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Dispositif d'acquisition et de surveillance de l'évolution
d'une grandeur liée à un produit et système de surveillance de
produit incorporant un tel dispositif
La présente invention concerne, de manière générale,
l' acquisition et la surveillance de grandeurs liées à un produit. Plus
particulièrement, l'invention concerne la surveillance de l'évolution
dans le temps d'au moins une grandeur liée à un produit afin d'en
contrôler l'état ou l'intégrité.
L'invention s'applique en particulier à la prévention de la
dégradation d'un produit périssable ou à la prévention de sa
contamination. Ainsi, une application particulièrement intéressante de
l'ïnvention concerne le contrôle de la température d'une poche de sang
entre une phase de prélèvement et une phase de transfusion. On
conçoit cependant que l'invention s'applique également à tout type de
produits ou denrées périssables, tels que des denrées alimentaires ou
des médicaments pour lesquels les conditions de transport doivent être
précisément contr3lées afin d'éviter tout risque de dégradation.
De manière conventionnelle, le contrôle de l' acheminement
d'un produit périssable s'effectue, par exemple, en utilisant des
capteurs de température qui changent de couleur de manière
irréversible si la température du produit a dépassé une valeur de seuil
correspondant à une valeur maximale autorisée pour le produit.
I1 a également été proposé d'utiliser des capteurs de mesure
associés à des moyens de mémorisation dans lesquels sont chargées les
données issues des capteurs. Des moyens de calcul, dûment
programmés, assurent le traitement des données issues des capteurs
pour élaborer un signal d' alerte en cas de dépassement, même
momentané, de la valeur de seuil.
Ce type de dispositif assure une traçabilité relativement
efficace d'un produit dans la mesure où il permet de contrôler
efficacement tout dépassement d'une grandeur surveillée.
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I1 présente cependant un inconvénient majeur dans la mesure où
la quantité des données stockées est directement liée à la capacité de
Ia mémoire de sorte qu'il n'est pas possible d'effectuer une
surveillance d' un produit pendant des durées relativement importantes
ou de surveiller simultanément plusieurs grandeurs sans augmenter de
manière rédhibitoire la capacité de la mémoire et donc la taille dudit
dispositif.
Le but de l'invention est donc de pallier Ies inconvénients de
l'état de la technique.
Elle a donc pour objet un dispositif d'acquisition et de
surveillance de l' évolution dans le temps d' au moins une grandeur Iiée
à un produit, comprenant un support destiné à être associé au produit
et portant un ensemble d' au moins un capteur de mesure de ladite
grandeur et des moyens de traitement des données issues du capteur
pour surveiller l'évolution de ladite grandeur par rapport à des valeurs
de seuil.
Selon une caractéristique générale du dispositif selon
l'invention, les moyens de traitement comportent un système de
fichiers dans lequel les données issues du capteur sont mémorisées et
un algorithme gestionnaire apte à organiser le stockage des données
dans le système de fichier et à gérer la restitution desdites données, Ie
système de fichiers et l'algorithme gestionnaire étant embarqués dans
Ie support.
Grâce à l'utilisation d'un algorithme gestionnaire embarqué, il
est possible d' organiser le stockage des données mémorisées et
d'augmenter ainsi le volume d'informations stockées sans prévoir de
format spécifique pour les données mémorisées, le stockage
s'effectuant alors de manière analogue à un stockage de données dans
un disque dur d'ordinateur.
Selon une autre caractéristique du dispositif selon l'invention,
celui-ci comporte en outre une horloge interne universelle, les moyens
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de traitement assurant la surveillance de l'évolution dans le temps de
ladite grandeur en fonction de données horaires fournies par l' horloge.
Avantageusement, les moyens de traitement comportent en
outre des moyens pour élaborer des phases de surveillance du produit
correspondant chacune à un état du produit, par affectation de valeurs
de seuil et de durée spécifiques à chaque phase.
De préférence, on dote le dispositif d' un organe de
visualisation apte à indiquer un dépassement de la ou des valeurs de
seuil. Cet organe de visualisation peut être un indicateur clignotant
dont la couleur traduit un critère d' acceptation d' un dépassement
signalé. Par exemple, l'indicateur clignotant comporte une diode
électroluminescente.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif
comporte une pile d' alimentation autonome. On utilise
avantageusement des moyens d'élévation de tension pour
l' alimentation de la diode électroluminescente à partir de la pile
d' alimentation.
