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WO 2020/127099
PCT/EP2019/085423
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DESCRIPTION
DISPOSITIF ET PROCEDE DE SURVEILLANCE D'UNE SITUATION AU SEIN
D'UN VOLUME
La présente invention a pour objet, d'une part, un dispositif
pour le suivi à distance ou non d'un état ou d'une situation au
sein d'un environnement donné, tel que par exemple l'état d'une
personne fragilisée maintenue à son domicile, ou le contrôle
d'ambiance, etc., et d'autre part un procédé pour la surveillance
à distance ou non d'une situation au sein d'un volume.
A l'heure actuelle, différents dispositifs électroniques
plus ou moins élaborés, reposant sur la mise en uvre de capteurs
de données et, le cas échéant, de moyens d'analyse des données
relevées, ont été développés à cet effet, sont d'ores et déjà
disponibles sur le marché, et ont fait l'objet de publications. A
ce propos, les documents US 2016/0203692, FR 2 863 396 et US
2012/0286949 décrivent différentes solutions de ce type, dédiée
chacune à une application particulière.
Toutefois, il a été constaté que les différents matériels
proposés souffrent d'un certain nombre d'inconvénients, et ne
permettent pas toujours de répondre de manière satisfaisante aux
attentes ou aux besoins des utilisateurs.
Ainsi, les appareils n'intégrant qu'un seul type de capteur
sont par définition limités au contrôle d'une unique donnée et
par conséquent inadaptés aux applications complexes nécessitant
le suivi d'une pluralité de paramètres différents.
D'autre part, les appareils qui intègrent une pluralité de
capteurs sont particulièrement énergivores et présentent en
général un encombrement important. En somme, leur installation se
révèle fastidieuse, en particulier dans des environnements
requérant leur discrétion, et leur mise en uvre suppose une
vérification permanente du niveau de charge des batteries, ainsi
qu'un remplacement fréquent de celles-ci, afin d'éviter toute
panne.
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Par ailleurs, les dispositifs classiques reposent sur une
remontée, vers un éventuel moyen d'analyse, des données brutes
directement générées par les capteurs, sans aucun traitement
particulier. Afin que ces données brutes soient exploitables,
pertinentes et riches de sens, il est nécessaire de disposer, en
plus de l'appareil de mesure, d'un système expert déporté sur un
ou plusieurs serveurs. Une telle architecture implique non
seulement un coût de départ très élevé, en raison de sa lourdeur,
mais également une complexité de mise en uvre, due à la nécessité
de prévoir un serveur informatique et à la diversité des capteurs
dédiés utilisés, supposant une même diversité en ce qui concerne
les protocoles de communication.
Également, il a été constaté que le principe de mise en uvre
de certaines installations existantes peut s'avérer complexe dans
certaines circonstances, et entraîner des réactions tardives à
l'origine de conséquences préjudiciables.
Le but de la présente invention est de pallier ces différents
inconvénients, en proposant une solution à la fois multi -usage et
économique en énergie, qui repose sur un dispositif de capture de
données compact, et un système d'analyse de données fiable,
efficace et d'architecture simplifiée, cette solution se
distinguant également des solutions existantes par une mise en
uvre plus intuitive.
En d'autres termes, l'objectif de l'invention est de fournir
une solution présentant un caractère universel, qui convienne à
de nombreuses applications différentes au travers d'un simple
paramétrage préalable des multiples capteurs qu'elle intègre, dont
les éléments constitutifs permettent une installation discrète,
respectueuse de l'environnement d'utilisation, grâce à une taille
minimaliste, dont l'autonomie est fortement améliorée par rapport
aux solutions classiques pour atteindre jusqu'à trois ans avec
une pile de type ordinaire, et qui comporte des moyens de
déclenchement d'alerte dont le mode de mise en uvre s'impose avec
évidence.
