lid,
- au moins un circuit imprimé 5 supportant des circuits électronique,- at least one printed circuit 5 supporting electronic circuits,
- une sonde sonore ou géophone 6, placé à mi hauteur,- a sound probe or geophone 6, placed halfway up,
- un moyen d’alimentation 7, de type pile ou batterie,- a power supply means 7, of the cell or battery type,
- éventuellement un connecteur 8 pour la recharge d’une batterie.- possibly a connector 8 for recharging a battery.
L’antenne hélicoïdale est constituée d’un fil dont l’extrémité n’est pas reliée. Elle a pour longueur le quart de l’onde utilisé. Ce choix résulte d’expérimentations faites afin d’optimiser la portée du capteur en prenant principalement en compte la forme et la taille du capteur.The helical antenna consists of a wire whose end is not connected. Its length is a quarter of the wave used. This choice results from experiments made in order to optimize the range of the sensor by mainly taking into account the shape and size of the sensor.
Les circuit imprimés 5 possèdent une forme circulaire afin d’être insérés dans le cylindre et ainsi optimiser la place disponible, l’encombrement peut être encore diminué en utilisant des technologies de connexion par picots entre les circuit imprimés 5.The printed circuits 5 have a circular shape in order to be inserted into the cylinder and thus optimize the space available, the size can be further reduced by using pin connection technologies between the printed circuits 5.
Les éléments dans la liste ci-dessus se glissent par une ouverture placée en haut du capteur 1, puis le couvercle est positionné de façon à fermer le capteur, l’intérieur est alors parfaitement isolé de l’extérieur, et en particulier de la pluie et de l’humidité. Les éléments sont maintenus ensembles par des plots de colle 9 qui se polymérisent à l’intérieur du capteur et assure une certaine souplesse.The elements in the list above slip through an opening placed at the top of sensor 1, then the cover is positioned so as to close the sensor, the interior is then perfectly insulated from the outside, and in particular from the rain and humidity. The elements are held together by glue dots 9 which polymerize inside the sensor and ensure a certain flexibility.
LaFIG.3présente un synoptique d’une partie au moins des éléments électroniques placés sur les circuits imprimés 5 et à l’intérieur du capteur de mesure. L’ensemble de circuits imprimés 5 comporte un contrôleur 10 associé à une mémoire 11 de programme et une mémoire non volatile 12 destinée à enregistrer des données provenant des différents modules et détecteurs. Le contrôleur 10 reçoit des données en provenance d’un géophone 6 connecté à un port de communication 13, et d’une sonde de température 14 avantageusement fixée sur le circuit imprimé. Le contrôleur émet régulièrement un signal pour déclencher une mesure et reçoit via le port 13 une donnée représentative de la mesure. Le signal radio est avantageusement émis vers un serveur distant sous la forme d’un message très court de quelques centaines d’octets. FIG.3 shows a block diagram of at least part of the electronic elements placed on the printed circuits 5 and inside the measurement sensor. The printed circuit assembly 5 comprises a controller 10 associated with a program memory 11 and a non-volatile memory 12 intended to record data originating from the various modules and detectors. The controller 10 receives data from a geophone 6 connected to a communication port 13, and from a temperature probe 14 advantageously fixed on the printed circuit. The controller regularly emits a signal to trigger a measurement and receives via port 13 data representative of the measurement. The radio signal is advantageously sent to a remote server in the form of a very short message of a few hundred bytes.
Selon un mode de réalisation, la charge utile des messages est compressée et le signal acquis est intégralement transmis sous forme numérique. Dans ce cas, les signaux transmis sont traités par le serveur distant afin de calculer les informations utiles et permettre de faire d’autres traitements avec des algorithmes non disponibles lors de la prise de mesures.According to one embodiment, the message payload is compressed and the acquired signal is entirely transmitted in digital form. In this case, the transmitted signals are processed by the remote server in order to calculate the useful information and allow other processing to be carried out with algorithms not available when taking measurements.
