FR2826485A1 - Utility meter digital word collection having digital word frame with pre header section information activating receiver mode/sleep mode returning where information destination different receiver. - Google Patents
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Abstract
Description
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"Procédé et système pour augmenter l'autonomie d'un dispositif émetteur-récepteur radio, et dispositif émetteur-récepteur radio de grande autonomie."
La présente invention concerne un procédé pour augmenter l'autonomie d'un dispositif émetteur-récepteur radio ainsi qu'un système mettant en oeuvre un tel procédé. Elle trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine de la collecte des données issues de compteurs d'eau. Mais elle s'applique également pour la collecte de données issues d'autres compteurs d'énergie tels que des compteurs à gaz, électricité ou encore chaleur. Toutefois, l'invention est d'un cadre plus large puisqu'elle peut s'appliquer au transfert des données issues de capteurs et dispositifs de mesure de grandeurs physiques telles que les vibrations, les contraintes, les températures par exemple. "Method and system for increasing the autonomy of a radio transmitter-receiver device, and radio transmitter-receiver device with great autonomy."
The present invention relates to a method for increasing the autonomy of a radio transceiver device as well as to a system implementing such a method. It finds a particularly interesting application in the field of collecting data from water meters. However, it also applies to the collection of data from other energy meters such as gas, electricity or heat meters. However, the invention is of a broader scope since it can be applied to the transfer of data from sensors and devices for measuring physical quantities such as vibrations, stresses, temperatures for example.
D'une façon générale, la dérégulation et la privatisation dans le domaine de l'eau, du gaz et de l'électricité imposent aux producteurs, distributeurs et gestionnaires d'énergie d'améliorer la qualité du service fournit auprès des usagers, de réduire les coûts de façon à maintenir ou développer leur part de marché. In general, deregulation and privatization in the field of water, gas and electricity require producers, distributors and energy managers to improve the quality of the service provided to users, to reduce costs in order to maintain or develop their market share.
Actuellement, la plupart des compteurs d'énergie utilisés nécessitent le déplacement d'un opérateur à l'endroit où est installé le compteur pour un prélèvement manuel sur site. Currently, most of the energy meters used require the movement of an operator to the place where the meter is installed for manual sampling on site.
On connaît des systèmes de télérelevé d'eau par exemple utilisant des transmetteurs radio alimentés par le secteur. Or, l'alimentation par secteur n'est toujours pas disponible et peut également se poser le problème de facturation à l'abonné de l'électricité consommée par les transmetteurs radio. Pour ce faire, il Water remote reading systems are known for example using radio transmitters supplied by the sector. However, power supply by sector is still not available and can also pose the problem of billing the subscriber for the electricity consumed by radio transmitters. To do this, it
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existe des transmetteurs alimentés par batterie et fonctionnant selon des cycles de sommeil et de réveil afin de limiter la consommation d'énergie. Un tel transmetteur se réveille périodiquement pour détecter une requête ou un message le concernant. C'est le principe du fenêtrage en réception ("reception polling" en langue anglaise). battery-powered transmitters exist that operate on sleep and wake cycles to limit energy consumption. Such a transmitter wakes up periodically to detect a request or a message relating to it. This is the principle of windowing in reception ("reception polling" in English).
Généralement, les trames émises sont constituées d'un préambule ou entête ("pre-header"), suivi des données à transmettre. Par exemple, le préambule est constitué d'une suite de 0 et de 1 successifs, émis à un débit de transmission fixe. La durée du préambule est supérieure à la période de fenêtrage constituée d'une phase de sommeil et d'une phase d'écoute du canal de transmission. Ainsi, on est sûr d'avoir une zone de recouvrement entre une phase d'écoute et le préambule. Generally, the frames sent consist of a preamble or header ("pre-header"), followed by the data to be transmitted. For example, the preamble consists of a series of successive 0s and 1s, issued at a fixed transmission rate. The duration of the preamble is greater than the windowing period consisting of a sleep phase and a phase of listening to the transmission channel. Thus, we are sure to have an overlap zone between a listening phase and the preamble.
En fonction du signal détecté lors de la phase d'écoute, le matériel enclenche le processus complet de réception des données et répond à la requête ou retourne dans son état de sommeil. Un tel procédé est par exemple mis en oeuvre dans le protocole Mbus radio. Depending on the signal detected during the listening phase, the equipment initiates the complete data reception process and responds to the request or returns to its sleep state. Such a method is for example implemented in the Mbus radio protocol.
Cependant, un tel protocole présente de nombreuses limites : - les transmissions étant asynchrones, le matériel destinataire ne connaît pas l'instant où les données sont disponibles ; ainsi à l'issue de la phase d'écoute et lorsqu'un préambule a été détecté, le processus complet de réception débute par une phase d'attente des données. La durée de cette phase d'attente est liée à l'occurrence du fenêtrage relativement au préambule ; en particulier, si l'occurrence a lieu juste au début du préambule, le matériel destinataire doit attendre la durée complète du préambule avant d'avoir accès aux données ; le matériel consomme donc However, such a protocol has many limits: - the transmissions being asynchronous, the recipient equipment does not know the moment when the data is available; thus at the end of the listening phase and when a preamble has been detected, the complete reception process begins with a data waiting phase. The duration of this waiting phase is linked to the occurrence of windowing relative to the preamble; in particular, if the occurrence takes place just at the start of the preamble, the recipient material must wait for the complete duration of the preamble before having access to the data; the material therefore consumes
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de l'énergie inutilement pendant un temps qui peut durer plusieurs secondes ; - lorsque plusieurs matériels radio sont à portée, l'envoi d'un message à un équipement en particulier, sera interprété par la totalité des matériels et aura pour conséquence de provoquer le déclenchement du processus complet de réception de la totalité des matériels ; les matériels non concernés par le message consomment inutilement ; ce phénomène de mise en oeuvre ou réveil intempestif a des conséquences irrémédiables sur les performances globales des produits, par exemple une réduction de l'autonomie dans des proportions considérables, en fonction de l'architecture du réseau. energy unnecessarily for a time which can last several seconds; - when several radio devices are in range, the sending of a message to a particular device will be interpreted by all the devices and will have the consequence of triggering the complete process of receiving all the devices; materials not affected by the message consume unnecessarily; this untimely implementation or awakening phenomenon has irreversible consequences on the overall performance of the products, for example a reduction in autonomy in considerable proportions, depending on the architecture of the network.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités en proposant un protocole de communication minimisant les conséquences des réveils intempestifs et de ce fait d'optimiser notamment la consommation d'énergie. The object of the present invention is to remedy the aforementioned drawbacks by proposing a communication protocol minimizing the consequences of untimely awakening and, therefore, in particular of optimizing energy consumption.
