Domaine technique

L'invention se rattache au domaine de l'énergie, et plus précisément de la gestion de la consommation énergétique dans les bâtiments. Par « bâtiment », on entend tout type de construction destinée à servir de logement ou de locaux professionnels, et plus généralement à accueillir des personnes. L'invention concerne plus spécifiquement un système de gestion globale de l'énergie consommée dans un bâtiment, ou par extension dans un groupe de bâtiments. Elle vise plus spécifiquement une architecture de moyens qui permet une grande adaptabilité à des évolutions de configuration de l'équipement énergétique du bâtiment, ainsi qu'aux conditions extérieures, au confort ressenti par les usagers et au mode d'utilisation des différentes zones du bâtiment. Il est précisé, qu'une « zone » est définie arbitrairement lors du paramétrage du système et peut correspondre à une partie d'une pièce ou à un groupe de pièces.

Techniques antérieures De manière générale, la gestion de la consommation énergétique des bâtiments est une préoccupation de plus en plus présente. Il existe des systèmes relativement simples, qui permettent de tenir compte d'un critère lié à la consommation, comme par exemple le non dépassement d'un seuil de puissance électrique consommée par des appareils de chauffage notamment. Ainsi, certaines installations électriques incluent des délesteurs qui permettent de couper la consommation électrique de certains appareils lorsque la puissance globale consommée dans un bâtiment dépasse un seuil prédéterminé. A une échelle plus large, on connaît des mécanismes dits « d'effacement » ou « d'ajustement » mis en place par des fournisseurs d'énergie électrique, par lesquels la consommation électrique de certains utilisateurs est bridée pendant des périodes définies par le fournisseur d'énergie électrique.

Ces différents systèmes, bien que présentant une certaine efficacité, restent rudimentaires, en ce sens ce qu'ils ne prennent en compte qu'un critère particulier pour assurer la régulation sommaire de la consommation énergétique.

Dans la régulation classique, seules les données provenant des capteurs et/ou des bases de données statistiques sont pris en compte pour gérer les différentes fonctions d'automatismes classiques (Lumière, Qualité de l'air, Température, Gestion énergétique). En revanche, aucun de ces systèmes ne prend en compte le ressenti ou l'activité réelle des occupants de la zone concernée dans leurs algorithmes d'ajustements. Les systèmes existants sur le marché sont capables d'assurer soit le confort, soit des économies d'énergies, mais jamais parfaitement les deux ensembles, car le comportement des occupants n'est jamais pris en compte.

Par ailleurs, on a proposé dans les documents US 2011/178 640, WO 2006/35 472, et WO 2013/144 820, des systèmes domotiques centralisés, permettant de faire communiquer différents appareils répartis au sein d'un bâtiment avec un système informatique central qui assure la régulation du fonctionnement de chacun desdits appareils.

Ces systèmes, s'ils proposent un progrès en termes de gestion centralisée, présentent toutefois l'inconvénient d'être peu adaptatifs à des évolutions dans les critères à satisfaire pour assurer la régulation énergétique souhaitée, car leur modèle de régulation est basé sur le pilotage du matériel et non pas sur les paramètres environnementaux que l'occupant perçoit.

On a décrit dans le document FR 2 967 793 un système domotique utilisant un modèle multi-agents qui est embarqués dans le bâtiment ou dans le matériel, ce qui impose une grande quantité d'échanges entre les différents capteurs et/ou actionneur, de sorte qu'un tel système n'est pas fonctionnel. Par ailleurs, un tel système est au final peu adapté à l'ajustement d'un groupe de bâtiments qui nécessite d'avoir un modèle de gestion à une échelle plus élevée que celle du bâtiment

Exposé de l'invention

Il existe donc un besoin à une plus grande versatilité des systèmes de gestion énergétique, pour tenir compte de l'évolution des appareils susceptibles d'être installés dans un bâtiment, ainsi que les souhaits et les besoins des utilisateurs, et les évolutions de paramètres climatiques, qui peuvent varier rapidement et de façon imprévisible.

