FR3133518A1 - Animal monitoring device - Google Patents

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FR3133518A1
FR3133518A1 FR2202430A FR2202430A FR3133518A1 FR 3133518 A1 FR3133518 A1 FR 3133518A1 FR 2202430 A FR2202430 A FR 2202430A FR 2202430 A FR2202430 A FR 2202430A FR 3133518 A1 FR3133518 A1 FR 3133518A1
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Abstract

L’invention concerne un dispositif de surveillance d’un animal destiné à être porté par l’animal. Il comprend un module photovoltaïque (6), une batterie (12) agencée pour être alimentée par le module photovoltaïque, la batterie étant destinée à alimenter des moyens d’acquisition de données comportant un module de géolocalisation (13) du dispositif, un thermomètre (8) destiné à mesurer une température de l’animal lorsque le dispositif est porté par l’animal et des moyens de description périodique de mouvement (14) de l’animal. Il comprend également un module de communication (15) des données par ondes radio et des moyens de calage (31) de la communication des données entre deux périodes de description de mouvement de l’animal, ces moyens de calage comprenant un microcontrôleur (31). Figure pour l’abrégé : figure 8The invention relates to an animal monitoring device intended to be worn by the animal. It comprises a photovoltaic module (6), a battery (12) arranged to be powered by the photovoltaic module, the battery being intended to power data acquisition means comprising: a geolocation module (13) of the device, a thermometer ( 8) intended to measure a temperature of the animal when the device is carried by the animal and means for periodically describing movement (14) of the animal. It also includes a radio wave data communication module (15) and timing means (31) for data communication between two periods of description of movement of the animal, these timing means comprising a microcontroller (31) . Figure for abstract: figure 8

Description

Dispositif de surveillance d’un animalAnimal monitoring device

L’invention concerne la surveillance et l’étude du comportement d’animaux. En particulier, elle concerne le domaine de l’élevage bovin de précision.The invention relates to monitoring and studying the behavior of animals. In particular, it concerns the field of precision cattle breeding.

Les dispositifs de surveillance et d’étude du comportement des bovins visent à évaluer le bien-être des bovins et à détecter des comportements spécifiques, tels que le repos, la rumination, des périodes propices à la reproduction et à l’insémination. Ils visent également à surveiller l’état de santé de l’animal. Il en va ainsi de la détection d’éventuels chocs de l’animal tandis que l’étude de sa température et celle de son comportement permettent la prévention de maladies. Il s’agit notamment de surveiller son stress thermique, qui a par exemple un impact sur la production de lait par le bovinBovine behavior monitoring and study systems aim to assess the well-being of cattle and detect specific behaviors, such as rest, rumination, periods favorable to reproduction and insemination. They also aim to monitor the state of health of the animal. This applies to the detection of possible shocks in the animal while the study of its temperature and that of its behavior allows the prevention of diseases. This includes monitoring thermal stress, which for example has an impact on milk production by cattle.

On connaît déjà dans l'état la technique, notamment d'après le document FR3088168, un collier pour bovin apte à déterminer une donnée de stress thermique du bovin notamment grâce à un thermomètre et à un capteur d’humidité, une donnée d’ensoleillement grâce à un capteur photosensible, et des données de mouvement du bovin grâce à un accéléromètre, ces organes étant commandés par un microcontrôleur. Cependant, ce collier ne permet pas la localisation géographique du bovin, et donc ni la détection de regroupements ni la surveillance du bovin sur des portions étendues. En outre, il est nécessaire de venir recharger la batterie du collier régulièrement, ce qui est inconfortable.We already know in the state of the art, in particular according to document FR3088168, a collar for cattle capable of determining thermal stress data of cattle in particular thanks to a thermometer and a humidity sensor, sunshine data thanks to a photosensitive sensor, and movement data from the bovine thanks to an accelerometer, these organs being controlled by a microcontroller. However, this collar does not allow the geographical location of the cattle, and therefore neither the detection of groupings nor the surveillance of the cattle over large portions. In addition, it is necessary to recharge the collar battery regularly, which is uncomfortable.

On connaît également dans l’état de la technique d’autres colliers pour bovin aptes à déterminer la localisation géographique du bovin grâce à un module de géolocalisation, mais ils ne fournissent pas d’autres données sur l’état du bovin, et ne permettent donc pas d’identifier tous les comportements pertinents ou de déterminer l’état de santé du bovin.Other collars for cattle capable of determining the geographical location of the cattle using a geolocation module are also known in the state of the art, but they do not provide other data on the condition of the cattle, and do not allow therefore not identify all relevant behaviors or determine the state of health of the bovine.

Un inconvénient de l’ensemble de ces colliers de l’état de la technique est donc l’absence de certains moyens d’acquisition de données nécessaires à la surveillance complète du comportement et de l’état de santé des bovins.A disadvantage of all of these state-of-the-art collars is therefore the absence of certain means of data acquisition necessary for the complete monitoring of the behavior and state of health of cattle.

Un autre inconvénient de l’ensemble de ces colliers est leur manque d’autonomie. En effet, l’acquisition des données et leur transmission est énergivore. En particulier, plus les données à acquérir sont nombreuses et variées, plus le collier consomme de l’énergie. Pour allonger l’autonomie du collier, il est nécessaire d’étaler dans le temps les mesures ou les transmissions de données, ce qui nuit à la précision de la surveillance des bovins puisque certains comportements ne sont plus détectés, ou trop tardivement.Another disadvantage of all of these collars is their lack of autonomy. Indeed, the acquisition of data and their transmission is energy intensive. In particular, the more numerous and varied the data to be acquired, the more energy the collar consumes. To extend the autonomy of the collar, it is necessary to spread out measurements or data transmissions over time, which harms the precision of cattle monitoring since certain behaviors are no longer detected, or too late.

L'invention a notamment pour but de fournir un dispositif permettant une surveillance complète et continue d’un animal au moyen d’un ensemble de données variées, acquises et transmises à intervalles réduits, tout en bénéficiant, malgré la variété et la fréquence des mesures effectuées, d’une autonomie accrue.The invention aims in particular to provide a device allowing complete and continuous monitoring of an animal by means of a set of varied data, acquired and transmitted at reduced intervals, while benefiting, despite the variety and frequency of the measurements carried out, with increased autonomy.

À cet effet l’invention a pour objet un dispositif de surveillance d’un animal, destiné à être porté par l’animal, comprenantTo this end, the subject of the invention is a device for monitoring an animal, intended to be worn by the animal, comprising

- un module photovoltaïque ;- a photovoltaic module;

- une batterie agencée pour être alimentée par le module photovoltaïque, la batterie étant destinée à alimenter :- a battery arranged to be powered by the photovoltaic module, the battery being intended to power:

• des moyens d’acquisition de données comportant :• data acquisition means comprising:

⇒ un module de géolocalisation du dispositif ;⇒ a device geolocation module;

⇒ un thermomètre destiné à mesurer une température de l’animal lorsque le dispositif est porté par l’animal ;⇒ a thermometer intended to measure the temperature of the animal when the device is worn by the animal;

⇒ des moyens de description périodique de mouvement de l’animal ;⇒ means of periodically describing the movement of the animal;

• un module de communication des données par ondes radio ;• a data communication module by radio waves;

• des moyens de calage de la communication des données entre deux périodes de description de mouvement de l’animal, ces moyens de calage comprenant un microcontrôleur.• means for timing the communication of data between two periods of description of movement of the animal, these timing means comprising a microcontroller.

Ainsi, le dispositif comprend l’ensemble des moyens d’acquisition de données pertinents pour une surveillance continue, précise et complète de l’animal. Pour optimiser sa gestion énergétique et donc accroître son autonomie malgré l’ensemble de ces moyens d’acquisition à alimenter, il dispose d’un module photovoltaïque permettant de recharger la batterie en journée et de moyens de calage comprenant le microcontrôleur. Ces moyens de calage permettent d’optimiser la distribution de l’alimentation énergétique au sein du dispositif en commandant, périodiquement, la description du mouvement d’un animal dans un premier temps avant de commander la transmission de l’ensemble des données dans un deuxième temps. De cette manière, chacun des moyens du dispositif est passé en état de fonctionnement nominal, via les moyens de calage, uniquement lorsque leurs activations respectives sont nécessaires, tandis qu’ils sont en état de veille le reste du temps.Thus, the device includes all the relevant data acquisition means for continuous, precise and complete monitoring of the animal. To optimize its energy management and therefore increase its autonomy despite all of these acquisition means to be supplied, it has a photovoltaic module allowing the battery to be recharged during the day and timing means including the microcontroller. These timing means make it possible to optimize the distribution of the energy supply within the device by periodically controlling the description of the movement of an animal in a first step before controlling the transmission of all the data in a second step. time. In this way, each of the means of the device is switched to a nominal operating state, via the timing means, only when their respective activations are necessary, while they are in a standby state the rest of the time.

Suivront ci-après d’autres caractéristiques optionnelles prises seules ou en combinaison.Other optional features will follow below, taken alone or in combination.