L'invention a encore pour but d'améliorer en qualité et quantité le service fourni par une société de télérelevé. The invention also aims to improve the quality and quantity of the service provided by a remote reading company.
On atteint les objectifs ci-dessus avec un procédé pour augmenter l'autonomie d'une pluralité de dispositifs émetteur-récepteurs radio fonctionnant en réseau et selon un mode d'attente et un mode actif. Le mode d'attente est constitué d'une alternance périodique d'une phase de sommeil de faible consommation et d'une phase d'écoute pour la détection d'un signal incident. The above objectives are achieved with a method for increasing the autonomy of a plurality of radio transceiver devices operating in a network and according to a standby mode and an active mode. The standby mode consists of a periodic alternation of a sleep phase of low consumption and a listening phase for the detection of an incident signal.
Au cours du mode actif, le dispositif émetteurrécepteur, relié à au moins un compteur d'énergie ou capteur, est apte à recevoir des commandes et transmettre des données relatives à la consommation d'énergie mesurée par ce compteur ou relatives à une During active mode, the transmitter-receiver device, connected to at least one energy meter or sensor, is capable of receiving commands and transmitting data relating to the energy consumption measured by this meter or relating to a
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grandeur physique mesurée par ce capteur. Le signal incident comprend un préambule suivi d'une trame de données. Selon l'invention, on introduit dans le préambule du signal incident, une information destinée à la mise en oeuvre du mode actif d'au moins un dispositif émetteur-récepteur donné, afin de permettre aux dispositifs émetteur-récepteurs non concernés par le signal incident de retourner immédiatement en mode d'attente, en leur évitant ainsi une phase d'écoute prolongée. physical quantity measured by this sensor. The incident signal includes a preamble followed by a data frame. According to the invention, information intended for the implementation of the active mode of at least one given transceiver device is introduced into the preamble of the incident signal, in order to allow transceiver devices not concerned by the incident signal immediately return to standby mode, thus avoiding an extended listening phase.
D'une part, lorsqu'un dispositif émetteur-récepteur en phase d'écoute détecte le préambule d'un signal incident, il se maintient en phase d'écoute prolongée jusqu'à la détection de ladite information, analyse cette information, et retourne en mode d'attente si le signal incident ne lui est pas destiné. Et d'une autre part, lorsqu'un dispositif émetteur-récepteur en phase d'écoute détecte le préambule d'un signal incident, il se maintient en phase d'écoute prolongée jusqu'à la détection de ladite information, analyse cette information, et déclenche un processus de mode actif si le signal incident lui est destiné. On the one hand, when a transceiver device in the listening phase detects the preamble of an incident signal, it remains in the extended listening phase until the detection of said information, analyzes this information, and returns in standby mode if the incident signal is not intended for it. And on the other hand, when a transceiver device in the listening phase detects the preamble of an incident signal, it remains in the extended listening phase until the detection of said information, analyzes this information, and initiates an active mode process if the incident signal is intended for it.
Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, le processus de mode actif peut consister à rester en phase d'écoute jusqu'à la réception de la trame de données au cours de laquelle le dispositif est en mode actif. Mais, selon un autre mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, le processus de mode actif peut consister à retourner à la phase de sommeil pendant le préambule et puis à enclencher le mode actif au moment de la réception de la trame de données. Pour ce faire, le dispositif émetteur-récepteur comprend des moyens pour assurer une synchronisation avec le préambule du signal According to an embodiment of the invention, the active mode process can consist in remaining in the listening phase until the reception of the data frame during which the device is in active mode. However, according to another preferred embodiment of the invention, the active mode process can consist in returning to the sleep phase during the preamble and then in activating the active mode when the data frame is received. . To do this, the transceiver device comprises means for ensuring synchronization with the preamble of the signal.
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incident de façon à enclencher une phase de sommeil jusqu'au début de la réception de la trame de données. incident so as to initiate a sleep phase until the start of reception of the data frame.
