Deck, Philippe (24 allée Maurice Chevalier, Montreuil, F-93100, FR)
Pin, Fabrice (19 rue de Ville d'Avray, Sevres, F-92310, FR)
Bleys, Christian (17 rue des Aulnettes, Livry S/Seine, F-77000, FR)
Deck, Philippe (24 allée Maurice Chevalier, Montreuil, F-93100, FR)
Pin, Fabrice (19 rue de Ville d'Avray, Sevres, F-92310, FR)
La présente invention concerne un système intégré et compact de traitement de données fournies par un capteur de pression d'un gaz contenu dans un réservoir, notamment utilisable dans le domaine de l'utilisation des gaz médicaux. Actuellement, les réservoirs de gaz sont équipés de manière permanente de robinets-détendeurs qui fournissent à l'utilisateur la valeur de la pression résiduelle de gaz à l'intérieur du réservoir mesurée au moyen d'un manomètre dont l'afficheur, généralement un afficheur à aiguille, permet à l'utilisateur de connaître à tout moment la pression résiduelle dans le réservoir. Pourtant, cette indication limitée à la seule pression n'est pas toujours suffisante pour une utilisation optimale du réservoir de gaz. C'est ainsi par exemple qu'un pompier ou un médecin en situation d'urgence sur le terrain, ou encore une infirmière ou un patient à son domicile, ont souvent besoin de connaître l'autonomie restante de gaz dans le réservoir dans les conditions de débit réel. Dans ce but, les chapeaux des réservoirs comportent classiquement un tableau permettant de connaître pour quelques débits types l'autonomie en fonction de la pression résiduelle. Toutefois, cette consultation donne une information très grossière du fait du pas employé pour obtenir un tableau clair (50 bar sur la pression pour des débits de 1 ,5, 3, 6 et 12 l/mn). Aussi, le besoin s'est fait sentir de pouvoir disposer de systèmes capables de fournir une indication fiable, simple, directe et précise concernant l'autonomie des réservoirs de gaz. La solution à ce problème se heurte cependant à de nombreuses difficultés. En effet, s'il est facile de traduire une mesure de pression en terme d'autonomie pour un débit fixe en transformant simplement l'échelle et/ou l'unité d'un afficheur de pression en afficheur de durée d'autonomie, il est bien plus difficile de le faire lorsque le débit est susceptible de changer à tout moment. L'utilisation d'un simple manomètre n'est plus envisageable. Bien entendu, une solution serait alors de mesurer réellement le débit de sortie en permanence, ce qui n'est pas facile à mettre en œuvre d'autant qu'une telle solution est coûteuse et peu fiable car sans détection d'éventuelles fuites dans le circuit de débit. Les documents US-A-5, 159,839 et US-A-2002/0170347 ont proposés des systèmes permettant de donner à l'utilisateur une indication de la durée restante en gaz au sein d'une ou plusieurs sources de gaz. Ces systèmes prennent en compte la température et la pression du gaz pour réaliser des calculs d'autonomie en gaz. Ces systèmes sont destinés au domaine aéronautique et à la détermination de l'autonomie en oxygène des avions. Toutefois, les systèmes proposés par ces documents sont complexes et comprennent de nombreux éléments ou moyens déportés qui conduisent à un encombrement important de l'ensemble du système. En effet, ils sont complexes car ils mettent obligatoirement en oeuvre de nombreux câbles pour véhiculer les signaux et pour alimenter les éléments du système. En outre, il sont encombrant et déportés puisqu'ils se composent de nombreux éléments séparés avec chacun notamment leurs boîtiers, leurs moyens de fixations et leurs connectiques propres. La présente invention a alors pour but d'améliorer et simplifier les systèmes existants, c'est-à-dire de proposer un système compact de traitement de données fournies par un capteur de pression d'un gaz contenu dans un réservoir, permettant d'obtenir une mesure efficace d'autonomie du réservoir de manière simple et peu coûteuse, et qui soit d'encombrement et de complexité réduits. La solution de l'invention est alors basée sur un système intégré ou incorporé dans un module compact qui comprend notamment l'ensemble des moyens de calcul aptes à fournir à partir desdites données de pression une ou des informations d'autonomie de fonctionnement du réservoir. La ou lesdites informations d'autonomie concernent l'autonomie en temps du réservoir ou bien l'autonomie en quantité restante de gaz dans le réservoir.
