FR2919946A1 - Reseau d'eclairage urbain - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un réseau d'éclairage urbain (10) comportant des sources d'éclairage (12), chacune des sources d'éclairage (12) étant équipée d'un module (60) de communication sans fil pour recevoir des données relatives à son fonctionnement et d'un module de commande de son fonctionnement en fonction des données reçues par le module de communication.Selon l'invention, ce réseau comporte :▪ au moins une unité (18, 20, 22) de communication sans fil, définissant dans sa portée de communication un sous-réseau (24, 26, 28) de sources d'éclairage, chacune des sources d'éclairage (12) du sous-réseau (24, 26, 28) étant configurée, en fonctionnement normal, pour ne communiquer qu'avec l'unité de communication (18, 20, 22);▪ un coordinateur (32) autonome et programmable, apte à établir une communication avec chacun des sources d'éclairage (12) du réseau d'éclairage (10), via la au moins une unité de communication, pour la commande du fonctionnement de la source d'éclairage (12) selon un scénario d'éclairage prédéterminé.
Description
RESEAU D'ECLAIRAGE URBAIN DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention a
trait au domaine de la gestion d'un éclairage urbain, et notamment la télégestion des points lumineux constituant un tel éclairage.
Plus particulièrement, la présente invention concerne un réseau d'éclairage urbain comportant des sources d'éclairage, chacune des sources d'éclairage étant équipée d'un module de communication sans fil pour recevoir des données relatives à son fonctionnement et d'un module de commande de son fonctionnement en fonction des données reçues par le module de communication.
ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE 15 Dans un éclairage urbain traditionnel, l'allumage et l'extinction des candélabres sont effectués depuis les armoires d'alimentation électrique de ceux-ci. Ces armoires sont usuellement équipées de capteurs de luminosité et de programmateurs qui coupent ou connectent l'alimentation électrique des candélabres selon un scénario d'éclairage 20 prédéfini.
Dans de tels éclairages urbains, il n'existe aucun outil pour connaître l'état de fonctionnement des candélabres, hormis une inspection visuelle par un opérateur. En outre, la modification du scénario d'éclairage impose la reprogrammation in situ des 25 programmateurs et donc le déplacement d'un opérateur.
Pour pallier à ces inconvénients, il a été conçu des réseaux d'éclairage urbain dont le fonctionnement est géré à distance.
30 On connaît ainsi du document EP-A-1 201 010 un réseau d'éclairage urbain dans lequel les candélabres sont chacun équipés d'un module de radiotransmission sans fil et d'une unité de commande de leur source lumineuse en fonction d'ordre reçus par le module de radiotransmission.
35 Les candélabres alimentés depuis une même armoire électrique forment un sous-réseau de communication avec une unité de contrôle de leur alimentation électrique agencée dans l'armoire. La communication entre l'unité de contrôle et un candélabre particulier de ce sous-réseau s'effectue par répétition, chaque candélabre assurant la fonction de répétition d'un message reçu, mais qui ne lui est pas destiné, vers les candélabres qui lui sont voisins. Ainsi un message émis par l'unité de contrôle à destination d'un candélabre particulier parvient à ce dernier le long d'une chaîne de transmission formée des candélabres agencés entre l'unité et ce candélabre particulier.
Enfin, les unités de contrôle des armoires électriques du réseau d'éclairage sont elles-mêmes connectées par une liaison radio à un routeur, lui-même connecté à un poste de supervision. Ceci permet donc de gérer à distance et de manière plus souple le scénario d'éclairage du réseau sans que cela nécessite une reprogrammation in situ comme dans les réseaux d'éclairage classiques.
Toutefois, dans ce type de réseau, si la chaîne de communication vient à être coupée, par exemple en cas de défaillance du module de radiotransmission d'un candélabre, la communication avec les candélabres suivants dans la chaîne de communication est difficile.
