FR3050299A1 - Dispositif electrique communiquant par ultrasons et procede de controle d'un systeme comprenant un tel dispositif electrique - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif électrique (150) alimenté par un réseau électrique de bâtiment (110) et procédé de contrôle d'un système (100) comprenant un tel dispositif électrique. Le dispositif comporte notamment : - une première interface de communication bidirectionnelle (420) avec un serveur distant (160) ; - une deuxième interface de communication bidirectionnelle (430) avec un équipement électronique (170a, 170b) ; - une unité de traitement de données (410) configurée pour échanger des données avec le serveur distant et l'équipement électronique via la première et la deuxième interface de communication ; caractérisé en ce que la deuxième interface de communication est configurée pour communiquer avec l'équipement électronique selon un protocole de communication par ultrasons.

Description

Dispositif électrique communiquant par ultrasons et procédé de contrôle d’un système comprenant un tel dispositif électrique.

[001] Domaine technique [002] L'invention concerne le domaine des installations électriques, et plus spécifiquement des dispositifs électriques alimentés par un réseau électrique de bâtiment, tels qu’une prise de courant, un interrupteur ou une douille pour ampoule, et permettant notamment à un consommateur d’énergie électrique de surveiller et gérer sa consommation et/ou d’accéder à différents services.

[003] Etat de la technique [004] Les plateformes délivrant des services au sein de bâtiments par l’intermédiaire d’objets connectés se développent dans tous les secteurs dont le secteur résidentiel, tertiaire, collectif et industriel.

[005] Ces plateformes peuvent utiliser les réseaux électriques déployés dans les bâtiments pour communiquer des données au sein d’installations d’utilisateurs et donner accès aux services précités. Pour se faire, les réseaux électriques des bâtiments peuvent comprendre des appareils électriques ayant des fonctions de traitement de données, de communication CPL (Courant Porteur en Ligne), de détection et mesure de paramètres par exemple.

[006] Ces plateformes peuvent permettre de disposer par exemple d'informations variées à propos du bâtiment dans lequel elles sont déployées. Typiquement, ces informations peuvent être relatives à la température intérieure, au taux d’humidité, à la luminosité, à la présence de personnes, à la consommation détaillée d’énergie par usage ou par pièce, etc. De telles informations peuvent être utilisées : en local, directement par l’utilisateur au sein du bâtiment, ou par une unité de gestion locale de l’installation, pour la gestion et la surveillance du bâtiment en temps réel par exemple, et/ou à distance par des opérateurs, notamment de sorte à proposer des services à Γ utilisateur.

[007] A titre purement illustratif, des informations de détection de présence et de luminosité peuvent être récupérées par l’unité de gestion locale de l’installation afin d’actionner par exemple les volets roulants lorsque l’utilisateur n’est pas présent dans le bâtiment ou lorsqu’il fait nuit.

[008] Afin que des opérateurs distants puissent proposer des services adaptés à l’utilisateur, l’installation de l’utilisateur peut être configurée pour échanger des données avec un serveur distant de l’opérateur, via une communication bidirectionnelle. L’opérateur peut ainsi récupérer des informations sur l’installation de l’utilisateur et lui donner accès en retour à des services appropriés comme des services d’optimisation de consommation en énergie, de télésurveillance ou autre.

[009] Il existe différentes solutions qui accomplissent de tels objectifs. Par exemple, une solution existante consiste à utiliser des ampoules de type LED (« Light-Emitting Diode » en langue anglaise, pour Diode ElectroLuminescente DEL) intégrant en leur culot des moyens de contrôle et de gestion (tels qu’un microprocesseur, des capteurs, une mémoire, une interface de communication, etc.) permettant la délivrance de services. Toutefois, les services ne sont alors délivrés et rendus accessibles que lorsque l’ampoule LED est alimentée en électricité.

[010] Or, lorsque l’alimentation de l’ampoule est contrôlée par l’intermédiaire d’un interrupteur (pour commander l’allumage ou non de l’ampoule), l’ampoule n’est pas alimentée en électricité dès que l’interrupteur est passé en position ouverte. De ce fait, les moyens de contrôle et de gestion dans le culot ne peuvent pas, au moins temporairement, donner accès aux services à l’utilisateur. Π se pose ainsi un problème de disponibilité du service selon si l’ampoule est alimentée ou non en électricité.

[011] Ce problème se pose notamment dans les installations électriques respectant la norme NF-C-15-100. En effet, cette norme requière que les installations comprennent un dispositif de commande (type interrupteur ou télérupteur) pour couper la phase entre le disjoncteur de protection situé au niveau du tableau électrique de l’installation et l’ampoule LED. Lorsque l’interrupteur est placé en position ouverte, l’ampoule LED n’est plus alimentée et ne peut plus assurer ses fonctionnalités pour la mise œuvre des services.

[012] Une autre solution existante utilise des moyens de communication basée sur la technologie Li-Fi. Cette technologie est basée sur Futilisation d’ondes lumineuses visibles du spectre électromagnétique en tant qu’ondes porteuses pour la transmission de données. Par exemple, une ampoule LED peut être configurée pour s’allumer et s’éteindre à de très hautes fréquences afin d’établir une liaison de communication optique avec un capteur d’impulsions lumineuses (une photodiode en particulier) apte à détecter les ondes lumineuses émises par l’ampoule LED (par exemple via l’utilisation d’une lumière visible comprise entre la couleur bleue (480 nm, soit 670 THz) et la couleur rouge (650 nm, soit 460 THz)) et à interpréter les données communiquées à hautes fréquences via ces ondes. Les inconvénients de ces moyens de communication sont néanmoins : la faible portée de la technologie Li-Fi (une dizaine de mètres environ), la propagation monodirectionnelle de la porteuse lumineuse (depuis l’émetteur d’ondes lumineuses vers le capteur d’ondes), de telle sorte que pour assurer une voie de retour vers des plateformes de services, les moyens de retour à mettre en place sont complexes et onéreux (ajout de composantes matérielles et logicielles, par exemple pour pouvoir établir une voie de retour via une liaison de communication BlueTooth® ou Wi-Fi), la communication de données est effective uniquement lorsque l’émetteur d’ondes lumineuses est alimenté en électricité, i.e. lorsque l’ampoule LED se trouve dans un état de fonctionnement allumé, ce qui peut s’avérer consommateur d'énergie inutile (par exemple pour pouvoir communiquer des données en cas d’absence de l'usager ou alors qu’il fait jour).

