WO2018117779A1 - Système électronique de télémétrie et de maintenance corrective pour éclairage intelligent - Google Patents

Système électronique de télémétrie et de maintenance corrective pour éclairage intelligent Download PDF

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WO2018117779A1
WO2018117779A1 PCT/MA2016/000028 MA2016000028W WO2018117779A1 WO 2018117779 A1 WO2018117779 A1 WO 2018117779A1 MA 2016000028 W MA2016000028 W MA 2016000028W WO 2018117779 A1 WO2018117779 A1 WO 2018117779A1
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switch
output
sensor
power
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PCT/MA2016/000028
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Mohsine BOUYA
El Amine GUESSOUS
Younes MOUMEN
Omar ZERZOURI
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Universite Internationale De Rabat
E-Energie
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    • H05B47/21—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection of two or more light sources connected in parallel
    • H05B47/22—Responsive to malfunctions or to light source life; for protection of two or more light sources connected in parallel with communication between the lamps and a central unit
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • Y02B20/72—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps in street lighting

Definitions

  • it is a connected object in the form of energy independent module for street lights.
  • LEDs light-emitting diodes
  • mercury vapor mercury vapor
  • the patent application CN2016267314U proposes a telemetry system using Zigbee bus connectivity associated with an ATMegal6 controller. connected as input to a power sensor installed on the electrical supply.
  • a power sensor installed on the electrical supply.
  • such a system does not have the energy and operating independence required to remain functional even in the event of a general failure.
  • the system consists of two transformers, one main (1) and one backup (2).
  • An electronic switch (3) is connected to the incoming power supply (4), and at the output it is connected to the transformers.
  • the switch (3) switches the power supply of the main transformer (1) to the backup transformer (2) upon receipt of a voltage on its control input (5).
  • Transformers power the luminaire and its various sensors, processors and auxiliary modules if they exist.
  • a monitoring module (6) is composed of 3 power sensors (or amperage) and a small photovoltaic sensor (10) which supplies a battery (11) to which it is connected.
  • a microcontroller (12) equipped with a wireless transmission module (13) (Zigbee for example) is connected in parallel with the photovoltaic sensor (10) on one side, and on the other side it is connected to the input power sensors.
  • microcontroller is connected to the switch control (5).
  • the battery powers the circuit of the microcontroller.
  • the first power sensor (7) is installed on the electrical supply of the network
  • the second (8) and the third (9) are installed on the two outputs of the main and backup transformers respectively.
  • the photovoltaic panel (10) is arranged obliquely on the side of the box of the lamppost facing inwards so as not to generate shadow on the ground while capturing sufficiently artificial ambient radiation of the lamppost during the night and ambient natural during the day.
  • the microcontroller (12) sends all the data recovered from the sensors, including the photovoltaic sensor, regularly (every 30 seconds for example) by using its wireless connection module (13) to a central data acquisition server and monitoring.
  • the transmission is direct or through nodes according to the chosen transmission technology.
  • the microcontroller (12) When the microcontroller (12) recovers a value of the power sensor (8) installed on the output of the main transformer (1) below a predefined threshold, it checks whether the value of the power sensor (7) installed on the arrival is above a predefined threshold. If so, it sends a command to switch (3) to switch to the transformer of rescue (2).
  • This automatic corrective maintenance mechanism provides illumination while waiting for manual corrective maintenance that is provided by physically replacing the failed transformer.
  • the photovoltaic panel ensures the autonomous operation of the monitoring module as well as its physical independence from the power supply circuit.
  • sensors such as a temperature sensor, or a contact sensor of the opening of the box.
  • Another way to install the monitoring module is to use a voltage reducer to power the module in place of the photovoltaic panel.
  • microcontroller by the photovoltaic panel is then replaced by a light sensor (light-sensitive resistance).
  • Figure 1 shows a block diagram of the invention.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)

Abstract

Un Système électronique indépendant énergétiquement pour la télémétrie et la maintenance corrective des lampadaires. Un module installé au niveau du caisson est composé d'un panneau photovoltaïque qui capture le rayonnement émis par le luminaire. Le panneau alimente une batterie qui alimente à son tour un microcontrôleur. Ce dernier est relié en entrée à deux capteurs de puissance situés devant et derrière le transformateur principal. En sortie, il est relié à un commutateur qui bascule vers le transformateur de secours. Un module de transmission sans fil envoie régulièrement les données de télémétrie à un serveur.