Par ailleurs, dans le cas où il est souhaité qu'un candélabre puisse communiquer avec des candélabres autres que ses voisins les plus proches afin de s'assurer que la défaillance d'un seul candélabre ne coupe pas la chaîne en deux îlots non communicants, le protocole de communication se complexifie de manière importante
On remarque en général que ce type de protocole de communication est délicat et/ou coûteux à gérer.
EXPOSE DE L'INVENTION
Le but de la présente invention est de résoudre le problème susmentionné en proposant un réseau d'éclairage urbain géré à distance à l'aide d'un protocole de communication simple et normalisé.
30 A cet effet, l'invention a pour objet un réseau d'éclairage urbain comportant des sources d'éclairage, chacune des sources d'éclairage étant équipée d'un module de communication sans fil pour recevoir des données relatives à son fonctionnement et d'un module de commande de son fonctionnement en fonction des données reçues par le module de communication. 35 Selon l'invention, ce réseau comporte : 20 25
^ au moins une unité de communication sans fil, définissant dans sa portée de communication un sous-réseau de sources d'éclairage, chacune des sources d'éclairage du sous-réseau étant configurée, en fonctionnement normal, pour ne communiquer qu'avec l'unité de communication; ^ un coordinateur autonome et programmable, apte à établir une communication sans fil avec chacun des sources d'éclairage du réseau d'éclairage, via la au moins une unité de communication, pour la commande du fonctionnement de la source d'éclairage selon un scénario d'éclairage prédéterminé.
En d'autres termes, la communication dans le réseau est hiérarchisée en sous-réseaux de communication autonomes, chaque sous-réseau étant configuré en étoile ayant pour centre une unité de communication avec lequel les sources d'éclairage communiquent directement. Chaque unité de communication fait en outre interface entre les sources d'éclairage et un coordinateur en charge de la commande de leur éclairage.
Ainsi, la défaillance d'une source d'éclairage ne met pas en péril la communication des autres sources d'éclairage.
Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, le réseau comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : ^ une pluralité d'unité de communication définissant une pluralité de sous-réseaux, chaque unité de communication étant agencée pour établir une communication sans fil directe avec le coordinateur ou pour établir une communication sans fil indirecte avec celui-ci via au moins une autre unité de communication du réseau ; ^ le réseau comporte des moyens de mesure de la luminosité ambiante associés au coordinateur, et le coordinateur émet, à destination des sources d'éclairage, des données concernant l'allumage et l'extinction de celles-ci en fonction de la luminosité mesurée ; ^ les sources d'éclairage sont équipées de moyens de variation de puissance de leur source lumineuse, le réseau comporte des moyens de mesure de la luminosité ambiante associés au coordinateur, et le coordinateur émet, à destination des sources d'éclairage, des données concernant la variation de
puissance de la source lumineuse de ceux-ci en fonction de la luminosité mesurée ; ^ le réseau comporte en outre un serveur de données apte à communiquer, d'une part avec un opérateur, et d'autre part avec le coordinateur au travers d'un réseau de communication haut débit haut débit de données, ledit serveur et le coordinateur étant aptes à communiquer pour la mise à jour du scénario d'éclairage du coordinateur en fonction d'ordres reçus de l'opérateur ; ^ chaque source d'éclairage comporte en outre des moyens de production et d'émission de données relatives à son fonctionnement, et le réseau comporte en outre un serveur de données apte à communiquer avec le coordinateur au travers d'un réseau de communication haut débit de données, ledit serveur étant apte à répertorier et/ou localiser des défauts dans le réseau d'éclairage en fonction des données de fonctionnement émises par les sources d'éclairage ; ^ les moyens de production des données relatives au fonctionnement de la source d'éclairage comprennent des moyens de mesure de l'intensité électrique consommée par celle-ci ; ^ la source d'éclairage comprend un module de diagnostic de l'état de fonctionnement de sa source lumineuse en fonction de l'intensité électrique mesurée ; et ^ le coordinateur comporte un module de communication de haut débit sans fil. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en relation avec les dessins annexés dans lesquels des références identiques désignent des éléments identiques ou analogues, et dans lesquels : û la figure 1 est une vue schématique d'un réseau selon l'invention ; et - la figure 2 est une vue schématique d'un candélabre du réseau de la figure 1.30 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Sur la figure 1, un réseau d'éclairage urbain est illustré sous la référence générale 10.