Plus précisément, l'invention porte sur un système de traitement pour mesurer l'autonomie d'un réservoir formé d'un module compact incorporant un capteur électronique de pression d'un gaz contenu dans le réservoir ; des moyens de calcul aptes à fournir à partir desdites données de pression mesurées par le capteur électronique, une ou des informations d'autonomie de fonctionnement dudit réservoir ; des moyens d'affichage desdites informations d'autonomie fournies par les moyens de calcul ; et des moyens d'alimentation électrique alimentant le capteur électronique et les moyens de calcul. Selon le cas, le système de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la ou lesdites informations d'autonomie concernent l'autonomie en temps dudit réservoir ou l'autonomie en quantité restante de gaz dans ledit réservoir. - les moyens d'alimentation électrique sont une pile ou une batterie de préférence ayant une durée d'utilisation d'au moins 5 ans, de préférence d'au moins 10 ans. - les moyens d'alimentation électrique alimentant les moyens d'affichage. - il comporte des moyens de transmission desdites informations d'autonomie vers au moins un récepteur distant, de préférence lesdits moyens de transmission sont des moyens de transmission par voie hertzienne, par voie optique ou par liaison filaire. - le module comprend un boîtier à l'intérieur duquel sont aménagés le capteur électronique, les moyens de calcul et les moyens d'alimentation électrique, ledit boîtier portant les moyens d'affichage. - le boîtier a une dimension maximale inférieure à 8 cm, de préférence inférieure à 5 cm. - le boîtier comporte des moyens de fixation permettant sa solidarisation, directe ou indirecte, à un réservoir de gaz. - il comporte un identifiant apte à être transmis à un récepteur distant par lesdits moyens de transmission. - il comprend des moyens d'alarme avertissant que ladite autonomie de fonctionnement du réservoir est inférieure à un seuil de temps donné ; d'un passage en réserve ou sous un seuil de pression défini ; et/ou du passage de la température ambiante sous un seuil de température prédéfini. - il comprend des moyens de mémorisation desdites informations d'autonomie et de l'état de remplissage du réservoir. - il comprend un module applicatif destiné à l'exploitant du réservoir, de préférence ledit module applicatif comporte des moyens d'alimentation électrique supplémentaires, des moyens de mémoire électronique supplémentaire, ou des moyens de commande ou de réglage de paramètres internes. - il comprend également au moins un module-utilisateur, de préférence ledit module-utilisateur est apte à commander la pression et/ou le débit sortant du réservoir ou ledit module-utilisateur est un détecteur de saturation d'oxygène dans le sang ou un module d'alarmes évoluées. - le volume en eau du réservoir est mesuré par la variation de pression du réservoir sur un temps donné pour un débit donné. L'invention porte aussi sur un récipient de gaz comprenant un système de traitement selon l'invention, en particulier ledit récipient est une bouteille de gaz, en particulier de l'oxygène, de l'azote, de l'air, du protoxyde d'azote, du NO, ou d'autres gaz ou mélanges gazeux. D'une manière générale, le système de traitement selon l'invention constitue un module compact intégré directement audit réservoir. Cette intégration peut être réalisée, généralement par le fabricant du réservoir, en montant le module sur le détendeur ou robinet du réservoir ou en le vissant en permanence sur le réservoir. Néanmoins, le système, objet de l'invention, peut être rendu amovible afin de satisfaire à des besoins de maintenance particulière. Le module compact de l'invention se présente sous la forme d'un boîtier intégrant les différents éléments susmentionnés, ainsi que des moyens de fixation permettant de raccorder le boîtier directement sur le réservoir de gaz. Ceci permet de simplifier considérablement l'architecture du système et d'en réduire l'encombrement et, par là même, d'en améliorer la fiabilité et la sécurité, voire de le tester en usine avant sa mise en place. L'affichage peut se présenter sous forme numérique et/ou analogique et concerner le contenu du réservoir et/ou l'autonomie restante en fonction de la consommation. Ces dernières indications peuvent être avantageusement mises à profit lorsque, comme le prévoit l'invention, le système de traitement comprend des moyens d'alarme avertissant que ladite autonomie de fonctionnement du réservoir est inférieure à un seuil donné. Ledit seuil donné s'exprime selon les cas en terme de temps ou de pression. Pour en tenir compte, il suffit de soustraire le seuil de temps à l'autonomie en temps