Avec le procédé selon l'invention, un matériel radio n'est pas obligé d'attendre l'arrivée de la trame de données pour savoir si les données lui sont destinées. Ainsi les matériels non concernés peuvent rapidement retourner en phase d'attente en économisant les batteries les alimentant. On optimise donc la consommation d'énergie de chaque dispositif radio, ce qui permet d'augmenter leur autonomie. Pour assurer l'occurrence entre l'information et une phase d'écoute d'un dispositif, on introduit l'information de façon répétitive ou de préférence périodique dans le préambule du signal incident et on fait en sorte que la durée de transmission de cette information soit inférieure à la durée de la phase d'écoute. En outre, on transmet l'information à une vitesse supérieure ou égale à la vitesse de transmission des autres bits du préambule. With the method according to the invention, radio equipment is not obliged to wait for the arrival of the data frame to know whether the data is intended for it. Thus the equipment not concerned can quickly return to the waiting phase while saving the batteries supplying them. We therefore optimize the energy consumption of each radio device, which increases their autonomy. To ensure the occurrence between the information and a listening phase of a device, the information is introduced repeatedly or preferably periodically in the preamble of the incident signal and the duration of transmission of this information is ensured. information is less than the duration of the listening phase. In addition, the information is transmitted at a speed greater than or equal to the transmission speed of the other bits of the preamble.
A titre d'exemple, pour un préambule constitué de séquences alternées de 0/1 ou 1/0 à une vitesse de 2400 bauds, on intègre l'information sous forme d'un nombre binaire de 16 bits transmis à une vitesse de 9600 bauds toutes les huit séquences alternées de 0/1 ou 1/0. De préférence, l'information comprend un nombre prédéterminé de bits de poids faible de l'adresse du dispositif émetteur-récepteur concerné. For example, for a preamble consisting of alternating sequences of 0/1 or 1/0 at a speed of 2400 baud, we integrate the information in the form of a 16-bit binary number transmitted at a speed of 9600 baud every eight alternating sequences of 0/1 or 1/0. Preferably, the information comprises a predetermined number of least significant bits of the address of the transceiver device concerned.
Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, l'information comprend en outre des bits de test de cohérence de cette information. According to an advantageous embodiment of the invention, the information also comprises bits for testing the consistency of this information.
Elle peut aussi comprendre des bits de fonctionnalités ayant pour but d'enclencher des fonctions prédéterminées au sein du dispositif émetteurrécepteur concerné. Ces fonctions peuvent consister en It can also include functionality bits intended to activate predetermined functions within the relevant transceiver device. These functions may consist of
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une mesure de niveau de puissance du signal incident de façon à permettre l'élaboration d'une stratégie de réponse en conséquence. Par exemple, une redondance des réponses ou encore un refus de réponse lorsque la puissance est trop faible, par perturbation du canal de transmission. En fonction des éléments contenus dans l'information, on peut aussi enclencher une phase de sommeil longue durée ou encore engendrer un signal réponse prioritaire. a measurement of the power level of the incident signal so as to allow the development of a response strategy accordingly. For example, a redundancy of responses or even a refusal of response when the power is too low, by disturbing the transmission channel. Depending on the elements contained in the information, it is also possible to initiate a long-term sleep phase or even generate a priority response signal.
D'un point de vue dispositif, l'émetteur-récepteur peut avantageusement comprendre :
des moyens pour détecter, au cours d'une phase d'écoute, le préambule du signal incident de façon à maintenir cette phase d'écoute, des moyens pour détecter, au cours de cette phase d'écoute maintenue, une information incluse dans le préambule du signal incident et transmise à une vitesse supérieure à celle des autres éléments du préambule,
des moyens d'analyse de l'information, et des moyens pour passer en phase d'écoute prolongée jusqu'à la lecture d'une trame de données, pour retourner en mode d'attente ou pour passer en phase de sommeil jusqu'à l'arrivée d'une trame de données, en fonction des éléments compris dans ladite information. From a device point of view, the transceiver can advantageously include:
means for detecting, during a listening phase, the preamble of the incident signal so as to maintain this listening phase, means for detecting, during this maintained listening phase, information included in the preamble of the incident signal and transmitted at a speed higher than that of the other elements of the preamble,
means for analyzing information, and means for entering the extended listening phase until the reading of a data frame, for returning to the standby mode or for entering the sleep phase until the arrival of a data frame, depending on the elements included in said information.
Ce dispositif peut également posséder des moyens de connexion à au moins un capteur, en particulier un compteur d'énergie à impulsion, des moyens de comptage pour comptabiliser des impulsions provenant de ce compteur à impulsions, et des moyens pour diagnostiquer l'usure des piles l'alimentant. This device may also have means for connection to at least one sensor, in particular a pulse energy meter, counting means for counting pulses coming from this pulse counter, and means for diagnosing the wear of the batteries. the feeding.
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Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un système de relevé de données en réseau issues d'une pluralité de compteurs d'énergie par ondes radio mettant en oeuvre un protocole selon le procédé décrit ci-dessus. Selon l'invention, le système comprend : - un dispositif émetteur-récepteur radio relié à au moins un compteur d'énergie, un concentrateur pour gérer une pluralité de dispositif émetteur-récepteur radio selon le protocole, un superviseur pour gérer une pluralité de concentrateurs, ce superviseur étant apte à gérer directement au moins un dispositif émetteur- récepteur, et un poste central pour gérer au moins un superviseur. According to another aspect of the invention, a system for reading network data from a plurality of energy meters by radio waves is proposed, implementing a protocol according to the method described above. According to the invention, the system comprises: - a radio transmitter-receiver device connected to at least one energy meter, a concentrator for managing a plurality of radio transmitter-receiver devices according to the protocol, a supervisor for managing a plurality of concentrators , this supervisor being able to directly manage at least one transceiver device, and a central station for managing at least one supervisor.