Le réseau d'éclairage 10 comprend des candélabres 12 alimentés en électricité depuis des armoires électriques 14.
Chaque candélabre 12 comprend une source lumineuse ainsi qu'une unité 16 de gestion de son fonctionnement. Cette unité 16 comporte un module radiofréquence pour l'émission et la réception sans fil de données concernant le fonctionnement de cette source et un module de commande de la source lumineuse en fonction des données reçues par le module radiofréquence, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite.
Selon l'invention, la communication de données dans le réseau d'éclairage urbain 10 est hiérarchisée selon une topologie de réseau de communication sans fil du type MESH mettant en oeuvre par exemple la norme IEEE 802.15.4, ou un protocole s'inspirant de cette norme.
Plus particulièrement, le réseau d'éclairage 10 comporte une pluralité de routeurs radiofréquence de communication sans fil 18, 20, 22. Chacun de ces routeurs 18, 20, 22 définit dans sa portée de communication un sous-réseaux 24, 26, 28 de communication. Un routeur est par ailleurs apte à communiquer avec tout autre routeur localisé dans sa portée de communication.
Les candélabres 12, localisés dans le sous-réseau 24, 26, 28 associé à un routeur 18, 20, 22, sont configurés pour ne communiquer, dans leur état normal de fonctionnement, qu'avec le routeur 18, 20, 22. L'ensemble des communications concernant les candélabres d'un sous-réseau passe en conséquence par le routeur correspondant.
Le réseau d'éclairage 10 comporte également un coordinateur central programmable 32, relié selon une communication sans fil par radiofréquence avec chacun des routeurs 18, 20, 22, et en charge de la gestion de l'éclairage de l'ensemble des candélabres 12 selon un scénario prédéterminé.
Par ailleurs, les routeurs 18, 20, 22 sont disposés de telle sorte que chacun d'entre eux soit en communication directe avec le coordinateur 32 ou avec au moins un autre routeur.
Ainsi, lorsqu'un routeur 18, 20, 22 et le coordinateur central 32 sont dans leur portée de communication respective, la communication entre eux s'établit de manière directe. Cela est par exemple le cas des routeurs 20 et 22 de la figure 1 qui communiquent directement avec le coordinateur 32 en raison de leur proximité avec celui-ci.
Sinon, les échanges de données entre le coordinateur 32 et un routeur 18, 20, 22, trop éloigné pour établir une communication directe avec le coordinateur, sont réalisés le long d'une chaîne de communication sans fil dont les maillons sont constitués d'autres routeurs. Cela est par exemple le cas du routeur 18 du sous-réseau 24 qui communique avec le coordinateur 32, via le routeur 20 du sous-réseau 26. Le routeur 20 assure ainsi la répétition du message émis par le routeur 18 à destination du coordinateur 32.
De préférence, les routeurs 18, 20, 22 sont installés dans les armoires électriques 14, de manière à couvrir le maximum de candélabres et maintenir un lien avec le maximum de routeurs.
De manière avantageuse, chaque armoire électrique 14 est également équipée d'un module de mesure de la puissance du départ d'alimentation (non représenté), comme par exemple un wattmètre, afin de connaître en permanence la consommation des candélabres qu'elle alimente. Ce module de mesure de puissance communique avec le routeur installé dans cette armoire, par exemple au moyen d'une liaison filaire, pour la communication de ces mesures au coordinateur 32.