Avantageusement, les moyens de description périodique de mouvement de l’animal comprennent un capteur de position, le microcontrôleur étant destiné à recueillir des positions mesurées par le capteur de position pendant chaque période de description de mouvement et étant apte à commander le module de géolocalisation, le thermomètre, le capteur de position et le module de communication pour caler la communication des données entre deux périodes de description de mouvement de l’animal.Advantageously, the means for periodic description of movement of the animal comprise a position sensor, the microcontroller being intended to collect positions measured by the position sensor during each movement description period and being able to control the geolocation module, the thermometer, the position sensor and the communication module to time the communication of data between two periods of description of movement of the animal.

Ainsi, le capteur de position est apte à permettre, par une pluralité de mesures étalées sur une courte période, la détermination d’un mouvement de l’animal, ce qui peut conduire à identifier un comportement particulier de l’animal. Cette pluralité de mesures est effectuée tandis que les autres moyens d’acquisition sont en état de veille.Thus, the position sensor is capable of allowing, through a plurality of measurements spread over a short period, the determination of a movement of the animal, which can lead to the identification of a particular behavior of the animal. This plurality of measurements is carried out while the other acquisition means are in a standby state.

De préférence, le module de géolocalisation comprend :Preferably, the geolocation module includes:

- un organe de recherche de données de géolocalisation et de données d’éphémérides, connecté à la batterie par une broche de sauvegarde ; et- a geolocation data and ephemeris data search unit, connected to the battery by a backup pin; And

- une puce de contrôle connectée à l’organe de recherche de données et connectée à la batterie, la puce de contrôle comprenant en outre une broche de contrôle connectée au microcontrôleur ;- a control chip connected to the data search unit and connected to the battery, the control chip further comprising a control pin connected to the microcontroller;

cet organe de recherche et cette puce de contrôle étant agencés de sorte que :this research unit and this control chip being arranged so that:

- sur activation, par le microcontrôleur, de la broche de contrôle de la puce de contrôle, la puce active la recherche, par l’organe de recherche de données, de données de localisation géographique du dispositif et d’éphémérides, le module étant alors à l’état de fonctionnement nominal ;- upon activation, by the microcontroller, of the control pin of the control chip, the chip activates the search, by the data search unit, for geographical location data of the device and ephemeris, the module then being in nominal operating state;

- sur désactivation, par le microcontrôleur, de la broche de contrôle de la puce de contrôle, la puce stoppe la recherche par l’organe de recherche, le module passant alors à un état de veille ;- upon deactivation, by the microcontroller, of the control pin of the control chip, the chip stops the search by the search unit, the module then switching to a standby state;

- à l’état de veille du module de géolocalisation, la connexion de l’organe à la batterie par la broche de sauvegarde permet la sauvegarde, par l’organe de recherche, des données de localisation géographique et des données d’éphéméride obtenues au préalable par l’organe de recherche.- in the standby state of the geolocation module, the connection of the unit to the battery via the backup pin allows the backup, by the search unit, of the geographic location data and the ephemeris data obtained at previously by the research body.

Ainsi, la recherche de données de localisation géographique et d’éphémérides étant particulièrement énergivore, elle n’est commandée par le microcontrôleur qu’au moment adéquat, à intervalles réguliers. À l’état de veille, le module est suffisamment alimenté pour sauvegarder les données obtenues au prix d’une consommation énergétique très faible. L’utilisation de ce module est donc optimisée pour accroître l’autonomie du dispositif.Thus, the search for geographic location and ephemeris data being particularly energy-intensive, it is only controlled by the microcontroller at the appropriate time, at regular intervals. In the standby state, the module is sufficiently powered to save the data obtained at the cost of very low energy consumption. The use of this module is therefore optimized to increase the autonomy of the device.

Avantageusement, le module de communication des données est apte à communiquer conformément au protocole LoRaWAN.Advantageously, the data communication module is able to communicate in accordance with the LoRaWAN protocol.

Fondé sur la technologie LoRa, ce protocole permet une communication par ondes radio à faible consommation et sur de longues distances. Il est donc particulièrement adapté à l’objectif du dispositif. En outre, ce dispositif et ce protocoles sont particulièrement adaptés pour communiquer sur les bandes ISM (pour « industriel, scientifique et médicale ») libres en respectant la réglementation dite du « duty cycle de 1% » (ou « rapport cyclique de 1% » en français), qui impose une limitation à 1% maximal l’usage de ces bandes sur une période temporelle déterminée.Based on LoRa technology, this protocol allows communication by radio waves at low consumption and over long distances. It is therefore particularly suited to the objective of the device. In addition, this device and this protocol are particularly suitable for communicating on free ISM bands (for “industrial, scientific and medical”) while respecting the so-called “1% duty cycle” regulation (or “1% duty cycle” in French), which imposes a limitation of 1% maximum on the use of these bands over a specific period of time.

De préférence, le dispositif comprend en outre un module de protection de la batterie, le module de protection comportant :Preferably, the device further comprises a battery protection module, the protection module comprising:

- une puce de protection de la batterie connectée à des bornes de la batterie, la puce de protection comprenant en outre une première et une deuxième broches de protection de la batterie ;- a battery protection chip connected to terminals of the battery, the protection chip further comprising a first and a second battery protection pin;

- un premier transistor connecté entre une alimentation de la batterie et la première broche de la puce de protection de manière à ce que, lorsqu’une tension aux bornes de la batterie est supérieure à une valeur prédéterminée, le premier transistor est déconnecté de la première broche pour éviter une surcharge de la batterie ;- a first transistor connected between a battery power supply and the first pin of the protection chip so that, when a voltage across the battery is greater than a predetermined value, the first transistor is disconnected from the first pin to prevent battery overcharging;

- un deuxième transistor connecté entre l’alimentation de la batterie et la deuxième broche de la puce de protection de manière à ce que, lorsque la tension aux bornes de la batterie est inférieure à une valeur prédéterminée, le deuxième transistor est déconnecté de la deuxième broche pour éviter une décharge de la batterie.- a second transistor connected between the battery power supply and the second pin of the protection chip so that, when the voltage across the battery is lower than a predetermined value, the second transistor is disconnected from the second pin to prevent battery discharge.

Ainsi, le module de protection de la batterie permet d’optimiser la gestion énergétique du dispositif au niveau de la batterie. Là encore, ce module permet d’accroître l’autonomie du dispositif en évitant des décharges inappropriées de la batterie et en évitant les risques de surcharge.Thus, the battery protection module makes it possible to optimize the energy management of the device at the battery level. Here again, this module makes it possible to increase the autonomy of the device by avoiding inappropriate discharge of the battery and avoiding the risk of overcharging.

Avantageusement, le dispositif comprend en outre une puce de transformation électrique apte à :Advantageously, the device further comprises an electrical transformation chip capable of:

- transformer une tension électrique produite par le module photovoltaïque en une tension prédéterminée, plus faible, de charge de la batterie ; et- transform an electrical voltage produced by the photovoltaic module into a predetermined, lower voltage for charging the battery; And

- alimenter la batterie avec un courant électrique de charge comprenant une intensité de charge maximale prédéterminée ;- supply the battery with an electric charging current comprising a predetermined maximum charging intensity;

- réduire l’intensité du courant électrique de charge une fois qu’un niveau de charge de la batterie a atteint une valeur prédéterminée.- reduce the intensity of the electric charging current once a battery charge level has reached a predetermined value.

Ainsi, l’alimentation de la batterie par le module photovoltaïque est elle-aussi optimisée, en évitant la perte d’énergie collectée par le module photovoltaïque pour accroître l’autonomie du dispositif.Thus, the power supply of the battery by the photovoltaic module is also optimized, avoiding the loss of energy collected by the photovoltaic module to increase the autonomy of the device.

De préférence, le dispositif comprend en outre un module de détermination d’une tension électrique d’un organe, l’organe étant formé du module photovoltaïque ou de la batterie, le module de détermination de la tension de l’organe comportant :Preferably, the device further comprises a module for determining an electrical voltage of a member, the member being formed of the photovoltaic module or the battery, the module for determining the voltage of the member comprising:

- deux résistances connectées en séries entre des bornes de l’organe, de manière à transformer une tension électrique aux bornes de l’organe en une tension plus faible lisible par un organe de mesure aux bornes de l’une des résistances ;- two resistors connected in series between terminals of the device, so as to transform an electrical voltage at the terminals of the device into a lower voltage readable by a measuring device at the terminals of one of the resistors;

- un condensateur connecté en parallèle de l’une des deux résistances de manière à supprimer une fluctuation de tension durant une mesure.- a capacitor connected in parallel to one of the two resistors so as to eliminate a voltage fluctuation during a measurement.

Ainsi, le module de détermination permet notamment de déterminer une valeur d’ensoleillement, ou de luminosité, via le module photovoltaïque, valeur qui peut être prise en compte pour identifier un comportement ou un état particulier de l’animal ou tout simplement servir à connaître le niveau d’énergie collectée par le module photovoltaïque.Thus, the determination module makes it possible in particular to determine a sunshine value, or luminosity, via the photovoltaic module, a value which can be taken into account to identify a particular behavior or state of the animal or quite simply be used to know the level of energy collected by the photovoltaic module.