La puissance radio du capteur est modulée en fonction de la distance par rapport à la base, et à partir d’informations transmises en aval. Ce procédé permet un gain important sur l’autonomie en énergie des capteurs. The radio power of the sensor is modulated according to the distance from the base, and from information transmitted downstream. This process allows a significant gain in the energy autonomy of the sensors.
Les données sont enregistrées dans la mémoire. Les circuits imprimés comportent également un module de communication radio bidirectionnelle 15. Ce module est composé de circuits matériels et d’un algorithme permettant de mettre en forme les données et de les transmettre par radio vers un serveur distant via une passerelle. Le circuit matériel peut aussi communiquer selon ce même standard ou un autre, de façon bidirectionnelle à courte portée, avec un terminal de communication, un ordinateur portable par exemple. Ce terminal permet notamment de paramétrer le capteur de mesure 1 et d’obtenir des informations sur son état, par exemple la tension de la batterie 7 ou la quantité de donnée emmagasinée dans la mémoire non volatile.The data is stored in memory. The circuit boards also include a two-way radio communication module 15. This module consists of hardware circuits and an algorithm for shaping the data and transmitting it by radio to a remote server via a gateway. The hardware circuit can also communicate according to this same standard or another, bidirectionally at short range, with a communication terminal, a laptop computer for example. This terminal makes it possible in particular to configure the measurement sensor 1 and to obtain information on its state, for example the voltage of the battery 7 or the quantity of data stored in the non-volatile memory.
Les circuits imprimés peuvent également comporter un module de géolocalisation 16 (par exemple, un module G.P.S., acronyme de « Global Positioning System »), permettant de fournir des paramètres de latitude et de longitude de l’emplacement du capteur 1. Les circuits imprimés peuvent également comporter un accéléromètre 17, du type « MEMS » (acronyme de « Micro Electronic Mechanical Element ». Le géophone permet de capturer des phénomènes de basse fréquence alors que le MEMS permet de détecter des fréquences plus hautes. L’accéléromètre peut être utilisé pour des analyses vibratoires spécifiques (en complément d’une étude acoustique par exemple) mais aussi détecter des mouvements du capteurs inattendus pouvant par exemple alerter sur des vols ou des déplacements du capteur. Cet accéléromètre fournit notamment des informations sur ses déplacements éventuels, une direction par exemple.The printed circuits can also include a geolocation module 16 (for example, a G.P.S. module, acronym for “Global Positioning System”), making it possible to provide latitude and longitude parameters of the location of the sensor 1. The printed circuits can also include an accelerometer 17, of the “MEMS” type (acronym for “Micro Electronic Mechanical Element”. The geophone makes it possible to capture low-frequency phenomena while the MEMS makes it possible to detect higher frequencies. The accelerometer can be used to specific vibration analyzes (in addition to an acoustic study for example) but also to detect unexpected movements of the sensors which can for example alert on thefts or movements of the sensor.This accelerometer provides in particular information on its possible movements, a direction by example.
Les mesures effectuées dans le capteur sont auto-adaptatives, signifiant ainsi que les mesures et seuils de déclenchement s’adaptent au niveau de bruit et les données d’autres mesures (telles que la température) permettent de corriger la valeur mesurée. De plus, chaque sonde est associée à un module d’auto diagnostic permettant une calibration automatique, une correction automatique des mesures et un chien de garde (ou « watchdog » en langue anglo-saxonne). The measurements made in the sensor are self-adaptive, meaning that the measurements and trigger thresholds adapt to the noise level and the data from other measurements (such as temperature) allow the measured value to be corrected. In addition, each probe is associated with a self-diagnosis module allowing automatic calibration, automatic correction of measurements and a watchdog.