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A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de
surveillance d'une situation au sein d'un volume, comportant au
moins un boîtier électronique renfermant :
- une pluralité de capteurs de nature différente,
- un microcontrôleur de gestion des capteurs comprenant des
moyens mémoire,
- au moins un programme de pilotage des capteurs selon un
profil prédéfini et un programme de traitement des données
relevées par les capteurs, stockés dans lesdits moyens mémoire,
- des moyens de signalement de la détection de données
représentatives de la survenue d'un événement particulier au sein
du volume,
- des moyens d'alimentation en énergie électrique, et
- des moyens d'activation manuelle de l'émetteur radio du
boîtier électronique,
caractérisé en ce que les moyens d'activation manuelle sont
définis par un bouton disposé sur un logement dédié à un capteur
de présence infrarouge muni de sa lentille formant une
protubérance sur la face externe du boîtier.
Conformément à une variante de réalisation préférentielle,
les capteurs sont choisis parmi le groupe comportant un capteur
de température, un capteur d'humidité, un accéléromètre, un
magnétomètre, un capteur de vibrations, un capteur de luminosité,
un capteur de présence infrarouge.
Bien entendu, des capteurs de nature différente peuvent
également être prévus au travers de variantes de réalisation
additionnelles spécifiquement adaptées aux applications
considérées.
Conformément à l'invention il est par ailleurs prévu que les
capteurs sont, de préférence, de type à très basse consommation
d'énergie.
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Une caractéristique additionnelle du dispositif selon
l'invention est représentée par le fait que les moyens de
signalement de la détection de données représentatives d'un
événement particulier sont définis par au moins un voyant
lumineux, et/ou un moyen d'avertissement sonore.
Par ailleurs, une unité de gestion distante et des moyens
d'échange de données entre le boîtier électronique et l'unité de
gestion distante peuvent également compléter le dispositif selon
l'invention.
Dans ce cas, l'unité de gestion distante comporte de
préférence :
- un microcontrôleur de gestion à distance du boîtier
électronique, comprenant des moyens mémoire,
- un programme de sélection à distance d'un profil
particulier de pilotage des capteurs, stocké dans les moyens
mémoire, ainsi qu'un programme de traitement de données transmises
par le boîtier électronique, et
- une interface pour utiliser le programme de sélection à
distance d'un profil particulier de pilotage des capteurs et/ou
le programme de traitement de données transmises par le boîtier
électronique.
Selon une option envisageable, les moyens d'échange de
données sont définis par un émetteur/récepteur radio que
comportent le boîtier électronique et l'unité de gestion distante.
Dans le cadre de l'invention il a également été imaginé que
le boîtier électronique comporte des moyens d'activation manuelle
de l'émetteur radio du boîtier électronique.
Ces moyens d'activation manuelle peuvent avantageusement
être définis par un bouton disposé sur un logement dédié à un
capteur de présence infrarouge muni de sa lentille formant une
protubérance sur la face externe du boîtier.
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Par ailleurs, le dispositif selon l'invention peut encore
comporter une unité centrale et des moyens de transmission de
données entre ladite unité de gestion distante et ladite unité
centrale.
5 L'invention concerne également un procédé de surveillance
d'une situation au sein d'un volume, au moyen d'un dispositif tel
que précédemment décrit, caractérisé en ce qu'il comporte les
étapes suivantes :
- on définit une pluralité de profils regroupant chacun un
ensemble de paramètres propres à une application donnée du boîtier
électronique,
- on stocke la pluralité de profils dans le programme de
pilotage des capteurs que comporte le boîtier électronique,
- on installe le boîtier électronique dans le volume à
surveiller,
- on sélectionne un des profils pour activer d'office au
moins un des capteurs que comporte le boîtier électronique,
- on récupère un signal représentatif de la survenue d'un
événement au sein du volume, et dont l'émission est provoquée par
la détection d'une donnée, selon le cas, relevée par un des
capteurs ou issue du traitement des données relevées par au moins
un des capteurs, et correspondant à une donnée dite donnée-seuil
.
Conformément à une caractéristique du procédé, pour définir
la pluralité de profils on établit pour chacun d'entre eux :
- une liste de capteurs activés d'office,
- une fréquence de relevé de mesures pour chacun des capteurs
activés d'office,
- une liste des valeurs à partir desquelles une donnée
relevée par un des capteurs activés d'office ou issue du
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traitement des données relevées par les capteurs activés d'office
correspond à une donnée-seuil .