Toutefois, un routeur peut être installé à n'importe quel endroit, y compris dans un candélabre. Par exemple, lorsque la portée d'un routeur installé dans une armoire électrique ne permet pas d'atteindre tous les candélabres alimentés par cette armoire, un routeur supplémentaire est installé pour couvrir les candélabres hors d'atteinte. C'est par exemple le cas illustré à la figure 1 par le routeur 20 qui est agencé dans un candélabre alimenté depuis une armoire elle-même équipée du routeur 18.
Le coordinateur 32 comporte quant à lui un module radiofréquence d'émission/réception 34 pour la communication de données avec les candélabres 12 via les routeurs 18, 20, 22, un module de communication de haut débit sans fil autonome 36, connecté au module radiofréquence 34, et un capteur de luminosité 38 connecté au module de communication de haut débit sans fil 36 par voie filaire ou au moyen d'une liaison sans fil.
Le module 36 comprend une unité 40 de traitement d'informations à microprocesseur qui implémente par exemple une machine JAVA. Cette machine JAVA met en oeuvre un scénario, préprogrammé dans l'unité 40, de commande de l'éclairage des candélabres 12 en fonction de la luminosité mesurée par le capteur 38.
L'unité 40 de traitement d'informations détermine notamment les instants d'extinction et d'allumage des candélabres 12 en fonction de la luminosité mesurée par le capteur 38 et de données d'horodatage (heure et mois) en provenance d'une horloge embarquée dans le module 36. L'unité envoie ainsi, via le module radiofréquence 60 et à destination des candélabres, des ordres d'allumage, d'extinction ou de variation de puissance de leur source lumineuse. Les candélabres 12 exécutent ces ordres une fois les avoir reçus via les routeurs 18, 20, 22.
Le coordinateur 32 est ainsi autonome puisqu'il gère seul le fonctionnement des sources lumineuses des candélabres 12 à partir d'un scénario d'éclairage prédéterminé, de données d'horodate générées en interne et de mesures d'un capteur de luminosité qui lui est associé.
Le réseau 10 comporte également un serveur de données 44, relié au coordinateur 32 via un réseau de communication de données 46. A cet effet, le module 36 comporte par ailleurs un modem de communication haut débit sans fil 42, comme par exemple un modem GPRS, un modem 3G ou un modem Edge par exemple, piloté par l'unité 40 de traitement d'informations
L'ensemble des données de fonctionnement émises par les candélabres 12 sont ainsi reçues, via les routeurs 18, 20, 22, par le coordinateur 32 qui les retransmets au 30 serveur de données 44 via le réseau de communication 46.
Le serveur de données 44 répertorie et localise les candélabres défaillants en fonction des données de fonctionnement émises par ceux-ci. Le résultat de cette surveillance et de cette localisation de défaillance est par exemple visualisé sur l'écran 48 d'un 35 terminal 49. Par exemple, une interface graphique est mise en oeuvre dans laquelle les candélabres sont symbolisés sur une carte géographique en association avec des informations concernant leur fonctionnement normal ou défaillant.
Dans une forme de réalisation préférée, les informations sur les candélabres, notamment leur état de fonctionnement et leur localisation géographique, sont mémorisées sous la forme d'une base de données. Cette base de données est téléchargeable et/ou consultable depuis un assistant numérique personnel connecté au serveur de données via le réseau sans fil haut débit. Ainsi, un opérateur en charge de la maintenance du réseau dispose d'un moyen portable lui indiquant lors de ses déplacements quels sont les candélabres défectueux.
De manière avantageuse, le terminal 49 est également utilisé par un opérateur pour reprogrammer le scénario d'éclairage mis en oeuvre par le coordinateur 32. Un opérateur peut ainsi définir un autre scénario que celui en cours et télécharger les instructions correspondantes dans le coordinateur 32 qui, en réponse, met à jour la stratégie de commande des candélabres 12.