La carte dispose d’un module d’alimentation 18 pour alimenter en énergie tous les circuits. Selon une première variante préférée de réalisation, le module d’alimentation 18 est relié à une batterie rechargeable 7, placée à l’intérieur du capteur, à l’extrémité opposée de l’antenne hélicoïdale. La recharge de cette batterie 7 peut s’effectuer soit à l’aide du connecteur 8 qui est placé à proximité de la base du capteur 1, soit par une antenne recevant un champ magnétique émis par un dispositif de recharge et placé pendant un certain temps à proximité immédiate du capteur 1, soit par un dispositif de type Peltier utilisant la différence de température entre chaque extrémité du capteur 1.The board has an 18 power supply module to supply power to all circuits. According to a first preferred embodiment, the power supply module 18 is connected to a rechargeable battery 7, placed inside the sensor, at the opposite end of the helical antenna. This battery 7 can be recharged either using the connector 8 which is placed close to the base of the sensor 1, or by an antenna receiving a magnetic field emitted by a charging device and placed for a certain time in the immediate vicinity of sensor 1, or by a Peltier type device using the temperature difference between each end of sensor 1.
Ce connecteur comporte au moins deux plots métalliques se connectant à deux liaisons pour recevoir une tension électrique de charge qui est transmise à la batterie 8. Selon un perfectionnement, ce connecteur peut également servir de canal de communication en utilisant un signal fréquentiel se superposant à la tension continue de recharge. Ce canal est avantageusement utilisé lors de la première installation pour configurer le capteur. Selon cette première variante, le couvercle 3 peut être collé sur le corps cylindrique 2 garantissant ainsi une parfaite étanchéité. Lors de l’installation du capteur, le technicien prend soin de rendre accessible le connecteur 8.This connector comprises at least two metal studs connecting to two links to receive an electric charging voltage which is transmitted to the battery 8. According to an improvement, this connector can also serve as a communication channel by using a frequency signal superimposed on the DC charging voltage. This channel is advantageously used during the first installation to configure the sensor. According to this first variant, the lid 3 can be glued to the cylindrical body 2 thus guaranteeing perfect sealing. When installing the sensor, the technician takes care to make connector 8 accessible.
Selon une seconde variante, ce module d’alimentation est constitué d’une pile, par exemple d’un type ayant une tension de 3,6V et possédant une capacité de plusieurs ampères heures, par exemple 17 Ah. La pile est implémentée à l’intérieur du boitier et dont la capacité énergétique permet une autonomie de plusieurs années. Selon cette seconde variante, il n’y a plus besoin de connecteur 8.According to a second variant, this power supply module consists of a battery, for example of a type having a voltage of 3.6 V and having a capacity of several ampere hours, for example 17 Ah. The battery is implemented inside the case and whose energy capacity allows autonomy for several years. According to this second variant, there is no longer any need for connector 8.
Selon l’une ou l’autre des variantes, la tension de la batterie est émise dans des messages régulièrement émis, de sorte que le serveur distant peut être informé de la fin de vie de la pile, et déclencher, le cas échéant une opération de remplacement du capteur.According to one or other of the variants, the voltage of the battery is emitted in regularly emitted messages, so that the remote server can be informed of the end of life of the battery, and trigger, if necessary, an operation sensor replacement.