Une caractéristique subsidiaire est encore définie par le
fait que pour définir la pluralité de profils on établit en outre
pour chacun d'entre eux :
- une liste de capteurs subsidiaires susceptibles d'être
activés automatiquement, en cas de détection, par au moins un
capteur activé d'office, d'une donnée correspondant à une donnée-
seuil, et/ou
- une liste de capteurs dont la fréquence de relevé de
mesures est susceptible d'être modifiée automatiquement en cas de
détection, par au moins un capteur activé d'office, d'une donnée
correspondant à une donnée-seuil.
Il a en outre été imaginé la possibilité de récupérer le
signal représentatif de la survenue d'un événement au sein du
volume au niveau du boîtier électronique et/ou au niveau de
l'unité de gestion distante.
Selon le cas, le signal représentatif de la survenue d'un
événement peut être récupéré sous forme d'un signal lumineux et/ou
d'un signal sonore et/ou d'un message horodaté contenu dans une
trame informatique primaire.
De manière additionnelle, le procédé selon l'invention peut
comporter une étape consistant à récupérer périodiquement, au
niveau de l'unité de gestion distante, l'ensemble des données
relevées par les capteurs et/ou l'ensemble des données traitées
par le programme de traitement de données sous forme de message
horodaté contenu dans une trame informatique secondaire.
Cette dernière peut être récupérée manuellement par une étape
d'activation du bouton que comporte le boîtier électronique.
De manière alternative, la trame informatique secondaire
peut être récupérée automatiquement en intégrant, lors de l'étape
de définition des profils, dans chacun de ces derniers, une
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fréquence d'émission de l'ensemble des données relevées par les
capteurs et/ou l'ensemble des données traitées par le programme
de traitement de données, depuis le boîtier électronique vers
l'unité de gestion distante.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres
caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la
lumière de la description qui suit de deux exemples de mise en
uvre du procédé selon l'invention donnés à titre non limitatif.
La description est à lire en relation avec les dessins
annexés dans lesquels :
- figure 1 est un schéma d'une variante de réalisation du
dispositif selon l'invention, adaptée, par exemple, au
suivi des entrées/sorties d'une personne d'une pièce de
vie, et
- figure 2 est un organigramme du procédé de mise en uvre
du dispositif de la figure 1, appliqué au suivi des
entrées/sorties d'une personne d'une pièce de vie.
Dans la variante de réalisation illustrée à la figure 1, le
dispositif 1 selon l'invention comporte une pluralité de boîtiers
électroniques 2 polyvalents, destinés à être installés au sein
d'un volume à surveiller, tel que par exemple un lieu de vie, et
aptes à y détecter un certain nombre de grandeurs physiques, au
travers de la mise en uvre de différents capteurs.
Afin de contribuer à cette polyvalence et permettre un suivi
fiable, chacun des boîtiers électroniques 2 embarque, de manière
standard, sur une même carte électronique un capteur de
température, un capteur d'humidité, un accéléromètre, un
magnétomètre, un capteur de vibrations, un capteur de luminosité
et un capteur de présence infrarouge.
Bien entendu, cette liste de capteurs doit être interprétée
comme étant propre à la variante de réalisation décrite, et est
susceptible d'évoluer selon les applications visées.
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Dans ce cas, toute donnée relevée par un éventuel capteur
additionnel intégré dans le boîtier électronique 2 sera traitée
par la même intelligence embarquée que celles relevées par les
autres capteurs. Toutefois, comme il sera décrit plus en détails
ci-après, tous les capteurs embarqués dans un même boîtier 2 ne
sont pas nécessairement activés en permanence, mais uniquement
lorsque l'application considérée le requiert, ou lorsqu'une donnée
détectée par un capteur déjà actif provoque leur actionnement, ce
qui représente un avantage indéniable en termes d'économies
d'énergie.
Par ailleurs, dans le même objectif de limiter au maximum la
consommation d'énergie du dispositif selon l'invention, les
capteurs installés sur le boîtier électronique 2 sont de type à
très basse consommation d'énergie.