[013] Π existe donc un besoin d’améliorer les solutions existantes, notamment de sorte à ce que les services proposés par les plateformes précitées soient accessibles à tout moment par l’utilisateur, indépendamment de l’état de fonctionnement d’appareils électriques (allumé ou éteint), et ce, de manière transparente et imperceptible pour l’utilisateur.

[014] L’invention vient améliorer la situation actuelle en ce sens.

[015] Résumé de l’invention [016] L’objet de l’invention est de remédier aux inconvénients précités en proposant en particulier une solution technique apte à communiquer à tout moment, au sein d’une installation électrique, des données de manière transparente pour l’utilisateur, c’est-à-dire sans perturber son environnement avec des signaux qui lui sont perceptibles.

[017] A cet effet, un premier aspect de l’invention concerne un dispositif électrique alimenté par un réseau électrique de bâtiment, le dispositif comprenant : - une première interface de communication bidirectionnelle avec un serveur distant ; - une deuxième interface de communication bidirectionnelle avec un équipement électronique ; - une unité de traitement de données configurée pour échanger des données avec le serveur distant et l’équipement électronique via la première et la deuxième interface de communication.

La deuxième interface de communication est remarquable en ce qu’elle est configurée pour communiquer avec l’équipement électronique selon un protocole de communication par ultrasons et l’unité de traitement de données est configurée de sorte à interpréter : - des données reçues du serveur distant et à en communiquer au moins une partie par ultrasons à l’équipement électronique, via la deuxième interface de communication ; et - des données reçues par ultrasons de l’équipement électronique et à en communiquer au moins une partie au serveur distant, via la première interface de communication.

[018] De cette manière, les données reçues et émises par le dispositif sont échangées par ultrasons, c'est-à-dire de manière silencieuse et imperceptible pour un utilisateur. L’unité de traitement de données traite et relaye ainsi des données entre l’équipement électronique et le serveur distant de façon transparente pour F utilisateur, ce qui permet la mise en œuvre d’une plateforme de services sans perturbation perceptible de l’environnement de l’utilisateur (telle que la pollution lumineuse générée par l’allumage inopiné des sources lumineuses de type Li-Fi afin de communiquer des données, notamment en cas d’absence de l’utilisateur ou de conditions diurnes).

[019] Ce dispositif peut servir de passerelle entre : - un réseau haut débit (un réseau étendu IP par exemple) reliant le dispositif et le serveur distant via la première interface de communication bidirectionnelle, et - un réseau de communication sans fil bas débit utilisant les ultrasons pour échanger des données, reliant le dispositif à des capteurs, actionneurs ou autres appareils électroniques tels que des téléphones, ordinateurs, tablettes tactiles, ou autre, via la deuxième interface de communication bidirectionnelle.

[020] De nombreux appareils électroniques tels que les téléphones et tablettes tactiles, sont équipés par défaut de composants de type microphone et haut-parleur, composants qui sont aptes à pouvoir interagir par ondes ultrasonores avec le dispositif. La communication ultrasonore utilisée par le dispositif est ainsi compatible avec de nombreux équipements électroniques sans avoir à leur apporter de modification structurelle et matérielle.

[021] Selon un mode de réalisation avantageux, la deuxième interface de communication émet et reçoit des ultrasons selon une plage de fréquences comprise entre 10 kHz et 10 MHz. Les ondes ultrasonores peuvent ainsi avoir une portée de plusieurs dizaines de mètres dans le bâtiment. La fréquence qui peut être utilisée est préférentiellement une fréquence choisie entre 17 et 22 kHz. Cette plage de fréquence est une bande étroite particulièrement adaptée pour transmettre quelques octets d’informations (des messages de services par exemple) et ainsi d’échanger des données entre le dispositif et l’équipement électronique (un smartphone par exemple) sans gêner les occupants du bâtiment.

[022] Selon un mode de réalisation avantageux, la deuxième interface de communication comporte : - un haut-parleur adapté pour émettre des ultrasons, et - un microphone adapté pour recevoir des ultrasons, tels que des ultrasons émis par l’équipement électronique.

[023] Ces moyens d’émission et de réception d’ultrasons sont peu coûteux et permettent une bonne qualité de transmission et de réception de données via communication par ultrasons.

[024] D’autres réalisations de cette interface de communication peuvent néanmoins être envisagées, avec par exemple l’incorporation dans la deuxième interface de communication d’un générateur piézoélectrique, un émetteur magnétostrictif, ou un émetteur électrostrictif, avec un capteur ultrasonique associé.

[025] Il est noté que le dispositif électrique peut être implanté à différent niveau du réseau électrique du bâtiment. A titre d’exemple, le dispositif électrique est logé au sein d’une prise de courant ou au sein d’un interrupteur du réseau électrique.