L’invention a également pour objet un collier de surveillance d’animal, comprenant :The invention also relates to an animal monitoring collar, comprising:

- un dispositif de surveillance d’un animal, tel que décrit précédemment, le dispositif présentant de préférence un poids inférieur ou égal à 250 grammes et un volume maximal de 500 centimètres cubes ;- an animal monitoring device, as described above, the device preferably having a weight less than or equal to 250 grams and a maximum volume of 500 cubic centimeters;

- un balourd rappelant le dispositif dans une position telle que, lorsque le collier est porté autour du cou d’un animal, le dispositif de surveillance est positionné sur la nuque de l’animal, le balourd comprenant un poids inférieur ou égal à 500 grammes.- an unbalance recalling the device in a position such that, when the collar is worn around the neck of an animal, the monitoring device is positioned on the nape of the animal, the unbalance comprising a weight less than or equal to 500 grams .

Ainsi, les mesures sont effectuées au niveau de la nuque de l’animal. Le mouvement décrit grâce au capteur de position est donc celui de la tête de l’animal, et permet d’identifier certains de ses comportements. En outre, le balourd permet d’assurer une collecte d’énergie optimale, en exposant toujours le module photovoltaïque au soleil. Le poids et le volume sont les plus faibles possibles en vue de maximiser le confort de l’animal.Thus, the measurements are taken at the level of the animal's neck. The movement described using the position sensor is therefore that of the animal's head, and makes it possible to identify certain of its behaviors. In addition, the unbalance ensures optimal energy collection, by always exposing the photovoltaic module to the sun. The weight and volume are as low as possible in order to maximize the comfort of the animal.

L’invention a également pour objet un procédé de commande d’un dispositif de surveillance tel que décrit précédemment, le dispositif de surveillance étant porté par un animal, le procédé comprenant les étapes suivantes :The invention also relates to a method of controlling a monitoring device as described above, the monitoring device being carried by an animal, the method comprising the following steps:

- pendant une période préalable, à intervalles réguliers prédéterminés, le capteur de position réalise une mesure de position, de préférence une mesure d’angle, de manière à déterminer une description de mouvement de l’animal pendant la période préalable ; puis, après cette période préalable ;- during a prior period, at regular predetermined intervals, the position sensor carries out a position measurement, preferably an angle measurement, so as to determine a description of the movement of the animal during the prior period; then, after this preliminary period;

- le microcontrôleur détermine un niveau de charge de la batterie ;- the microcontroller determines a battery charge level;

- le microcontrôleur détermine un niveau d’ensoleillement du module photovoltaïque ;- the microcontroller determines a solar level of the photovoltaic module;

- le thermomètre détermine une température de l’animal ;- the thermometer determines the temperature of the animal;

- le module de géolocalisation détermine une localisation du dispositif ; puis- the geolocation module determines a location of the device; Then

- le module de communication émet par ondes radio, à un récepteur situé à distance, la description de mouvement, le niveau de charge, le niveau d’ensoleillement, la température, et la localisation déterminées.- the communication module transmits by radio waves, to a receiver located remotely, the description of movement, the charge level, the sunshine level, the temperature, and the determined location.

Ainsi, concentrer les mesures de position dans une période préalable permet d’optimiser la gestion énergétique du dispositif. En effet, les intervalles entre chaque acquisition de données sont appropriés à l’intérêt de ces mesures. Or, pour déterminer un mouvement, il est nécessaire que les mesures successives de position soient réalisées de manière proche temporellement l’une de l’autre, tandis que la position géographique ou la température, par exemple, varient sur des durées plus élevées. Échelonner ces mesures optimise la consommation de chacun des modules du dispositif. Ainsi, ce sont d’abord les positions qui sont mesurées durant la période préalable pour obtenir la description d’un mouvement, avant que les autres mesures et la transmission de l’ensemble des données ne soient réalisées ensuite.Thus, concentrating the position measurements in a prior period makes it possible to optimize the energy management of the device. Indeed, the intervals between each data acquisition are appropriate to the interest of these measurements. However, to determine a movement, it is necessary for the successive position measurements to be carried out close in time to each other, while the geographical position or the temperature, for example, vary over longer periods of time. Staggering these measurements optimizes the consumption of each of the device’s modules. Thus, it is first the positions which are measured during the preliminary period to obtain the description of a movement, before the other measurements and the transmission of all the data are then carried out.

De préférence, une fois l’étape d’émission réalisée, on réitère les étapes, en recommençant par la période préalable.Preferably, once the emission step has been completed, the steps are repeated, starting again with the prior period.

Ainsi, ce procédé est une boucle, qui se poursuit tant que le dispositif est allumé et alimenté.Thus, this process is a loop, which continues as long as the device is turned on and powered.

Avantageusement, l’ensemble des étapes sont réalisées pendant une durée inférieure à 5 minutes, la période préalable étant inférieure à 4 minutes.Advantageously, all of the steps are carried out for a duration of less than 5 minutes, the prior period being less than 4 minutes.

Ainsi, toutes les cinq minutes ou moins, la description du mouvement, la donnée de température, la donnée de localisation, la donnée de charge de batterie et la donnée d’ensoleillement sont acquises, et l’ensemble des données sont envoyées à distance pour être traitées. Cette durée est particulièrement courte et permet une surveillance continue de l’état et de l’activité des animaux. Concernant la période préalable durant laquelle le mouvement fait l’objet des mesures de position, le mouvement de l’animal est suivi sur une période préalable de quatre minutes, ce qui permet d’identifier des changements de position et donc des comportements spécifiques.Thus, every five minutes or less, the description of the movement, the temperature data, the location data, the battery charge data and the sunshine data are acquired, and all the data is sent remotely for be processed. This duration is particularly short and allows continuous monitoring of the condition and activity of the animals. Concerning the prior period during which the movement is the subject of position measurements, the movement of the animal is monitored over a prior period of four minutes, which makes it possible to identify changes in position and therefore specific behaviors.

De préférence, pendant ou après la période préalable, le capteur de position détermine en outre une vitesse ou une accélération de manière à détecter un mouvement brusque ou un choc de l’animal.Preferably, during or after the prior period, the position sensor further determines a speed or acceleration so as to detect a sudden movement or shock of the animal.

Ainsi, en parallèle des mesures déjà évoquées, le capteur de position peut identifier une accélération ou une vitesse instantanée soudaines, signes d’un éventuel choc ou d’un comportement spécifique difficiles à détecter sans cette surveillance. Cette surveillance est possible même durant l’état de veille du capteur de position, qui est mis en état de fonctionnement nominal si une vitesse ou une accélération semblent être supérieures à un seuil prédéterminé. En outre, ces accélérations ou chocs peuvent être comptées par le capteur de position.Thus, in parallel with the measurements already mentioned, the position sensor can identify a sudden acceleration or instantaneous speed, signs of a possible shock or specific behavior that are difficult to detect without this monitoring. This monitoring is possible even during the standby state of the position sensor, which is put into nominal operating state if a speed or acceleration appears to be greater than a predetermined threshold. Additionally, these accelerations or shocks can be counted by the position sensor.

De préférence, durant la période préalable :Preferably, during the preliminary period:

- le capteur de position étant en état de veille, il est mis en état de fonctionnement nominal à chaque mesure d’angle et repasse en état de veille entre chaque mesure d’angle ;- the position sensor being in standby state, it is put into nominal operating state for each angle measurement and returns to standby state between each angle measurement;

- le microcontrôleur, le thermomètre, le module de géolocalisation, le module de communication, sont en état de veille ; puis- the microcontroller, the thermometer, the geolocation module, the communication module, are in standby state; Then

après la période préalable :after the preliminary period:

- le microcontrôleur, le thermomètre, le module de géolocalisation, le module de communication, passent en état de fonctionnement nominal.- the microcontroller, the thermometer, the geolocation module, the communication module go into nominal operating state.

Ainsi, chacun des moyens du dispositif n’est mis en état de fonctionnement nominal que lorsque son activation est nécessaire, et de manière échelonnée dans le temps, afin d’optimiser la gestion énergétique du dispositif.Thus, each of the means of the device is only put into nominal operating state when its activation is necessary, and in a staggered manner over time, in order to optimize the energy management of the device.

Avantageusement, durant l’étape de détermination de la localisation du dispositif par le module de géolocalisation, le microcontrôleur est mis en état de veille jusqu’à l’obtention de la localisation par le module de géolocalisation.Advantageously, during the step of determining the location of the device by the geolocation module, the microcontroller is placed in standby state until the location is obtained by the geolocation module.

Ainsi, alors que le microcontrôleur est en état de fonctionnement nominal lorsqu’il commande le début de la recherche de localisation par le module de géolocalisation, ce microcontrôleur passe en état de veille, afin d’économiser de l’énergie, pendant cette recherche de données de localisation et d’éphémérides, qui peut durer plusieurs secondes, par exemple dix secondes. Le microcontrôleur repasse en état de fonctionnement nominal si nécessaire une fois la recherche terminée.Thus, while the microcontroller is in nominal operating state when it controls the start of the location search by the geolocation module, this microcontroller goes into standby state, in order to save energy, during this search for location. location and ephemeris data, which can last several seconds, for example ten seconds. The microcontroller returns to nominal operating state if necessary once the search is complete.