Avec un tel système, on peut réaliser des relevés automatiques. On évite des problèmes de câblage, ce qui simplifie considérablement l'installation et la maintenance et permet une réduction des coûts par compteur. Bien évidemment, les tournées sur site deviennent exceptionnelles, donc pas de clients dérangés. Ce système permet d'offrir de nombreux services tels que la suppression des factures estimées ou encore la détection des fuites. De préférence le protocole de communication entre les différents éléments est bi-directionnel et intègre des processus d'acquittement des messages transmis. Le système peut comprendre une liaison GSM ou par réseau téléphonique commuté entre le poste central et le superviseur. With such a system, automatic readings can be made. Wiring problems are avoided, which considerably simplifies installation and maintenance and reduces costs per meter. Obviously, on-site tours become exceptional, so no disturbed customers. This system offers many services such as deleting estimated invoices or even detecting leaks. Preferably, the communication protocol between the different elements is bi-directional and includes processes for acknowledging the messages transmitted. The system can include a GSM or telephone network connection between the central station and the supervisor.
Avantageusement, le poste central peut comprendre des moyens pour détecter l'usure des piles alimentant les dispositifs émetteur-récepteurs. Advantageously, the central station can include means for detecting the wear of the batteries supplying the transceiver devices.
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D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un système selon l'invention ; - la figure 2 est un diagramme illustrant les signaux émis par un concentrateur et le protocole de réception d'un transmetteur selon l'art antérieur ; et - la figure 3 est un diagramme schématique illustrant le signal émis par un concentrateur selon l'invention et le protocole de réception mis en oeuvre dans deux dispositifs émetteurs- récepteurs selon l'invention. Other advantages and characteristics of the invention will appear on examining the detailed description of a mode of implementation in no way limiting, and the appended drawings in which: - Figure 1 is a schematic view of a system according to the invention; - Figure 2 is a diagram illustrating the signals transmitted by a concentrator and the reception protocol of a transmitter according to the prior art; and - Figure 3 is a schematic diagram illustrating the signal transmitted by a concentrator according to the invention and the reception protocol implemented in two transceiver devices according to the invention.
En référence à la figure 1 on va maintenant décrire le schéma architectural d'un réseau de télérelevé selon l'invention. Le système selon l'invention met en oeuvre une communication sans fil entre un émetteur-récepteur 6 ou 7 connecté à des compteurs 8,9, 10 ou 11 et un superviseur 3, ce système constitue un réseau automatique de relève à distance de compteurs (en anglais, AMR pour Automatic Meter Reading). Les compteurs 8 à 11 sont par exemple des compteurs d'eau. Un émetteur-récepteur 6 ou 7 peut contrôler deux compteurs d'eau tels qu'un compteur d'eau froide et un compteur d'eau chaude. Le superviseur 3 peut être également en communication avec des émetteurs-récepteurs de type 6 ou 7 (non représentés sur le schéma). Referring to Figure 1 we will now describe the architectural diagram of a remote reading network according to the invention. The system according to the invention implements wireless communication between a transceiver 6 or 7 connected to meters 8, 9, 10 or 11 and a supervisor 3, this system constitutes an automatic network for remote reading of meters ( in English, AMR for Automatic Meter Reading). The meters 8 to 11 are for example water meters. A transceiver 6 or 7 can control two water meters such as a cold water meter and a hot water meter. Supervisor 3 can also be in communication with type 6 or 7 transceivers (not shown in the diagram).
Cependant, compte tenu de la portée des matériels et pour des raisons d'efficacité, on intercale des concentrateurs 4 ou 5 entre le superviseur 3 et les émetteurs-récepteurs du réseau. Ces concentrateurs 4 ou However, given the range of the equipment and for reasons of efficiency, concentrators 4 or 5 are interposed between the supervisor 3 and the network transceivers. These concentrators 4 or
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5 jouent notamment un rôle de répétiteur et de multiplexeur. 5 play in particular the role of repeater and multiplexer.
Le superviseur 3 est en relation avec un poste central 1 distant. Ce poste central 1 peut être un micro-ordinateur équipé de moyens conventionnels de gestion à distance d'un réseau transmetteur. The supervisor 3 is in contact with a remote central station 1. This central station 1 can be a microcomputer equipped with conventional means of remote management of a transmitting network.
La liaison 2 entre le superviseur 3 et le poste central 1 peut être une liaison sans fil GSM ou alors une liaison filaire à travers le réseau téléphonique commuté. The link 2 between the supervisor 3 and the central station 1 can be a GSM wireless link or a wired link through the switched telephone network.
Chaque compteur 8,9, 10 ou 11 est un compteur à impulsions. L'émetteur-récepteur 6 ou 7 enregistre la quantité d'eau consommée en mémorisant toute impulsion des compteurs sous son contrôle. Each counter 8, 9, 10 or 11 is a pulse counter. The transceiver 6 or 7 records the amount of water consumed by memorizing any pulse from the meters under its control.