[026] Selon une autre réalisation possible, le dispositif électrique peut comprendre des moyens d’intégration à une douille pour ampoule électrique, la douille étant raccordée électriquement au réseau électrique du bâtiment. De cette manière, le dispositif peut être embarqué dans une partie du réseau électrique accessible, pour être installé et raccordé aisément au réseau électrique par l’utilisateur ou un installateur.

[027] Il convient de noter qu’une douille pour ampoule électrique constitue en outre une localisation avantageuse du dispositif. En effet, une douille est souvent située en hauteur pour permettre à l’ampoule qui y sera installée, de fournir un éclairage adapté de la pièce à éclairer. La douille d‘une ampoule peut par exemple être fixée au plafond d’une pièce, sur le haut d’une paroi de mur ou en haut d’un pied de lampe. A partir de cette localisation, les ultrasons seront émis dans toutes les directions et rencontreront moins d’obstacles (tels que des meubles) que si le dispositif était placé à proximité du sol. Cette localisation permet d’assurer une plus grande propagation des ondes ultrasonores émises et une meilleure détection des ondes ultrasonores reçues. La qualité de communication ultrasonore s’en trouve amélioré, surtout pour les équipements électroniques qui se trouvent dans la pièce, dans des pièces proches ou dans une pièce située à un étage supérieur du bâtiment.

[028] Selon encore une autre réalisation possible, le dispositif peut comprendre en outre des moyens d’intégration à un élément de connexion, le moyen de connexion étant adapté pour être connecté électriquement avec une douille pour ampoule électrique et une ampoule électrique.

[029] Dans ce mode de réalisation, l’élément de connexion est placé en intermédiaire entre la douille et l’ampoule électrique, et assure une connexion électrique entre les deux. Le dispositif qui y est logé permet d’assurer les fonctions de communication par ultrasons avec l’équipement électronique. Ce mode de réalisation permet d’intégrer le dispositif au réseau électrique de bâtiment sans modifier le réseau lui-même. L’installation du dispositif par un utilisateur au sein du réseau en est facilitée. Ce mode de réalisation est particulièrement adapté pour associer le dispositif à un réseau électrique préexistant (celui d’une maison ancienne par exemple).

[030] De surcroît, le dispositif peut être installé à différents endroits du réseau électrique, de manière amovible, et notamment au niveau d’une douille situé au plafond d’une pièce. L’utilisateur peut ainsi déplacer facilement le dispositif dans son logement, en fonction de ses besoins de communication de données. Π peut par exemple changer le dispositif de pièce en installant l’élément de connexion entre une douille et une ampoule placées dans une autre pièce de son logement. Cette facilité d’installation et de déplacement du dispositif au sein du réseau électrique du bâtiment participe au confort d’utilisation du dispositif par l’utilisateur.

[031] En variante, le dispositif peut comprendre des moyens d’intégration dans un culot d’ampoule électrique. Selon cette variante, le dispositif est raccordé électriquement au réseau électrique du bâtiment lorsque le culot de l’ampoule électrique dans lequel il est intégré est vissé dans une douille alimentée par ce réseau. Ce mode de réalisation est particulièrement bien adapté au réseau électrique ancien, et permet de bénéficier des fonctions de communication de données par ultrasons sans avoir à modifier substantiellement l’installation électrique préexistante d’un bâtiment (réseau électrique reste inchangé, seule l’ampoule est remplacée).

[032] En variante ou en complément, le dispositif peut comprendre en outre un collecteur d’énergie électromagnétique configuré pour collecter au moins une partie de l’énergie électromagnétique présente dans le bâtiment et la convertir en énergie électrique pour alimenter le dispositif.

[033] Un tel collecteur peut permettre d'abaisser l'empreinte énergétique du dispositif électronique d’une part et, d’autre part, maintenir en mode dégradé le dispositif en cas de perte de toute autre source d’énergie, notamment l’alimentation fournie par le réseau électrique.

[034] L’ invention concerne par ailleurs un système comprenant : - un dispositif électrique tel que celui précité ; - le réseau électrique de bâtiment ; - le serveur distant ; - l’appareil électronique.

Dans le système, le dispositif électrique communique avec l’équipement électronique selon un protocole de communication par ultrasons.

[035] A titre d’exemple, le dispositif peut être installé au sein d’un interrupteur appartenant au réseau électrique ou au sein d’une douille ou culot d’ampoule contrôlé par l’interrupteur.

[036] Pour contrôler l’alimentation continue fournie par le réseau électrique, le système peut comprendre un interrupteur qui est adapté pour contrôler l’allumage de l’ampoule par l’intermédiaire d’une communication d’instructions de pilotage par impulsions électriques ou communication radiofréquence. De cette manière, l’alimentation amenée à l’ampoule et au dispositif n’est pas coupée comme avec un interrupteur classique. Le dispositif électrique reçoit alors continuellement une alimentation.

[037] Cette réalisation ne requière pas qu’une source de lumière soit dans un état de fonctionnement allumée pour que la transmission de données puisse être effective (contrairement à l’état de la technique, comme par exemple l’ampoule LED précitée qui doit être allumée pour que la communication de données se réalise). Ainsi, à tout moment, le dispositif est alimenté et peut communiquer des données au serveur ou par ultrasons à l’équipement électronique, via la première ou la deuxième interface de communication.

[038] Selon un mode de réalisation, le système comporte en outre une ampoule électrique de type LED connectée électriquement au réseau électrique du bâtiment par l’intermédiaire du dispositif électrique.

[039] En variante ou en complément, le système est configuré pour que le réseau électrique fournisse au dispositif électrique une alimentation électrique en courant continu.

[040] En outre, la fourniture d’une alimentation électrique en courant continu permet de s’affranchir des traditionnels convertisseurs AC/DC requis habituellement pour l’alimentation de lampe LED par exemple.