En outre, le coordinateur 32 interroge périodiquement le serveur de données 44 afin de connaître d'éventuelles modifications du scénario d'éclairage. En cas d'une quelconque modification du scénario, le coordinateur 32 exécute alors une procédure de téléchargement de cette modification afin de mettre à jour son propre scénario.
La figure 2 est une vue schématique d'un candélabre 12 du réseau d'éclairage de la figure 1.
Le candélabre 12 comporte une source lumineuse 50, par exemple une lampe à décharge ou un ensemble de diodes électroluminescences de haute intensité, et un module d'alimentation 52 alimentant la source lumineuse 50 depuis un réseau électrique alternatif 54. Ces organes sont conventionnels et ne seront donc pas décrits plus en détail.
Le candélabre 12 comporte également une unité 56 de gestion de son fonctionnement, 30 par exemple mise en oeuvre sous la forme d'une carte de circuits imprimés.
Cette unité 56 comporte, pour son alimentation électrique depuis le réseau alternatif 54, un convertisseur 58 transformant la tension alternative du réseau 54 en une tension continue régulée et filtrée. L'unité 56 comporte également, pour l'émission et la réception sans fil de données, un module de radiofréquence 60 équipée d'une antenne 62 et un interrupteur piloté 62, comme un relais ou un thyristor par exemple. L'interrupteur 62 est par exemple 35 interposé dans une ligne d'alimentation 64 entre le module d'alimentation 52 et le réseau alternatif 54, et ouvre ou ferme la ligne alimentation 64 en fonction d'ordres reçus.
L'unité de gestion 56 comporte en outre un variateur de puissance (non représenté) qui commande l'intensité de la luminosité émise par la source de lumière 50, par exemple un gradateur.
L'unité 56 comporte également un capteur de courant 66, agencé dans une ligne d'alimentation entre la source lumineuse 50 et le module d'alimentation 52, ainsi qu'un microcontrôleur 68, connecté au module radiofréquence 60, au capteur 66 et à l'interrupteur piloté 62.
Le microcontrôleur 68 pilote l'état de l'interrupteur 62 en fonction d'ordres reçus par le module radiofréquence 60. Le microcontrôleur 68 diagnostique également l'état de fonctionnement de la source lumineuse 50 en fonction de la mesure de courant du capteur 66, et commande le module radiofréquence 60 pour que celui-ci émette des informations concernant l'état défectueux de la source lumineuse 50 lorsqu'un tel état est diagnostiqué. Ces informations sont reçues par le serveur de données 44 via les routeurs 18, 20, 22 et le coordinateur 32. Le serveur de données 44 répertorie alors les candélabres défectueux en fonction de informations d'états défectueux reçues.
Enfin, le microcontrôleur 68 scrute l'état de la réception par le module radiofréquence 60 et met en oeuvre un mode de sécurité lorsqu'il constate qu'aucune communication avec le routeur dont il dépend n'est possible. Par exemple, le microcontrôleur pilote le l'interrupteur 62 et/ou le module de variation de puissance de l'intensité de la source lumineuse pour maintenir cette dernière allumée.
Par exemple, le réseau d'éclairage met en oeuvre le système Tiny One de la société One RF . Le module de radiofréquence 60 du candélabre est alors un module RFD (pour Reduced Function Device) de petite puissance Tiny One Plus et les routeurs et le coordinateur du réseau comprennent pour leur communication des modules FFD (pour Full Function Device) de grande puissance TinyOne Plus .
Dans un autre exemple, le réseau d'éclairage met en oeuvre le système Telegesis de la société ETRX2 .
De manière préférentielle, la portée de communication du module radiofréquence 60 est au minimum de 400 mètres, et la portée de communication des routeurs est au minimum de 1000 mètres.
Il a été décrit un réseau d'éclairage comportant un seul coordinateur. Toutefois, plusieurs réseaux d'éclairage peuvent coexister (par exemple un réseau par quartier d'une ville), les coordinateurs des réseaux étant cependant reliés au même serveur de données pour la surveillance et la localisation des candélabres défectueux, ainsi que la mise à jour des scénarii d'éclairage.