L'émetteur-récepteur 6 ou 7 est de type radiofréquence à faible puissance selon la norme EN300-220 et doté d'interfaces standards (interrupteur ILS à contact de type reed) pour la connexion avec deux compteurs. Le message transmis par cet émetteur-récepteur est composé de la valeur de la consommation, du numéro de série de l'émetteur-récepteur et des données relatives à l'état de marche de cet émetteur-récepteur. En réponse à une requête, le message est transmis vers le concentrateur 4 selon un protocole de communication bi-directionnel. Le concentrateur 4 remonte ensuite le message vers le superviseur 3, ce dernier pouvant gérer jusqu'à 2000 compteurs au moyen de 40 concentrateurs disposés sur sept niveaux. Le superviseur 3 a pour fonction l'initialisation du réseau, la gestion des transmissions au sein du réseau, la collecte de données provenant des émetteurs-récepteurs 6 et 7, ces données pouvant être des valeurs de consommation, des numéros de série, des alarmes,... Le superviseur 3 a aussi pour fonction la The transceiver 6 or 7 is of the low power radio frequency type according to standard EN300-220 and equipped with standard interfaces (ILS switch with reed type contact) for connection with two meters. The message transmitted by this transceiver is composed of the consumption value, the serial number of the transceiver and the data relating to the operating status of this transceiver. In response to a request, the message is transmitted to the concentrator 4 according to a two-way communication protocol. The concentrator 4 then sends the message back to the supervisor 3, the latter being able to manage up to 2000 counters by means of 40 concentrators arranged on seven levels. The supervisor 3 has for function the initialization of the network, the management of the transmissions within the network, the collection of data coming from the transceivers 6 and 7, this data being able to be consumption values, serial numbers, alarms , ... Supervisor 3 also has the function of
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configuration automatique du réseau pendant la phase d'initialisation. Le superviseur 3 gère les appels des concentrateurs. Le poste central 1 comprend notamment des outils pour le traitement des données stockées dans le superviseur 3 afin de vérifier l'état du réseau, l'état de batterie de chaque émetteur-récepteur, d'éventuelles fuites d'eau ou encore d'éventuelles tentatives de fraude. automatic network configuration during the initialization phase. Supervisor 3 manages calls from the hubs. The central station 1 notably includes tools for processing the data stored in the supervisor 3 in order to check the state of the network, the battery state of each transceiver, any water leaks or even possible fraud attempts.
Le protocole de communication entre les différents éléments du réseau permet la transmission de trames comprenant l'adresse de l'élément émetteur et l'adresse de l'élément récepteur. Afin d'éviter les phénomènes de collision de trames, les matériels ne transmettent des données que sur ordre issu du superviseur 3. Pour ce faire, la communication est bidirectionnelle avec confirmation de toutes requêtes émises de façon à éviter la perte de données. De façon conventionnelle chaque trame est terminée par des bits de contrôle cyclique par redondance (CRC). Le protocole de communication selon l'invention est remarquable par le fait qu'il est formaté de façon à optimiser la consommation d'énergie dans chaque émetteur-récepteur. The communication protocol between the various elements of the network allows the transmission of frames comprising the address of the transmitting element and the address of the receiving element. In order to avoid frame collision phenomena, the equipment transmits data only on an order from the supervisor 3. To do this, the communication is bidirectional with confirmation of all requests sent so as to avoid data loss. Conventionally, each frame is terminated by cyclic redundancy check (CRC) bits. The communication protocol according to the invention is remarkable in that it is formatted so as to optimize the energy consumption in each transceiver.
On va maintenant décrire le protocole de communication selon l'invention en se référant aux figures 2 et 3. We will now describe the communication protocol according to the invention with reference to FIGS. 2 and 3.
La figure 2 représente un protocole de communication suivant l'art antérieur. Le diagramme 15 représente un signal émis par un émetteur de l'art antérieur et le diagramme 17 représente l'état de fonctionnement d'un récepteur de l'art antérieur. Le signal 15 est composé d'un préambule 12 composé d'une suite binaire de 0 et de 1 successifs, suivie d'une trame de données 14. Le récepteur de l'art antérieur fonctionne suivant le FIG. 2 represents a communication protocol according to the prior art. Diagram 15 represents a signal emitted by a transmitter of the prior art and diagram 17 represents the operating state of a receiver of the prior art. The signal 15 is composed of a preamble 12 composed of a binary sequence of successive 0 and 1, followed by a data frame 14. The receiver of the prior art operates according to the
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principe du fenêtrage en réception. Selon ce principe, le diagramme 17 comprend une première partie 16 dans laquelle le récepteur est alternativement en état de sommeil (état bas) et en état d'écoute (état haut). La période de fenêtrage est constituée par une phase de sommeil et une phase d'écoute. Pour assurer l'occurrence entre une phase d'écoute de la partie 16 et le préambule 12 du signal 15, la durée du préambule 12 est supérieure à la période de fenêtrage. De ce fait, lorsque l'occurrence ce produit, c'est à dire que le diagramme 17 est à l'état haut en présence du préambule 12, le récepteur entre dans une phase 18. Cette phase 18 correspond en fait à une phase d'écoute prolongée jusqu'à la fin du préambule 12. Ainsi pour tout récepteur de l'art antérieur recevant le signal 15, il existe une phase 18 qui est plus ou moins grande et qui correspond à une consommation d'énergie non négligeable. windowing principle in reception. According to this principle, the diagram 17 comprises a first part 16 in which the receiver is alternately in a sleep state (low state) and in a listening state (high state). The windowing period is made up of a sleep phase and a listening phase. To ensure the occurrence between a phase of listening to the part 16 and the preamble 12 of the signal 15, the duration of the preamble 12 is greater than the windowing period. Therefore, when the occurrence of this product, that is to say that the diagram 17 is in the high state in the presence of the preamble 12, the receiver enters a phase 18. This phase 18 in fact corresponds to a phase d extended listening until the end of the preamble 12. Thus for any receiver of the prior art receiving the signal 15, there is a phase 18 which is more or less large and which corresponds to a non-negligible energy consumption.
C'est seulement à la réception de la trame de données 14 que le récepteur de l'art antérieur détermine l'adresse destinataire contenue dans la trame de données 14. Si cette adresse destinataire est la sienne, le récepteur de l'art antérieur traite l'ensemble des données contenues dans la trame de données 14. Par contre, si l'adresse destinataire ne le concerne pas, le récepteur de l'art antérieur quitte la phase de traitement 20 et entre en phase de sommeil. It is only upon receipt of the data frame 14 that the receiver of the prior art determines the recipient address contained in the data frame 14. If this recipient address is his, the receiver of the prior art processes all the data contained in the data frame 14. On the other hand, if the recipient address does not concern it, the receiver of the prior art leaves the processing phase 20 and enters the sleep phase.