Selon une troisième variante de réalisation, le capteur 1 est connecté à une source d’énergie placée sur l’endroit même de son installation et qui recharge la batterie 7 prolongeant ainsi son autonomie. Cette source peut être une cellule solaire, ou une sonde piézo-électrique qui émet une tension électrique lorsqu’elle est soumise à une certaine pression. De tels capteurs peuvent être enfouis dans des routes, ou des trottoirs par exemple. Une autre source d’énergie est l’utilisation d’une jonction de deux métaux différents placés aux deux extrémités du capteur et soumise à des températures différentes du fait que l’une extrémité est à la surface d’un matériau et que l’autre est enfouie dans ce matériau, des expérimentations ont permis de mesurer des différences de température de 10°C sur une distance de 20 centimètres. Selon l’effet Seebeck (qui est l’inverse de l’effet Peltier), une différence de potentiel apparaît entre ces deux métaux, réalisant ainsi un thermo-couple. Cette tension est récupérée par un circuit élévateur qui va charger un condensateur, lui-même servant à charger une batterie. La fourniture d’énergie est assez faible mais suffisante pour faire fonctionner les circuits électriques lors de courts instants espacés d’une période assez longue.According to a third variant embodiment, the sensor 1 is connected to an energy source placed on the very location of its installation and which recharges the battery 7 thus extending its autonomy. This source can be a solar cell, or a piezoelectric probe which emits an electrical voltage when subjected to a certain pressure. Such sensors can be buried in roads or sidewalks for example. Another source of energy is the use of a junction of two different metals placed at the two ends of the sensor and subjected to different temperatures because one end is on the surface of a material and the other is buried in this material, experiments have made it possible to measure temperature differences of 10°C over a distance of 20 centimeters. According to the Seebeck effect (which is the opposite of the Peltier effect), a potential difference appears between these two metals, thus creating a thermo-couple. This voltage is recovered by a booster circuit which will charge a capacitor, itself used to charge a battery. The supply of energy is quite low but sufficient to operate the electrical circuits during short moments spaced over a fairly long period.
Après avoir détaillé les différents éléments du capteur, nous allons maintenant exposer comment ceux-ci coopèrent.After having detailed the different elements of the sensor, we will now explain how they cooperate.
L’ordinogramme de laFig. 4présente les principales étapes de l’utilisation d’un capteur de mesure tel que décrit précédemment. A l’étape 4.1, le capteur est placé sur son lieu d’utilisation et la source d’énergie alimente les circuits imprimés 5. La mise sous tension permet au capteur de quitter le mode usine et de se positionner dans une étape de paramétrage en attente d’un message particulier lui spécifiant son mode de fonctionnement. Le capteur 1 entre dans son mode utilisation qu’une fois cette configuration initiale fournie. De cette manière, le capteur optimise sa consommation et n’envoie des messages de mesures qu’un fois correctement programmé. Dans un premier temps (étape 4.2), les paramètres d’utilisation sont introduits sur un clavier dialoguant par une liaison à courte portée et enregistrés dans la mémoire 12. Les paramètres sont typiquement :The flowchart of FIG. 4 presents the main steps in the use of a measurement sensor as described previously. In step 4.1, the sensor is placed in its place of use and the energy source supplies the printed circuits 5. Powering up allows the sensor to leave factory mode and to position itself in a parameter setting step in waiting for a particular message specifying its mode of operation. Sensor 1 enters its use mode only once this initial configuration has been provided. In this way, the sensor optimizes its consumption and only sends measurement messages once correctly programmed. Initially (step 4.2), the usage parameters are entered on a dialog keyboard by a short-range link and recorded in the memory 12. The parameters are typically:
- la période d’émission des mesures,- the period of issue of the measurements,
- la période d’émission de l’état du capteur et sa géolocalisation,- the period of emission of the status of the sensor and its geolocation,
- le type de standard de communication,- the type of communication standard,
- le type d’alimentation, …- the type of food, …
Selon un perfectionnement, le capteur dispose d’un mode où il compare en permanence la valeur mesurée d’un paramètre avec un seuil et déclenche l’envoi d’un message lorsque cette valeur dépasse un certain seuil. De cette manière, le capteur possède une fonction de surveillance et effectue un prétraitement des mesures.According to an improvement, the sensor has a mode where it continuously compares the measured value of a parameter with a threshold and triggers the sending of a message when this value exceeds a certain threshold. In this way, the sensor has a monitoring function and performs a pre-processing of the measurements.
Le capteur peut également disposer d’un mode de fonctionnement dans lequel le message contient plusieurs mesures prises à intervalle de temps.The sensor can also have an operating mode in which the message contains several measurements taken at time intervals.