De préférence, en état de veille, le microcontrôleur est mis en état de fonctionnement nominal à intervalles prédéterminés réguliers, ces intervalles correspondant à un pas d’éveil, ce pas étant de préférence inférieur à 5 secondes.Preferably, in the standby state, the microcontroller is put into nominal operating state at regular predetermined intervals, these intervals corresponding to a wake-up step, this step preferably being less than 5 seconds.

Ainsi, ces éveils correspondent au passage à un état de fonctionnement nominal en partant d’un état de veille. Ce pas d’éveil joue le rôle d’horloge interne du microcontrôleur et permet au microcontrôleur de rester prêt à commander l’un des moyens d’acquisition de données. En particulier, pendant la durée préalable, c’est lors de certains de ces éveils, prédéterminés, que le microcontrôleur commande le capteur de position pour réaliser la description de mouvement de l’animal.Thus, these awakenings correspond to the transition to a nominal operating state starting from a standby state. This wake-up step acts as the internal clock of the microcontroller and allows the microcontroller to remain ready to control one of the data acquisition means. In particular, during the prior duration, it is during certain of these predetermined awakenings that the microcontroller controls the position sensor to produce the description of the animal's movement.

Avantageusement, lors d’une première tentative de connexion à un réseau :Advantageously, during a first attempt to connect to a network:

- au préalable de l’étape d’émission, le module de communication des données envoie, par ondes radio, un premier signal de recherche de récepteur, comprenant un premier facteur de propagation ;- prior to the transmission step, the data communication module sends, by radio waves, a first receiver search signal, comprising a first propagation factor;

- en l’absence de réponse d’un récepteur, après une première durée prédéterminée, le module de communication envoie un deuxième signal de recherche de récepteur, comprenant un deuxième facteur de propagation plus élevé que le premier.- in the absence of a response from a receiver, after a first predetermined duration, the communication module sends a second receiver search signal, comprising a second propagation factor higher than the first.

Ainsi, le premier signal de recherche est envoyé au prix d’une consommation énergétique faible et d’une vitesse plus importante. En cas d’absence de réponse, le facteur de propagation est augmenté de manière à disposer de plus de chance d’identifier un récepteur, au prix d’une consommation énergétique plus élevée et d’une vitesse moins importante. Le facteur de propagation peut être augmenté de cette manière à plusieurs reprises, jusqu’à une valeur prédéterminée. Ce protocole permet donc d’optimiser la gestion électrique du dispositif lorsqu’un réseau est recherché. En cas d’absence de réponse à l’issue d’une dernière tentative, il peut être prévue une mise en état de veille du module de communication pendant une durée prédéterminée, par exemple cinq minutes, avant de nouvelles tentatives en repartant du facteur de propagation le plus faible.Thus, the first search signal is sent at the cost of lower energy consumption and higher speed. In the event of no response, the propagation factor is increased so as to have a greater chance of identifying a receiver, at the cost of higher energy consumption and lower speed. The propagation factor can be increased in this way several times, up to a predetermined value. This protocol therefore makes it possible to optimize the electrical management of the device when a network is sought. In the event of no response after a last attempt, the communication module can be put into standby state for a predetermined duration, for example five minutes, before new attempts starting from the response factor. lowest spread.

En revanche, une fois la communication établie avec un récepteur, les signaux de transmission présentent de préférence un signal de propagation plus important que celui du premier signal de recherche.On the other hand, once communication has been established with a receiver, the transmission signals preferably have a propagation signal greater than that of the first search signal.

L’invention a également pour objet un programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé tel que décrit plus haut.The invention also relates to a computer program comprising instructions which, when the program is executed by a computer, lead it to implement the steps of the method as described above.

L’invention a également pour objet un support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé tel que décrit plus haut.The invention also relates to a computer-readable recording medium comprising instructions which, when executed by a computer, lead it to implement the steps of the method as described above.

Brève description des figuresBrief description of the figures

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the appended drawings in which:

est une vue en perspective d’un dispositif selon un mode préféré de l’invention ; is a perspective view of a device according to a preferred embodiment of the invention;

est une vue en perspective d’une partie d’un collier comprenant le dispositif de la ; is a perspective view of a part of a collar comprising the device of the ;

est une vue en perspective d’un bovin comprenant le collier de la ; is a perspective view of a bovine including the collar of the ;

est une vue en coupe d’une face du dispositif de la ; is a sectional view of one side of the device of the ;

est une vue en coupe du dessus du dispositif de la ; is a sectional view from above of the device of the ;

est une vue en coupe du dessous du dispositif de la ; is a sectional view from below of the device of the ;

est une vue en coupe d’un côté d’un dispositif de la ; is a sectional view of one side of a device of the ;

est un schéma de l’organisation électronique du dispositif de la ; is a diagram of the electronic organization of the device of the ;

est un schéma électrique d’un module du dispositif de la ; is an electrical diagram of a module of the device of the ;

est un schéma électrique d’un module du dispositif de la ; is an electrical diagram of a module of the device of the ;

est un schéma d’un procédé de commande du dispositif de la . is a diagram of a method of controlling the device of the .

On a représenté sur les figures 1 à 3 le dispositif 1 de surveillance d’un bovin 5. Prenant la forme générale d’un pavé droit, ce boitier 1 est principalement fait d’un matériau de type ABS (pour «acrylonitrile butadiène styrène») résistant aux chocs, d’un fil d’étanchéité sur mesure et d’un couvercle 7 transparent dont deux arêtes sont concaves, comme les arêtes correspondantes de la face supérieure du boitier 1, visibles à travers le couvercle 7. Sous ce couvercle 7 est placé un module photovoltaïque 6 décrit plus bas. La face inférieure de ce boitier 1, présente, à deux de ses extrémités, deux indentations sous la forme d’arches opposées l’une à l’autre de part et d’autre du boitier 1, afin de permettre un meilleur positionnement du boitier sur la nuque du bovin 5. Au milieu de cette face inférieure se trouve un thermomètre 8 apte à mesurer la température au niveau de la nuque du bovin 5, et qui sera évoqué plus bas.Figures 1 to 3 show the device 1 for monitoring a bovine 5. Taking the general shape of a straight block, this housing 1 is mainly made of an ABS type material (for “ acrylonitrile butadiene styrene ” ) shock-resistant, a custom-made sealing wire and a transparent cover 7, two edges of which are concave, like the corresponding edges of the upper face of the housing 1, visible through the cover 7. Under this cover 7 a photovoltaic module 6 described below is placed. The lower face of this box 1 has, at two of its ends, two indentations in the form of arches opposite each other on either side of the box 1, in order to allow better positioning of the box on the nape of the bovine 5. In the middle of this lower face is a thermometer 8 capable of measuring the temperature at the nape of the bovine 5, and which will be discussed below.

Ce boitier 1 est attaché à un collier 2 via deux brins d’une âme annulaire 3 formant une bande souple du collier, les deux brins étant reliés par une boucle d’attache 4. Pour que le dispositif 1 reste positionné sur la nuque du bovin 5 lorsque le collier est attaché autour du cou du bovin, le collier 2 comprend également une masse 11 formant balourd, située sensiblement à l’opposé du dispositif 1 sur l’âme annulaire 3 de manière à maintenir, par gravité, le collier dans la position illustrée à la . De cette façon, lorsque le collier 2 est attaché au cou du bovin 5, le module photovoltaïque 6 du boitier 1 est exposé à la lumière du jour et peut donc collecter de l’énergie. Le boitier 1 pèse environ 225 grammes tandis que le balourd 11 pèse environ 500 grammes.This housing 1 is attached to a collar 2 via two strands of an annular core 3 forming a flexible band of the collar, the two strands being connected by an attachment loop 4. So that the device 1 remains positioned on the neck of the bovine 5 when the collar is attached around the neck of the bovine, the collar 2 also comprises a mass 11 forming an unbalance, located substantially opposite the device 1 on the annular core 3 so as to maintain, by gravity, the collar in the position shown in . In this way, when the collar 2 is attached to the neck of the bovine 5, the photovoltaic module 6 of the housing 1 is exposed to daylight and can therefore collect energy. Box 1 weighs approximately 225 grams while unbalance 11 weighs approximately 500 grams.

Comme indiqué sur les figures 4 à 7, le boitier 1 mesure environ 98.5 centimètres de long pour 49 centimètres de haut et 82 centimètres de large. Il dispose d’une ouverture traversante, de forme oblongue, d’environ 30 centimètres de long et 4,6 centimètres de large pour y glisser l’âme annulaire 3 du collier 2.As shown in Figures 4 to 7, box 1 measures approximately 98.5 centimeters long, 49 centimeters high and 82 centimeters wide. It has a through opening, oblong in shape, approximately 30 centimeters long and 4.6 centimeters wide to slide in the annular core 3 of the collar 2.

Parmi les organes électroniques du dispositif 1, depuis l’extérieur, seuls sont visibles, comme on l’a indiqué, le module photovoltaïque 6 sur sa face supérieure, et le thermomètre 8 sur sa face inférieure. Les autres modules sont situés dans le boitier 1. Nous allons les décrire maintenant en référence à la , qui illustre de façon schématique l’organisation électronique du boitier 1.Among the electronic organs of the device 1, from the outside, only the photovoltaic module 6 on its upper face, and the thermometer 8 on its lower face are visible, as indicated. The other modules are located in box 1. We will now describe them with reference to the , which schematically illustrates the electronic organization of box 1.