A cet effet, le Demandeur a donc imaginé et conçu un système qui s'appuie sur les paramètres environnementaux tels que perçus par l'occupant dans la zone qu'il occupe, et contraints avec un ou plusieurs objectifs énergétiques à respecter. Cette gestion multi- contraintes est assurée par un dispositif permettant à l'occupant d'une zone d'influencer le système et au système d'influencer les actions de l'occupant. Ce système de gestion multifactorielle de la consommation énergétique de bâtiments inclut au moins une zone, qui comporte un ensemble de capteurs aptes à générer des informations représentatives des paramètres environnementaux perçus par l'occupant, en particulier la température et/ou la luminosité, voire encore la qualité de l'air régnant dans la zone dans laquelle ils sont installés. Ce système comporte également au moins un actionneur apte à agir de manière combinée avec au moins un critère consommation énergétique et au moins un critère de confort entre la température et/ou la luminosité régnant dans cette zone. Le système comprend également un système informatique agencé pour recevoir ces informations issues des capteurs, et pour émettre des consignes à destination des actionneurs. Ce système informatique qui peut être préférentiellement localisé à l'extérieur du bâtiment, et de préférence hébergé sur le « cloud », exécute un procédé de régulation des actionneurs par un mécanisme multi-agents, pour respecter un ensemble d'au moins deux critères prédéterminés afin d'arbitrer de manière optimale pour l'usager, entre confort et efficacité énergétique.

Complémentairement, ce système comporte également un dispositif de routage connecté au système informatique, aux capteurs et aux actionneurs, et agencé pour d'une part transmettre les informations représentatives des paramètres environnementaux à destination du système informatique, et d'autre part pour transmettre les consignes d'état souhaitées des paramètres environnementaux aux actionneurs concernés. Ainsi, le système multi-agents fonctionne grâce à une modélisation de chacun des capteurs et actionneurs, constituant un ensemble d'agents virtualisés, et exécute les différentes tâches de négociations entre les agents virtualisés dans un système informatique déporté du bâtiment, et avantageusement connectées au bâtiment par le réseau Internet via le dispositif de routage.

Le système comprend en outre un dispositif d'interface homme machine localisé dans la zone considérée, et connecté au dispositif de routage. Ce dispositif d'interface comprend :

• des moyens d'affichage d'informations en provenance du système informatique sur lequel s'exécute le système multi-agents ;

• et des moyens de saisie d'informations relatives à la configuration des actionneurs et/ou des capteurs présents dans la zone, et d'informations relatives à des instructions données par les utilisateurs présents dans la zone concernant l'état souhaité ou perçu des paramètres environnementaux ou de l'activité pratiquée dans la zone. Autrement dit, le système conforme invention inclut un ensemble d'actionneurs qui qui sont susceptibles d'agir concomitamment par exemple sur la température ou sur la luminosité régnant dans une zone donnée du bâtiment, pour respecter un certain nombre de critères qui peuvent être de natures diverses. Ces critères peuvent concerner des facteurs globaux d'ordre financier, de manière par exemple à limiter le volume ou le coût cumulé de la consommation énergétique du bâtiment sur une période donnée. Ils peuvent également concerner des considérations financières intensives, visant à limiter la consommation énergétique par unité de surface. Ces critères peuvent également intégrer une gestion plus globale du bâtiment, ou bien encore un ensemble de bâtiments gérés par le même système informatique.