En outre, le dispositif comporte des moyens pour transférer les
données mémorisées vers un système de télésurveillance de produits,
en réponse à une requête de transfert desdites données émise par ledit
système.
Avantageusement, les moyens de transfert sont des moyens de
transfert de données sans fil.
Dans un mode de réalisation particulier, le support comporte en
outre des moyens de codage d'information par code barres.
Selon l'invention, il est également proposé un système de
surveillance de produits par contrôle de l'évolution dans le temps d'au
moins une grandeur liée au produit, comprenant un ensemble de
capteurs de mesure de ladite grandeur et un centre de télésurveillance
pour la consultation des données issues des capteurs.
Les capteurs sont constitués par des dispositifs tels que définis
ci-dessus.
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Selon unP caractérïstique de ce système, le centre de
télésurveillance est raccordé à un réseau informatique, en particulier le
réseau Internet.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention
apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement
à titre d'exemple non imitatif, et faite en référence aux figures
annexées sur lesquelles
- la figure 1 est une vue schématique générale d' un système de
surveillance de produits conforme à l'invention ;
- la figure 2 est un schéma synoptique illustrant la structure
d' un capteur de mesure du système de la figure 1 ; e
- les figures 3 et 4 sont des courbes illustrant un exemple de
valeurs de seuil de température et d'humidité stockées dans le système
selon l'invention ;
- la figure 5 illustre l'évolution en fonction du temps du niveau
de température et d'humidité relevés au moyen du système selon
l'invention ; et
- la figure 6 est une courbe illustrant l' évolution en fonction du
temps de la température d'une poche de sang entre son prélèvement et
sa transfusion.
Sur la figure 1, on a représenté l'architecture générale d'un
système de surveillance de produit conforme à l'invention. Ce système
est destiné à mettre en oeuvre une traçabilité de produits, c' est-à-dire à
suivre les produits aux différents stades de leur production,
transformation, commercialisation ou transport, par contrôle de
l'évolution dans le temps d'une ou plusieurs grandeurs liées aux
produits.
Comme on le voit sur cette figure 1, le système comporte un
ensemble de traceurs, tels que 10, destinés à être apposés sur les
produits, et un ensemble d' émetteurs/récepteurs, tels que 12, destinés
à entrer en communication avec les traceurs 10, notamment pour
récupérer des données de mesure élaborées par les traceurs.
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Les traceurs 10 sont essentiellement réalisés sous la forme d'un
support, sur lesquels sont implantés des capteurs ou détecteurs de
mesure des grandeurs caractéristiques à mesurer, des moyens de
mémorisation pour le stockage des données issues des capteurs, et des
5 moyens de traitement pour l'analyse des données issues des capteurs.
Comme on le conc~oit, la nature et le nombre des grandeurs à surveiller
dépend du type de produit dont il convient d' assurer la traçabilité.
Ainsi, par exemple, les détecteurs embarqués sur les traceurs peuvent
être constitués par des capteurs de température, des capteurs
d' accélération, des capteurs de pression, ... Cependant, la grandeur
mesurée peut être constituée par tout type de paramètre physique dont
une dérive est susceptible d' affecter le produit.
Comme cela sera décrit en détail par la suite, les traceurs 10
assurent en continu, éventuellement de manière périodique,
l' acquisition de données de mesure, ces données étant ensuite, après
mémorisation, analysées par les moyens de traitement embarqués sur le
support pour détecter tout dépassement au-delà d'une ou plusieurs
valeurs de seuil maximales autorisées. On notera que, de préférence,
les données sont mémorisées selon des intervalles tels que les données
sont acquises en surnombre, ce qui permet, par analyse ultérieure, de
détecter des anomalies d'acquisition.
Au cours de leur cheminement, lorsque les produits et les
traceurs 10 qu' ils portent atteignent un point de passage prédéterminé,
les données de mesure ainsi que les données de traitement sont
transférées vers des émetteurs/récepteurs 12. Un centre de
télésurveillance équïpé d'une station de consultation 14 permet alors
la consultation à distance des données et leur analyse pour
l'élaboration d'historiques et l'identification et la localisation de
dysfonctionnements au sein de la chaîne d' acheminement des produits.