Le microcontrôleur 31 est de référence Atmega328P, il commande l’ensemble des autres éléments de la et est alimenté par la batterie 12. Ce microcontrôleur inclut ou est connecté à un support d'enregistrement, non illustré, lisible par le microcontrôleur et comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par le microcontrôleur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé 100 décrit plus bas. Plus concrètement, il a été inscrit dans ce support un programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par le microcontrôleur 31, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé 100 décrit plus bas.The microcontroller 31 is reference Atmega328P, it controls all the other elements of the and is powered by the battery 12. This microcontroller includes or is connected to a recording medium, not illustrated, readable by the microcontroller and comprising instructions which, when executed by the microcontroller, cause it to implement implements the steps of process 100 described below. More concretely, a computer program has been recorded in this medium comprising instructions which, when the program is executed by the microcontroller 31, lead it to implement the steps of the method 100 described below.

La batterie 12 est une batterie Li-ion polymère, apte à délivrer une énergie de 2400mAh pour une tension de 4.2V. Elle alimente tous moyens du dispositif 1 à travers un module 16 de charge et de protection de la batterie, qui inclut une puce 17, non illustrée, de gestion de l’alimentation de référence TP4056. Ce module de charge et de protection 16 est lui-même alimenté par le module photovoltaïque 6. Ainsi, lorsque le module photovoltaïque 6 est exposé au soleil, il produit une tension de 5.5 V, tension que la puce 17 de gestion, incluse dans le module 16, convertie en une tension de 4,2V, la puce 17 chargeant la batterie 12 avec un courant dont l’intensité maximale est de 100mA. Lorsque la batterie 12 est totalement chargée, la puce 17 réduit l’intensité du courant de charge progressivement jusqu’à une intensité nulle, afin de protéger la batterie 12.Battery 12 is a Li-ion polymer battery, capable of delivering an energy of 2400mAh for a voltage of 4.2V. It supplies all means of device 1 through a battery charging and protection module 16, which includes a chip 17, not shown, for managing the TP4056 reference power supply. This charging and protection module 16 is itself powered by the photovoltaic module 6. Thus, when the photovoltaic module 6 is exposed to the sun, it produces a voltage of 5.5 V, a voltage that the management chip 17, included in the module 16, converted into a voltage of 4.2V, the chip 17 charging the battery 12 with a current whose maximum intensity is 100mA. When the battery 12 is fully charged, the chip 17 reduces the intensity of the charging current gradually to zero intensity, in order to protect the battery 12.

Ce module 16 de charge et de protection de la batterie 12 alimente le microcontrôleur 31 et le module de communications 15 à travers une puce d’alimentation 19, de référence XC6206P332MR.This module 16 for charging and protecting the battery 12 supplies the microcontroller 31 and the communications module 15 through a power supply chip 19, reference XC6206P332MR.

Le module 6 photovoltaïque est un panneau monocristallin, d’une puissance de 0.55W et d’une tension de 5.5V. Il est à noter qu’une diode de référence Schottky SS14 est connectée entre le module 6 et la puce 17 de manière à éviter toute perte d’énergie du module la nuit.Photovoltaic module 6 is a monocrystalline panel, with a power of 0.55W and a voltage of 5.5V. It should be noted that a Schottky reference diode SS14 is connected between module 6 and chip 17 so as to avoid any loss of energy from the module at night.

Le module 13 de géolocalisation par satellite, ou module GPS, intègre un organe de recherche 22 de type GPS/QZSS et GLONASS, de référence Ublox MAX-7Q, apte à acquérir des données de localisation par satellite et des données d’éphéméride. Les informations de localisation qu’il peut déterminer sont les coordonnées géographiques, la précision de ces dernières, la vitesse instantanée et la direction instantanée. C’est un organe connu pour sa précision et en contrepartie pour sa forte consommation électrique. L’invention vise notamment à optimiser la gestion énergétique de cet organe 22. On décrira plus bas une partie de l’invention, la puce 21, intégrée à cet organe à cet effet.The satellite geolocation module 13, or GPS module, integrates a research unit 22 of the GPS/QZSS and GLONASS type, reference Ublox MAX-7Q, capable of acquiring satellite location data and ephemeris data. The location information it can determine is geographic coordinates, their accuracy, instantaneous speed and instantaneous direction. It is an organ known for its precision and in return for its high electricity consumption. The invention aims in particular to optimize the energy management of this organ 22. We will describe below a part of the invention, the chip 21, integrated into this organ for this purpose.

Le thermomètre 8 est un thermomètre infrarouge de référence MLX90614BAA qui fournit la température de peau du bovin 5, ainsi que la température du milieu près de la peau du bovin.The thermometer 8 is an infrared thermometer reference MLX90614BAA which provides the skin temperature of the cattle 5, as well as the temperature of the environment near the skin of the cattle.

Le dispositif 1 comprend également un module 14 de description périodique de mouvement de l’animal, de référence MPU6050, qui inclut un accéléromètre et un gyromètre. Il est apte à recenser des accélérations sur trois axes orthogonaux et les vitesses angulaires, dites «Roll», «Pitch» et «Yaw», autour de ces axes. À l’état de veille, il est capable de détecter des accélérations supérieures à un seuil prédéterminé, ce qui peut correspondre à des chocs, et il est capable de les compter. On peut considérer que ce module est un « capteur de position ». Il est apte à fournir, grâce à ses mesures d’angles répétées dans le temps, la description d’un mouvement.The device 1 also includes a module 14 for periodic description of movement of the animal, reference MPU6050, which includes an accelerometer and a gyrometer. It is able to record accelerations on three orthogonal axes and angular velocities, called “ Roll ”, “ Pitch ” and “ Yaw ”, around these axes. In the waking state, it is capable of detecting accelerations greater than a predetermined threshold, which may correspond to shocks, and it is capable of counting them. We can consider this module to be a “position sensor”. It is able to provide, thanks to its angle measurements repeated over time, the description of a movement.

Le thermomètre 8 et le module 14 de description du mouvement de l’animal sont alimentés par un même bus, dit « I2C », connecté à la batterie 12. Pour les mettre en veille, le microcontrôleur 31 place la broche «SCL» adéquate du bus en position haute (correspondant à une tension de 3.3V) et la broche «SDA» adéquate du bus en position basse (correspondant à une tension inférieure à 1.6 V) pendant 40 millisecondes. L’intensité du courant parcourant le module 8 passe alors de 1 milliampère à 6 microampères. Celle du module 14, lorsqu’il est mis de la même manière en état de veille, passe de 3.9 milliampères à 20 microampères.The thermometer 8 and the module 14 for describing the movement of the animal are powered by the same bus, called “I2C”, connected to the battery 12. To put them on standby, the microcontroller 31 places the appropriate “ SCL ” pin of the bus in the high position (corresponding to a voltage of 3.3V) and the appropriate “ SDA ” pin of the bus in the low position (corresponding to a voltage less than 1.6 V) for 40 milliseconds. The intensity of the current flowing through module 8 then increases from 1 milliampere to 6 microamperes. That of module 14, when it is put in the standby state in the same way, goes from 3.9 milliamps to 20 microamps.

L’ensemble des modules 8, 13, 14 décrits ci-avant sont considérés comme des moyens « d’acquisition de données », de même que le module 18 décrit plus bas.All modules 8, 13, 14 described above are considered as “data acquisition” means, as is module 18 described below.

Le boitier 1 inclut enfin un module 15 de communications des données récoltées par l’ensemble des moyens d’acquisition de données décrit ci-avant. Ce module 15 est un module radio de 868 Mhz, de référence RFM95W, apte à communiquer conformément au protocole LoRaWAN. Dans le cadre de l’élevage de précision de bovins, il peut être configuré de manière à mettre en œuvre sa plus grande portée possible et à communiquer très régulièrement, ce qui génère une consommation importante. Là encore, l’invention vise à optimiser cette gestion, et une partie d’un procédé sera décrit plus bas à cet effet.The box 1 finally includes a module 15 for communications of the data collected by all of the data acquisition means described above. This module 15 is an 868 MHz radio module, reference RFM95W, capable of communicating in accordance with the LoRaWAN protocol. In the context of precision cattle breeding, it can be configured to implement its largest possible range and communicate very regularly, which generates significant consumption. Here again, the invention aims to optimize this management, and part of a process will be described below for this purpose.

Nous allons désormais détailler les agencements effectués sur le plan matériel pour optimiser la consommation électrique du boitier 1.We will now detail the arrangements made on the hardware level to optimize the electrical consumption of box 1.

Nous allons tout d’abord décrire plus en détails le module 16 de charge et de protection de la batterie en référence à la .We will first describe in more detail the battery charging and protection module 16 with reference to the .

