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Raspberry Pi Discussion :

Projet traceur / monitoring sur animaux


Sujet :

Raspberry Pi

  1. #1
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    paysan débrouillard
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    Par défaut Projet traceur / monitoring sur animaux
    Bonjour à tous,

    Je viens vers vous car j'ai un projet qui est un peu en limite de mes compétences et ai besoin de vos conseils avisés!
    J'ai quitté un bureau (géomaticien) pour la pleine nature (éleveur et berger)... mais certains aspects de la géomatique me manquent...

    Pour commencer, j'ai trouvé sur ce forum et ailleurs un tas de ressources intéressantes mais rien de ce que j'ai pu trouver ne me permet de répondre complètement à mon besoin (pour ceux qui voudrons me réorienter vers...).

    L'idée est de créer de toutes pièces une balise de grande autonomie équipée au moins d'un capteur GPS et d'un système de communication (via téléphonie) permettant l'envoi d'instructions et la réception de données ou d'alertes que je définirais moi-même.

    Les défis :
    1- le choix des composants
    2- l'assemblage et programmation
    3- le montage final (certainement hors sujet ici)

    Cadre :
    Je suis éleveur pastoral extensif (= je "promène" mon troupeau de 400 brebis et chèvres toute l'année pour aller chercher la ressource en herbe) en milieu péri-urbain et viticole (entre Nîmes et Montpellier). le soir le troupeau est parqué dans des clôture mobiles qui seront déplacées les jours suivants. J'ai beaucoup de soucis avec les sangliers qui brisent les clôtures... donc le troupeau peut se retrouver assez rapidement dans une vigne, ou sur une route occasionnant des dégâts ou risquant un accident de la route potentiellement fatal. Ces risques ne sont pas gérables sur le long terme et, a défaut de pouvoir poser des clôtures "en dur", j'ai besoin d'un système de suivi et d'alerte fiable sur le déplacement de mes bêtes pendant mon absence.

    Solutions essayées :
    -TK102-2 : pas assez programmable, une autonomie ridicule avec une alimentation officielle, acceptable avec une alimentation embarquée mais une conception trop fragile et non fiable (bugs nombreux et fréquents)
    - téléphone mobile embarqué avec alimentation de secours et outils de suivis : toujours trop bridé... alimentation toujours limitante.

    Besoins :
    - rester hors des restrictions des solutions commerciales
    - grande autonomie (minimum 10 jours)
    - précision de la position
    - dialogue a distance (plusieurs km) avec un terminal pour envoi instructions / reception données et alertes
    - capacité de stockage des informations en l'absence de possibilité d'envoi des données

    Solution matérielle envisagée (c'est là que j'aurai bien besoin des critiques et bonnes idées de tout le monde !) :
    - Raspbery pi zero WH
    - Pi Juice zero (ref kubii.fr : PIS-0586) ou Zero LiPo ou un stromPi (quel modèle sur RPi Zero?) ?
    - GSM / GPRS / GNSS / Bluetooth HAT pour Raspberry Pi (ref kubii.fr : WV13460) + antenne active
    - alimentation ???

    Au sujet de l'alimentation...
    Après lecture d'un post dédié à ce sujet je vois de très loin ce que je pourrais faire, mais aucune idée de la validité de ce que j'intuite... ni des références au catalogue!
    - utilisation par toutes conditions de t°C : batterie au lithium favorisée
    - nombreux cycles de charge : encore le lithium
    - budget non infini : le Pb entre en course !
    - possibilité d'embarquer un (petit peu) de poids (300-400g max dédié à la batterie) : on va favoriser le meilleur rapport poids/capacité : lithium!
    - possibilité de "temps de veille" sur certaines plages horaires pour limiter la conso (si possible tout en gardant la trace des déplacements...? puce GPS avec mémoire tampon?)

    Donc si le choix se porte sur du Lithium... théoriquement nous pouvons espérer 60 Wh/300g... mon autonomie espérée (10 jours) est-elle envisageable?
    Un panneaux solaires pour une aide à l'autonomie est-il envisageable? quels modèles de relative petite taille, assez robustes (souples?) et délivrant une tension qui vaut le coup...? comment assembler celà?

    Je vous remercie d'avance pour votre coup de pouce qui me permettra peut-être enfin de dormir un peu plus sereinement la nuit voire de "sauver" mon activité en apaisant les relations aux autres paysans!

