éclairage intelligent

Description

Il s'agit d'un système de télémétrie et de maintenance corrective dans le domaine de l'éclairage. En particulier, il s'agit d'un objet connecté sous forme de module indépendant énergétiquement pour lampadaires.

Les besoins d'économie d'énergie et de coûts d'exploitation dans le domaine de l'éclairage et en particulier l'éclairage publique a donné naissance à une multitude de technologies qui réduisent la consommation électrique et les charges de maintenance et d'exploitation en général.

Le changement majeur opéré concerne le luminaire lui-même qui a évolué des lampes incandescentes à faible rendement aux diodes émettrices de luminaires appelées LED en passant par les lampes à décharge haute intensité et la vapeur de mercure entre autres. Avec les LED, il est devenu possible d'adapter efficacement et dynamiquement l'éclairage selon le besoin afin de le réduire quand il n'est pas sollicité. Avec cette technologie, différents types de capteurs dont optiques ont été utilisé avec des processeurs embarqués afin d'adapter l'allumage au besoin.

D'un autre côté, l'autonomie d'énergie a également été développée avec des technologies pour capturer le rayonnement solaire et l'énergie éolienne. Le stockage a été optimisé grâce à des contrôleurs de niveau de charge. Le nettoyage a été développé par vibrations et revêtements spécifiques ainsi que l'éloignement des oiseaux par ultra-sons.

La communication entre lampadaires et des serveurs a été développée de façon centrale en étoile ou distribuée en nœuds avec routage.

Toutes ces technologies augmentent l'investissement initial mais réduisent le coût total d'acquisition sur le court terme. Toutefois, peu d'avancées majeurs ont été réalisées dans le cadre de la protection de ces équipements contre le vandalisme et en particulier, la surveillance et la maintenance corrective d'un parc de lampadaires.

A titre d'exemple, la demande de brevet d'invention CN2016267314U propose un système de télémétrie utilisant une connectivité en bus Zigbee associée à un contrôleur ATMegal6 relié en entrée à un capteur de puissance installé sur l'arrivée électrique. Toutefois, un tel système n'as pas l'indépendance énergétique et opératoire requise pour rester fonctionnel même en cas de panne générale.

Nous proposons dans notre invention un système incluant un module intégré dans le caisson qui opère de façon indépendante du luminaire.

Le système est composé de deux transformateurs, l'un principal (1) et l'autre de secours (2). Un commutateur électronique (3) est relié à l'arrivée électrique (4) en entrée, et en sortie il est relié aux transformateurs. Le commutateur (3) bascule l'alimentation du transformateur principal (1) au transformateur de secours (2) à la réception d'une tension électrique sur son entrée de commande (5). Les transformateurs alimentent le luminaire et ses différents capteurs, processeurs et modules auxiliaires s'ils existent.

Un module de surveillance (6) est composé de 3 capteurs de puissance (ou d'ampérage) et un capteur photovoltaïque (10) de petite dimension qui alimente une batterie (11) à laquelle il est reliée. Un microcontrôleur (12) équipé d'un module de transmission sans fil (13) (Zigbee par exemple) est relié en entrée en parallèle au capteur photovoltaïque (10) d'un côté, et de l'autre il est relié en entrée aux capteurs de puissance. Une sortie du

microcontrôleur est reliée à la commande du commutateur (5). La batterie alimente le circuit du microcontrôleur.

Le premier capteur de puissance (7) est installé sur l'arrivée électrique du réseau, le deuxième (8) et le troisième (9) sont installés sur les deux sorties des transformateurs principal et de secours respectivement.

Le panneau photovoltaïque (10) est disposé de façon oblique sur le côté du caisson du lampadaire orienté vers l'intérieur de façon à ne pas générer de l'ombre au sol tout en capturant suffisamment du rayonnement ambiant artificiel du lampadaire pendant la nuit et ambiant naturel pendant le jour.

Le microcontrôleur (12) envoie l'ensemble des données récupérées des capteurs, incluant le capteur photovoltaïque, régulièrement (toutes les 30 secondes par exemple) en utilisant son module de connexion sans fil (13) vers un serveur central d'acquisition des données et de surveillance. La transmission est directe ou à travers des nœuds selon la technologie de transmission choisie.

Lorsque le microcontrôleur (12) récupère une valeur du capteur de puissance (8) installé sur la sortie du transformateur principal (1) en dessous d'un seuil prédéfini, il vérifie si la valeur du capteur de puissance (7) installé sur l'arrivée est en dessus d'un seuil prédéfini. Si c'est le cas, il envoie une commande au commutateur (3) pour basculer vers le transformateur de secours (2). Ce mécanisme de maintenance corrective automatique permet d'assurer l'éclairage en attendant la maintenance corrective manuelle qui est assurée par le remplacement physique du transformateur défaillant.

Le panneau photovoltaïque assure le fonctionnement autonome du module de surveillance ainsi que son indépendance physique du circuit d'alimentation.

D'autres capteurs peuvent être utilisés tels qu'un capteur de température, ou un capteur de contact de l'ouverture du caisson.

Une autre façon d'installer le module de surveillance est d'utiliser un réducteur de voltage pour alimenter le module à la place du panneau photovoltaïque. L'entrée du

microcontrôleur par le panneau photovoltaïque est alors remplacée par un capteur de lumière (résistance sensible à la lumière).

La figure 1 montre un schéma synoptique de l'invention.