[041] Selon un autre aspect, l’invention porte également sur un procédé de contrôle d’un système tel que celui susmentionné, comprenant les étapes de : - réception de données du serveur distant ; - interprétation des données reçues du serveur distant ; - communication à l’équipement électronique d’au moins une partie des données reçues, selon un protocole de communication par ultrasons.

[042] En outre, le procédé peut comprendre les étapes de : - réception de données de l’équipement électronique selon le protocole de communication par ultrasons ; - interprétation des données reçues de l’équipement électronique ; - communication au serveur distant des données reçues de l’équipement électronique.

[043] En outre, le procédé peut comprendre une étape de détection de fréquences ultrasonores (par balayage de fréquences par exemple) et une étape d’identification d’au moins une fréquence ultrasonore correspondant à une fréquence de communication ultrasonore d’équipement électronique.

[044] La présente invention vise également un programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé précédemment décrit, lorsque ce programme est exécuté par une unité de traitement de données telle qu’un processeur.

[045] Ce programme peut utiliser n’importe quel langage de programmation (par exemple, un langage objet ou autre), et être sous la forme d’un code source interprétable, d’un code partiellement compilé ou d’un code totalement compilé.

[046] Brève description des figures [047] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des figures annexées sur lesquelles : la figure 1 illustre un premier exemple de système comprenant le dispositif électrique de l’invention et permettant de fournir des services à un utilisateur par l’intermédiaire d’une communication de données par ultrasons ; la figure 2 représente un exemple d’implémentation du dispositif électrique de l’invention ; la figure 3 représente un deuxième exemple de système comprenant le dispositif électrique ; la figure 4 représente un troisième exemple de système comprenant le dispositif électrique.

[048] Pour des raisons de clarté, les dimensions des différents éléments représentés sur ces figures ne sont pas en proportion avec leurs dimensions réelles. Sur les figures, des références identiques correspondent à des éléments identiques pour les différents modes de réalisation exposés.

[049] Description détaillée [050] On se réfère tout d’abord à la figure 1 qui illustre un système 100 comprenant le dispositif électrique 150 de l’invention qui est installé dans un bâtiment 110 (qui peut être un logement, un établissement collectif, un site commercial ou industriel par exemple).

[051] Le bâtiment 110 comporte un réseau électrique alimenté par la ligne d’alimentation 120. Le réseau électrique comporte au sein du bâtiment un ensemble de câblages électriques 130 pour alimenter des appareils électriques du bâtiment (prises de courant 142a, 142b, 142c, points lumineux 145, un ou plusieurs interrupteurs 144, équipements électroménagers etc.). Le réseau électrique peut comprendre en outre un tableau électrique 140 intégrant des disjoncteurs associés aux câblages électriques.

[052] Le système 100 comprend en outre un serveur distant 160 et des équipements électroniques tels que le capteur 170a (qui peut être un capteur de température, de présence ou de fumée par exemple) et le téléphone 170b. Le serveur 160 peut être la base d’une plate-forme de services proposée à l’utilisateur du bâtiment par un fournisseur d’énergie, par exemple en vue de lui proposer une tarification adaptée à son comportement de consommation, des optimisations possibles de sa consommation électrique, ou autre. Ce serveur distant peut être installé au sein même du bâtiment 110 ou, comme illustré sur la figure, à l’extérieur du bâtiment comme par exemple au niveau d’un centre de gestion d’un fournisseur d’énergie et/ou de services.

[053] Comme expliqué ci-après, le dispositif électrique 150 est configuré pour pouvoir établir une communication bidirectionnelle avec le serveur distant 160 (par l’intermédiaire d’un réseau étendu notamment) et une communication bidirectionnelle avec un équipement électronique 170a, 170b, la communication avec l’équipement électronique se faisant par le biais d’ultrasons 180, 190a et 190b.

[054] Les ultrasons 180 correspondent aux ultrasons émis par le dispositif 150, formant un flux de données descendant vers des équipements électroniques 170a, 170b aptes à percevoir des ultrasons dans la plage de fréquences précitée.

[055] Les ultrasons 190a et 190b correspondent quant à eux aux ultrasons reçus par le dispositif 150, émis par des équipements 170a, 170b aptes à émettre des ultrasons dans la plage fréquences précitée, formant un flux de données remontant vers le dispositif.

[056] Typiquement, les équipements 170a 170b comportent un haut-parleur et un microphone permettant respectivement d’émettre et de recevoir des données par ultrasons. A cet effet, l’équipement peut comprendre un circuit de traitement de données adaptée pour interpréter les données reçues et à envoyer par ultrasons via le microphone et le haut-parleur de l’équipement.

[057] Les données reçues et émises par le dispositif avec l’équipement électronique sont ainsi échangées de manière silencieuse et imperceptible pour un utilisateur, les ultrasons utilisés pouvant notamment être émis à une fréquence comprise entre 10 kHz et 10 MHz, et notamment entre 17 et 22 kHz (l’oreille humaine ne percevant les sons que dans des fréquences comprises entre 20 Hz et 20 000 Hz).

[058] A la figure 2 est illustré un exemple d’implémentation du dispositif 150 selon l’invention. Il comporte notamment : - une première interface de communication bidirectionnelle 420 avec le serveur distant 160 ; - une deuxième interface de communication bidirectionnelle 430 avec un équipement électronique 170a, 170b ; - une unité de traitement de données 410 configurée pour échanger des données avec le serveur distant 160 et l’équipement électronique 170a, 170b via la première et la deuxième interface de communication.

