WO2017209589A1 - Télérelève à source d'énergie hydroélectrique pour contrôle conforme à la consommation réelle avec auto-détection de fuite/fraude. - Google Patents

Télérelève à source d'énergie hydroélectrique pour contrôle conforme à la consommation réelle avec auto-détection de fuite/fraude. Download PDF

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meter remote
hydroelectric
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Morad MEKOUAR
Radouane FILALI
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Maleb Soufiane
Mekouar Morad
Filali Radouane
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Definitions

  • the present invention consists of a water meter telereleve system simultaneously managing the index of the same heterogeneous mechanical counters while controlling said index against any suspicion of fraud and / or leak or return of water so that it is conform to the
  • a transducer module is a custom device substituting the cover and applied to the upper face of the existing mechanical meter and consisting of a transducer for detecting the needle movement of the mechanical counter and transforms it into an electrical pulse.
  • the said housing collective transducer module (1) is a transducer module connecting to the processing and transmission switch (3) via a wire link (4).
  • the processing and transmission switch contains a rechargeable battery, a radio frequency antenna, an electronic card, and several terminals to each is connected to at most a transducer module for collective housing use (1) which will be dedicated to it.
  • the said terminal will serve as the counter's identifier.
  • One and only one terminal among the terminals will be dedicated for a wired link (5) with the wired hydroelectric device (2).
  • the said wired hydropower device (2) placed at the main entrance of the water source while leasing collective meters, aims to convert the kinetic energy of water into electrical energy (E).
  • the so-called electrical energy (E) charges the battery of the processing and transmission switch if necessary, allowing a longer viability in the tele-lifted world.
  • This electrical energy (E) is proportional to the flow of water, which leads us to deduce the flow and return water (change of polarity in case of change of direction of the water flow).
  • This bit rate, transmitted to the processing and transmission switch (3) will serve as a parameter for the calculation of the incoming volume and will be compared with the consumption of all the meters that are connected to said switch (3) and consequently any offset will be considered as a leak, fraud or improper installation of any of the devices.
  • An alert then will be transmitted by the said Switch (3) to the central (9) through the coordinator (7). The authorized person can then move to the precise location where the Switch is located to intervene to resolve the anomaly.
  • the processing and transmission switch (3) reports the status of its battery in case the battery level drops below normal .
  • the processing and transmission switch (3) send by radio frequency (10) index them counters according to the actual consumption of the customers to the coordinator (7). Subsequently the said coordinator (7) sends the said counter indexes to the server via INTERNET (11) (GPRS / GSM / IP ).
  • Said synchronization console (8) has a radio antenna, an electronic card provided with a parameter configuration and initialization system, a display and a storage unit.
  • said synchronization console (8) communicates in radio frequency (10) with the processing and transmission switch (3) in order to synchronize (initialize) the data of the switch (3) by the index of the mechanical counter during the first installation or following the shift due to
  • transducer module for individual habitat use (6) which consists of a transducer module and provided with an electronic card, a rechargeable battery, an antenna radio frequency reserved for data, another radio frequency antenna reserved for the recovery of wireless electric energy (12) for charging said battery.
  • the individual mechanical meter indexes will be initialized in the electronics module of the individual habitat-use transducer module (6) through the synchronization console (8) during the installation or the addition of a new transducer module for individual habitat use. (6).
  • said synchronization console (8) communicates in radio frequency (10) with the transducer module for individual habitat use (6) in order to synchronize (initialize) the data of said module (6) by the index of the mechanical counter during first installation or due to leakage / fraud / improper installation.
  • Said synchronization makes it possible to identify the transducer module for individual habitat use (6) (meter) in a unique way by transmitting to it the number of said module, the pulse weight of said transducer, and finally the index of the mechanical counter.
  • a set of transducer modules for individual habitat use (6) close to each other would constitute a defined park.
  • the said wireless hydroelectric device (13) transmits by radio frequency (12) the electrical energy to the individual housing use transducer modules (6) of the said park having a lowering of their battery levels below normal.
  • each individual habitat-use transducer module (6) sends its battery level to the central unit (8) through the coordinator (7) once it drops below normal.
  • the central unit (8) via the coordinator (7), then transmits an order to the device
  • the said hydroelectric (13) to activate the electric power transmission (12).