A la fin de l’introduction des paramètres, l’opérateur utilisant le terminal de communication commute le capteur 1 dans un mode utilisation (étape 4.3). Le capteur émet alors au sein du réseau local de capteur les mesures fournies par ses sondes, les émissions s’effectuant selon une période programmée. Le message peut contenir des données caractéristiques du signal mesuré (valeur maximum du signal atteint pendant un temps très court, écart type du signal, valeur moyenne du signal depuis l’émission du dernier message). Dans la mesure où le réseau est de type bas débit, il est nécessaire d’optimiser la quantité et le type d’information à transmettre, pour des informations évoluant très peu comme celles relatives à l’état du capteur, sa tension de batterie ou sa localisation par exemple, la période d’émission de tels messages est plus longue, toutes les 12 heures par exemple.At the end of the introduction of the parameters, the operator using the communication terminal switches sensor 1 into a use mode (step 4.3). The sensor then transmits within the local sensor network the measurements provided by its probes, the transmissions taking place according to a programmed period. The message can contain data characteristic of the signal measured (maximum value of the signal reached for a very short time, standard deviation of the signal, mean value of the signal since the transmission of the last message). Insofar as the network is of the low-speed type, it is necessary to optimize the quantity and type of information to be transmitted, for information that changes very little, such as that relating to the state of the sensor, its battery voltage or its location for example, the transmission period of such messages is longer, every 12 hours for example.
Le capteur est utilisé au sein d’un réseau de capteurs communiquant sur une certaine fréquence porteuse, 868 MHz par exemple, et constituant un véritable réseau local. De cette manière, les valeurs émises passent d’un capteur à un autre vers celui qui est configuré pour être l’interlocuteur avec le serveur distant (étape 4.5). De cette manière, les communications entre capteurs nécessitent moins de puissance car elles sont à distance assez courte et chaque capteur programme la puissance radio de son module de communication 15 pour transmettre les données avec un niveau de qualité minima et assurer ainsi le transfert de données en utilisant le moins possible d’énergie. Chaque capteur vérifie régulièrement que ce réseau local est opérationnel. A l’étape 4.5, le capteur détecte que ce réseau n’est plus opérationnel. Une défaillance du réseau est détectée lorsque le capteur détecte que la qualité du signal descend en-dessous d’un certain seuil ou que les messages d’acquittement et de synchronisation provenant de son interlocuteur ne sont plus reçus. Dans ce cas, le capteur interrompt la communication avec le réseau local, et commute sur un réseau longue distance et bas débit, comme les standards de communication LoRaWAN ou SIGFOX. Selon un perfectionnement, le capteur tente une nouvelle communication avec le réseau local après un laps de temps déterminé, quelques heures par exemple. Si la communication peut s’établir, alors l’émission des mesures s’effectuent en utilisant de nouveau le réseau local.The sensor is used within a network of sensors communicating on a certain carrier frequency, 868 MHz for example, and constituting a real local area network. In this way, the values emitted pass from one sensor to another to the one configured to be the interlocutor with the remote server (step 4.5). In this way, the communications between sensors require less power because they are at a fairly short distance and each sensor programs the radio power of its communication module 15 to transmit the data with a minimum level of quality and thus ensure the transfer of data in using as little energy as possible. Each sensor regularly checks that this local network is operational. In step 4.5, the sensor detects that this network is no longer operational. A network failure is detected when the sensor detects that the quality of the signal drops below a certain threshold or that the acknowledgment and synchronization messages from its interlocutor are no longer received. In this case, the sensor interrupts communication with the local network, and switches to a long-distance, low-speed network, such as the LoRaWAN or SIGFOX communication standards. According to an improvement, the sensor attempts a new communication with the local network after a determined period of time, a few hours for example. If communication can be established, then the transmission of the measurements is carried out using the local network again.
Les capteurs sont donc dans une configuration de « smart sensor » ; au même titre qu’un smartphone, la batterie de capteurs assurant les interactions avec l’environnement. Le smart sensor regroupe plusieurs applications et médias qui dialoguent avec son environnement et les autres éléments, sur la base d’un concept évolutif. L’utilisation de capteur ou de points de mesures couvre aussi bien des sondes de température, d’humidité, que des jauges ou des fibres optiques voire des nano-capteurs dans un avenir très proche.The sensors are therefore in a “smart sensor” configuration; in the same way as a smartphone, the battery of sensors ensuring interactions with the environment. The smart sensor brings together several applications and media that interact with its environment and other elements, based on an evolving concept. The use of sensor or measurement points covers both temperature and humidity probes, as well as gauges or optical fibers or even nano-sensors in the very near future.