Ce module 16, connecté aux bornes négatives et positives de la puce 17 de gestion de l’alimentation, inclut notamment une puce DW01, connecté par deux broches 5-VDD et 6-VSS aux bornes de la batterie 12, et deux broches 1-OD et 3-OC connectées à deux transistors respectifs d’un composant MOSFET SC8205S à double canal. La batterie est chargée par un courant circulant de la borne positive vers la borne négative, et se décharge dans l’autre sens. Lorsque la tension aux bornes de la batterie 12 est comprise entre 2,5 V et 4,2 V, les broches 1-OD et 3-OC de la puce DW01 émettent des niveaux élevés de tension, de sorte que les grilles liant les transistors M1 et M2 aux broches 1-OD et 3-OC sont tirées vers le haut. Dès lors, l’alimentation provenant de la borne négative de la puce 17 est directement reliée à la batterie. Cependant, lorsque la tension aux bornes de la batterie 12 est inférieure à 2,5 V, la broche 1-OD émet une basse tension de sorte que la grille liant le transistor M1 à la broche 1-OD est tirée vers le bas. La batterie 12 cesse alors de se décharger, mais elle peut continuer à être chargée à travers la diode « by pass » de M1. À l’inverse, lorsque la tension aux bornes de la batterie 12 est supérieure à 4,2V, c’est la broche 3-OC qui émet une basse tension, et c’est le transistor M2 qui est déconnecté, de sorte que la batterie cesse de se charger, mais elle peut être déchargée à travers la diode « by passe » de M2.This module 16, connected to the negative and positive terminals of the power management chip 17, includes in particular a DW01 chip, connected by two pins 5-VDD and 6-VSS to the terminals of the battery 12, and two pins 1- OD and 3-OC connected to two respective transistors of a dual channel MOSFET SC8205S component. The battery is charged by a current flowing from the positive terminal to the negative terminal, and discharges in the other direction. When the voltage across the battery 12 is between 2.5 V and 4.2 V, pins 1-OD and 3-OC of the DW01 chip emit high levels of voltage, so that the gates connecting the transistors M1 and M2 at pins 1-OD and 3-OC are pulled up. From then on, the power supply coming from the negative terminal of chip 17 is directly connected to the battery. However, when the voltage across battery 12 is less than 2.5 V, pin 1-OD outputs a low voltage so that the gate linking transistor M1 to pin 1-OD is pulled low. Battery 12 then stops discharging, but it can continue to be charged through the “by pass” diode of M1. Conversely, when the voltage across the battery 12 is greater than 4.2V, it is pin 3-OC which emits a low voltage, and it is transistor M2 which is disconnected, so that the battery stops charging, but it can be discharged through the “bypass” diode of M2.

En d’autres termes, ce module 16 comprenant la puce DW01 de protection de la batterie 12 et les deux transistors permet d’éviter toute décharge ou toute surcharge excessive de la batterie, automatiquement.In other words, this module 16 comprising the DW01 battery protection chip 12 and the two transistors makes it possible to avoid any excessive discharge or overload of the battery, automatically.

On va maintenant décrire, en référence à la , un module 18 de détermination d’une tension électrique d’un organe, l’organe étant ici formé du module photovoltaïque 6.We will now describe, with reference to the , a module 18 for determining an electrical voltage of a member, the member being here formed of the photovoltaic module 6.

Comme décrit plus haut, la tension maximale de 5,5 V aux bornes du panneau photovoltaïque 6 est réduite à 4,2 V par la puce 17. C’est donc cette tension de sortie qui est considérée. Comme illustré sur la , deux résistances R1 et R2, de 1 mégaOhm chacune, sont connectées en série entre les bornes positives et négatives du module 6 de manière à diviser par deux la tension aux bornes de ce dernier. La tension mesurée aux bornes de l’une des deux résistances est donc située entre 0 et 2,1 V, une gamme lisible par le microcontrôleur 31. Le nœud est connecté à la broche «ADC» du microcontrôleur 31. Un condensateur céramique de 100nF est connecté en parallèle à la résistance R2 pour supprimer la fluctuation de tension pendant l’échantillonnage de la mesure.As described above, the maximum voltage of 5.5 V across the photovoltaic panel 6 is reduced to 4.2 V by the chip 17. It is therefore this output voltage which is considered. As illustrated on the , two resistors R1 and R2, of 1 megaOhm each, are connected in series between the positive and negative terminals of module 6 so as to halve the voltage across the latter. The voltage measured across one of the two resistors is therefore located between 0 and 2.1 V, a range readable by the microcontroller 31. The node is connected to the “ ADC ” pin of the microcontroller 31. A 100nF ceramic capacitor is connected in parallel to resistor R2 to suppress voltage fluctuation during measurement sampling.

Finalement, la tension U, aux bornes de l’organe 6, est retrouvée par la formule suivante :Finally, the voltage U, across organ 6, is found by the following formula:

Où ADC est une valeur de tension mesurée, analogique, avec une précision est de 10 bits, soit 1024 valeurs possibles, ce qui résulte en une valeur située entre 0 et 1023, correspondant respectivement à 0 volts et 3,3 volts. 3,3 volts est en effet la valeur de tension maximale du microcontrôleur 31. La multiplication par 2 permet de retrouver la valeur de la tension aux bornes du panneau 6. Ainsi, la valeur U déterminée est comprise entre 0, pour l’absence de soleil, et 4,2, pour un soleil maximal.Where ADC is a measured voltage value, analog, with a precision of 10 bits, or 1024 possible values, which results in a value between 0 and 1023, corresponding to 0 volts and 3.3 volts respectively. 3.3 volts is in fact the maximum voltage value of the microcontroller 31. Multiplying by 2 makes it possible to find the value of the voltage across the terminals of the panel 6. Thus, the value U determined is between 0, for the absence of sun, and 4.2, for maximum sun.

Comme illustré sur la , un autre module 18 est appliqué à la batterie 12, d’une manière identique, les détails n’étant pas illustrés.As illustrated on the , another module 18 is applied to the battery 12, in an identical manner, the details not being illustrated.

Cette surveillance du module 6 et de la batterie 12 permettent de suivre la performance des cycles de charge et décharge et d’anticiper d’éventuels défauts de fonctionnement.This monitoring of module 6 and battery 12 makes it possible to monitor the performance of the charge and discharge cycles and to anticipate possible operating faults.

On va maintenant décrire, en référence à la , le fonctionnement du module 13 de géolocalisation par satellite. L’organe 22 de recherche qu’il inclut, de type GLONASS et de référence Ublox MAX-7Q, présente une précision de positionnement de 2,5 mètres, une durée de démarrage à froid de 35 secondes et une durée de démarrage à chaud située entre 2 et 10 secondes. Ces performances dont de lui un organe énergivore, qu’il faut donc activer avec parcimonie. Il est connecté à la batterie 12 par l’intermédiaire d’une broche dite « de sauvegarde », par lequel passe un courant d’une intensité maximale de 7 microampères. Cette broche de sauvegarde est connectée à la sortie de la puce d’alimentation 19 d’une manière non illustrée.We will now describe, with reference to the , the operation of the satellite geolocation module 13. The research unit 22 that it includes, of the GLONASS type and reference Ublox MAX-7Q, has a positioning precision of 2.5 meters, a cold start duration of 35 seconds and a hot start duration located between 2 and 10 seconds. These performances make it an energy-consuming organ, which must therefore be activated sparingly. It is connected to battery 12 via a so-called “backup” pin, through which a current with a maximum intensity of 7 microamps passes. This backup pin is connected to the output of power chip 19 in a manner not shown.

Comme illustré sur la , le module 13 inclut également une puce 21, dite « puce de contrôle », de référence LDO MIC5504, entre le microcontrôleur 31 et l’organe de recherche 22. Elle est connectée au microcontrôleur 31 via une broche qu’on appellera « broche de contrôle ». Cette puce 21 est également connectée à la batterie 12. C’est elle qui alimente l’organe de recherche 22 quand c’est nécessaire. Elle permet alternativement de mettre en état de veille l’organe 22 de recherche de façon à optimiser sa consommation.As illustrated on the , the module 13 also includes a chip 21, called a "control chip", with reference LDO MIC5504, between the microcontroller 31 and the research unit 22. It is connected to the microcontroller 31 via a pin which will be called "control pin". control ". This chip 21 is also connected to the battery 12. It is this which powers the research unit 22 when necessary. It alternatively makes it possible to put the research unit 22 into a standby state so as to optimize its consumption.

Ainsi, sur activation, par le microcontrôleur 31, de la broche de contrôle de la puce de contrôle 21, la puce 21 active la recherche, par l’organe 22 de recherche de données, de données de localisation géographique du dispositif 1 et d’éphémérides. On considère alors que le module 13 est à l’état de fonctionnement nominal. Puis, sur désactivation, par le microcontrôleur 31, de la broche de contrôle de la puce 21 de contrôle, la puce 21 stoppe la recherche par l’organe de recherche 22. On considère alors que le module 13 passe à un état de veille. À l’état de veille du module 13 de géolocalisation, la connexion de l’organe 22 à la batterie 12, par l’intermédiaire de la broche de sauvegarde connectée à la puce 19, permet la sauvegarde, par l’organe de recherche, des données de localisation géographique et des données d’éphémérides.Thus, upon activation, by the microcontroller 31, of the control pin of the control chip 21, the chip 21 activates the search, by the data search member 22, of geographical location data of the device 1 and of ephemeris. We then consider that module 13 is in the nominal operating state. Then, upon deactivation, by the microcontroller 31, of the control pin of the control chip 21, the chip 21 stops the search by the search unit 22. We then consider that the module 13 passes to a standby state. In the standby state of the geolocation module 13, the connection of the unit 22 to the battery 12, via the backup pin connected to the chip 19, allows the backup, by the search unit, geographic location data and ephemeris data.