  • the said module (6) is then ready to receive the said energy. Once its battery is charged, it (6) signals to the central (8) through the coordinator (7) the success of the charging operation.
  • the plant (8) then transmits an order to the wireless hydroelectric device (13) to stop the wireless power transmission (12).
  • the wireless hydroelectric device (13) has an electronic data processing card, a radio antenna for use in transmitting wireless electrical energy, and another antenna for transmitting data.
  • the so-called data consist among others of the flow rate converted into the overall volume of the main water inlet of the park to which it belongs. This volume will therefore be transmitted to the central unit (8) through the coordinator (7) and will serve as a parameter for the calculation of the incoming volume and will be compared with the consumption of all the individual home-use translator modules (6) that belong to at the same park of the said wireless hydroelectric device (13) and therefore any shift will be considered as leakage, fraud or improper installation of one of the devices. An alert then will be detected at the plant (8). The authorized person will then be able to move to the precise location where the park is located to intervene to resolve the anomaly.
  • the coordinator (7) is a device having an electronic data processing card, a rechargeable battery from a power source extension, a radio antenna
  • the coordinators (7) are the only ones to be connected to the plant (8) and are responsible for the transmission / reception of data from the different parks of an agglomerationdefined by the water supplier, whether it be a fleet of translating modules to individual habitat use (6) and / or process and transmission switches (3) and / or wireless hydroelectric devices (13).
  • This invention allows wireless devices to connect step by step, dynamically and instantaneously. Therefore
  • the devices do not necessarily need a long range of radio frequency to arrive at the coordinator (7).

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Abstract

Système de télé-relève de compteurs d'eau mécanique à source d'énergie hydroélectrique autonome consiste en un système qui opère dans l'habitat collectif et/ou individuel et a pour objectif d'informatiser les indexes des compteurs mécaniques même hétérogènes en assurant leurs conformités à la consommation réelle des clients tout en les contrôlant contre toute suspicion de fraude, fuite, retour d'eau, et mauvaise installation. Ce système est caractérisé par son faible coût, sa facilité d'implémentation, son faible impact de la radio fréquence sur l'environnement, sa robustesse d'infrastructure, sa source d'énergie autonome renouvelable et son auto détection d'anomalies telles que la fraude, la fuite, la mauvaise installation... Ce système comprend les dispositifs suivants : ⋅ Module transducteur à usage habitat collectif(1), ⋅ Module transducteur à usage habitat individuel(6), ⋅ Switch de traitement et transmission visant l'habitat collectif(3), ⋅ Coordinateur(7), ⋅ Dispositif hydroélectrique filaire(2), ⋅ Dispositif hydroélectrique sans fil (13), ⋅ Console de synchronisation(8), ⋅ Centrale de gestion(9).

Description

Télérelève à source d'énergie hydroélectrique pour contrôle conforme à la consommation réelle avec auto-détection de
fuite/fraude.
Dans le monde de la telereleve, les méthodes de protection contre la fraude, sont intégrées dans les dispositifs attachés aux compteurs d'eau mécanique. De ce fait, un mauvais montage ou défaillance du compteur mécanique ou fuite/frauden'est pas toujours détectable même en présence d'un transducteur doté d'une protection contre la fraude.
Les solutions de telereleve existantes, ne peuvent êtretoujours exploitables dans un parc où il y a plusieurs types de compteurs hétérogènes.
L'intervention humaine est fréquente pour la maintenance (vérification ou changement de batterie) des dispositifs à cause de l'absence d'une source d'énergiefacilement accessible. Par ailleurs, comptant seulement sur leurs batteries, les dispositifs sont dans l'incapacité d'envoyer leurs états de batterie avant épuisement.
La présente invention consiste en un système de telereleve de compteur d'eau gérant de manière simultanée l'index des compteurs mécaniques mêmehétérogènes tout en contrôlant le dit index contre toute suspicion de fraude et/ou fuite ou retour d'eau afin qu'il soit conforme à la
consommation réelle du client.
Un module transducteur est un dispositif personnalisé substituant le couvercle et appliqué à la face supérieure du compteur mécanique existant et constitué d'un transducteur permettant de détecter le mouvement d'aiguille du compteur mécanique et le transforme en impulsion électrique.
