La présente invention concerne un procédé autonome et programmable de gestion et de surveillance à distance via Internet du fonctionnement d'une installation de fourniture d'eau chaude solaire ainsi qu'un système spécialement adapté à un tel procédé.
On connaît de nombreuses techniques permettant de gérer et de surveiller à distance des installations industrielles mais elles sont à ce jour : - Pas suffisamment spécialisées pour ce type d'activité donc n'offrant pas la globalité des services de la présente invention - Nécessitant une interrogation à distance pour la transmission des données - Très onéreuses car pouvant répondre à de multiples secteurs industriels - Encombrantes et peu robustes car la plupart nécessitent l'utilisation d'un PC - Avec une limitation de leurs évolutions car pas conçu pour ce marché spécifique - Ne pouvant pas fonctionner sur sites isolés car pas conçu pour utiliser les liaisons GSM pour la transmission - Ne pouvant pas être utilisées pour des installations de faibles capacités car coût très important La présente invention (1) permet de collecter, formater,et transmettre de façon autonome sans l'utilisation d'un PC (Personal Computer)les données d'une installation solaire thermique pour la production d'eau chaude sur le réseau Internet(9)afin de renseigner le ou les utilisateurs de leurs performances et de leur bon état de fonctionnement. Ces données pourront être utiles pour la maintenance préventive ou le diagnostique de pannes des dites installations et permettront également de remplir les obligations exigées dans le cadre de la Garantie de Résultat Solaire (GRS) imposée par les organismes subventionnant les études et investissements de ce type d'installations.
La présente invention génère automatiquement et mensuellement un rapport (10), destiné au bureau d'étude et au client ayant souscrits un contrat de GRS, mentionnant la consommation totale d'eau chaude du site, le nombre de kilowatt/heure fournis par l'installation solaire, le nombre de kilowatt/heure fournis par le système d'appoint de chauffage d'eau, le ratio permettant de connaître le taux de couverture d'énergie solaire. Ce rapport rappelle également le taux d'énergie garantie par le bureau d'étude et l'écart constaté pour le mois passé. L'ensemble de ces valeurs calculées dans ce rapport est issu des données collectées et transmises régulièrement de la présente invention.
Afin de répondre plus spécifiquement aux installations de production d'eau chaude solaire, la présente invention permet également de surveiller le niveau du liquide caloporteur utilisé dans les panneaux solaire et d'actionner la pompe de vidange de ce liquide si la température extérieure descend en dessous de l[deg]Celsius afin d'éviter les risques occasionnés par le gel.
Les données collectées, formatées et transmises sont de deux types, analogiques et numériques. Effectivement, la présente invention permet de convertir en numérique des informations analogiques provenant de capteurs de température type "thermistance" (4), capteurs d'ensoleillement de type optoélectronique (6). Les données numériques collectées par l'invention sont issues de compteurs d'énergie (5), de compteurs d'eau (5), des états d'organes fonctionnels (8) tels que l'état et la durée de fonctionnement des pompes de liquides caloporteurs ou de distribution d'eau chaude ou froide et un anémomètre (7).
L'invention permet de paramétrer très précisément la fréquence de collectes des données "capteurs". Ces données sont stockées dans une mémoire de type non volatile dans l'invention jusqu'à leur transmission.
L'invention transmet ces données sur le réseau Internet (9) via une ligne téléphonique de type filaire ou herzienne (3), par exemple par liaison GSM en utilisant le protocole "File Transfert Protocol" (FTP) et stockées sur un serveur dans une base de données de façon autonome. Afin de compléter la possibilité d'utilisation du système sur un site isolé, l'invention est équipée d'une batterie et d'un système de charge de batterie par capteur solaire photovoltaïque lui permettant de fonctionner si l'invention est installée sur un site dépourvu du réseau électrique ou si il y a une coupure d'électricité sur le site.
La fréquence de transmission des données est paramétrable au bon vouloir de l'utilisateur permettant ainsi de choisir le ou les horaires, le nombre de transmissions par jour, par semaine ou par mois offrant ainsi une grande souplesse d'adaptabilité de fonctionnement.
La présente invention permet également de transmettre automatiquement une ou des alarmes (10) via email sur Internet à son ou ses utilisateurs dans le cas d'un disfonctionnement de l'installation solaire thermique afin de lui en informer rapidement. Les critères de ces alarmes pourront être paramétrés par le ou les utilisateurs.