Description

Système électronique de télémétrie et de maintenance corrective pour
éclairage intelligent
Description
Il s'agit d'un système de télémétrie et de maintenance corrective dans le domaine de l'éclairage. En particulier, il s'agit d'un objet connecté sous forme de module indépendant énergétiquement pour lampadaires.
Les besoins d'économie d'énergie et de coûts d'exploitation dans le domaine de l'éclairage et en particulier l'éclairage publique a donné naissance à une multitude de technologies qui réduisent la consommation électrique et les charges de maintenance et d'exploitation en général.
Le changement majeur opéré concerne le luminaire lui-même qui a évolué des lampes incandescentes à faible rendement aux diodes émettrices de luminaires appelées LED en passant par les lampes à décharge haute intensité et la vapeur de mercure entre autres. Avec les LED, il est devenu possible d'adapter efficacement et dynamiquement l'éclairage selon le besoin afin de le réduire quand il n'est pas sollicité. Avec cette technologie, différents types de capteurs dont optiques ont été utilisé avec des processeurs embarqués afin d'adapter l'allumage au besoin.
D'un autre côté, l'autonomie d'énergie a également été développée avec des technologies pour capturer le rayonnement solaire et l'énergie éolienne. Le stockage a été optimisé grâce à des contrôleurs de niveau de charge. Le nettoyage a été développé par vibrations et revêtements spécifiques ainsi que l'éloignement des oiseaux par ultra-sons.
La communication entre lampadaires et des serveurs a été développée de façon centrale en étoile ou distribuée en nœuds avec routage.
Toutes ces technologies augmentent l'investissement initial mais réduisent le coût total d'acquisition sur le court terme. Toutefois, peu d'avancées majeurs ont été réalisées dans le cadre de la protection de ces équipements contre le vandalisme et en particulier, la surveillance et la maintenance corrective d'un parc de lampadaires.
A titre d'exemple, la demande de brevet d'invention CN2016267314U propose un système de télémétrie utilisant une connectivité en bus Zigbee associée à un contrôleur ATMegal6 relié en entrée à un capteur de puissance installé sur l'arrivée électrique. Toutefois, un tel système n'as pas l'indépendance énergétique et opératoire requise pour rester fonctionnel même en cas de panne générale.
Nous proposons dans notre invention un système incluant un module intégré dans le caisson qui opère de façon indépendante du luminaire.
Le système est composé de deux transformateurs, l'un principal (1) et l'autre de secours (2). Un commutateur électronique (3) est relié à l'arrivée électrique (4) en entrée, et en sortie il est relié aux transformateurs. Le commutateur (3) bascule l'alimentation du transformateur principal (1) au transformateur de secours (2) à la réception d'une tension électrique sur son entrée de commande (5). Les transformateurs alimentent le luminaire et ses différents capteurs, processeurs et modules auxiliaires s'ils existent.
Un module de surveillance (6) est composé de 3 capteurs de puissance (ou d'ampérage) et un capteur photovoltaïque (10) de petite dimension qui alimente une batterie (11) à laquelle il est reliée. Un microcontrôleur (12) équipé d'un module de transmission sans fil (13) (Zigbee par exemple) est relié en entrée en parallèle au capteur photovoltaïque (10) d'un côté, et de l'autre il est relié en entrée aux capteurs de puissance. Une sortie du
microcontrôleur est reliée à la commande du commutateur (5). La batterie alimente le circuit du microcontrôleur.
Le premier capteur de puissance (7) est installé sur l'arrivée électrique du réseau, le deuxième (8) et le troisième (9) sont installés sur les deux sorties des transformateurs principal et de secours respectivement.
Le panneau photovoltaïque (10) est disposé de façon oblique sur le côté du caisson du lampadaire orienté vers l'intérieur de façon à ne pas générer de l'ombre au sol tout en capturant suffisamment du rayonnement ambiant artificiel du lampadaire pendant la nuit et ambiant naturel pendant le jour.
Le microcontrôleur (12) envoie l'ensemble des données récupérées des capteurs, incluant le capteur photovoltaïque, régulièrement (toutes les 30 secondes par exemple) en utilisant son module de connexion sans fil (13) vers un serveur central d'acquisition des données et de surveillance. La transmission est directe ou à travers des nœuds selon la technologie de transmission choisie.
Lorsque le microcontrôleur (12) récupère une valeur du capteur de puissance (8) installé sur la sortie du transformateur principal (1) en dessous d'un seuil prédéfini, il vérifie si la valeur du capteur de puissance (7) installé sur l'arrivée est en dessus d'un seuil prédéfini. Si c'est le cas, il envoie une commande au commutateur (3) pour basculer vers le transformateur de secours (2). Ce mécanisme de maintenance corrective automatique permet d'assurer l'éclairage en attendant la maintenance corrective manuelle qui est assurée par le remplacement physique du transformateur défaillant.
Le panneau photovoltaïque assure le fonctionnement autonome du module de surveillance ainsi que son indépendance physique du circuit d'alimentation.
D'autres capteurs peuvent être utilisés tels qu'un capteur de température, ou un capteur de contact de l'ouverture du caisson.
Une autre façon d'installer le module de surveillance est d'utiliser un réducteur de voltage pour alimenter le module à la place du panneau photovoltaïque. L'entrée du
microcontrôleur par le panneau photovoltaïque est alors remplacée par un capteur de lumière (résistance sensible à la lumière).
La figure 1 montre un schéma synoptique de l'invention.