Différents types de modules transducteursont été conçus de façon à ce qu'ils soient
opérationnelsdétectant le mouvement d'aiguille du compteur mécanique de manière optique, capacitive, inductive ou autre suivant la technologie implémentée par le constructeur du compteur.
Pour les compteurs mécaniques n'ayant aucune technologie exploitable de récupération d'impulsion, nous avons développé une technique de récupération du mouvement d'aiguille même vide et sa transformation en impulsion électrique "tout ou rien"afin qu'elle soit exploitable par notre système en utilisant un capteur optique proportionnel posé perpendiculairement à l'aguille (Transducteur à aiguille vide). Le mouvement de la dite aiguille génère un signal optique analogique(Sl) qui sera transformé via un microcontrôleur à un signal (S2)qui bascule entre deux valeurs 1 et 0 d'où la dénomination « tout ou rien » (Figure 3).
Fonctionnement dans l'habitat collectif (figurel)
L'implémentation du système pour un usage à habitat collectif (immeuble ...) fonctionne par module transducteur à usage habitat collectif(l) qui se connecte au Switch de traitement et transmission (3).
Le dit module transducteur à usage habitat collectif (1) est un module transducteurse connectant au Switch de traitement et transmission (3) via une liaison filaire (4). Le Switch de traitement et transmission contient une batterie rechargeable, une antenne radio fréquence, une carte électronique, et plusieurs bornes à chacune est connectée au plus un module transducteur à usage habitat collectif (1) qui lui sera dédié. La dite borne servira d'identifiant du compteur.
Une et une seule borne parmi les bornes sera dédiée pour une liaison filaire(5) avec le dispositif hydroélectrique filaire (2).
Le dit dispositif hydroélectrique filaire (2), placé à l'entrée principale de la source d'eau en amant des compteurs collectifs, a pour objectif de convertir l'énergiecinétique d'eau en énergieélectrique(E).
La dite énergieélectrique(E) charge la batterie du Switch de traitement et transmission en cas de besoin permettant une viabilité plus longue dans le monde de télé relevé.
La dite énergie électrique (E) est proportionnelle par rapport au débit d'eau, ce qui nous mène à déduire le débit et le retour d'eau (changement de polarité en cas de changement de sens du flux d'eau). Ce débit, transmis au Switch de traitement et transmission (3), servira de paramètre pour le calcul du volume entrant et sera comparé avec la consommation de l'ensemble des compteurs qui sont reliés au dit Switch(3) et par conséquent tout décalage sera considéré comme fuite, fraude ou mauvaise installation de l'un des dispositifs. Une alerte alors, sera transmise par le dit Switch(3) à la centrale(9) à travers le coordinateur (7). La personne habilité pourra alors se déplacer à l'endroit précis où est situé le Switch pour intervenir à résoudre l'anomalie.
En l'absence du flux d'eau pendant une longue durée (quelques années), le Switch de traitement et transmission(3) signale l'état de sa batterie au cas où le niveau de batterie s'abaisse au-dessous de la normale.
Finalement le Switch de traitement et transmission(3) envoi par radio fréquence(lO) les indexent des compteurs conformes à la consommation réelle des clients au coordinateur (7). Par la suite le dit coordinateur(7) envoie les dits indexes compteurs au serveur par INTERNET (11) (GPRS/GSM/IP ...).
Les indexes compteurs seront initialisés dans la carte électronique du Switch de traitement et transmission à travers la console de synchronisation(8) lors de l'installation ou à l'ajout d'un nouveau module transducteur à usage habitat collectif(l). La dite console de synchronisation (8)possède une antenne radio, une carte électronique munie d'un système de configuration de paramétrage et d'initialisation, un afficheur et une unité de stockage.
En effet la dite console de synchronisation(8) communique en radio fréquence(lO) avec le Switch de traitement et transmission(3) afin de synchroniser (initialiser) les données du Switch(3) par l'index du compteur mécanique lors de la première installation ou suite au décalage dû à une
fuite/fraude/mauvaise installation, la dite synchronisation permet d'identifier le module transducteur à usage habitat collectif (1) (compteur) de façon unique en transmettant au Switch de traitement et transmission(3) le numéro de Switch, numéro de borne du connecteur auquel est relié le dit transducteur, le poids d'impulsion du dit transducteur(l), et enfin l'index du compteur mécanique. Fonctionnement dans l'habitat individuel (Figure 2)
L'implémentation du système pour un usage à habitat individuel (villa ...) fonctionne par Un module transducteur à usage habitat individuel(6) qui est constitué d'un module transducteuret muni d'une carte électronique, une batterie rechargeable, une antenne radio fréquence réservée aux données, une autre antenne radio fréquence réservée à la récupération de l'énergie électrique sans fil(12) servant à charger la dite batterie.