On va maintenant décrire, en référence à la , un procédé 100 de commande du dispositif 1 de surveillance décrit précédemment. On considère que le dispositif 1 est porté par le bovin 5. Le procédé est une boucle, d’environ 251 secondes, qui se répète.We will now describe, with reference to the , a method 100 for controlling the monitoring device 1 described above. We consider that the device 1 is carried by the bovine 5. The process is a loop, of approximately 251 seconds, which repeats.

À l’étape 10 démarre une période que l’on appellera dans la suite « période préalable ». Durant cette période, le microcontrôleur 31, le thermomètre 8, le module de géolocalisation 13, le module de communication 15, sont en état de veille. Cependant, même en état de veille, le microcontrôleur 31 est mis en état de fonctionnement nominal par pic, à intervalles prédéterminés de quatre secondes. Cet intervalle correspond à un pas d’éveil, il fait office d’horloge interne du microcontrôleur 31. Toutes les 28 secondes, c’est-à-dire tous les 7 éveils du microcontrôleur, le module 14 est réveillé par le microcontrôleur 31 et réalise une mesure d’angle, de manière à déterminer une position angulaire de la tête du bovin 5. Ces mesures sont des mesures de «Roll and Pitch». Elles sont répétées huit fois. Ainsi, une description de mouvement de l’animal est obtenue par le microcontrôleur 31 à l’issue de cette période préalable. Par «description du mouvement», on désigne soit les données angulaires brutes, soit des données déduites, par le module 14 ou le microcontrôleur 31, des positions angulaires du mouvement pour décrire un mouvement de l’animal. Il s’agit en particulier de pouvoir en conclure un éventuel comportement spécifique de l’animal, tel qu’une rumination, un repos, ou autre. Entre chaque mesure d’angle, le module 14 est remis en état de veille. Une fois ces huit mesures réalisées, on passe à l’étape suivante. La période préalable a alors duré environ 224 secondes.In step 10 a period begins which will be called the “preliminary period” in the following. During this period, the microcontroller 31, the thermometer 8, the geolocation module 13, the communication module 15, are in standby state. However, even in the standby state, the microcontroller 31 is put into nominal operating state by peak, at predetermined intervals of four seconds. This interval corresponds to one awakening step, it acts as the internal clock of the microcontroller 31. Every 28 seconds, that is to say every 7 awakenings of the microcontroller, the module 14 is awakened by the microcontroller 31 and performs an angle measurement, so as to determine an angular position of the head of the bovine 5. These measurements are “ Roll and Pitch ” measurements. They are repeated eight times. Thus, a description of the animal's movement is obtained by the microcontroller 31 at the end of this preliminary period. By “ description of the movement ”, we designate either the raw angular data, or data deduced, by the module 14 or the microcontroller 31, from the angular positions of the movement to describe a movement of the animal. In particular, it is a question of being able to conclude a possible specific behavior of the animal, such as rumination, rest, or other. Between each angle measurement, module 14 is returned to standby state. Once these eight measurements have been completed, we move on to the next step. The preperiod then lasted approximately 224 seconds.

À l’étape 20, la période préalable est terminée. Le microcontrôleur 31 est remis en état de fonctionnement nominal. Il détermine un niveau de charge de la batterie 12 et un niveau d’ensoleillement du module photovoltaïque 6 grâce aux modules 18 décrits plus haut. Cette étape prend environ 5 millisecondes.At step 20, the preperiod is completed. The microcontroller 31 is returned to nominal operating condition. It determines a charge level of the battery 12 and a sunshine level of the photovoltaic module 6 using the modules 18 described above. This step takes approximately 5 milliseconds.

À l’étape 30, le thermomètre 8 est mis en état de fonctionnement nominal et détermine, sur commande du microcontrôleur 31, une température de l’animal 5. Cette étape prend environ 170 millisecondes. Le thermomètre est remis en état de veille ensuite.In step 30, the thermometer 8 is put into nominal operating state and determines, on command from the microcontroller 31, a temperature of the animal 5. This step takes approximately 170 milliseconds. The thermometer is then returned to standby status.

À l’étape 40, le module de géolocalisation 13 est mis en état de fonctionnement nominal par le microcontrôleur 31. Il détermine une localisation du dispositif. Comme on l’a évoqué plus haut, la puce 21 déclenche la recherche par l’organe 22 d’une position géographique et d’informations d’éphémérides. Pendant cette étape de recherche, le microcontrôleur est remis en état de veille. En effet, cette étape de recherche peut durer longtemps, une dizaine de secondes en moyenne. La mise en veille du microcontrôleur 31 durant cette étape permet une économie d’énergie. Lorsque les informations sont obtenues par l’organe de recherche 13, le microcontrôleur 31 est remis en état de fonctionnement nominal.In step 40, the geolocation module 13 is put into nominal operating state by the microcontroller 31. It determines a location of the device. As mentioned above, the chip 21 triggers the search by the organ 22 for a geographical position and ephemeris information. During this search step, the microcontroller is returned to standby state. In fact, this search step can last a long time, around ten seconds on average. Putting the microcontroller 31 on standby during this step saves energy. When the information is obtained by the search unit 13, the microcontroller 31 is returned to nominal operating condition.

Si une communication avec un récepteur a déjà été établie auparavant, le module le module de communication 15 est mis en état de fonctionnement nominal par le microcontrôleur 31 et passe directement de l’étape 40 à l’étape 60.If communication with a receiver has already been established previously, the communication module 15 is put into nominal operating state by the microcontroller 31 and goes directly from step 40 to step 60.

À l’étape 50, le module de communication 15 est mis en état de fonctionnement nominal par le microcontrôleur 31 et tente de détecter un récepteur à distance. À cet effet, il envoie, par ondes radio, un premier signal de recherche de récepteur, présentant un facteur de propagation («spreading factor» en anglais), appelé « SF7 », de type BW125kHz, pendant 20 secondes. Si un réseau est alors joint, il passe à l’étape 60. Sinon, le facteur de propagation est augmenté, passant à « SF9 », pendant 40 secondes. De nouveau, en cas d’absence de réception, un signal de recherche est envoyé pendant 60 secondes, cette fois avec un facteur de propagation SF12. Enfin, en cas d’absence de réception, le module 14 est remis en état de veille pendant jusqu’à la fin de la boucle suivante. De cette manière, la tentative de connexion est d’abord plus rapide et moins consommatrice d’énergie, avant d’augmenter en consommation d’énergie et de diminuer en rapidité en cas d’absence de réponse.In step 50, the communication module 15 is put into nominal operating state by the microcontroller 31 and attempts to detect a remote receiver. To this end, it sends, by radio waves, a first receiver search signal, presenting a spreading factor , called “SF7”, of type BW125kHz, for 20 seconds. If a network is then joined, it proceeds to step 60. Otherwise, the propagation factor is increased to "SF9" for 40 seconds. Again, if there is no reception, a paging signal is sent for 60 seconds, this time with a propagation factor SF12. Finally, in the event of no reception, the module 14 is returned to standby state until the end of the next loop. In this way, the connection attempt is first faster and less energy consuming, before increasing in energy consumption and decreasing in speed in the event of no response.

L’étape 60 a lieu en cas de signal reçu de la part d’un récepteur, confirmant la présence d’un réseau, ou si une communication avait déjà été confirmée lors d’une recherche de signal précédente. Le module de communication 15 communique alors l’ensemble des données reçues au récepteur au moyen d’un signal de type SF12. Il est à noter que le protocoleLoRaWAN prévoit, par défaut, une montée en puissance du facteur de propagation, de la même manière que pour la recherche d’un récepteur, mais le collier est ici configuré pour fixer l’émission du signal à SF12. Une telle communication est particulièrement adaptée à des dispositifs mobiles, tandis qu’une montée en puissance est plutôt adaptée à des dispositifs fixes. Ces données transmises sont donc la description de mouvement, le niveau de charge, le niveau d’ensoleillement, la température, et la localisation déterminées. Cette communication dure entre deux et trois secondes.Step 60 takes place in the event of a signal received from a receiver, confirming the presence of a network, or if a communication had already been confirmed during a previous signal search. The communication module 15 then communicates all of the data received to the receiver by means of an SF12 type signal. It should be noted that the LoRaWAN protocol provides, by default, for an increase in power of the propagation factor, in the same way as for searching for a receiver, but the collar is here configured to set the emission of the signal at SF12. Such communication is particularly suited to mobile devices, while ramping up is more suited to fixed devices. These transmitted data are therefore the description of movement, the charge level, the sunshine level, the temperature, and the location determined. This communication lasts between two and three seconds.