Conformément à l'invention, le système informatique multi-agents pilotant les paramètres environnementaux est en relation avec les capteurs et les actionneurs par l'intermédiaire d'un dispositif de routage et d'un dispositif interface homme machine, qui sont localisées dans la zone considérée ou à proximité immédiate. Le dispositif de routage assure la transmission des informations entre les actionneurs et le système informatique, en fédérant les différents protocoles susceptibles d'être accessibles au niveau des divers actionneurs et capteurs avec un protocole réseau conventionnel, de type TCP/IP ou analogue. Le dispositif de routage peut communiquer avec le dispositif d'interface homme machine grâce auquel les utilisateurs peuvent recevoir des informations en provenance du système informatique, ou entrer des informations de types très divers, qui seront détaillés plus loin, et transmises au système informatique pour modifier le fonctionnement du processus de gestion. En pratique, les capteurs aptes à générer les informations représentatives des paramètres environnementaux peuvent être des dispositifs distincts, implantés dans des emplacements privilégiés de la zone, ou bien encore être intégré directement dans le dispositif d'interface homme machine. Ceci peut peut-être en particulier le cas pour les paramètres environnementaux dont la mesure n'a pas besoin d'être réalisée à un endroit très particulier de la zone, mais qui est au contraire très constant sur l'ensemble du volume de la zone. A titre d'exemple, les paramètres environnementaux peuvent être choisis dans le groupe comprenant la consommation énergétique, la pression atmosphérique, la luminosité, la température, le taux de dioxyde de carbone, l'intensité sonore, le taux d'humidité, la présence d'utilisateur à proximité, le taux de composés organiques volatils, ou tout autre paramètre environnemental susceptible d'avoir une influence dans le processus de régulation de la consommation énergétique et du confort perçu par les usagers. En pratique, le dispositif d'interface homme machine et le dispositif de routage peuvent être intégrés dans un boîtier commun, et constituer un appareil unique. Il est également possible à l'inverse que le dispositif de routage soit indépendant du dispositif d'interface homme machine, et relié à ce dernier par différents types de liaison, fïlaire ou non. Il est également possible que le dispositif de routage soit connecté à plusieurs dispositifs d'interface homme machine, répartis dans des différentes zones.

Avantageusement en pratique, le dispositif d'interface homme machine peut inclure une unité de contrôle électronique apte à exécuter un programme générant des consignes de base à destination des actionneurs en cas d'absence de connexion entre les dispositifs de routage et le système informatique. En d'autres termes, le dispositif homme machine peut assurer de façon autonome la commande des différents actionneurs qui lui sont reliés en remplacement du système informatique global, lorsque ce dernier est inaccessible à cause d'un défaut de connexion. Dans ce cas, le dispositif d'interface homme machine exécute un scénario de secours permettant d'envoyer les consignes aux différents actionneurs en fonction des informations disponibles localement, sans pouvoir prendre en compte dans ce cas les évolutions des différents critères gérés par le système informatique global. Ce scénario de secours peut être envoyé par le système informatique global de façon régulière et par exemple à chaque changement structurel ou changement de consignes.

En pratique, les multiples actionneurs peuvent être commandés par le système informatique, par l'intermédiaire du dispositif de routage et voire le dispositif d'interface homme machine. Il peut en particulier s'agir de sources de chaleur telles que des radiateurs ou des systèmes de climatisation, ainsi que des mécanismes d'occultation solaire ou d'éclairage. On note ici que, dans le cas de la fonction de chauffage, le moteur de gestion multi-agents permet de profiter de la combinaison de la source de chaleur constituée par les radiateurs ou analogues avec la source de chaleur constituée par le rayonnement solaire extérieur. Conformément à une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d'interface homme machine comporte un moyen de saisie d'informations. Avantageusement en pratique, ce moyen de saisie d'informations peut fonctionner par un échange sans contact, par voie optique ou par communication en champ proche. Ce moyen de saisie d'informations peut en particulier servir à l'entrée d'informations relatives à la configuration des actionneurs ou des capteurs. Dans ce cas, il est possible d'ajouter, de soustraire ou de déplacer un actionneur ou un capteur en le passant à proximité du dispositif d'interface homme machine. Cette opération permet ainsi la transmission d'un identifiant de l'actionneur ou du capteur à destination du système informatique et son association avec la zone dans laquelle il est présent. Dans ce cas, le système informatique, qui inclut avantageusement une base de données des actionnaires et ou des capteurs, permet grâce à identifiant en question d'intégrer le nouveau capteur ou le nouvel actionneur dans le procédé de régulation multi-agents. La base de données peut également inclure pour chaque actionneur/capteur la description du protocole de communication filaire ou sans fil et la liste des paramètres environnementaux concernés par cet actionneur/capteur. Conformément à une autre caractéristique invention, le dispositif d'interface homme machine peut inclure des moyens d'affichage d'informations en provenance du système informatique. Ces informations peuvent être de natures variées, et sont avantageusement affichés par l'intermédiaire d'organes optiques, et en particulier d'un ensemble de voyants lumineux dont le nombre de voyants actifs et ou leur couleur permet d'indiquer la valeur des informations en question. Cet affichage peut également se faire par l'intermédiaire d'un écran indiquant des caractères alphanumériques ou des pictogrammes, ou tout autre mode d'affichage des données pour l'usager. Cet affichage peut être combiné avec des messages ou des indications sonores ou haptiques. La nature des informations concernées peut par exemple être une indication du niveau instantané ou cumulé de consommation énergétique par la zone où est installé le dispositif d'interface homme machine. Il peut également s'agir d'une indication relative à la comparaison de cette consommation instantanée ou cumulée par rapport au niveau de consommation d'autres zones du bâtiment, ou par rapport à d'autres bâtiments du même type ou non appartenant à une communauté, ou encore des informations relatives au niveau de satisfaction des critères utilisés par le système multi-agents en exécution dans le système informatique. La mesure de consommation de référence est celle correspondant à l'index du compteur d'énergie du fournisseur concerné (Gaz, Eau, Electricité) relevé par un capteur ou manuellement à intervalle régulier.