Les indexes compteurs mécaniques individuels seront initialisés dans la carte électronique du module transducteur à usage habitat individuel(6) à travers la console de synchronisation(8) lors de l'installation ou à l'ajout d'un nouveau module transducteur à usage habitat individuel(6).
En effet la dite console de synchronisation (8) communique en radio fréquence(lO) avec le module transducteur à usage habitat individuel(6) afin de synchroniser (initialiser) les données du dit module (6) par l'index du compteur mécanique lors de la première installation ou suite au décalage dû à une fuite/fraude/mauvaise installation. La dite synchronisation permet d'identifier le module transducteur à usage habitat individuel(6) (compteur) de façon unique en lui transmettant le numéro du dit module, le poids d'impulsion du dit transducteur, et enfin l'index du compteur mécanique.
Un ensemble de modules transducteurs à usage habitat individuel(6) proches l'un de l'autre constituerait un parc défini.
À La source d'eau du dit parc, est implémenté obligatoirement un dispositif hydroélectrique sans fil (13).
Le dit dispositif hydroélectrique sans fil (13) transmet par radio fréquence(12) l'énergieélectrique aux modules transducteurs à usage habitat individuel(6) du dit parc ayants un abaissement de leurs niveaux de batterie au-dessous de la normale.
A noter que chaque module transducteur à usage habitat individuel(6) envoie son niveau de sa batterie à la centrale (8) à travers le coordinateur (7) une fois il descend au-dessous de la normale. La centrale(8), par le biais du coordinateur(7) transmet alors un ordre au dispositif
hydroélectrique(13) d'activer la transmission d'énergieélectrique(12). Le dit module(6) est alors prêt pour recevoir la dite énergie. Une fois sa batterie est chargée, il (6) signale à la centrale(8) par le biais du coordinateur(7) le succès de l'opération de charge. La centrale(8) transmet alors un ordre au dispositif hydroélectrique sans fil (13) d'arrêter la transmission d'énergieélectrique sans fil (12).
Le dispositif hydroélectrique sans fil (13)possède une carte électronique de traitement de données, une antenne radio fréquenceréservée à la transmission d'énergieélectrique sans fil et une autre antenne réservée à la transmission des données. Les dits donnés sont constituées entre autre du débit converti en volume global de l'entrée principale d'eau du parc auquel il appartient. Ce volume sera donc transmis à la centrale(8) à travers le coordinateur(7) et servira de paramètre pour le calcul du volume entrant et sera comparé avec la consommation de l'ensemble des modules traducteurs à usage habitat individuel(6) qui appartiennent au même parc du dit dispositif hydroélectrique sans fil (13) et par conséquent tout décalage sera considéré comme fuite, fraude ou mauvaise installation de l'un des dispositifs. Une alerte alors, sera détectée au niveau de la centrale(8). La personne habilité pourra alors se déplacer à l'endroit précis où est situé le parc pour intervenir à résoudre l'anomalie. Le coordinateur (7) est un dispositif possédant une carte électronique de traitement de données, une batterie rechargeable à partir d'une extension de source d'énergie, une antenne radio
fréquenceréservée à la transmission des données, une autre antenne réservée à la communication internet.
Les coordinateurs (7) sont les seuls à être reliés à la centrale (8) et sont responsables de la transmission/réception de données manants des différents parcs d'une agglomérationdéfinie par le fournisseur d'eau que ça soit des parcs de modules traducteurs à usage habitat individuel(6) et/ou des Switch de traitement et transmission(3) et/ou dispositifs hydroélectriques sans fil (13).
Avantages
• Cette invention permet aux dispositifs sans-fil de se connecter de proche en proche, de manière dynamique et instantanée. C'est ainsi que
• Si un dispositif n'est plus opérationnel, il est toujours possible que les données émises
empruntent d'autres routes (dispositifs) pour arriver à destination.