Plusieurs groupes de capteurs forment des nœuds réseau. Chaque nœud est indépendant mais peut dialoguer avec les autres nœuds. Ces nœuds remontent les données vers des serveurs applicatifs centraux ; ceux-ci traitent, analysent, stockent et utilisent les informations reçues mais ne sont pas objet de la présente revendication. Le fait de transmettre les messages à travers des capteurs et de les faire interagir entre eux (technologie appelée le « meshing ») permet d’augmenter la portée sans fil (ce qui est utile par exemple pour des capteurs enterrés), pour détecter des éléments défaillants, pour interagir afin de pallier à des données erronées (technique similaire au subpixel : un traitement central permet de corréler les données des points de mesure et de détecter des mesures en défaut), pour dialoguer avec un groupe de capteurs, pour compenser ou adapter leur traitement dans des cas spécifiques (météo, ...). Leur synchronisation et leur mise en réseau facilitent aussi la redondance des mesures, le relais d’informations, la signature vibratoire, la représentation spatiale et réseau avec plus de finesse, le traitement temporel et factorise les opérations pour un réduction des coûts d’installation.Several groups of sensors form network nodes. Each node is independent but can dialogue with other nodes. These nodes upload the data to central application servers; these process, analyze, store and use the information received but are not the subject of this claim. Transmitting messages through sensors and making them interact with each other (a technology called "mesh") increases the wireless range (which is useful for example for buried sensors), to detect elements faulty, to interact in order to compensate for erroneous data (technique similar to subpixel: central processing makes it possible to correlate the data from the measurement points and to detect faulty measurements), to dialogue with a group of sensors, to compensate or adapt their processing in specific cases (weather, etc.). Their synchronization and networking also facilitate the redundancy of measurements, the relay of information, the vibration signature, the spatial and network representation with greater finesse, the temporal processing and factorizes the operations for a reduction in installation costs.
LaFig. 5représente un réseau local permettant à une centrale d’acquisition 20 de communiquer avec une pluralité de capteurs 1, un utilisant une liaison bidirectionnelle. Le réseau local qui est propriétaire, permet à une centrale d’acquisition de communiquer avec les capteurs situés typiquement dans un rayon d’une centaine de mètres. Les fréquences utilisées ont des fréquences porteuses de 433 MHz ou de 868 MHz suivant la configuration et les contraintes du lieu. La centrale d’acquisition 20 est chargée de rassembler les données fournies par les capteurs, de réaliser un premier traitement de mise en forme des données, de surveiller le bon fonctionnement des capteurs 1 et de détecter une éventuelle défaillance, et de communiquer l’ensemble des données à un serveur distant 21 qui réalisera l’exploitation des données et la détermination de l’état de la structure. Les données produites par le traitement sont typiquement utilisées par des applications 22 afin de les présenter à des utilisateurs. La communication entre la centrale d’acquisition 20 et le serveur distant 21 utilise typiquement un réseau du type 3G/4G/Ethernet…. Fig. 5 represents a local area network allowing an acquisition unit 20 to communicate with a plurality of sensors 1, one using a bidirectional link. The local network, which is proprietary, allows an acquisition center to communicate with the sensors typically located within a radius of a hundred meters. The frequencies used have carrier frequencies of 433 MHz or 868 MHz depending on the configuration and the constraints of the place. The acquisition unit 20 is responsible for collecting the data provided by the sensors, performing a first data formatting processing, monitoring the correct operation of the sensors 1 and detecting any failure, and communicating the whole data to a remote server 21 which will carry out the exploitation of the data and the determination of the state of the structure. The data produced by the processing is typically used by applications 22 in order to present them to users. The communication between the acquisition center 20 and the remote server 21 typically uses a network of the 3G/4G/Ethernet… type.