    Au plaisir de vous lire!

    Patrick.

  2. #2
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    Avatar de ChPr
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    Bonjour,

    Veuillez excuser ma question un peu naïve, mais vous voulez équiper chacune de vos 400 brebis d'un traceur ?

    Cordialement.

    Pierre

  3. #3
    Modérateur

    Avatar de Vincent PETIT
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    Salut,
    Ton projet est en réalité très compliqué avec les technologies actuelles.

    grande autonomie (minimum 10 jours) versus dialogue a distance (plusieurs km) ; reste très compliqué même pour nos téléphones portables. Les antennes 4G sont différemment réparties suivant qu'on soit en urbain, rural ou entre les deux et ça peut aller de tous les 500m en ville à tous les 30km à la compagne et en plaine. Même si ces distances semblent compatibles avec ton projet, les émetteurs/récepteurs sont en haut d'un mat, consomment beaucoup et sont très performants. Tout ce système repose non pas sur les performances du téléphone mais sur celles du mat 4G (émetteur puissant et récepteur capable de détecter des signaux très faibles).

    Nom : Capture004.PNG
Affichages : 192
Taille : 254,0 Ko
    Source : https://selectra.info/telecom/guides...ies/antenne-4g

    Tout ça pour dire que pour dialoguer sur plusieurs km avec une contrainte d'autonomie, on ne peut que s'appuyer sur le réseau des opérateurs. Quant aux radio-amateurs qui sont capables eux aussi de dialoguer à plusieurs km, ils ont du matériel qui consomme beaucoup.
    - rester hors des restrictions des solutions commerciales Une solution maison n'est pas possible sur de tels distances et avec le cahier des charges.
    - grande autonomie (minimum 10 jours) Pas d'autres choix que de s'appuyer sur le réseau cellulaire (parce que les mâts sont très performants).
    - précision de la position Ce n'est pas un problème, il existe des petits modules GPS embarqué.
    - dialogue a distance (plusieurs km) avec un terminal pour envoi instructions / reception données et alertes Pas d'autres choix que de s'appuyer sur le réseau cellulaire (parce que les mâts sont très performants).
    - capacité de stockage des informations en l'absence de possibilité d'envoi des données Ce n'est pas un problème.


    Le soucis pointé du doigt par ChPr ;
    • si tu équipes chaque animal, d'un microcontrôleur, d'une carte SIM et d'un petit modem GPRS le projet va fonctionner mais il faut un abonnement par animal.
    • si tu équipes chaque animal d'un modem SigFox très basse consommation, qui passe par son propre réseau d'antenne, la couverture est bonne mais le nombre d'échanges d'informations est très limités par jour. Impossible de faire de la géolocalisation en temps réel et il faut un abonnement (moins cher que celui d'une carte SIM)
    • si tu équipes chaque animal d'un modem LoRaWan très basse consommation, qui passe par les antennes Orange, la couverture est bonne, le nombre d'échanges d'informations est moins limités. Possible de faire de la géolocalisation mais pas en temps réel et il faut un abonnement (moins cher que celui d'une carte SIM).


    Dans tous les cas il faut payer

    Tarif LoRaWan (prix catalogue il y a 3 ans, ça a peut être changé).
    Messages descendants, c'est quand tu envoies un message vers un animal, dans l'autre sens c'est l'abonnement qui inclus le coût du message.

    36 mois
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    12 mois
    sans engagement
    Prix à l'acte des messages descendants
    1 € / mois 1,2 € / mois 1,5 € / mois 2 € / mois 0,05 euros/message
    La science ne nous apprend rien : c'est l'expérience qui nous apprend quelque chose.
    Richard Feynman

  4. #4
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    Bonjour Pierre,

    Citation Envoyé par ChPr Voir le message
    vous voulez équiper chacune de vos 400 brebis d'un traceur ?
    Non, effectivement... J'envisage 2 colliers pour chaque lots de bêtes (lorsque toutes les bêtes sont ensemble, 2 colliers en fonctionnement, si je dois gérer 2 lots par exemple lors des mises-bas ou lors du sevrage des agneaux il y aurait 4 colliers en fonctionnement).

    Patrick.

    Bonjour Vincent,

    Par vos réponses je m'aperçois ne pas avoir donné assez d'infos (pourtant j'ai essayé ;+) !).
    Quoi qu'il en soit merci pour vos réponses!