• Faible impact de la radio fréquence sur l'environnement. En effet, toutes les données des compteurs du même immeuble seront transmises à travers une seule antenne radio et ce en une seule transaction atomique dépendamment de la fréquence d'envoi. A noter aussi que les modules traducteurs à usage habitat individuel(6) et Switch(3) en plus de la transmission des données, jouent le rôle du répéteur pour d'autres modules traducteurs à usage habitat individuel(6) ou Switch(3) proches. La signalisation de la fraude/fuite ainsi que l'abaissement du niveau de la batterie au-dessous de la normal sera de manièreévènementielle. La transmission des autres données sera paramétrable au niveau de la centrale suivant le besoin du fournisseur (instantanée /à une fréquence temporelle déterminée/à une fréquence volumique déterminée)
• Faible consommation d'énergieélectrique. Les dispositifs n'ont pas besoin nécessairement d'une longue portée de radio fréquence pour arriver au coordinateur (7).
• Longue durée de vie grâce à la source d'énergiehydroélectrique.
• Personnalisation à fonctionner simultanément avec une panoplie de type de compteurs (hétérogènes).
• Intervention à temps des équipes de maintenance grâce à l'auto détection de toute suspicion de fuite/fraude, mauvaise installation.
• Connexion de nouveaux dispositifs sans recourir à la configuration manuelle et fastidieuse du réseau.
• Faible cout de déploiement

Claims

e v e r m i c 3 t 1 o n s
1. 1. Système de telereleve de compteur d'eau gérant de manière simultanée l'index des
compteurs mécaniques même hétérogènes incluant ceux n'ayant aucune technologie exploitable de récupération d'impulsion (Transducteur à aiguille vide) tout en contrôlant le dit index contre toute suspicion de fraude,fuite,retour d'eau ou mauvaise installation afin qu'il soit conforme à la consommation réelle du client. Les différents dispositifs F du systèmeacquièrent leur énergieélectrique automatiquement en cas de besoin à partir d'une source d'énergie hydroélectrique accessible provenant de dispositifs((2), (13)) appartenant au dit système.
Le dit système comprend :
• Module transducteur à usage habitat collectif (1)
• Module transducteur à usage habitat individuel(6)
• Switch de traitement et transmission visant l'habitat collectif(3),
• Coordinateur(7)
• Dispositif hydroélectrique filaire(2)
• Dispositif hydroélectrique sans fil (13)
• Console de synchronisation(8)
• Répéteur si nécessaire
• Centrale de gestion(9)
2. Système de telereleve de compteur d'eau selon la revendication 1, le module transducteur est personnalisé pour substituer le couvercle du compteur mécanique existant. En effet, le transducteur est confectionné de manière à ce qu'il soit compatible aux points de fixation de chaque modèle de compteur.
3. Système de telereleve de compteur d'eau selon la revendication 1,2 le module transducteur pour aiguille vide permet de récupérer le mouvement d'aiguille vide et le transformer en impulsion électrique "tout ou rien" afin qu'elle soit exploitable par le système en utilisant un capteur optique proportionnel posé perpendiculairement à l'aguille. Le mouvement de la dite aiguille génère un signal optique analogique(Sl) qui sera transformé via un
microcontrôleur à un signal(S2) qui bascule entre deux valeurs 1 et 0 d'où la dénomination « tout ou rien » (Figure 3).
4. Système de telereleve de compteur d'eau selon la revendication 1, la console de
synchronisation(8) synchronise le poids d'impulsion et l'index du compteur mécanique au sein du Switch de traitement et transmission (3) ou le module transducteur à usage habitat individuel(6) via l'envoie par radiofréquence du paramètre du poids d'impulsion par la dite console de synchronisation(8).
5. Système de telereleve de compteur d'eau selon les revendications 1,2,3 et 4 est un système de telereleve de compteur d'eau gérant de manière simultanée l'index des compteurs mécaniques même hétérogènes, car le protocole d'envoie comporte le paramètre du poids d'impulsion nécessaire relatif à chaque type de compteur.
6. Système de telereleve de compteur d'eau selon la revendication 1, le coordinateur (7) reçoit depuis la centrale (9) l'ordre d'activer la transmission de l'énergieélectrique chez les dispositifs hydroélectriques sans fil (13) ayant au moins un transducteur individuel (6) possédant un niveau batterie au-dessous de la normale.