Par exemple, comme on le voit sur la figure l, les érnetteurs-
récepteurs 12 sont raccordés à un réseau informatique, par exemple le
réseau Internet 16 ou un réseau informatique local. Dans ce cas, un
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serveur Web 18 est utilisé pour la gestion à distance des différents
éléments du système de surveillance et pour la centralisation des
données issues des traceurs 10.
Par exemple, comme on le voit sur la figure 1, les émetteurs
récepteurs 12 peuvent être associés à une station de traitement
intermédiaire 20 pour la consultation sur site des données récupérées
ou, en variante, communiquer directement avec le serveur Web par
l'intermédiaire d'un routeur 22.
On va maintenant décrire en référence à la figure 2 la structure
générale d'un traceur 10 utilisé pour mesurer, stocker et analyser une
grandeur physique liée à un produit à surveiller.
Comme indiqué précédemment, un tel traceur 10 comporte
essentiellement un support 24 en forme générale de parallélogramme
dont les dimensions peuvent être, par exemple, de l'ordre de 10 cm x
5 cm, pour une épaisseur maximale de l' ordre de 5 mm.
Un tel traceur 10 est destiné à être fixé sur un produit dont il
convient d' assurer la traçabilité, par exemple par collage.
Comme indiqué précédemment, il comporte un ensemble de
capteurs, tels que 26, assurant chacun la mesure d'une grandeur
physique du produit pour lequel une dérive est susceptible d' altérer
l' intégrïté, ou la conservation.
Les données issues des capteurs 26 sont fournies à une unité de
conversion et de calibrage métrologique 28 réalisant un ajustage des
données issues des capteurs en fonction de courbes d' étalonnage
fournies par les constructeurs des capteurs.
Après pré-traitement, les données de mesure sont mémorisées
dans une unité de stockage 30 sous le contrôle d'un dispositif
gestionnaire 32 embarqué sur le traceur 10.
En effet, selon une caractéristique de l'invention, l'unité de
mémorisation 30 se présente sous la forme d'un système de fichiers,
c'est-à-dire un ensemble de fichiers pour lesquels la mémorisation et
la restitution de données s'effectue de manière organisée sous le
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contrôle du gestionnaire de fichiers 32, la nature des informations à
enregistrer n'intervenant pas dans les règles d'organisation du support
de stockage. Ainsi, selon un tel système, l'espace de mémorisation est
réparti en plusieurs sous-ensembles identifiables individuellement, la
taille des éléments individuels mémorisés ne faisant pas partie des
règles de stockage des données.
L'acquisition et le stockage des données dans le système de
fichier s'effectue de manière indépendante, grâce à l'utilisation
d'horloges différentes pour l'acquisition des données, d'une part, et
leur mémorisation, d' autre part. En particulier, la période de mesure
est indépendante de la période d' enregistrement des données. Il est
ainsi possible, par exemple, d'adapter le flux de données à stocker
dans le système de fichiers en fonction de la vitesse de variation des
grandeurs surveillées. On diminue ainsi la taille des moyens de
mémorisation utilisés, par apport à un traceur dans lequel le stockage
des données serait effectué selon la période d' acquisition. Les temps
de traitement des données et leur transmission pour leur restitution
future sont également considérablement réduits.
Le système de fichier est divisé en quatre zones mémoire, à
savoir une zone de taille fixe et trois zones de taille variable, définies
au moyen d' un outil de programmation.
La première zone de taille fixe est destinée à contenir des
données de programmation du traceur 10.
La deuxième zone, de taille variable, embarque les données
utilisateur, en particulier des fichiers informatiques à extension
standard, compressés ou non.
La troisième zone est une zone de mémorisation tampon dans
laquelle sont enregistrées les mesures pendant une période
d'enregistrement et uniquement pendant cette période. Le choix du
type de mesures mémorisées dans cette troisième zone est effectuée au
cours de la programmation, et en particulier, à partir des données
extraites de la première zone de mémorisation. Ainsi, dans la troisième
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zone, il est possible de mémoriser uniquement des valeurs minimales,
maximales, moyennes, intégrales, en décibels, pondérées, brutes ou
filtrées, ...
Enfin, quatrième zone constitue une zone de mémorisation
définitive dans laquelle sont mémorisées les données provenant de la
troisième zone. Cet enregistrement s'effectue généralement sur 16 bits.