En option, paramétrable depuis le système informatique, l'usager pourra afficher, la consommation de la zone où est installé le dispositif d'interface et effectuer la comparaison avec les autres zones où sont installés des dispositifs d'interface analogues. En variante, des informations de natures différentes peuvent être affichées de manière simultanée. Description sommaire des figures

La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, à l'appui des figures annexées dans lesquelles

la figure 1 est schéma simplifié montrant les différents éléments d'un système conforme à l'invention,

la figure 2 est une vue en perspective sommaire du dispositif d'interface homme machine du système de la figure 1.

Description détaillée

Comme déjà évoqué, l'invention concerne un système 1 de gestion de la consommation électrique d'un bâtiment qui se compose de manière simplifiée comme illustré à la figure 1 d'un système informatique sur le cloud 2 relié par l'intermédiaire d'un dispositif de routage 3 à un ensemble d'actionneurs 4-6 et à un capteurs 8, ainsi qu'un dispositif d'interface homme machine 10. Ce dispositif 10 permet de visionner et d'échanger des informations entre le système informatique 2 et les utilisateurs présents dans la zone considérée. Dans l'exemple illustré, les trois actionnaires 4-6 incluent une ampoule 40 responsable de l'éclairage d'une partie de la zone laquelle elle est installée. Cette ampoule 40 est associée à un dispositif électronique 41 permettant l'allumage ou l'extinction de l'ampoule 40, éventuellement avec de façon graduelle. Ce dispositif électronique 41 comprend également un circuit 42 de communication sans fil, et eu un circuit 43 de communication par champ proche (NFC). Le second actionneur 5 est une pompe 50 intégrée dans le circuit de circulation d'une installation de chauffage. Cette pompe 50 est associée un circuit électronique 51 comportant également un circuit de communication sans fil 52 et un circuit 53 de communication par champ proche. L'actionneur 6 est un moteur 60 susceptible d'agir sur un système d'occultation solaire, par exemple par l'enroulement ou le déroulement d'un store, ou l'orientation de lames d'un système d'ombrière. Ce moteur 60 est associé à une électronique de commande 61 intégrant un circuit de communication sans fil 62 et de même manière un circuit 63 de communication par champ proche.

Bien entendu, il ne s'agit là que d'exemples particuliers d'actionneurs, et d'autres types d'actionneurs peuvent être intégrés au système de l'invention sans difficulté. On peut en particulier citer les dispositifs de chauffage électrique intégrant un actionneur composé d'un commutateur électrique et d'un circuit résistif, ou bien encore d'un climatiseur ou d'un circuit de ventilation. Dans la forme illustrée, le système inclut également un capteur 8, représentée sous forme d'un capteur de température 80, associé à un circuit électronique 81 comportant un circuit de communication sans fil 82 et un circuit de communication par champ par champ proche 83. Ces différents capteurs et actionnaires 4-8 communiquent avec le dispositif de routage ou passerelle 3 avec un protocole de communication sans fil, de préférence peu consommateur d'énergie, du type « Bluetooth Low Energy », ou encore des protocoles tel que celui développé par la société Enocean ^® ratifié par la commission électrotechnique internationale selon la norme ISO/IEC 14543-3-10. La passerelle 3 est donc équipée d'un circuit de communication 31 permettant l'envoi et la réception d'informations à destination et en provenance des actionnaires et capteurs 4-8. Le circuit de routage 3 comprend également un second circuit de communication 32 permettant de communiquer avec d'une part le dispositif d'interface homme machine 10, et d'autre part le système informatique 2.