Il convient également de noter que les boîtiers électroniques
2 présentent avantageusement une structure très compacte, et des
dimensions très réduites (de l'ordre de 3cm de largeur 1 et 5cm
de longueur L, dans l'exemple illustré), lui conférant une grande
discrétion et facilitant à la fois leur installation et leur
intégration dans un volume, tel qu'un lieu de vie dans lequel une
situation donnée est à surveiller.
D'autre part, chaque boîtier électronique 2 est équipé d'un
microcontrôleur de gestion des capteurs comprenant des moyens
mémoire dans lesquels sont stockés au moins un programme de
pilotage des capteurs selon un profil prédéfini et un programme
de traitement des données relevées par les capteurs, de même que
des voyants lumineux 3, et un moyen d'avertissement sonore (non
illustré). L'alimentation en énergie électrique des boîtiers
électroniques 2 est quant à elle assurée par une pile classique,
de type 3V -600mAh.
Dans la variante de réalisation illustrée, le dispositif
selon l'invention comporte également une unité de gestion distante
4, dotée d'un microcontrôleur de gestion à distance des boîtiers
électroniques 2, comprenant des moyens mémoire dans lesquels est
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stocké un programme de sélection à distance d'un profil
particulier de pilotage des capteurs, ainsi qu'une interface 5
pour utiliser ce programme.
De plus, afin d'autoriser un échange de données entre l'unité
de gestion à distance 4 et les boîtiers électroniques 2, chacun
d'entre eux intègre un émetteur/récepteur radio. Il est par
ailleurs précisé que l'ensemble de ces échanges fait
préférentiellement l'objet d'un cryptage garantissant leur
sécurité et la préservation de leur confidentialité.
De plus, le boîtier électronique 2 comporte un bouton 6,
avantageusement disposé sur un logement dédié à un capteur de
présence infrarouge muni de sa lentille formant une protubérance
sur sa face externe, et définissant des moyens d'activation
manuelle de l'émetteur radio qu'il intègre.
Deux unités centrales 7a, 7b, aptes à communiquer avec
l'unité de gestion distante 4, par des moyens de transmission
sécurisée de données 8 reposant par exemple sur un cryptage des
données radios transmises, complètent en outre le dispositif 1
selon l'invention représenté à la figure 1. Elles assurent
diverses fonctions, dont notamment le stockage des données
relatives à la gestion des boîtiers électroniques 2 et de l'unité
de gestion distante 4, et les mises à jour des programmes que ces
matériels intègrent.
Afin d'atteindre les objectifs énoncés ci-dessus, visant
notamment à fournir une solution à vocation universelle, et très
économique en énergie, la mise en uvre du dispositif 1 selon
l'invention s'effectue au travers d'un procédé innovant qui permet
à la fois d'optimiser les temps de fonctionnement des capteurs et
de limiter les transmissions d'informations ou les échanges de
données à uniquement celles qui sont utiles.
Dans le cadre de ce procédé, chaque boîtier électronique 2
se voit doté d'une bibliothèque de profils, préalablement définis,
regroupant chacun un ensemble de paramètres propres à une
application donnée, et permettant de dédier les boîtiers 2 à de
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multiples usages, par la sélection préalable du profil
correspondant.
Plus précisément, afin de définir la pluralité de profils
susceptibles d'être stockés dans chaque boîtier électronique 2,
5 on établit pour chacun d'entre eux une liste de capteurs activés
d'office, une fréquence de relevé de mesures pour chacun des
capteurs activés d'office , et une liste des valeurs à partir
desquelles une donnée relevée par un des capteurs activés d'office
ou issue du traitement des données relevées par les capteurs
10 activés d'office correspond à une donnée-seuil .
En pratique, l'étape de sélection du profil s'effectue de
préférence après l'installation du/des boîtiers électroniques 2
dans le volume à surveiller, par exemple au moyen d'une unité de
gestion distante 4, et conduit à une activation uniquement des
capteurs requis par l'application considérée.
En d'autres termes, pour chaque application, le programme de
pilotage des capteurs que comporte le/les boîtier (s)
électronique(s) 2 va exploiter le profil concerné pour activer
d'office un ou plusieurs capteurs qui vont fonctionner
conformément aux paramètres propres à ce même profil.