La présente invention permet d'éliminer les phases 18 et 20 pour un récepteur non concerné par la trame de données 14 afin d'optimiser l'autonomie de la batterie alimentant le récepteur. The present invention eliminates phases 18 and 20 for a receiver not concerned by the data frame 14 in order to optimize the autonomy of the battery supplying the receiver.
Sur la figure 3, les diagrammes 19, 21,23 et 25 sont conformes à un procédé selon l'invention. Le diagramme 19 représente un signal émis par exemple par le concentrateur 4 de la figure 1. On distingue un In FIG. 3, the diagrams 19, 21, 23 and 25 are in accordance with a method according to the invention. Diagram 19 represents a signal emitted for example by the concentrator 4 of FIG. 1. There is a
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nouveau préambule 22 suivi de la trame de données 14. Le préambule 22 est caractérisé par une insertion périodique d'une information 32 entre des séries alternées de 0 et de 1 par exemple. Les séries alternées de 0 et de 1 sont transmises à une vitesse de 2400 bauds alors que l'information 32 est transmise à un débit de 9600 bauds. Cette information 32 est un motif constitué de 16 bits disposés régulièrement à la suite de 8 séquences alternées de 0 et de 1. Le préambule 22 est donc composé de la répétition d'un bloc constitué par 16 bits de 0 et 1 alternés transmis à un débit de 2400 bauds suivis de 16 bits d'information transmis à un débit de 9600 bauds. D'une façon générale, l'information occupe 20 % du préambule total. L'homme du métier comprendra aisément que les caractéristiques de l'information 32 peuvent être déterminées de façon à ce que cette information 32 occupe un pourcentage autre que 20%. new preamble 22 followed by the data frame 14. The preamble 22 is characterized by a periodic insertion of information 32 between alternating series of 0 and 1 for example. The alternating series of 0 and 1 are transmitted at a speed of 2400 baud while information 32 is transmitted at a speed of 9600 baud. This information 32 is a pattern consisting of 16 bits arranged regularly following 8 alternating sequences of 0 and 1. The preamble 22 is therefore composed of the repetition of a block consisting of 16 bits of 0 and 1 alternating transmitted to a 2400 baud rate followed by 16 bits of information transmitted at a rate of 9600 baud. In general, information occupies 20% of the total preamble. Those skilled in the art will readily understand that the characteristics of the information 32 can be determined so that this information 32 occupies a percentage other than 20%.
A titre d'exemple, le concentrateur 4 envoie un message, représenté par le diagramme 19 sur la figure 3, destiné à l'émetteur-récepteur 6 uniquement. Mais ce message atteint également l'émetteur-récepteur 7 disposé proche de l'émetteur-récepteur 6. By way of example, the concentrator 4 sends a message, represented by diagram 19 in FIG. 3, intended for the transceiver 6 only. But this message also reaches the transceiver 7 placed close to the transceiver 6.
Le diagramme 21 correspond à l'état de fonctionnement de l'émetteur-récepteur 7 selon l'invention, cet émetteur-récepteur n'étant pas le destinataire du message envoyé par le concentrateur 4. Diagram 21 corresponds to the operating state of the transceiver 7 according to the invention, this transceiver not being the recipient of the message sent by the concentrator 4.
Les diagrammes 23 et 25 correspondent à deux états de fonctionnement possibles de l'émetteur-récepteur 6 selon l'invention, cet émetteur-récepteur étant le destinataire du message envoyé par le concentrateur 4. Diagrams 23 and 25 correspond to two possible operating states of the transceiver 6 according to the invention, this transceiver being the recipient of the message sent by the concentrator 4.
Sur les diagrammes 21 à 25, lorsqu'un dispositif émetteur-récepteur n'est pas dans un mode actif 20 correspondant à un traitement de données, il se trouve In diagrams 21 to 25, when a transceiver device is not in an active mode 20 corresponding to data processing, it is found
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dans un mode d'attente 16 selon le principe de fenêtrage : un état bas correspondant à une phase de sommeil et un état haut correspondant à une phase d'écoute. Pendant la phase d'écoute, chaque dispositif vérifie s'il capte une série de bits alternés 0/1. Dans l'affirmatif, chaque dispositif émetteur-récepteur 6 ou 7 maintient la phase d'écoute jusqu'à la réception de l'information 32. in a standby mode 16 according to the windowing principle: a low state corresponding to a sleep phase and a high state corresponding to a listening phase. During the listening phase, each device checks whether it picks up a series of 0/1 alternating bits. If so, each transceiver device 6 or 7 maintains the listening phase until the information 32 is received.
Avantageusement, chaque dispositif selon l'invention comprend des moyens pour analyser la vitesse de transmission des bits transmis et des moyens pour analyser l'information 32. Cette information est par exemple composée de huit bits de poids faible de l'adresse du dispositif destinataire, ceci permettant de distinguer 256 dispositifs différents. L'information comprend également quatre bits de test de cohérence portant uniquement sur l'information et quatre autre bits de fonctionnalités diverses qui seront précisées ultérieurement. Advantageously, each device according to the invention comprises means for analyzing the speed of transmission of the transmitted bits and means for analyzing information 32. This information is for example composed of eight least significant bits of the address of the recipient device, this makes it possible to distinguish 256 different devices. The information also includes four bits of consistency test relating solely to the information and four other bits of various functionalities which will be specified later.