    Citation Envoyé par Vincent PETIT Voir le message
    grande autonomie (minimum 10 jours) versus dialogue a distance (plusieurs km) ; reste très compliqué même pour nos téléphones portables. Les antennes 4G sont différemment réparties suivant qu'on soit en urbain, rural ou entre les deux et ça peut aller de tous les 500m en ville à tous les 30km à la compagne et en plaine. Même si ces distances semblent compatibles avec ton projet, les émetteurs/récepteurs sont en haut d'un mat, consomment beaucoup et sont très performants. Tout ce système repose non pas sur les performances du téléphone mais sur celles du mat 4G (émetteur puissant et récepteur capable de détecter des signaux très faibles).
    [...]
    Tout ça pour dire que pour dialoguer sur plusieurs km avec une contrainte d'autonomie, on ne peut que s'appuyer sur le réseau des opérateurs. Quant aux radio-amateurs qui sont capables eux aussi de dialoguer à plusieurs km, ils ont du matériel qui consomme beaucoup.
    - rester hors des restrictions des solutions commerciales Une solution maison n'est pas possible sur de tels distances et avec le cahier des charges.


    Je n'envisageais pas de créer mon propre réseau de mâts éméteurs/recepteurs! Lorsque je dit souhaiter rester hors des contraintes commerciales, je pensais aux seuls outils embarqués et à leurs propositions de solutions matérielles figées et souvent avec abonnements.
    J'ai déjà 4 SIM dédiées que j'avais utilisées sur les TK102-2 (forfaits free 2€) qui permettaient une bonne couverture géographique sur mes secteurs de pâturage.

    Citation Envoyé par Vincent PETIT Voir le message
    - grande autonomie (minimum 10 jours) Pas d'autres choix que de s'appuyer sur le réseau cellulaire (parce que les mâts sont très performants).
    - dialogue a distance (plusieurs km) avec un terminal pour envoi instructions / reception données et alertes Pas d'autres choix que de s'appuyer sur le réseau cellulaire (parce que les mâts sont très performants).
    Ok !
    cela semble sans appel!
    Citation Envoyé par Vincent PETIT Voir le message
    - précision de la position Ce n'est pas un problème, il existe des petits modules GPS embarqué.
    - capacité de stockage des informations en l'absence de possibilité d'envoi des données Ce n'est pas un problème.
    Citation Envoyé par Vincent PETIT Voir le message
    Existe-t-il des modules permettant cela et assez peu gourmands (et lesquels?)?

    Citation Envoyé par Vincent PETIT Voir le message
    Le soucis pointé du doigt par ChPr ;
    • si tu équipes chaque animal, d'un microcontrôleur, d'une carte SIM et d'un petit modem GPRS le projet va fonctionner mais il faut un abonnement par animal.
    • si tu équipes chaque animal d'un modem SigFox très basse consommation, qui passe par son propre réseau d'antenne, la couverture est bonne mais le nombre d'échanges d'informations est très limités par jour. Impossible de faire de la géolocalisation en temps réel et il faut un abonnement (moins cher que celui d'une carte SIM)
    • si tu équipes chaque animal d'un modem LoRaWan très basse consommation, qui passe par les antennes Orange, la couverture est bonne, le nombre d'échanges d'informations est moins limités. Possible de faire de la géolocalisation mais pas en temps réel et il faut un abonnement (moins cher que celui d'une carte SIM).


    Dans tous les cas il faut payer

    Tarif LoRaWan (prix catalogue il y a 3 ans, ça a peut être changé).
    Messages descendants, c'est quand tu envoies un message vers un animal, dans l'autre sens c'est l'abonnement qui inclus le coût du message.
    J'ai déjà jeté un oeil à ces autres technologies utilisées pour des suivis faune sauvage (Lynx, Zèbres, etc... beaucoup de biblio très théorique) ou domestique (Bovins essentiellement beaucoup de biblio aussi... mais noyée dans les offres commerciales surtout USA, NZ, Australie!)... Elles me semblaient inaccessible en terme de dispo matérielle et prog/interfaçage relativement accessible pour moi.