Au cours du procédé de surveillance, les données relevées
par les capteurs sont analysées au sein du boîtier électronique
2, par le programme de traitement des données qu'il intègre, et
sont comparées à des données, dites données-seuil ,
enregistrées dans le profil.
Afin de limiter la consommation en énergie électrique du
dispositif selon l'invention, un signal représentatif de la
survenue d'un événement au sein du volume surveillé, n'est ensuite
récupéré qu'en cas de détection d'une donnée qui se révèle, selon
le cas avant ou après analyse, correspondre à une donnée-seuil .
Ainsi, selon le cas, la survenue d'un événement peut être
signalée au travers d'un signal dont l'émission est activée par
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la détection d'une donnée brute, ou d'une donnée traitée,
correspondant chacune à une donnée-seuil.
Par ailleurs, l'invention repose également sur une
optimisation dynamique et permanente de l'intelligence embarquée
dans le boîtier électronique 2, qui induit une interopérabilité
des capteurs intégrés dans ce même boîtier électronique 2 et une
corrélation des données relevées par chacun d'entre eux.
En effet, l'invention prévoit que pour certains profils
enregistrés dans les moyens-mémoire du boîtier électronique 2, on
établit en outre pour chacun d'entre eux une liste de capteurs
subsidiaires susceptibles d'être activés automatiquement, en cas
de détection, par au moins un capteur activé d'office, d'une
donnée correspondant à une donnée-seuil, et/ou une liste de
capteurs dont la fréquence de relevé de mesures est susceptible
d'être modifiée automatiquement en cas de détection, par au moins
un capteur activé d'office, d'une donnée correspondant à une
donnée-seuil.
Une telle caractéristique permet également de limiter les
besoins en énergie électrique du dispositif 1 selon l'invention,
les capteurs ne sortant de leur veille qu'à des moments précis,
définis par les paramètres du profil, et restant inactifs, et par
conséquent non alimentés en énergie, le reste du temps.
Le procédé selon l'invention prévoit par ailleurs la
possibilité de récupérer le signal représentatif de la survenue
d'un événement au sein du volume directement au niveau d'un
boîtier électronique 2, sous forme d'un signal lumineux et/ou d'un
signal sonore, et/ou au niveau d'une unité de gestion distante 4,
sous forme d'un message horodaté contenu dans une trame
informatique primaire.
Bien entendu il est également possible de récupérer
périodiquement, au niveau de l'unité de gestion distante 4, sous
forme de message horodaté contenu dans une trame informatique
secondaire, l'ensemble des données brutes relevées par les
capteurs et/ou l'ensemble des données traitées par le programme
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de traitement de données de chaque boîtier électronique 2. Cette
étape peut être effectuée manuellement, par activation du bouton
6 que comporte le boîtier électronique 2. Selon une autre option,
elle peut également être réalisée automatiquement, en intégrant
dans chacun des profils une fréquence d'émission, depuis le
boîtier électronique 2 vers l'unité de gestion distante 4, de
l'ensemble des données brutes relevées par les capteurs et/ou
l'ensemble des données traitées par le programme de traitement de
données.
Lorsque le dispositif 1 selon l'invention comporte une
pluralité de boîtiers électroniques 2, il est avantageusement
prévu que la survenue d'un événement au sein du volume peut être
détectée par l'unité de gestion distante 4, suite à un traitement
informatique des données contenues dans les trames informatiques
primaires et/ou secondaires en provenance de chacun des boîtiers
2. En somme, une agrégation et un traitement de données, émanant
de différents boîtiers 2 installés dans un volume et, le cas
échéant, paramétrés pour des applications différentes, au niveau
de l'unité de gestion distante 4, permet une détection au niveau
de celle-ci, de la survenue d'un événement qui aurait peut-être
échappé à un boîtier 2 considéré isolément.
Il ressort clairement de ce qui précède que le dispositif 1
selon l'invention permet d'atteindre les objectifs énoncés en
préambule.