Ainsi la phase d'écoute débute par une mesure de niveau de puissance, un traitement de bruit et une caractérisation du débit des données reçues. Cette caractérisation consiste à analyser le signal reçu par détection de deux fronts successifs espacés d'un intervalle de temps multiple de 104 microsecondes par exemple. Cette opération offre rapidement, au bout de 6.5 ms en moyenne, un critère fort de décision de poursuite de la phase de réception par analyse de la présence ou non d'un signal à 9600 bauds, puis de la recherche d'un motif 0/1. On peut donc relier la durée du fenêtrage à cette durée de traitement et d'obtenir des temps de cycle courts, inférieurs à 5 secondes. Les avantages sont multiples : - raccourcissement de la durée du préambule, Thus the listening phase begins with a power level measurement, noise processing and characterization of the data rate received. This characterization consists in analyzing the signal received by detection of two successive edges spaced by a time interval multiple of 104 microseconds for example. This operation quickly offers, after 6.5 ms on average, a strong criterion for a decision to continue the reception phase by analyzing the presence or absence of a signal at 9600 baud, then looking for a pattern 0 / 1. It is therefore possible to relate the duration of the windowing to this duration of treatment and to obtain short cycle times, less than 5 seconds. There are many advantages: - shortening the length of the preamble,
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- diminution des durées d'émission, - diminution des durées d'attentes avant l'analyse des données, - diminution des temps de traitements des échanges dans le réseau. - reduction in transmission times, - reduction in waiting times before data analysis, - reduction in processing times for exchanges in the network.
Sur le diagramme 21, la phase 24 débute par une phase d'écoute prolongée au cours de laquelle l'émetteur-récepteur 7 analyse l'information 32 reçue à 9600 bauds. Cette analyse lui permet de vérifier qu'il n'est pas le destinataire du message envoyé par le concentrateur 4. De ce fait, il passe immédiatement dans une phase de sommeil pendant par exemple une durée égale à la durée de transmission du préambule 22, avant de repasser dans une phase d'attente 26 d'un prochain message. Contrairement à l'art antérieur, un dispositif non concerné par le message ne reste pas éveillé jusqu'à la réception de la trame de données 14. Il peut avantageusement passer en phase de sommeil pendant le préambule de façon à économiser sa batterie. In diagram 21, phase 24 begins with an extended listening phase during which the transceiver 7 analyzes the information 32 received at 9600 bauds. This analysis allows him to verify that he is not the recipient of the message sent by the concentrator 4. As a result, he immediately goes into a sleep phase for for example a duration equal to the duration of transmission of the preamble 22, before returning to a waiting phase 26 for a next message. Unlike the prior art, a device not concerned by the message does not stay awake until the reception of the data frame 14. It can advantageously go into sleep phase during the preamble so as to save its battery.
Par contre sur le diagramme 23, l'émetteurrécepteur 6, dès le début de la phase 28, sait que le message lui est destiné. Il peut donc rester en éveil jusqu'à la réception de la trame de données 14 correspondant au mode actif 20 de traitement de données. On the other hand, in diagram 23, the transceiver 6, from the start of phase 28, knows that the message is intended for it. It can therefore remain awake until the reception of the data frame 14 corresponding to the active data processing mode 20.
Mais de préférence, l'émetteur-récepteur 6 fonctionnera selon le diagramme 25 permettant une optimisation de la consommation d'énergie même pour un dispositif destinataire. En effet, après une analyse de l'information 32 au début de la phase 30, l'émetteurrécepteur 6 entreprend une stratégie d'optimisation en se synchronisant d'abord avec le préambule 22, puis en passant en phase de sommeil jusqu'à quelques instants avant le début du mode actif 20 nécessaire au traitement de la trame de données 14. Avec un tel procédé et en But preferably, the transceiver 6 will operate according to diagram 25 allowing optimization of the energy consumption even for a recipient device. Indeed, after an analysis of the information 32 at the start of phase 30, the transceiver 6 undertakes an optimization strategy by first synchronizing with the preamble 22, then passing into the sleep phase until a few moments before the start of the active mode 20 necessary for processing the data frame 14. With such a method and in
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utilisant une batterie conventionnelle ayant une capacité de 2.2 Ampère-heure, on atteint une autonomie de dix ans pour des dispositifs émetteur-récepteurs disposés dans un réseau de relève automatique à distance de compteurs d'eau. Ce procédé peut s'appliquer entre le superviseur 3 et les concentrateurs munis de batteries. using a conventional battery with a capacity of 2.2 Ampere-hours, a range of ten years is reached for transceiver devices arranged in an automatic reading network remote from water meters. This process can be applied between the supervisor 3 and the concentrators fitted with batteries.
Avantageusement, chaque émetteur-récepteur comprend des moyens pour diagnostiquer l'usure des piles l'alimentant. Pour ce faire, dans chaque émetteurrécepteur, le fonctionnement est subdivisé en plusieurs tâches élémentaires. A chaque tâche élémentaire on affecte un poids, c'est-à-dire une valeur correspondant à une certaine quantité d'énergie. A chaque fois que l'on effectue une tâche donnée, on stocke le poids correspond. Le cumul de ces poids constitue une valeur empirique d'énergie consommée qui est comparée à la capacité théorique de la pile. L'émetteur-récepteur peut ainsi informer le superviseur dès lors que la valeur empirique atteint un certain seuil. Advantageously, each transceiver comprises means for diagnosing the wear of the batteries supplying it. To do this, in each transceiver, the operation is subdivided into several elementary tasks. A weight is assigned to each elementary task, that is to say a value corresponding to a certain amount of energy. Each time we perform a given task, we store the corresponding weight. The accumulation of these weights constitutes an empirical value of energy consumed which is compared with the theoretical capacity of the battery. The transceiver can thus inform the supervisor as soon as the empirical value reaches a certain threshold.