L'invention concerne également le procédé permettant la visualisation et le stockage de données sur le serveur Internet, l'utilisateur disposera de la totalité des données collectées depuis le démarrage de l'installation jusqu'à la dernière transmission de données. L'invention permet d'afficher les données collectées sous forme de tableaux (11) et ou de courbes (12) et ou graphiques (13) générés automatiquement. L'utilisateur pourra sélectionner les données selon son choix afin de visualiser le plus confortablement les données qu'il aura à gérer. Ces données sont protégées et pourront être consultables grâce à un mot de passe sur un site Internet depuis un PC et ce même à plusieurs milliers de kilomètres de l'installation.
La présente invention utilise une architecture électronique autour d'un micro contrôleur permettant la collecte, la conversion, l'analyse, le stockage, et la transmission de données (1) selon les protocoles dédiés au réseau Internet. Le choix de cette architecture permet d'offrir : - Un produit attractif économiquement et donc plus accessible pour des installations de faible taille ce qui était difficilement réalisable auparavant. - Une puissance de calcul et d'algorithme largement suffisante pour cette application - Une robustesse reconnue par des millions d'utilisateurs dans le monde - Des possibilités d'évolutions illimitées - Une miniaturisation de l'ensemble Grâce à cette architecture à base de micro contrôleur, la présente invention utilise des algorithmes évolués permettant l'automatisation et la robustesse des opérations comme par exemple :
La lecture des compteurs et anémomètres est contrôlée par un algorithme détectant toutes anomalies, lors de l'installation de la présente invention sur un site, l'utilisateur rentre un paramètre représentant le débit maximum par minute pouvant être mesuré par le compteur, et l'invention vérifiera systématiquement si la valeur lue ne dépasse pas la valeur maximale pouvant être lue par ce compteur. Si une valeur dépasse l'écart acceptable, une alarme spécifique sera transmise par email pour informer son ou ses utilisateurs d'un éventuel défaut de l'installation.
La lecture des organes fonctionnels est également pourvue d'algorithmes de contrôle de validité des données, prenons par exemple la lecture du fonctionnement de la pompe du liquide caloporteur, si celle-ci indique le fonctionnement de la pompe durant la nuit et que la sonde thermique du liquide caloporteur est inférieure à 30.C, une alarme spécifique sera transmise par email pour informer son ou ses utilisateurs d'un éventuel défaut de l'installation.Il en va de même pour le contrôle des données venant de la pompe permettant le passage de l'eau chaude du ballon de stockage dans l'échangeur thermique, un algorithme contrôle la cohérence du fonctionnement de la pompe car si la température de l'eau chaude du ballon est inférieure à la température du liquide caloporteur et que la pompe n'est pas en fonctionnement, une alarme spécifique sera transmise par email pour informer son ou ses utilisateurs d'un éventuel défaut de l'installation.
D'une manière générale toutes les entrées de données sont protégées par un filtre basé sur le temps afin de s'affranchir de parasites éventuels sur les lignes de données. Ce filtre fonctionne selon ce principe :
Si l'information présente sur une des entrées est dans le même état durant une période dite, la donnée est considérée comme valide donc traitée et stockée dans la mémoire de stockage pour être transmise ensuite sinon on ignore la valeur erronée et on relance une lecture de cette information jusqu'à ce que cette condition soit remplie.
Des algorithmes évolués ont été également développés afin de permettre la transmission automatique et sécurisée des emails et données sur Internet sans utiliser de PC. Lorsque nous utilisons Internet depuis notre PC nous ne soupçonnons pas l'énorme travail exécuté par le logiciel de navigation pour utiliser les fonctions offertes par Internet.Le procédé de l'invention permet de se connecter sur Internet en utilisant un compte classique offert par n'importe quel fournisseur d'accès Internet, voici synthétiquement les opérations réalisé par l'invention pour la connexion et transmission de données sur Internet - la première opération sera de vérifier si la ligne téléphonique est prête à être utilisée sinon on relancera l'opération lorsque celle-ci sera disponible - Envoi du numéro de téléphone du fournisseur d'accès Internet au modem pour sa composition - Envoi du login de connexion et du mot de passe au fournisseur d'accès - Réception de l'autorisation d'accès Internet renvoyé à l'invention par le fournisseur d'accès - Envoi de la demande d'autorisation de l'ouverture du serveur FTP contenant le ou les fichiers ou seront transférés les données - Récupération du numéro d'autorisation d'ouverture du serveur FTP - Envoi de la demande d'ouverture du fichier présent sur le serveur FTP ou seront stockées les données accompagné du numéro d'autorisation - Envoi du nombre de données que l'on prévoit d'envoyer dans le fichier. - Envoi des données dans le fichier - Récupération du nombre de données transmises dans le fichier pour contrôler la bonne exécution de l'opération - Contrôle du checksum des données à envoyer et du checksum des données reçues dans le fichier du serveur FTP sur Internet. - Fermeture du fichier sur le serveur FTP Fermeture de la session Internet - Fermeture de la connexion avec le fournisseur d'accès.The present invention relates to an autonomous and programmable process for remote management and monitoring via the Internet of the operation of a solar hot water supply installation as well as a system specially adapted for such a process.