A l'issue de la période d'enregistrement, on enregistre une
valeur associée à un temps.
Ainsi, le système de fichiers gère l' ordonnancement des
données dans les moyens de mémorisation, le type de données, et, de
manière générale, la procédure de stockage des données à partir de
données de programmation préalablement établies par l'utilisateur et à
partir de données mémorisées dans une mémoire tampon. En outre, le
système de fichiers gère les données provenant de l' extérieur dans une
deuxième zone mémoire, ce qui permet une modification dynamique et,
éventuellement à distance, des données utilisateur, telles que des
valeurs de seuil, en fonction de circonstances particulières.
Le traceur 10 est par ailleurs pourvu d'une unité de calcul 34
assurant le contrôle proprement dit de l' évolution des grandeurs
surveillées et mémorisées. Cette unité de calcul 34 est couplée à une
horloge interne universelle (non représentée), permettant de surveiller
l'évolution des grandeurs surveillées en fonction de critères horaires.
Comme cela sera décrit en détail par la suite, il est dès lors possïble
d'élaborer des phases de surveillance au cours de chacune desquelles
on prévoit des seuils maximum spécifiques.
Un organe de visualisation 36, réalisé de préférence à partir de
diodes électroluminescentes, permet de fournir une indication quant à
l'évolution de la ou des grandeurs surveillées par rapport aux valeurs
de seuil.
En outre, une pile 38 associée à un convertisseur d'énergie 40
assure l' alimentation des principaux éléments entrant dans la
constitution du traceur 10. En particulier, le convertisseur d' énergie
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40 réalise une élévation de tension apte à l' alimentation des diodes
électroluminescentes entrant dans la constitution de l' organe de
visualisation 36, à partir de la pile 38.
Enfin, le traceur 10 est complété par des moyens d' émission et
de réception permettànt une transmission de données sans fil entre le
traceur 10 et les émetteurs/récepteurs du système de télésurveillance.
On notera que la communication sans fil utilisée pour le transfert de
données peut être basée sur tout type de technique de
télécommunicatio~l appropriée pour l'utilisation envisagée. A titre
d'exemple, les technologies suivantes peuvent être utilisées : IRP,
IRDA, RF 13.56, 433, 868, 915, Bluetooth, Wi-Fi. Cependant, toute
autre technologie peut également être envisagée, en fonction des
contraintes d'exploitation.
Comme on le voit sur la figure 2, ces moyens d'émission et de
réception comportent, d'une part, un émetteur 42 associé à un module
44 de cryptage de fichiers, et, d' autre part, un récepteur 46 associé à
un module 48 de décodage de fichiers, l'émetteur 42 et le récepteur 46
étant en communication avec une antenne 50 apte à entrer en
communication avec une antenne correspondante de
l'émetteur/récepteur 12 du système de télésurveillance.
Le système qui vient d' être décrit fonctionne de la façon
suivante
Pour procéder à la traçabilité d'un produit, le traceur 10,
associé à ce produit, acquiert, en permanence, par exemple de façon
périodique, des données de mesure d'une grandeur à surveiller. Ces
données sont, après calibrage et traitement par le gestionnaire de
fichier 32, stockées dans l'unité de stockage 30. Par ailleurs, l'unité
de calcul 34 réalise, pour chaque donnée acquise, une comparaison
avec une ou plusieurs valeurs de seuil prédéterminées de manière à
détecter tout dépassement qui pourrait avoir une influence sur la bonne
conservation du produit.
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Comme indiqué précédemment, l'unité de calcul 34 adapte les
valeurs de seuil en fonction de phases de surveillance.
Ainsi, par exemple, pour un traceur destiné au marché de
l' agroalimentaire ou de la pharmacie, destiné à surveiller l' évolution
5 dans le temps de la température et de l'humidité relative d'un produit,
le traceur est pourvu de deux capteurs, à savoir un capteur de
température et un capteur d'humidité.
Par exemple, les valeurs limites de température et d'humidité
sont données par les courbes illustrées sur les figures 3 et 4. Ainsi, les
10 valeurs limites de température à ne pas dépasser pour un produit à
protéger sont de 25 °C à humidité relative de 60 % pendant 3 ans et de
30 °C à humidité relative de 60 % pendant 10 jours. En ce qui
concerne l'humidité, ces valeurs sont de 60 % d'humidité relative à
25 °C pendant 3 an.s et de 90 % d' humidité relative à 25 °C
pendant 10
jours.