Selon un perfectionnement, chaque capteur dialogue par défaut avec la centrale d’acquisition 20 et surveille la communication. En cas de défaillance de la communication, le capteur 1 commute selon un mode utilisant un réseau public longue portée, de l’ordre d’une dizaine de kilomètres, du type LORA ou SIGFOX par exemple. Le réseau longue portée est alors un réseau de secours lorsque le réseau local ne fonctionne plus.According to an improvement, each sensor dialogues by default with the acquisition unit 20 and monitors the communication. In the event of a communication failure, sensor 1 switches to a mode using a long-range public network, of the order of about ten kilometers, of the LORA or SIGFOX type for example. The long-range network is then a backup network when the local network no longer works.
La portée entre chaque élément du réseau peut être de plusieurs centaines de mètres suivant la nature du lieu et sa configuration (proche du champ libre dans une carrière pouvant aller à 800m, restreint pour un capteur dans une route de l’ordre de 100m et quelques dizaines de mètre dans le béton.The range between each element of the network can be several hundred meters depending on the nature of the place and its configuration (close to the open field in a quarry that can go up to 800m, restricted for a sensor in a road of the order of 100m and a few tens of meters in concrete.
Bien que la présente invention ait été décrite en référence aux modes de réalisation particuliers illustrés, celle-ci n’est nullement limitée par ces modes de réalisation, mais ne l’est que par les revendications annexées. On notera que des changements ou des modifications pourront être apportés par l’homme du métier.Although the present invention has been described with reference to the particular embodiments illustrated, it is in no way limited by these embodiments, but is only limited by the appended claims. It should be noted that changes or modifications may be made by those skilled in the art.
Claims (11)
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Applications Claiming Priority (2)
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Publications (2)
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Family Applications (1)
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6208247B1 (en) * | 1998-08-18 | 2001-03-27 | Rockwell Science Center, Llc | Wireless integrated sensor network using multiple relayed communications |
| US6832251B1 (en) * | 1999-10-06 | 2004-12-14 | Sensoria Corporation | Method and apparatus for distributed signal processing among internetworked wireless integrated network sensors (WINS) |
| US20050279532A1 (en) * | 2004-06-22 | 2005-12-22 | Baker Hughes Incorporated | Drilling wellbores with optimal physical drill string conditions |
| US20070036031A1 (en) * | 2002-11-22 | 2007-02-15 | Simon Barakat | Sensor and recorder communication |
| US20090282156A1 (en) * | 2004-03-31 | 2009-11-12 | Jung Edward K Y | Occurrence data detection and storage for mote networks |
| EP3018497A1 (en) * | 2014-11-10 | 2016-05-11 | Schreder | Method for detecting earthquakes and locating epicentres by means of a network of lights. |
-
2019
- 2019-08-01 FR FR1908852A patent/FR3099589B1/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6208247B1 (en) * | 1998-08-18 | 2001-03-27 | Rockwell Science Center, Llc | Wireless integrated sensor network using multiple relayed communications |
| US6832251B1 (en) * | 1999-10-06 | 2004-12-14 | Sensoria Corporation | Method and apparatus for distributed signal processing among internetworked wireless integrated network sensors (WINS) |
| US20070036031A1 (en) * | 2002-11-22 | 2007-02-15 | Simon Barakat | Sensor and recorder communication |
| US20090282156A1 (en) * | 2004-03-31 | 2009-11-12 | Jung Edward K Y | Occurrence data detection and storage for mote networks |
| US20050279532A1 (en) * | 2004-06-22 | 2005-12-22 | Baker Hughes Incorporated | Drilling wellbores with optimal physical drill string conditions |
| EP3018497A1 (en) * | 2014-11-10 | 2016-05-11 | Schreder | Method for detecting earthquakes and locating epicentres by means of a network of lights. |
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