calculée, ou soustraire le seuil de pression à la pression résiduelle. Les moyens d'alarme seront préférentiellement simultanément sonores, visuels et radio. Un autre aspect important de l'invention concerne de manière générale la transmission des informations. Il est prévu en effet que le système conforme à l'invention comporte des moyens de transmission desdites informations d'autonomie vers au moins un récepteur distant, lesdits moyens de transmission pouvant être des moyens de transmission par voie hertzienne, par voie optique ou par liaison filaire. Selon les applications envisagées, le ou les récepteurs distants seront soit des récepteurs individuels, soit des récepteurs appartenant à un réseau externe local ou global comme le réseau Internet {word wide web) ou similaire. Généralement, ledit récepteur distant sera une unité de gestion, comme une unité de gestion d'hôpital ou encore une unité de gestion d'un fabricant de réservoirs, mais d'autres types de récepteurs distants peuvent être envisagés, comme un récepteur installé dans un véhicule d'urgence ou un récepteur constitué par un objet porté par un utilisateur dudit réservoir. De manière à assurer la traçabilité du réservoir et du robinet-détendeur au cours de leur vie, on préconise que le système de l'invention comporte un identifiant apte à être transmis à un récepteur distant par lesdits moyens de transmission. Cet identifiant peut être stocké sous forme électronique dans une mémoire associée au système de traitement conforme à l'invention. De même, des moyens de mémorisation des informations d'autonomie, de l'état de remplissage du réservoir et des conditions exceptionnelles de fonctionnement sont incorporés au boîtier. Ceci constitue en quelque sorte une « boîte noire » pour le réservoir. Un avantage réside dans le fait que le capteur de pression soit un capteur électronique car ce type de capteur permet de traiter facilement les données fournies, étant données que celles-ci se présentent directement sous forme électrique. La description qui va suivre en regard des Figures illustratives annexés fera mieux comprendre l'invention. La figure 1a est une vue en perspective d'un système 20 de traitement de données de pression conforme à l'invention. La figure 1b est une vue en perspective du système 20 de la figure 1a associé à des modules 31 , 32 optionnels. La figure 2 est un schéma fonctionnel du système des figures 1a et 1 b. Sur les figures 1a, 1b et 2 est représenté un système 20 de traitement de données fournies par un capteur 21 de pression d'un gaz contenu dans un réservoir 10, une bouteille de gaz par exemple. Le capteur 21 de pression électronique est incorporé dans le système 20 de traitement qui a une forme de module 31 , 32 compact, de préférence une forme de boîtier comme montré en Figures 1a et 1b, lequel est connecté au réservoir 10 ou au robinet-détendeur 11 monté sur ledit réservoir 10. De même, les moyens de calcul 22, encore appelée électronique de traitement et les moyens d'alimentation électrique 24, tel que pile ou batterie, sont également incorporés dans ledit module compact constituant le système 20 de la Figure 2 . Ce dernier comporte aussi des moyens d'affichage 23, tel un afficheur, pour visualiser les informations utiles à l'utilisateur. En effet, incorporer le capteur 21 de la Figure 2, ainsi que les autres éléments du système, dans un module 20 compact, comme illustré en figures 1a et 1b, permet de fixer ce module 20 compact directement sur le réservoir 10, ce qui simplifie considérablement l'architecture du système et présente l'avantage d'une très faible consommation électrique, d'une meilleure protection contre les effets électro-magnétiques extérieurs et d'une meilleure résistance mécanique. Le système 20 permet de fournir à l'utilisateur, à partir des données de pression provenant du capteur 21 , des informations concernant l'autonomie du réservoir 10. Deux types d'autonomie peuvent être calculées au moyen de la connaissance de la seule pression résiduelle P(t) à un instant t, à savoir l'autonomie en temps et l'autonomie en volume de gaz détendu restant, Si on mesure les pressions résiduelles P(t-1) et P(t) aux instants rapprochés t-1 et t, l'autonomie en temps est donnée par la relation : P(t).