Many techniques are known for remotely managing and monitoring industrial installations, but they are to date: - Not sufficiently specialized for this type of activity, therefore not offering all of the services of the present invention - Requiring interrogation remotely for data transmission - Very expensive because it can respond to multiple industrial sectors - Bulky and not very robust because most require the use of a PC - With a limitation of their developments because not designed for this specific market - Do not can not operate on isolated sites because not designed to use GSM links for transmission - Can not be used for low capacity installations because very high cost The present invention (1) allows to collect, format, and transmit independently without the use of a PC (Personal Computer) the data of a solar installation t Hermetic for the production of hot water on the Internet (9) in order to inform the user (s) of their performance and their good working order. These data could be useful for preventive maintenance or the diagnosis of breakdowns of said installations and will also make it possible to fulfill the obligations required within the framework of the Guarantee of Solar Result (GRS) imposed by the organizations subsidizing studies and investments of this type. facilities.
The present invention automatically and monthly generates a report (10), intended for the design office and for the customer having subscribed to a GRS contract, mentioning the total hot water consumption of the site, the number of kilowatt / hours supplied by the solar installation, the number of kilowatt-hours supplied by the auxiliary water heating system, the ratio allowing to know the rate of solar energy coverage. This report also recalls the rate of energy guaranteed by the design office and the difference observed for the past month. All of these values calculated in this report come from the data collected and regularly transmitted from the present invention.
In order to respond more specifically to solar hot water production installations, the present invention also makes it possible to monitor the level of the heat transfer liquid used in the solar panels and to activate the pump for draining this liquid if the outside temperature drops below of l [deg] Celsius in order to avoid the risks caused by frost.
The data collected, formatted and transmitted are of two types, analog and digital. In fact, the present invention makes it possible to convert analog information coming from "thermistor" type temperature sensors (4), optoelectronic type sunshine sensors (6) into digital. The digital data collected by the invention comes from energy meters (5), water meters (5), states of functional organs (8) such as the state and duration of operation of the pumps. heat transfer or hot or cold water distribution liquids and an anemometer (7).
The invention makes it possible to very precisely configure the frequency of collection of "sensor" data. These data are stored in a memory of the non-volatile type in the invention until their transmission.
The invention transmits this data over the Internet (9) via a telephone line of the wired or herzian type (3), for example by GSM link using the "File Transfer Protocol" (FTP) and stored on a server in a database independently. In order to complete the possibility of using the system on an isolated site, the invention is equipped with a battery and a battery charging system by solar photovoltaic sensor allowing it to operate if the invention is installed on a site without the electricity network or if there is a power cut on the site.
The frequency of data transmission is configurable at the whim of the user, thus making it possible to choose the timetable (s), the number of transmissions per day, per week or per month, thus offering great flexibility in terms of adaptability of operation.
The present invention also makes it possible to automatically transmit one or more alarms (10) via email on the Internet to its user (s) in the event of a malfunction of the solar thermal installation in order to inform them quickly. The criteria for these alarms can be configured by the user (s).
The invention also relates to the method for viewing and storing data on the Internet server, the user will have all the data collected from the start of the installation until the last data transmission. The invention makes it possible to display the data collected in the form of tables (11) and or of curves (12) and or graphs (13) generated automatically. The user can select the data according to his choice in order to view the data he will have to manage as comfortably as possible. These data are protected and can be viewed using a password on a website from a PC, even several thousand kilometers from the installation.
The present invention uses an electronic architecture around a microcontroller allowing the collection, conversion, analysis, storage, and transmission of data (1) according to protocols dedicated to the Internet. The choice of this architecture makes it possible to offer: - An economically attractive product and therefore more accessible for small installations, which was difficult to achieve before. - Computing and algorithmic power largely sufficient for this application - Robustness recognized by millions of users worldwide - Unlimited evolution possibilities - Miniaturization of the whole Thanks to this architecture based on microcontroller , the present invention uses advanced algorithms allowing the automation and the robustness of the operations such as for example:
The reading of the meters and anemometers is controlled by an algorithm detecting any anomalies, during the installation of the present invention on a site, the user enters a parameter representing the maximum flow rate per minute that can be measured by the meter, and the invention will systematically check if the value read does not exceed the maximum value that can be read by this counter. If a value exceeds the acceptable deviation, a specific alarm will be sent by email to inform its user (s) of a possible fault in the installation.