[059] La deuxième interface de communication est en particulier configurée pour communiquer avec l’équipement électronique 170a, 170b selon un protocole de communication par ultrasons. A cet effet, l’unité de traitement de données est implémentée de sorte à interpréter : - des données reçues du serveur distant 160 et à en communiquer au moins une partie par ultrasons 180 à l’équipement électronique 170a, 170b, via la deuxième interface de communication 420 ; et - des données reçues par ultrasons 190a, 190b de l’équipement électronique et à en communiquer au moins une partie au serveur distant 160, via la première interface de communication 430.

[060] Les données reçues et émises par le dispositif sont échangées à l’intérieur d’une pièce du bâtiment, par ultrasons, sont alors communiquées de manière silencieuse et imperceptible pour un utilisateur présent dans le bâtiment.

[061] L’ unité de traitement de données 410 peut être un circuit comme par exemple : - un processeur apte à interpréter des instructions sous la forme de programme informatique, ou - une carte électronique dont les étapes du procédé de l’invention sont décrites dans le silicium, ou encore - une puce électronique programmable comme une puce FPGA (pour « Field-Programmable Gâte Array » en anglais).

[062] Pour réaliser la communication de données, la deuxième interface de communication 430 peut comporter par exemple : - un haut-parleur 440 adapté pour émettre des ultrasons, et - un microphone 450 adapté pour recevoir des ultrasons émis par des équipements électroniques.

[063] Pour interpréter les données communiquées par ultrasons, l’unité de traitement 410 pilote : le haut-parleur 440 par l’intermédiaire de la deuxième interface de communication 430 pour émettre un flux de données descendant dans le bâtiment 110, via les ondes ultrasonores 180, le microphone 450, qui est de préférence à large spectre sonore, pour recevoir un flux de données remontant par ondes ultrasonores 190a, 190b.

[064] Le haut-parleur 440 et le microphone 430 sont des moyens d’émission-réception sonores qui conviennent pour émettre et recevoir des ultrasons selon une plage de fréquences comprise entre 10 kHz et 10 MHz. Dans cette plage de fréquences, une portée du signal ultrasonore est généralement de plusieurs dizaines de mètres dans un bâtiment, ou tout au moins dans une pièce du bâtiment. La fréquence utilisée peut typiquement être une fréquence de 17 à 22 kHz lorsque les moyens d’émission-réception sonores sont un haut-parleur et un microphone. Ceci est un exemple non limitatif, d’autres moyens d’émission-réception sonores peuvent être utilisés tels qu’un générateur piézoélectrique, un émetteur magnétostrictif, ou un émetteur électrostrictif, avec un capteur ultrasonique associé. Ces moyens sont particulièrement adaptés pour effectuer une communication ultrasonore de données dans la plage de fréquences 10 kHz à 10 MHz, les moyens utilisés pouvant être choisis en fonction du débit d’informations souhaité pour les échanges de données entre le dispositif et l’équipement électronique.

[065] Le dispositif 150 peut jouer le rôle de passerelle entre : - un réseau haut débit (par exemple un réseau étendu de type WAN) reliant le dispositif et le serveur distant 160 via la première interface de communication 160 bidirectionnelle, et - un réseau de communication sans fil, utilisant les ultrasons pour échanger des données, reliant le dispositif à des capteurs 170a, actionneurs ou autres appareils électroniques tels que des téléphones 170b, ordinateurs, tablettes tactiles, ou autre, via la deuxième interface de communication bidirectionnelle.

[066] Les équipements électroniques peuvent communiquer par ultrasons en utilisant par exemple un microphone et un haut-parleur (moyens dont disposent généralement par défaut des équipements tels que des téléphones portables, tablettes tactiles, ordinateurs, etc.).

[067] En outre, le dispositif 150 peut comprendre une mémoire capable de stocker : des instructions permettant la mise en œuvre du procédé de contrôle du système comprenant le dispositif, de données communiquées entre le dispositif, l’équipement électronique et le serveur distant, de paramètres de configuration de fonctionnement du système, de données temporaires pour réaliser les différentes étapes du procédé tel que décrit précédemment et détaillé plus loin.

[068] Lorsque l’unité de traitement 410 exécute le programme informatique à partir des instructions stockées dans la mémoire 460, l’unité 410 met en œuvre : d'une part, les étapes de : o réception de données du serveur distant 160 ; o interprétation des données reçues du serveur distant ; o communication à l’équipement électronique 170a, 170b d’au moins une partie des données reçues, selon un protocole de communication par ultrasons ; d’autre part, les étapes de : - réception de données de l’équipement électronique selon le protocole de communication par ultrasons ; - interprétation des données reçues de l’équipement électronique ; - communication au serveur distant des données reçues de l’équipement électronique.

[069] Au préalable de ces étapes ou au cours de celles-ci, l’unité de traitement 410 peut comprendre une étape de détection de fréquences ultrasonores (par balayage des fréquences comprises entre 10 kHz et 10 MHz par exemple) et une étape d’identification d’au moins une fréquence ultrasonore correspondant à une fréquence de communication ultrasonore d’équipement électronique. Cette fréquence peut par exemple être d’une valeur de 20 kHz.

[070] Ce balayage de fréquences est effectué sur le microphone 450 et/ou le haut-parleur afin de détecter les bonnes fréquences (puissances) en au sein du bâtiment, notamment d’une pièce de ce bâtiment, pour établir une communication par ultrasons avec les équipements électroniques présents.

[071] Le dispositif électrique comprend en outre au moins un moyen d’intégration 10, qui permet d’installer le dispositif dans : une douille, un élément intermédiaire de connexion entre une douille et une ampoule, un culot d’ampoule, ou tout autre appareil électrique alimenté par le réseau tel qu’un interrupteur, une prise de courant, un tableau électrique ou un compteur.

[072] Le moyen d’intégration 10 peut être un moyen d’attache tel qu’un adhésif, une fixation par vis, ou une coopération mécanique par encliquetage.