Comme on le voit sur la figure 5, l'embarquement d'un
algorithme gestionnaire au sein des traceurs permet l'élaboration d'une
fonction en trois dimensions à partir des grandeurs mesurées. Un tel
fonctionnement est basé sur les lois d'Arrhenius etlou Eyring. Le
système conserve en outre des seuils de déclenchement irréversibles.
Ainsi, comme on le voit sur la figure 5, il est possible
d'élaborer un graphe en trois dimensions liant des niveaux de
température et d'humidité relative en fonction du temps et permettant
de mettre ainsi aisément en oeuvre toute étude de stabilité du produit
surveillé, dans la mesure où le programme permettant la mise en
oeuvre de ces études de stabilité est intégré dans chaque traceur.
En se référant à la figure 6, pour une poche de sang, au cours
d'une première phase comprise entre TO et TO + 1 jour, qui correspond
au prélèvement du sang, la température doit être abaissée sensiblement
régulièrement d'environ +37 °C à environ +7 °C. Au cours de la
deuxième phase, qui se prolonge jusqu'à l'instant TO + 42 jours, la
poche ainsi prélevée est transportée et conservée jusqu'au lieu
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d'utilisation. La troisième phase, qui dure environ 6 heurs, correspond
à une phase de transfusion proprement dite.
Ainsi, au jours de la première phase, c'est-à-dire 1a phase de
prélèvement, la température du sang doit régulièrement chuter jusqu'à
une température de l' ordre d' environ 7 °C.
Lors de la deuxième phase, c' est-à-dire au cours de sa
conservation, la température du sang ne doit pas excéder 8 °C.
Cependant, au cours de la phase de transport proprement dite, qui
constitue une phase relativement brève, de l' ordre de 24 heures, on
autorise une élévation relativement faible de la température, jusqu' à
une température de l' ordre de 10 °C. Enfin, la phase de transfusion ne
doit pas se faire à une température supérieure à environ 24 °C.
Ainsi, l'unité de calcul 34 détermine au moyen de l'horloge
interne universelle la phase dans laquelle le produit se situe puis
élabore les seuils à ne pas dépasser.
Dans le cas où un dépassement est détecté, une information
correspondante est mémorisée dans le système de fichier 30.
Parallèlement, l'unité de visualisation 36 est pilotée de manière
à fournir une indication quant à un tel dépassement.
Ainsi, par exemple, en cas d' absence de dépassement, l' organe
de visualisation 36 est piloté de manière à émettre un clignotement
vert. Au contraire, lorsqu' un déplacement est détecté, l' organe de
visualisation 36 est piloté de manière à émettre un clignotement rouge
indiquant ainsi que le produit n' est plus apte à être consommé ou
utilisé. Bien entendu, comme on le conçoit, le passage d'un
clignotement vert à un clignotement rouge s' effectue de manière
irréversible.
Enfin, lorsque le traceur 10, au cours de son cheminement,
passe en regard d'un émetteur/récepteur 12, les informations
mémorisées sont téléchargées pour être ensuite transmises vers le
serveur Web 18. Il est ainsi possible de consulter, de manière
centralisée et à distance, la position de l'ensemble des produits
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surveillés et de disposer de l'ensemble des informations
représentatives de l' évolution d' un paramètre surveillé.
Bien entendu, le transfert de données entre le traceur et les
émetteurs/récepteurs s'effectue de manière bidirectionnelle, des
informations pouvant automatiquement être transmises vers les
traceurs lors d'un passage devant de tels émetteurs/récepteurs. Ainsi,
par exemple, lors du prélèvement sanguin, on inscrit dans le système
de fichier l' ensemble des informations relatives au donneur, telles que
son nom, son groupe sanguin, son rhésus,...ces informations pouvant
alors être aisément récupérées lors du passage de la poche devant un
émetteur/récepteur du lieu de transfusion.
On notera que, de préférence, les traceurs peuvent également
être liés à des moyens de codage de type code barres pour le stockage
d' informations de manière redondante, de sorte que ces informations
puissent être récupérées même lorsque l'on ne dispose pas de moyens
pour établir une communication avec les traceurs.