Grâce à la mise en uvre d'une bibliothèque de profils,
représentatifs chacun d'une application différente, le dispositif
selon l'invention est universel. Il peut par exemple être placé
dans une pièce de vie et, suite à l'activation du profil
correspondant, remonter des données environnementales telles que
la température, l'humidité, et la luminosité, ainsi que l'état
d'occupation de cette même pièce. Une installation sur un tiroir
ou un placard permet, selon un autre exemple de mise en uvre, de
détecter les ouvertures et fermetures de ceux-ci, là encore après
sélection du profil correspondant et donc activation des capteurs
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requis. Placé dans un réfrigérateur, le dispositif selon
l'invention permet de suivre à intervalles réguliers la
température à l'intérieur de celui-ci et d'alerter en cas de
sortie d'une plage de surveillance, par sélection également du
profil prévu à cet effet.
Le dispositif selon l'invention est en outre évolutif, étant
donné qu'il peut être utilisé pendant une certaine période pour
une première application, puis pour une seconde application
pendant une seconde période, etc., par simple reprogrammation et
sélection d'un profil différent.
Par ailleurs, grâce à la structure compacte et aux dimensions
réduites du boîtier électronique 2, le dispositif 1 selon
l'invention est discret et n'altère pas l'ambiance générale de
l'environnement dans lequel il est installé.
Du fait que l'ensemble des capteurs sont du type à faible
consommation d'énergie, ne sont activés qu'en cas de besoin et
que les signaux ne sont émis qu'en cas de détection d'alerte, il
est économique en énergie et peut atteindre jusqu'à trois ans
d'autonomie.
A ce propos, il convient par ailleurs de noter que dans le
cadre de l'invention, il peut être prévu de déterminer en
permanence l'énergie dépensée par le boîtier électronique 2 et
par conséquent d'en déduire la charge restante ainsi que la durée
de fonctionnement, afin d'être en mesure d'anticiper le
rechargement ou le remplacement de la pile et d'éviter toute panne
intempestive.
Egalement, le boîtier électronique 2 est préférentiellement
équipé d'une connectique USB (bus universel en série) permettant
son couplage avec une unité de gestion distante 4 pouvant être
définie par tout matériel informatique courant pourvu d'une prise
USB, tel qu'un ordinateur personnel, une box internet, etc.
La figure 2 jointe en annexe illustre la logique mise en
uvre par le procédé selon l'invention, dans le cadre d'une
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utilisation du dispositif 1 pour suivre les entrées et les sorties
d'une personne d'une pièce de vie, et la durée d'inoccupation de
cette même pièce de vie, après sortie de la personne. Cette figure
illustre également la nature des informations déduites à partir
des données relevées par les capteurs et constituant des messages
représentatifs d'une situation.
Dans une telle application, le profil sélectionné doit
permettre une remontée nécessaire et suffisante de données de
mouvements d'une porte et de présence pour être informé des
entrées et sorties d'une personne de son domicile ou d'une pièce
spécifique de ce dernier. Il doit également permettre d'estimer
le temps d'occupation ou d'inoccupation d'une pièce, en vue d'en
déduire la localisation et les déplacements d'une personne au sein
de son domicile.
A cet effet, l'activation du capteur de présence infrarouge,
de l'accéléromètre (détection de translation) et du magnétomètre
(détection de rotation), est nécessaire. Par ailleurs, le profil
correspondant intègre un certain nombre de paramètres, relatifs
notamment à la nature de la porte, à la durée d'ouverture de la
porte correspondant à une donnée-seuil, aux données relevées qui
déclenchent, après corrélation avec d'autres données relevées par
d'autres capteurs, l'émission d'un signal ou encore à la quantité
de mouvements qui doivent être détectés pour valider une présence
dans la pièce et donc l'émission d'un signal.
Conformément à l'invention, dans cette application,
l'autonomie du dispositif 1 est prolongée grâce à une corrélation
entre les informations de mouvements de la porte
(translation/rotation) et les informations de présence. Ainsi par
exemple, lorsqu'aucune présence dans une pièce n'est détectée, la
fréquence de mesure de l'accéléromètre et du magnétomètre est
automatiquement réduite. De même, la fréquence des relevés de
mesures assurées par le détecteur de présence peut être modifiée
en fonction du taux d'occupation de la pièce décelé.