7. Système de telereleve de compteur d'eau selon la revendication 1, le coordinateur (7) reçoit depuis la centrale(9) l'ordre de désactiver la transmission de l'énergie électrique chez les dispositifs hydroélectriques sans fil (13) une fois tous les modules transducteurs individuels (6) correspondants au dits dispositifs hydroélectriques(13)sont chargés.
Système de telereleve de compteur d'eau selon la revendication 1, le dispositif
hydroélectrique sans fil (13) active ou désactive automatiquement la transmission d' électrique par radio fréquence seulement en cas de besoin par ordre provenant du coordinateur(7).
9. Système de telereleve de compteur d'eau selon la revendicationl,6 et 7, le coordinateur(7) transmet le signal de l'abaissement ou chargement complet de la batterie du transducteur individuel (6) à la centrale(9).
10. Système de telereleve de compteur d'eau selon la revendication 1,6,7,8 et 9 le transducteur individuel(6) reçoit l'énergie électrique sans fil seulement dans le cas où sa batterie s'abaisse au-dessous de la normale, le dit module(6) signale son état de batterie au coordinateur(7) une fois il est chargé.
11. Système de telereleve de compteur d'eau selon la revendication 10 le module transducteur à usage habitat individuel(6)est à source d'énergiehydroélectrique sans fil.
12. Système de telereleve de compteur d'eau selon la revendication 1, le Switch(3) dédie une et une seule borne pour la connexion avec le dispositif hydroélectrique filaire(2) pour traiter le signal (débit, énergie électrique) du dit dispositif(2) qui est placé à l'entrée principale d'eau avant les compteurs.
13. Système de telereleve de compteur d'eau selon la revendication 12, le Switch (3) reçoit le débit depuis le dispositif hydroélectrique filaire(2).
14. Système de telereleve de compteur d'eau selon la revendication 12,13, la carte électronique traite le débit en le comparant avec la somme des consommations des modules collectifs (1) reliés au dit Switch(3) pour en déduire automatiquement la suspicion de fuite, fraude, retour d'eau ou mauvaise installation de l'un des transducteurs(l).
15. Système de telereleve de compteur d'eau selon la revendication 1, le coordinateur (7)
transmet les indexes des transducteurs individuels (6) ainsi que le débit provenant du dispositif hydroélectrique sans fil (13) correspondant aux dits transducteurs individuels la centrale(9).
16. Système de telereleve de compteur d'eau selon la revendication 1,15, la centrale(9) compare le dit débit à la somme des dits indexes des transducteurs individuels (6) et tout décalage sera considéré comme fuite/fraude ou mauvaise installation.
17. Système de telereleve de compteur d'eauselon les revendications 12,13,14 ou 15,16 est un système d'auto-détection de fraude/fuite et mauvaise installation.
18. Système de telereleve de compteur d'eau selon la revendication 1, le dispositif
hydroélectrique sans fil (13) permet de transmettre en plus de ses informations, les informations provenant des Switchs(3) ou modules individuels (6) pour atteindre le coordinateur (7) directement ou indirectement par un autre module transmetteur radio fréquence(Switch (3), module individuel (6), dispositif hydroélectrique sans fil (13)).
19. Système de telereleve de compteur d'eau selon la revendication 1, le module transducteur à usage habitat individuel (6) en plus de sa capacité de transmettre ses informations par radio fréquence au coordinateur(7), permet de transmettre les informations provenant d'autres Switchs (3) et d'autres modules individuels (6) jouant dans ce cas le rôle de répéteur pour les autres dispositifs.
20. Système de telereleve de compteur d'eau selon la revendication 1, le Switch (3) en plus de sa capacité de transmettre ses informations par radio fréquence au coordinateur (7), permet de transmettre les informations provenant d'autres Switchs (3) et modules individuels(6).
21. Système de telereleve de compteur d'eau selon la revendication 1 le Switch (3) est un
dispositif contenant un seul transmetteur radio fréquence permettant d'envoyer l'index de plusieurs compteurs eau.
22. Système de telereleve de compteur d'eau selon la revendication 1 et 4 caractérisé en ce que le Switch(3)et le module individuel (6) possédant chacun une carte électronique munie d'un système de traitement gardant une synchronisation permanente avec l'index du compteur mécanique.
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