    Si je comprend bien, le choix le plus important se situe au niveau de la technologie de communication avec les modules embarqués... je dois faire le choix suivant :
    - Solution GPRS financièrement accessible, permettant une circulation d'infos relativement "volumineuse" et potentiellement en continue Mais extrêmement gourmand en énergie
    - Solution LoWan (Zigbee ou LoRaWan) potentiellement plus cher financièrement si fréquence de communication élevée, volume de données moindre, temps réel exclu, mais très économe en énergie
    ...

    Dans un premier temps je vais me focaliser sur un système basé sur du GPRS... du coups les questions suivantes me viennent :
    • pensez-vous que le choix matériel cité dans le premier post soit opportun vu le cahier des charges ?
    • niveau alimentation, pour les scenarii suivants, avec 400g de piles au lithium, quelle autonomie espérer ?


    • - scénario 1 : intensif
      suivi temps réel (GPRS), plus réalisation embarquée et en continu de certains traitements spatiaux configurables par envoi de sms : sortie de zone / dépassement de vitesse, etc pouvant donner lieu à un envoi d'alertes par SMS en plus du suivi temps réel
    • - scénario 2 : routine
      enregistrement de points GPS en continu avec une fréquence de 1pt/minute, avec envoi de ces données toutes les heures. Réalisation embarquée et en continu de certains traitements spatiaux configurables par envoi de sms : sortie de zone / dépassement de vitesse, etc pouvant donner lieu à un envoi d'alertes par SMS
    • - scénario 3 : économe
      enregistrement de points GPS en continu avec une fréquence de 1pt/minute, sans envoi de données (récupération des données lors de chaque changement/recharge de batterie). Réalisation embarquée et en continu de certains traitements spatiaux configurables par envoi de sms : sortie de zone / dépassement de vitesse, etc pouvant donner lieu à un envoi d'alertes par SMS


    ...

    Merci à vous pour vos réactions!

    Patrick.

  5. #5
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    Salut,
    Le Zigbee pourrait être une très bonne solution pour agrandir la couverture locale, mais je ne l'ai jamais testé (en même temps j'ai tellement de chose à essayer, ...). Dans sa configuration Mesh (maillage), chaque rond représente un animal du troupeau. Les ronds rouges peuvent communiquer entres eux sous l'arbitrage du rond vert dont le rôle est d'éviter une cacophonie générale. Si les ronds rouges s'éloignent trop les uns de autres, les ronds bleus sont capables de relayer les messages pour que la communication se fasse. Notons que le rond bleu peut aussi communiquer comme le rond rouge, il a juste l'option "routeur" en plus. La portée est annoncée de 100m en visée direct. Je ne sais pas si il peut il y avoir plusieurs coordinateurs (rond vert) ? Parce si c'est lui qui se fait la malle dans le troupeau, ça met le réseau par terre ! Et il n'y a que lui qui pourra être équipé d'un module GSM pour communiquer avec toi sur de longue distance.

    Nom : FIGURE_01_TI.jpg
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Taille : 23,9 Ko

    Concernant des modules GSM + GPS, il existe des modules intégrés déjà posés sur une carte de développement compatible Arduino https://www.robotshop.com/eu/fr/module-gps-sim808.html pour mettre au point le programme. Ce module SIM808 est un module GSM (carte SIM au dos de la carte) + un GPS, les deux antennes semblent livrés avec. Concernant la consommation, la doc du module n'est pas très explicite mais de toute manière ça va dépendre surtout de la fréquence des échanges entre toi et les modules sur les animaux. S'il n'y a que 3 échangent par jours et que le reste du temps le module et le micro sont en veille, une batterie pourra durer longtemps.

    Nom : sim808.jpg
Affichages : 164
Taille : 12,4 Ko

    Je crois que l'encombrement + l'autonomie + le poids peuvent être entrer dans le cahier des charges, quitte à refaire un circuit imprimé plus petit que la carte de développement en retirant tout ce qui n'est pas nécessaire. Concernant le prix, les sites asiatiques sont bien moins chers. Il faudrait commencer par jouer avec la carte de développement + un pack batterie de ce genre https://www.robotshop.com/eu/fr/cell...-1200-mah.html voir aussi une accéléromètre et faire des tests de conso, de stratégie logiciele (genre si l'accéléromètre ne bronche pas c'est qu'il ne se passe rien donc tu peux laisser le module SIM808 en veille sans nécessiter d'interroger la partie GPS du module), etc.
    La science ne nous apprend rien : c'est l'expérience qui nous apprend quelque chose.
    Richard Feynman

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