Il a été décrit une application de l'invention à un réseau comportant des candélabres. Bien entendu, la présente invention s'applique à tout type de sources d'éclairage urbaines, comme par exemple des appliques, des lumières au sol, des bornes lumineuses, des lumières d'éclairage de bâtiments, etc...
Claims (9)
1. Réseau d'éclairage urbain (10) comportant des sources d'éclairage (12), chacune des sources d'éclairage (12) étant équipée d'un module (60) de communication sans fil pour recevoir des données relatives à son fonctionnement et d'un module (68) de commande de son fonctionnement en fonction des données reçues par le module (60) de communication, caractérisé en ce qu'il comporte : ^ au moins une unité (18, 20, 22) de communication sans fil, définissant dans sa portée de communication un sous-réseau (24, 26, 28) de sources d'éclairage, chacune des sources d'éclairage (12) du sous-réseau (24, 26, 28) étant configurée, en fonctionnement normal, pour ne communiquer qu'avec l'unité de communication (18, 20, 22); ^ un coordinateur (32) autonome et programmable, apte à établir une communication avec chacune des sources d'éclairage (12) du réseau d'éclairage (10), via la au moins une unité de communication, pour la commande du fonctionnement de la source d'éclairage (12) selon un scénario d'éclairage prédéterminé.
2. Réseau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'unité de communication (18, 20, 22) définissant une pluralité de sous-réseaux (24, 26, 28), chaque unité (18, 20, 22) de communication étant agencée pour établir une communication sans fil directe avec le coordinateur (32) ou pour établir une communication sans fil indirecte avec celui-ci via au moins une autre unité de communication (18, 20, 22) du réseau.
3. Réseau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (38) de mesure de la luminosité ambiante associés au coordinateur (32), et en ce que le coordinateur (32) émet, à destination des sources d'éclairage (12), des données concernant l'allumage et l'extinction de celles-ci en fonction de la luminosité mesurée.
4. Réseau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les sources d'éclairage (12) sont équipées de moyens de variation depuissance de leur source lumineuse (50), en ce qu'il comporte des moyens (38) de mesure de la luminosité ambiante associés au coordinateur (32), et en ce que le coordinateur (32) émet, à destination des sources d'éclairage (12), des données concernant la variation de puissance de la source lumineuse (50) de ceux-ci en fonction de la luminosité mesurée.
5. Réseau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un serveur de données (44) apte à communiquer, d'une part avec un opérateur, et d'autre part avec le coordinateur (32) au travers d'un réseau de communication haut débit haut débit de données (46), ledit serveur (44) et le coordinateur (32) étant aptes à communiquer pour la mise à jour du scénario d'éclairage du coordinateur (32) en fonction d'ordres reçus de l'opérateur.
6. Réseau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque source d'éclairage (12) comporte en outre des moyens (60, 66) de production et d'émission de données relatives à son fonctionnement, et en ce qu'il comporte en outre un serveur de données (44) apte à communiquer avec le coordinateur (32) au travers d'un réseau de communication haut débit de données (46), ledit serveur (44) étant apte à répertorier et/ou localiser des défauts dans le réseau d'éclairage en fonction des données de fonctionnement émises par les sources d'éclairage (12).
7. Réseau selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de production des données relatives au fonctionnement de la source d'éclairage comprennent des moyens (66) de mesure de l'intensité électrique consommée par celle-ci.
8. Réseau selon la revendication 7, caractérisé en ce que la source d'éclairage comprend un module de diagnostic de l'état de fonctionnement de sa source lumineuse (50) en fonction de l'intensité électrique mesurée.
9. Réseau selon la revendication 5, 6, 7 ou 8, caractérisé en ce que le coordinateur (32) comporte un module de communication de haut débit sans fil (42).
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