[073] Sur la figure, la deuxième interface communication 430 est illustrée en liaison avec le haut-parleur 440 et le microphone 450. Toutefois cette réalisation n’est pas limitative. La deuxième interface de communication peut en outre être configurée pour communiquer avec d’autres objets connectés (non illustrés sur les figures) tels qu’une ampoule communicante ou une caméra (par exemple une micro-caméra à vision nocturne). La deuxième interface de communication 430 peut être configurée pour assurer une liaison filaire ou radio avec ces objets connectés (permettant ainsi d’échanger des flux de données image avec une micro caméra infra-rouge par exemple, des informations de détection de présence, de mouvement, d’évolution de contexte telle qu’une ouverture de fenêtre typiquement).

[074] L’unité de traitement de données 410 peut traiter les données échangées avec ces objets connectés de sorte à : utiliser des données audio issus des objets pour : o la reconnaissance de sons (détection de sons, de contenu sonores, leurs directions) pour augmenter la reconnaissance d'usage électrique (exemple aspirateur, cafetière, objet nomade) ; o la reconnaissance vocale (détection de paroles) pour commande vocale, o la détection par ultrasons (présence, mouvement, densité d'occupation des lieux) ; o la détection de contexte à partir de données provenant de plusieurs capteurs ; utiliser des données d’image pour : o la détection de présence (en particulier d’une ou plusieurs personnes, d’un animal, ou autre) ; o la détection de mouvement et de situation (personne debout, assise, couchée, chutée par exemple) ; o la fusion de capteurs (combinaison de données pour déterminer une gestuelle, un contexte typiquement).

[075] Le dispositif électrique 150 peut aussi comprendre un module d’alimentation 490 prévu pour être connecté au réseau de sorte à recevoir une alimentation en énergie électrique. Le module 490 permet d’alimenter les composants électroniques du dispositif 150 pour leur bon fonctionnement.

[076] De préférence, le réseau électrique fournit une alimentation en courant continu au module d’alimentation 490, à une tension typiquement de 48V. Toutefois, si le réseau électrique conduit une autre alimentation électrique, notamment en courant alternatif avec une tension de 220V, le module d’alimentation 490 peut être configuré pour convertir l’alimentation reçue en une alimentation prescrite pour les composants du dispositif, i.e. généralement en courant continu.

[077] Le module 490 peut être configuré pour permettre d’alimenter également un appareil électrique au sein duquel le dispositif est installé via le moyen d’intégration 10 (par exemple dans une ampoule électrique lorsque le dispositif est intégré dans le culot de l’ampoule), ou tout au moins connecté électriquement.

[078] L’unité de traitement 410 peut être configurée pour mesurer une différence de potentiel au niveau du module d’alimentation 490 afin de déterminer la consommation en énergie électrique du dispositif lui-même, et surtout de l’appareil électrique qu’il peut alimenter via le module 490. A titre d’exemple, l’unité de traitement 410 peut mesurer une différence de potentiel au niveau de l’alimentation fournie par le module 490 à une ampoule LED voire une ampoule Halogène DC, et déterminer à partir de la différence mesurée une consommation électrique en temps réel.

[079] En cas de coupure de l’alimentation du réseau reçue par le module 490, le dispositif peut inclure une batterie (chargée par le module 490 lorsque celui-ci est alimenté par le réseau ou par une source de production d’énergie renouvelable annexe, comme un panneau photovoltaïque par exemple) permettant de continuer à assurer le fonctionnement des communications par ultrasons et avec le serveur distant, au moins temporairement. Cette batterie peut en outre permettre d’alimenter temporairement l’appareil électrique via le module 490.

[080] En variante ou en complément, le dispositif 150 comprend un collecteur d’énergie électromagnétique 480 apte à convertir une énergie électromagnétique captée au sein du bâtiment en une énergie électrique pour alimenter le dispositif lui-même, de préférence selon une alimentation en courant continu. Ce collecteur permet d'abaisser l'empreinte énergétique du fonctionnement du dispositif d’une part, et de maintenir en mode dégradé le dispositif en cas de perte de toute autre source d’énergie (i.e. l’alimentation du réseau électrique, l’alimentation d’une source de production annexe et la batterie par exemple).

[081] La première interface de communication 420 est apte à établir une communication bidirectionnelle avec le serveur distant 160. Cette première interface 420 est notamment apte à être connectée au serveur distant par l’intermédiaire d’un réseau étendu et à recevoir des requêtes du serveur distant ou à lui envoyer des requêtes. Ainsi, il est possible de transmettre des interrogations selon un le flux de communication bidirectionnel de données.

[082] Le serveur distant 160, via la première interface de communication 420 du dispositif 150, peut être apte à mettre à jour et paramétrer les programmes informatiques exécutés par l’unité de traitement 410 (et pouvant être stockés dans la mémoire 460), dont : le système d'exploitation de l’unité de traitement 410 ; les pilotes pour opérer avec les première et deuxième interfaces de communication 420, 430 ; les instructions pour : o interpréter les données échangées avec le serveur distant et avec les équipements électroniques, o effectuer des fonctions de comptage de consommation des composants du dispositif et de l’appareil électrique que le module 490 peut alimenter.

[083] Le serveur distant 160 peut aussi collecter des données stockées dans la mémoire 460 par exemple pour faire évoluer les services et offres selon les habitudes de consommation et le comportement de l’utilisateur.

[084] En mode dégradé, il est possible de prévoir d’intégrer un module de communication sans contact (par exemple via une communication en champ proche, nommé en anglais NFC pour « Near Field Communication »). Dans ce cas de figure, un dispositif externe d’un opérateur de maintenance peut permettre de remplacer les programmes et une partie des données de la mémoire 460 via une communication en champ proche avec le module sans contact du dispositif.