Claims

Revendications
1. Un système de surveillance des lampadaires caractérisé par un module de surveillance (6) dont l'alimentation est indépendante de l'alimentation électrique du lampadaire. Le module est équipé d'un circuit de transmission sans fil des données de télémétrie. Il est également relié en sortie à la commande d'un commutateur (3) électrique recevant en entrée l'arrivé électrique et relié en sortie à deux transformateurs alimentant le luminaire et les composants auxiliaires.
2. Un système de surveillance des lampadaires selon la revendication 1 caractérisé en ce que le module de surveillance (6) est composé de 3 capteurs de puissance (ou d'ampérage) et un capteur photovoltaïque (10) de petite dimension qui alimente une batterie (11) à laquelle il est reliée. Un microcontrôleur (12) équipé d'un module de transmission sans fil (13) est relié en entrée en parallèle au capteur photovoltaïque (10) d'un côté, et de l'autre il est relié en entrée aux capteurs de puissance. Une sortie du microcontrôleur est reliée à la commande du commutateur (5). La batterie alimente le circuit du microcontrôleur.
3. Un système de surveillance des lampadaires selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le premier capteur de puissance (7) est installé sur l'arrivée électrique du réseau, le deuxième (8) et le troisième (9) sont installés sur les deux sorties des transformateurs principal et de secours respectivement.
4. Un système de surveillance des lampadaires selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que le panneau photovoltaïque (10) est disposé de façon oblique sur le côté du caisson du lampadaire orienté vers l'intérieur de façon à ne pas générer de l'ombre au sol.
5. Un procédé de maintenance corrective des lampadaires caractérisé en ce que lorsque le microcontrôleur (12) récupère une valeur du capteur de puissance (8) installé sur la sortie du transformateur principal (1) dessous d'un seuil prédéfini. Il vérifie si la valeur du capteur de puissance (7) installé sur l'arrivée est en dessus d'un seuil prédéfini. Si c'est le cas, il envoie une commande au commutateur (3) pour basculer vers le transformateur de secours (2).
PCT/MA2016/000028 2016-12-19 2016-12-23 Système électronique de télémétrie et de maintenance corrective pour éclairage intelligent WO2018117779A1 (fr)

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