Les quatre bits de fonctionnalités compris dans l'information 32 peuvent servir à choisir entre un fonctionnement du type diagramme 23, par exemple lorsque la détection du préambule a eu lieu peu avant le début de la trame de données 14, et un fonctionnement du type diagramme 25 pour une détection du préambule dès le début de ce préambule. The four functional bits included in the information 32 can be used to choose between an operation of the diagram type 23, for example when the detection of the preamble took place shortly before the start of the data frame 14, and an operation of the diagram type 25 for detection of the preamble from the start of this preamble.
Les bits de fonctionnalités peuvent également permettre : - d'effectuer des mesures de niveau de puissance reçue et d'engager un processus de réveil qui tient compte de ce niveau de puissance dans l'élaboration de la réponse : redondance des informations, non-réponse si le canal est fortement perturbé... ; d'envoyer une information The functionality bits can also make it possible: - to carry out measurements of received power level and to initiate a wake-up process which takes this power level into account in developing the response: redundancy of information, non-response if the channel is strongly disturbed ...; to send information
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d'endormissement profond : les fonctions de réception sont inopérantes sur une longue durée, par exemple vingt quatre heures, le matériel étant synchronisé et tournant au ralenti pendant toute cette durée ; et - de créer un signal qui rend la trame prioritaire et qui déclenche automatiquement un processus de transfert des données vers le concentrateur 4. falling asleep: reception functions are inoperative over a long period, for example twenty-four hours, the equipment being synchronized and idling throughout this period; and - to create a signal which gives priority to the frame and which automatically triggers a data transfer process to the concentrator 4.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention, notamment on peut contrôler l'état de vieillissement d'une coque de navire dans l'optique d'appréhender le risque de rupture en disposant des capteurs de contraintes dans des zones appropriées. Les capteurs sont avantageusement associés à des émetteur-récepteurs selon l'invention. On peut ensuite fournir les informations provenant des capteurs aux autorités responsables de la délivrance des autorisations d'exploitation des navires et à celles chargées d'assurer le contrôle à la navigation en eaux resserrées. Plus précisément, la coque de navire peut être équipée, à la construction ou lors de sa durée de vie, de capteurs de contraintes. Les signaux paramétrés et formatés in situ sont acheminés vers un dispositif permettant d'établir la fatigue cumulée par compartiment, par zone, au cours de l'utilisation. Cette information continuellement enrichie, est codée puis stockée dans un coffret inviolable dont l'accès n'est possible qu'aux autorités de contrôle ou leurs représentants. Le protocole de communication entre le coffret et les émetteur-récepteurs associées aux capteurs de contraintes se fait au moyen de procédé Of course, the invention is not limited to the examples which have just been described and numerous modifications can be made to these examples without departing from the scope of the invention, in particular the state of aging of a ship hull with a view to understanding the risk of rupture by having stress sensors in appropriate areas. The sensors are advantageously associated with transceivers according to the invention. The information from the sensors can then be supplied to the authorities responsible for issuing operating permits for ships and those responsible for monitoring navigation in restricted waters. More specifically, the ship's hull can be equipped, during construction or during its lifetime, with stress sensors. The signals configured and formatted in situ are sent to a device making it possible to establish the cumulative fatigue by compartment, by zone, during use. This continuously enriched information is coded and then stored in an inviolable box, access to which is only possible to the supervisory authorities or their representatives. The communication protocol between the cabinet and the transceivers associated with the stress sensors is done using a process
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selon l'invention. Associé au coffret de stockage, un dispositif d'interrogation à distance sur support VHF permet aux autorités de contrôle de la navigation maritime de recevoir une information de l'état de vétusté de la poutre navire lors des échanges radios obligatoires avant l'entrée de ce navire dans une zone contrôlée. Le contact avec le navire déclenche l'émission d'une information synthétique globale sur la fatigue cumulée en exploitation. Cette information permet aux autorités de contrôle d'estimer le risque qui serait pris en laissant poursuivre la navigation au navire concerné dans les conditions du moment (état de la mer par exemple) et éventuellement provoquer une interrogation complémentaire plus approfondie. Les informations caractérisant la fatigue cumulée de la coque seraient également accessibles aux services accrédités à la délivrance des autorisations d'exploitation par les sociétés de certification. according to the invention. Associated with the storage box, a remote interrogation device on VHF support allows the maritime navigation control authorities to receive information on the state of obsolescence of the ship beam during mandatory radio exchanges before entering this ship in a controlled area. Contact with the ship triggers the emission of global summary information on the cumulative fatigue in operation. This information allows the supervisory authorities to estimate the risk that would be taken by allowing the vessel concerned to continue navigation under the conditions of the moment (sea state for example) and possibly trigger a more in-depth interrogation. The information characterizing the cumulative fatigue of the hull would also be accessible to the services accredited when operating licenses are issued by certification companies.
La présente invention peut donc s'appliquer à tout système de communication sans fil pour le transfert de données, nécessitant une forte autonomie ou une faible consommation des équipements du réseau, une disponibilité importante pour les transferts de données, des performances radio correctes, des données issues d'un nombre important de capteurs, et un faible coût. The present invention can therefore be applied to any wireless communication system for data transfer, requiring high autonomy or low consumption of network equipment, high availability for data transfers, correct radio performance, data from a large number of sensors, and a low cost.
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