[085] On se réfère maintenant à la figure 3 sur laquelle est illustré un exemple d’installation du dispositif au niveau d’un point lumineux du bâtiment 110. Ce point lumineux 145 comprend une ampoule associée avec une douille (non représentée sur la figure) qui est alimentée par le réseau électrique du bâtiment. Cette ampoule peut notamment être alimentée par le réseau via l’interrupteur 144.

[086] Le dispositif peut être intégré à différents niveaux du point lumineux dont : à l’intérieur de la douille, dans un élément de connexion intermédiaire connectant électriquement la douille et l’ampoule, dans le culot de l’ampoule électrique 145.

[087] Pour la réalisation avec élément de connexion, celui-ci peut notamment comprendre : - une première connexion électrique avec la douille qui peut être configurée sous la forme d’un culot à vis ou à baïonnette par exemple, et - une deuxième connexion électrique avec l’ampoule, sous la forme d’une douille à vis ou à baïonnette, permettant d’assurer une connexion électrique amovible entre l’ampoule et la douille.

[088] L’interrupteur 144 peut quant à lui être configuré pour - recevoir une alimentation en courant alternatif du réseau électrique (en provenance d’un câble 130 du réseau) et la convertir en une alimentation en courant continu adaptée pour alimenter directement le dispositif 150.

[089] A cet effet, l’interrupteur peut comprendre un convertisseur AC/DC, qui sur détection du signal électrique fourni par le réseau électrique du bâtiment, converti automatiquement une tension alternative ou continue, selon un niveau de tension continue adaptée pour l’alimentation du dispositif 150. Cette réalisation permet de s’affranchir de la présence d’un convertisseur AC/DC au sein du dispositif, ce qui peut être avantageux si le dispositif est implémenté dans un espace restreint, comme dans le culot ou la douille d’une ampoule électrique.

[090] Alternativement, la fourniture d'énergie électrique pour alimenter le dispositif 150 peut être réalisée par : une alimentation AC en provenance du tableau électrique 140, des batteries préalablement chargées, préférentiellement avec une énergie verte du type photovoltaïque produite localement si l'acheminement par le réseau de distribution électrique du distributeur d’énergie est défaillant, un câble Ethernet POE (pour « Power Over Ethernet » de 48V).

[091] L’interrupteur peut en outre comprendre un module de communication configuré pour : communiquer des données avec le dispositif 150 selon un flux bidirectionnel, par voie filaire (via le câble électrique d’alimentation entre l’interrupteur et le dispositif) ou par voie radio, en vue notamment de relayer les données échangées entre le serveur distant et l’unité de traitement de données 410 du dispositif 150 ; transmettre des requêtes via le flux bidirectionnel entre le serveur distant et le dispositif 150. faire une interrogation des données de consommation stockées dans la mémoire 460 du dispositif, piloter l’ampoule raccordée au dispositif en envoyant à ce dernier des instructions de pilotage de l’ampoule (mise en état allumé ou éteint de l’ampoule, gradation et couleur si l’ampoule ou le dispositif le permet), paramétrer et mettre à jour les programmes et données stockées dans la mémoire 460 du dispositif.

[092] L’interrupteur peut communiquer au dispositif, par impulsions électriques envoyées via la connexion électrique entre l’interrupteur et le dispositif, ou via une communication radiofréquence (de type Wi-Fi, Bluetooth® ou autre), des instructions de pilotage, notamment en vue de contrôler l’allumage de l’ampoule 145. L’interrupteur permet ainsi de piloter l’allumage d’une ampoule sans avoir à couper l’alimentation électrique du dispositif électrique (comme ce serait le cas avec un interrupteur classique). Les communications de données par ultrasons ne sont alors pas interrompues lorsque l’ampoule est éteinte.

[093] Le module de communication de l’interrupteur peut en outre être configuré pour communiquer selon une liaison sans-fil (typiquement de type Wi-Fi ou Bluetooth®) avec d’autres équipements électroniques du bâtiment tels que : des capteurs de paramètres variés (qualité de l’air, humidité, température, fuite d’eau, consommation, etc.), l’ensemble des paramètres mesurés par ces capteurs pouvant être interprétés simultanément afin de déterminer des contextes d’utilisation ou de détection ; et d’actionneurs par exemple de volet roulant, de fuite d’eau, de système de chauffage, etc.

[094] Sur l’exemple illustré à la figure 4, le dispositif 150 est implanté dans un autre appareil électrique du réseau, qui est l’interrupteur 144. Cette localisation du dispositif permet également d’échanger des données par ultrasons avec les équipements 170a et 170b de sorte à faire bénéficier à l’utilisateur de services proposés par le serveur 160, et ce de manière inaudible et imperceptible visuellement.

[095] Le dispositif proposé à également un intérêt économique, car il permet de garder l’infrastructure du réseau électrique existant (le câblage électrique). Ainsi, pour le déploiement d’une plate-forme de service, l'investissement porterait sur simplement sur l’installation d'un appareil électrique (douille, ampoule, interrupteur, prise de courant, élément de connexion douille-ampoule) du réseau comprenant le dispositif douille.

[096] La solution de mise en œuvre de ce couple de dispositifs (400, 300) consiste de façon simple, après s’être assurer de la mise hors tension de l’installation, à déposer l’ampoule, voire la douille et l’interrupteur existant, de les remplacer par l’objet de l’invention, sans modification du câblage existant, d’effectuer le paramétrage et de remettre en service l’installation.

[097] Le dispositif peut être embarqué dans des parties du réseau électrique très accessibles (douilles, ampoules notamment), pour être installé et raccordé aisément au réseau électrique par l’utilisateur ou un installateur.