(t-(t-1))/(P(t)-P(t-1)) Cette relation suppose que le débit est constant, elle est donc valable à l'instant t, mais ais il est possible de tenir compte de toute variation de débit grâce à un échantillonnage en temps approprié. Le suivi en temps réel des variations de pression permet de détecter et de tenir compte de certaines anomalies parmi lesquelles on peut citer : - des anomalies de mesure, c'est-à-dire des points s'écarta nt trop de la moyenne, - des anomalies liées au refroidissement ou au réchauffement du réservoir, - des modifications de débit ou de pause. Lorsqu'une plage ou un changement de pente est détecté, les mesures antérieures ne sont pas prises en compte. Par ailleurs, l'autonomie en volume détendu est donnée par la relation : Veau.P(t)/Patm où Veau représente le volume en eau du réservoir et Patm la pression atmosphérique. Le volume en eau Veau peut être paramétré par l'utilisateur lors de l'installation du réservoir mais il peut également être calculé automatiquement. Il suffit pour cela de choisir un débit et l'électronique 22 de traitement mesure la variation de pression sur un certain temps pour en déduire le volume en eau du réservoir. Les deux indications d'autonomie sont calculées par l'électronique 22 de traitement et peuvent être lues sur l'afficheur 23 du système 20, comme on peut le voir sur les Figures 1a et 1b. La figure 3a montre un exemple de réalisation de l'afficheur complet du système compact de l'invention avec toutes les informations disponibles s'affichant sur l'afficheur du boîtier. L'afficheur comporte trois types d'informations affichées simultanément, à savoir un bar-graphe (en haut), une zone digitale (au centre) avec ses unités et des rectangles (en bas) pour indiquer des options éventuelles, Le système détecte automatiquement le type d'utilisation en cours, puis calcule et affiche les informations pertinentes pour l'utilisation détectée sur la partie digitale du centre de l'afficheur. Ainsi, la figure 3b illustre l'affichage sur l'afficheur de la quantité de gaz restante en litres (Lit), la figure 3c affiche la valeur de pression restante (en bar), et la figure 3d donne l'autonomie restante en temps (heure/minute). Des moyens de transmission, non représentés, peuvent être intégrés au système 20 de manière à communiquer à un ou des récepteurs distants les informations d'autonomies, d'alarmes et d'identifiant unique établies par l'électronique 22 de traitement. Ces moyens de transmission ont été décrits plus haut dans la description. Le système 20 de traitement comporte également une pile ou une batterie nécessaire au fonctionnement de l'électronique 22 et du capteur 21 de pression électronique. Avantageusement, la pile ou batterie formant des moyens d'alimentation électrique a une durée d'utilisation sans nécessiter son remplacement d'au moins 5 ans, de préférence de 10 ans ou plus. Une pile ou une batterie supplémentaire peut être prévue afin de prolonger la durée de vie du système ou pour intervenir en secours d'une défaillance de la pile ou de la batterie nominale. De plus, le système 20 peut recevoir des extensions sous forme de modules applicatifs optionnels 31 , 32, certains modules installés de manière permanente étant destinés à l'exploitant des réservoirs, d'autres, amovibles et interchangeables, étant davantage destinés aux utilisateurs finaux. On peut voir sur la Figure 1b des modules 31 , 32 enfichables sur le système 20 et destinés à en étendre les fonctionnalités. Ces modules 31 , 32 optionnels se fixent mécaniquement, via des moyens de connexion adaptés, sur le module 20 de base et coopèrent avec lui au moyen d'une liaison radio bi-directionnelle. Cela présente l'avantage de garder un système monobloc étanche tout en ayant des possibilités d'extension pour évoluer ou s'adapter à des besoins spécifiques. On peut distinguer deux types de modules applicatifs, à savoir, d'une part, ceux destinés au fabricant des réservoirs, à leur exploitant, et également à la personne en charge de la maintenance, ces modules étant en général intégrés intimement au système, et, d'autre part, ceux destinés aux utilisateurs finaux qui seront plutôt des modules amovibles, enfichables à volonté dans des emplacements spécialement prévus à cet effet dans le système de l'invention, à la manière des cartes électroniques dans un ordinateur personnel. Parmi les modules en option plus particulièrement destinés à l'exploitant des réservoirs, on peut citer : - des modules d'alimentation supplémentaire sous forme de pile ou batterie. Ces modules visent à prolonger la durée de vie du module de base, intégré d'origine dans le réservoir, sans démontage complet, ou pour dépanner les piles défectueuses, - des moyens modulaires de mémoire électronique supplémentaire, - des moyens modulaires de commande ou de réglage de paramètres internes. Les modules-utilisateur peuvent être de type varié, tel qu'un module apte à commander la pression et/ou le débit sortant du réservoir, un module détecteur de saturation d'oxygène dans le sang, et un module d'alarmes évoluées.
Next Patent: ANNULAR CAPACITIVE PRESSURE SENSOR