Dans la forme illustrée, cette communication est assurée par un protocole sans fil, du type Wifi ou analogue. Précisément, le dispositif de routage 3 est relié au système informatique 2 par l'intermédiaire d'un boîtier de terminaison de réseau 12 avec lequel dans la forme illustrée, il communique par une communication sans fil. Cet équipement de terminaison de réseau 12 est relié par exemple par le réseau public Internet 13 au système informatique hébergé sur le cloud 2. Bien entendu, toutes ses communications peuvent être également réalisées par voie filaire sans sortir du cadre de l'invention. Pour assurer une sécurité de fonctionnement, il est possible de crypter la communication entre le dispositif de routage et le système informatique.

De même, la passerelle 3 peut être reliée à d'autres dispositifs d'interface homme machine 11, et servir de passerelle commune à plusieurs dispositifs d'interface homme machine, implantés dans différentes zones du bâtiment. Dans la forme illustrée, ce dispositif de routage 3 est représenté comme un élément distinct du dispositif interface homme machine 10, mais comme déjà évoqué, ces deux dispositifs pourraient être fusionnés dans un même et unique appareil.

Dans la forme illustrée, le dispositif de routage 3 communique par un protocole sans fil avec les dispositifs d'interface homme machine 10, lui-même équipé d'un circuit de communication 101. Bien entendu, cette communication pourrait également s'effectuer en mode filaire. Comme illustré aux figures 1 et 2, le dispositif d'interface homme machine 10 se présente sous la forme d'une base 110, équipée de différents boutons 131-135 présents sur sa face supérieure 111. La forme illustrée, les boutons 132-135 permettent à l'utilisateur de saisir différents types d'instructions. A titre d'exemple, les quatre instructions principales 5 peuvent être :

- une mise en veille du système ;

- une instruction de fonctionnement en mode automatique, par lequel le système détermine de façon autonome les consignes à imposer aux actionneurs, en fonction des critères prédéterminés de gestion ;

10 - une instruction d'un fonctionnement dans un mode procurant plus de confort, par exemple par une augmentation de la température ou un renforcement de l'ambiance lumineuse, par relâchement des contraintes visant à limiter au sens large la consommation d'énergie.

- une instruction de fonctionnement dans un mode plus économique, par exemple 15 par une réduction de la température, ou du niveau d'éclairage par renforcement des contraintes visant à limiter la consommation d'énergie.

La flexibilité dont dispose le système dans ces quatre modes est déterminée en fonction du comportement des usagers et de l'état des paramètres environnementaux perçus ou

20 souhaités. Ces seuils sont ajustés automatiquement par le système multi-agents présent sur le cloud, sans programmation spécifique autre que la détermination des objectifs d'énergie à consommer, dans la période choisie par l'usager. Le confort ressenti est déduit par phases d'apprentissage successives au fur et à mesure des réglages demandés par l'utilisateur dans un contexte donné par l'état des paramètres environnementaux

25 simultanément influencés par les capteurs et des actionneurs.

Dans la forme illustrée à la figure 2, le bouton central 131 repose sur un circuit 150 de communication par champ proche (NFC). Ce circuit 150 permet de communiquer avec des appareils équipés de circuits complémentaires, et en particulier les circuits 43 53 63

30 83 des actionneurs et capteurs 4-8 évoqués ci-avant. Lorsque l'un de ces circuits est approché du circuit 150, le dispositif d'interface 10 reçoit ainsi identifiant de l'actionneur ou du capteur. Dans la forme illustrée, le bouton central 131 au niveau duquel est implanté le circuit NFC 150 joue également le rôle de validation de la lecture du circuit correspondant de l'appareil approché à proximité. Un signal visuel, sonore ou encore