[098] Le dispositif peut notamment être intégré à des réseaux électrique ancien, et permet de bénéficier des fonctions de communication de données par ultrasons sans avoir à modifier substantiellement l’installation électrique préexistante du bâtiment (réseau électrique reste inchangé, seule l’ampoule nécessite d’être changée par une ampoule embarquant le dispositif en son culot par exemple).

[099] L’ invention a été décrite en référence à des modes de réalisations particuliers qui ne sont pas limitatifs. Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite à titre d’exemple et elle s’étend à d’autres variantes. Par exemple, le dispositif peut être inséré dans un réseau maillé d’éclairage, et créer l'artère principale de communication du bâtiment (le «backbone »). Il peut servir de passerelle entre le réseau haut débit avec le serveur distant et les capteurs / actionneurs locaux à faible empreinte énergétique, ainsi que les interactions homme / machine ou machine / machine et ce en utilisant un protocole de communication en local basé sur les ultrasons.

Claims (15)

1. Revendications

   1. Dispositif électrique (150) alimenté par un réseau électrique (130) de bâtiment (110), le dispositif comprenant : - une première interface de communication bidirectionnelle (420) avec un serveur distant (160) ; - une deuxième interface de communication bidirectionnelle (430) avec un équipement électronique (170a, 170b) ; - une unité de traitement de données (410) configurée pour échanger des données avec le serveur distant et l’équipement électronique via la première et la deuxième interface de communication ; caractérisé en ce que la deuxième interface de communication est configurée pour communiquer avec l’équipement électronique selon un protocole de communication par ultrasons, et en ce que l’unité de traitement de données interprète : - des données reçues du serveur distant et en communique au moins une partie par ultrasons à l’équipement électronique, via la deuxième interface de communication ; et - des données reçues par ultrasons de l’équipement électronique ët en communique au moins une partie au serveur distant, via la première interface de communication.
2. 2. Dispositif électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième interface de communication est adaptée pour émettre et recevoir des ultrasons selon une plage de fréquences comprise entre 10 kHz et 10 MHz.
3. 3. Dispositif électrique selon l’une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la deuxième interface de communication comporte : - un haut-parleur (440) adapté pour émettre des ultrasons, et - un microphone (450) adapté pour recevoir des ultrasons, tels que des ultrasons émis par l’équipement électronique.
4. 4. Dispositif électrique selon l’ime quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comprend en outre des moyens d’intégration (10) au sein d’une douille pour ampoule électrique.
5. 5. Dispositif électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comprend en outre des moyens d’intégration (10) à un élément de connexion adapté pour être connecté électriquement avec une douille pour ampoule électrique et une ampoule électrique (145).
6. 6. Dispositif électrique selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comprend en outre des moyens d’intégration (10) dans un culot d’ampoule électrique (145).
7. 7. Dispositif électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un collecteur d’énergie électromagnétique (480) configuré pour collecter au moins une partie de l’énergie électromagnétique présente dans le bâtiment et la convertir en énergie électrique pour alimenter le dispositif.
8. 8. Système (100) comprenant : - un dispositif électrique (150) alimenté par un réseau électrique (130) de bâtiment (110) ; - un serveur distant (160) ; - un équipement électronique (170a, 170b) ; le dispositif électrique (150) comprenant : - une première interface de communication bidirectionnelle (420) avec ledit serveur distant (160) ; - une deuxième interface de communication bidirectionnelle (430) avec ledit équipement électronique (170a, 170b) ; - une unité de traitement de données (410) configurée pour échanger des données avec ledit serveur distant et ledit équipement électronique via la première et la deuxième interface de communication ; caractérisé en ce que le dispositif électrique communique avec l’équipement électronique selon un protocole de communication par ultrasons ; et en ce que l’unité de traitement de données interprète : - des données reçues du serveur distant et en communique au moins une partie par ultrasons à l’équipement électronique, via la deuxième interface de communication ; et - des données reçues par ultrasons de l’équipement électronique et en communique au moins une partie au serveur distant, via la première interface de communication.
9. 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une ampoule électrique (145) de type LED connectée électriquement au réseau électrique du bâtiment par l’intermédiaire du dispositif électrique.
10. 10. Système selon l’une quelconque des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le dispositif électrique est alimenté en courant continu par le réseau électrique.
11. 11. Système selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, comprenant en outre un interrupteur électrique (144) connecté électriquement au réseau électrique, l’interrupteur étant configuré pour envoyer des instructions de pilotage au dispositif électrique.
12. 12. Procédé de contrôle d’un système selon l’une des revendications 8 à 11, le procédé comprenant les étapes de : - réception par le dispositif électrique de données du serveur distant ; - interprétation par le dispositif électrique des données reçues du serveur distant ; - communication par le dispositif électrique à l’équipement électronique d’au moins une partie des données reçues, selon un protocole de communication par ultrasons.
13. 13. Procédé selon la revendication 12, comprenant en outre les étapes de : - réception par le dispositif électrique de données de l’équipement électronique selon le protocole de communication par ultrasons ; - interprétation par le dispositif électrique des données reçues de l’équipement électronique ; - communication par le dispositif électrique au serveur distant des données reçues de l’équipement électronique.
14. 14. Procédé de contrôle l’une quelconque des revendications 12 et 13, comprenant en outre une étape de détection de fréquences ultrasonores par le dispositif électrique et une étape d’identification d’au moins une fréquence ultrasonore par le dispositif électrique correspondant à une fréquence de communication ultrasonore d’équipement électronique.
15. 15. Produit programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 12 à 14, lorsque ce programme est exécuté par une unité de traitement de données telle qu’un processeur.