The reading of the functional organs is also provided with algorithms for checking the validity of the data, let us take for example the reading of the operation of the pump of the heat-transfer liquid, if this indicates the operation of the pump during the night and that the thermal probe of the heat transfer liquid is less than 30.C, a specific alarm will be sent by email to inform its user (s) of a possible fault in the installation. The same applies to the control of data from the pump allowing passage hot water from the storage tank in the heat exchanger, an algorithm checks the consistency of the pump operation because if the temperature of the hot water in the tank is lower than the temperature of the heat transfer liquid and the pump does not is not in operation, a specific alarm will be sent by email to inform its user (s) of a possible installation fault.
In general, all data entries are protected by a time-based filter in order to avoid possible noise on the data lines. This filter works according to this principle:
If the information present on one of the inputs is in the same state during a so-called period, the data is considered to be valid therefore processed and stored in the storage memory to be transmitted thereafter otherwise the erroneous value is ignored and a reading of this information until this condition is met.
Advanced algorithms have also been developed to allow automatic and secure transmission of emails and data over the Internet without using a PC. When we use the Internet from our PC we do not suspect the enormous work carried out by the browser software to use the functions offered by the Internet. The method of the invention allows to connect to the Internet using a conventional account offered by n ' no matter which Internet service provider, here is a summary of the operations carried out by the invention for the connection and transmission of data over the Internet - the first operation will be to check whether the telephone line is ready to be used otherwise we will restart the operation when that - this will be available - Sending the telephone number of the Internet access provider to the modem for its composition - Sending the connection login and password to the access provider - Receiving the Internet access authorization returned to the invention by the access provider - Sending of the authorization request to open the FTP server containing the file or files transferred the data - Retrieving the authorization number to open the FTP server - Sending the request to open the file present on the FTP server where the data will be stored accompanied by the authorization number - Sending the number of data that the 'we plan to send to the file. - Sending the data in the file - Retrieving the number of data transmitted in the file to control the proper execution of the operation - Checking the checksum of the data to be sent and the checksum of the data received in the file from the FTP server on the Internet. - Closing the file on the FTP server Closing the Internet session - Closing the connection with the access provider.
REVENDICATIONS
Afin de réaliser l'ensemble des opérations citées précédemment, l'invention utilise les protocoles nécessaires et conventionnels pour encapsuler les commandes et données selon le format et les spécifications des normes internationales régissant le fonctionnement d'Internet c'est-à-dire :- Le protocole de couche d'applications "FTP","HTTP","SMTP","SNMP" - Le protocole de couche de transport "UDP" et "TCP" - Le protocole de couche Internet "ICMP" et "IP" - Le protocole de couche d'accès réseau "PPP", "SLIP", "DHCP" et "ARP" 1) Procédé de gestion et de surveillance à distance via Internet d'une installation de production d'eau chaude solaire caractérisé en ce que l'on collecte des données par l'intermédiaire de capteurs analogiques (6 et 4)et ou numériques (5,7,8) échantillonnés à la fréquence paramétrée par l'utilisateur, on stocke ces données dans une mémoire non volatile dans le système de l'invention (1) qui les transmet sur un serveur Internet via le protocole FTP (File Transfert Protocol) selon une fréquence paramétrable par l'utilisateur. In order to carry out all of the operations mentioned above, the invention uses the necessary and conventional protocols to encapsulate the commands and data according to the format and the specifications of the international standards governing the operation of the Internet, that is to say: - The application layer protocol "FTP", "HTTP", "SMTP", "SNMP" - The transport layer protocol "UDP" and "TCP" - The Internet layer protocol "ICMP" and "IP" - The network access layer protocol "PPP", "SLIP", "DHCP" and "ARP" 1) Method for remote management and monitoring via the Internet of a solar hot water production installation characterized in that data are collected via analog (6 and 4) and or digital (5,7,8) sensors sampled at the frequency set by the user, these data are stored in a non-volatile memory in the system of the invention (1) which transmits them to an Internet server via the prot ocole FTP (File Transfer Protocol) according to a frequency configurable by the user.