35 vibratoire peut être prévu pour confirmer la bonne lecture du circuit NFC. Cette information est transmise au système informatique 2, qui est interfacée avec une base de données 22 répertoriant les différents appareils susceptibles d'être intégrés dans le système global, avec leurs caractéristiques fonctionnelles principales, à savoir essentiellement les facteurs environnementaux qu'ils affectent ou mesurent, et les protocoles de communication ainsi que la façon de les interpréter. Ce faisant, l'appareil est ensuite intégré dans le modèle multi-agents s 'exécutant dans le système informatique 2. L'appareil est ainsi ajouté, en étant affecté à la zone du bâtiment où se 5 trouve le dispositif d'interface homme machine par laquelle a transité cet ajout.

Bien entendu, d'autres configurations sont possibles, dans laquelle lors de l'ajout d'un actionneur ou d'un capteur, les caractéristiques principales en vue de l'intégration dans le modèle de calcul multi-agents sont également transmises au système informatique, sans 10 faire appel à la base de données 22.

Complémentairement, le circuit NFC 150 peut également servir à l'acquisition d'instructions variées de la part de l'utilisateur. Pour ce faire, utilisateur peut avoir à sa disposition un ensemble 200 d'étiquettes objets 201, 202, 203, 204 intégrant chacune un

15 circuit NFC 211 dont l'identifiant correspond à une instruction déterminée, par exemple de passage dans un mode de fonctionnement nécessitant un éclairage maximal ou minimal, ou bien encore toutes instructions permettant de modifier les critères du procédé de régulation exécutée par le système de l'informatique 2. Un de ces circuits peut en particulier permettre d'identifier un utilisateur déterminé, en vue de mettre le système

20 dans une configuration préférée pour l'utilisateur en question.

Complémentairement, le dispositif d'interface homme machine 10 peut être équipé de différentes sondes ou capteurs 170 - 173 permettant de mesurer des paramètres environnementaux ayant un impact sur le procédé de régulation. Les informations 25 élaborées à partir de ces capteurs peuvent être transmises au système informatique 2 de la même manière que les instructions saisies sur les boutons ou via le circuit NFC 150.

Comporte complémentairement, et comme illustré à la figure 2, le dispositif d'interface homme machine 10 comprend une région spécifique, configurée en forme d'une colonne

30 120, et qui incorpore différents organes lumineux 121. Ces organes lumineux 121, formés par exemple par des diodes électroluminescentes permettent d'afficher, par le nombre d'organes allumés, ou la couleur, ou encore la séquence d'éclairage (ordres et fréquence), différentes informations, en provenance du système informatique 2. Dans une forme illustrée, il est également possible que la colonne 120 tout entière s'éclaire avec une

35 couleur à une intensité représentative d'une information élaborée par le système informatique 2. Bien entendu, les informations affichées par l'ensemble des moyens affichages peuvent également correspondre à des mesures effectuées au niveau des capteurs 141-144 présents sur le dispositif 10 lui-même, et donc des facteurs environnementaux associés. Comme déjà évoqué, le dispositif d'interface homme machine 10 peut inclure des moyens électroniques permettant de commander efficacement l'influence des actionneurs sur l'état souhaité des paramètres environnementaux 4-6 dans le cas où la communication avec le système informatique 2 ne serait pas possible, par exemple dans le cas d'une perte de connexion réseau. Dans ce cas, ces moyens électroniques assurent une régulation en mode dégradé, dans lesquelles seuls les paramètres environnementaux disponibles localement sont intégrés dans le scénario de calcul.

Il ressort de ce qui précède que le système conforme invention présente de multiples avantages, et en particulier celui de permettre une auto organisation et une auto configuration du système en fonction de l'ajout et des retraits d'actionneurs et/ou de capteurs, directement réalisables par les utilisateurs. Les avantages d'une régulation par un système multi-agents se rajoutent à cette architecture, en permettant un pilotage par le ressenti des utilisateurs, avec une régulation multifactorielle, en fonction d'indications données par les utilisateurs sur leur niveau de confort en particulier. Le système multi- agents utilisé peut être programmé par exemple à partir de « Madkit », qui est une architecture de plate-forme multi-agents générique en open-source.