Les étapes 50 et 60 de communication se sont selon la technologie LoRa, en particulier conformément au protocole LoraWAN. Il est à noter que ce protocole permet de communiquer sur les bandes ISM (pour « industriel, scientifique et médicale ») libres. Cependant, pour respecter la règlementation dite du « duty cycle de 1% » (ou « rapport cyclique de 1% » en français), qui impose une limitation à 1% maximal l’usage de ces bandes sur une période temporelle déterminée, il est nécessaire de limiter les communications. Les périodes de fonctionnement décrites, et en particulier l’envoi de données uniquement toutes les 251 secondes environ, permettent de respecter cette règlementation.Communication steps 50 and 60 took place according to LoRa technology, in particular in accordance with the LoraWAN protocol. It should be noted that this protocol allows communication on free ISM (for “industrial, scientific and medical”) bands. However, to comply with the so-called "1% duty cycle" regulation (or "1% cyclical ratio" in French), which imposes a limitation of 1% maximum on the use of these bands over a specific period of time, it is necessary to limit communications. The operating periods described, and in particular the sending of data only approximately every 251 seconds, make it possible to comply with these regulations.

À l’étape 70, des données peuvent également être transmises au module de communication 15 par un émetteur situé à distance, par exemple pour modifier une configuration du dispositif 1. Cette réception peut durer environ 2 secondes.In step 70, data can also be transmitted to the communication module 15 by a transmitter located remotely, for example to modify a configuration of the device 1. This reception can last approximately 2 seconds.

L’étape 80 est optionnelle et peut être mise en œuvre à n’importe quel moment durant la boucle. Il s’agit de la détection, par le module 14, d’une accélération brutale du dispositif. En effet, même à l’état de veille, ce module est apte à détecter une accélération ou une vitesse qui, si elle est supérieure à un seuil prédéterminé, active la mise en état de fonctionnement nominal du module 14. Cette donnée est alors ajoutée aux données à transmettre par le module 15 de communication en fin de boucle. Traitée soit par le microcontrôleur 31 avant émission, soit à distance après émission, elle peut signifier que l’animal a connu un choc. Cette donnée peut corollairement inclure un compteur, comptabilisant le nombre d’accélérations brutales subies par le collier.Step 80 is optional and can be implemented at any time during the loop. This involves the detection, by module 14, of a sudden acceleration of the device. Indeed, even in the standby state, this module is able to detect an acceleration or a speed which, if it is greater than a predetermined threshold, activates the putting into nominal operating state of the module 14. This data is then added to the data to be transmitted by the communication module 15 at the end of the loop. Processed either by the microcontroller 31 before transmission, or remotely after transmission, it can mean that the animal has experienced a shock. This data can also include a counter, counting the number of sudden accelerations experienced by the collar.

La boucle a ainsi duré près de 251 secondes. Le procédé se poursuit alors directement par la «période préalable» de la boucle suivante, et ainsi de suite. De manière générale, il est avantageux que la boucle dure cinq minutes ou moins, car cela signifie l’envoie d’informations régulières et donc à jour. La surveillance de l’animal est donc particulièrement fine. De plus, durant cette boucle, la plupart des modules sont en état de veille durant la période préalable, de sorte que l’énergie du dispositif est économisée.The loop thus lasted nearly 251 seconds. The process then continues directly with the “ preliminary period ” of the next loop, and so on. Generally speaking, it is advantageous for the loop to last five minutes or less, as this means sending regular and therefore up-to-date information. Monitoring of the animal is therefore particularly detailed. Moreover, during this loop, most of the modules are in sleep state during the prior period, so that the energy of the device is saved.

Lorsque l’ensemble du dispositif 1 est en état de veille, l’intensité du courant est de 40 microampères. L’intensité maximale atteint, lorsque la communication des données est réalisée avec un facteur de propagation de type « SF12 », 128 milliampères.When the entire device 1 is in standby state, the current intensity is 40 microamps. The maximum intensity reached, when data communication is carried out with a propagation factor of type “SF12”, 128 milliamperes.

Les consommations des différents modules sont résumées dans le tableau suivant :The consumption of the different modules is summarized in the following table:

ComposantsComponents CourantFluent TensionTension DélaisTime limit Module 31
ATmega328P
Module 31
ATmega328P
NominalNominal 4mA4mA 3.3V3.3V 11.53s11.53s
VeilleDay before 4.3μA4.3μA 224s224s Module 8
MLX90614ABB
Unit 8
MLX90614ABB
NominalNominal 1mA1mA 3.3V3.3V 170ms170ms
VeilleDay before 6μA6μA -- Module 14
MPU6050
Unit 14
MPU6050
NominalNominal 500μA500μA 3.3V3.3V 120ms120ms
VeilleDay before 20μA20μA -- Module 13
MAX-7q+MIC5504
Unit 13
MAX-7q+MIC5504
NominalNominal 22mA22mA 3.7V3.7V 10s10s
VeilleDay before 7μA7μA -- Module 15
RFM95W
Unit 15
RFM95W
TransmissionTransmission 92mA92mA 3.3V3.3V 2465.792ms2465.792ms
RéceptionReception 17mA17mA 2s2s VeilleDay before 1.5μA1.5μA -- Module 18
résistances de division
sur batterie
Unit 18
division resistors
on battery
-- 2.75μA2.75μA 5.5V5.5V --
Module 18
résistances de division sur panneau photovoltaïque
Unit 18
division resistors on photovoltaic panel
-- 1.85μA1.85μA 3.7V3.7V --
Module 16
TP4056X
Unit 16
TP4056X
-- 1μA1μA 3.7V3.7V --

Les consommations totales sur les différents états sont résumées dans le tableau suivant :Total consumption in the different states is summarized in the following table:

EtatState CourantFluent TensionTension DélaisTime limit Mesure de tension auprès de la batterie ou du module photovoltaïqueVoltage measurement from the battery or photovoltaic module 4mA4mA 3.7V3.7V 5ms5ms Mesure de températureTemperature measurement 5mA5mA 3.7V3.7V 170ms170ms Mesure d’accélération « roll and pitch »“Roll and pitch” acceleration measurement 4.5mA4.5mA 3.7V3.7V 120x8=960ms120x8=960ms Recherche de données géographiques
et d’éphémérides
Search for geographic data
and ephemeris
28.5mA28.5mA 3.7V3.7V 10s10s
Transmission de donnéesData transmission 126.7mA126.7mA 3.7V3.7V 2.47s2.47s Réception de donnéesReceiving data 16.2mA16.2mA 3.7V3.7V 2s2s Traitement des donnéesData processing 4.0mA4.0mA 3.7V3.7V 11.53s11.53s « Période préalable »“Preliminary period” 40μA40μA 3.7V3.7V 224s224s

On peut dès lors obtenir la liste des informations suivantes.We can then obtain the list of the following information.

Une boucle correspond à :A loop corresponds to:

On considère une transmission de type « SF12 ». L'énergie consommée pendant une période (251 seconde) est de :We consider a “SF12” type transmission. The energy consumed during a period (251 seconds) is:

L’énergie consommée pendant 24 heures est :The energy consumed during 24 hours is:

L’autonomie sans soleil avec pleine batterie est de :The autonomy without sun with full battery is:

Un jour de recharge solaire fournit au dispositif 1 une autonomie (sans soleil) de :One day of solar charging provides device 1 with autonomy (without sunlight) of:

avec :with :

- puissance de panneau photovoltaïque (W) ;
- rendement de déchargement de la batterie lithium polymère ;
- : rendement de chargement de la batterie lithium polymère ;
- rendement d’intensité de soleil ;
- : temps d’irradiation solaire (heures) ;
- tension moyenne de la batterie lithium polymère (V) ;
- : énergie consommée pendant 24 heures (mAh).
- photovoltaic panel power (W);
- discharge efficiency of the lithium polymer battery;
- : charging efficiency of the lithium polymer battery;
- sun intensity output;
- : solar irradiation time (hours);
- average voltage of the lithium polymer battery (V);
- : energy consumed for 24 hours (mAh).

L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. En particulier, l’ensemble des moyens informatiques et modules du dispositif peuvent être configurés pour fonctionner différemment. Il est par exemple possible de faire varier le pas d’éveil du microcontrôleur et ainsi d’augmenter sa fréquence de fonctionnement, ou de modifier les cycles de fonctionnement présentés ci-avant de manière à adapter le collier aux besoins de son utilisateur. Il est notamment possible de modifier la configuration du dispositif afin qu’il soit adapté aux besoins d’un chercheur en comportement animal.The invention is not limited to the embodiments presented and other embodiments will be clear to those skilled in the art. In particular, all of the computing resources and modules of the device can be configured to operate differently. It is for example possible to vary the wake-up step of the microcontroller and thus increase its operating frequency, or to modify the operating cycles presented above in order to adapt the collar to the needs of its user. In particular, it is possible to modify the configuration of the device so that it is adapted to the needs of an animal behavior researcher.

Claims (17)

Dispositif (1) de surveillance d’un animal (5), destiné à être porté par l’animal, comprenant :
- un module photovoltaïque (6) ;
- une batterie (12) agencée pour être alimentée par le module photovoltaïque, la batterie étant destinée à alimenter :
• des moyens d’acquisition de données comportant :
⇒ un module de géolocalisation (13) du dispositif ;
⇒ un thermomètre (8) destiné à mesurer une température de l’animal lorsque le dispositif est porté par l’animal ;
⇒ des moyens de description périodique de mouvement (14) de l’animal ;
• un module de communication (15) des données par ondes radio ;
• des moyens de calage (31) de la communication des données entre deux périodes de description de mouvement de l’animal, ces moyens de calage comprenant un microcontrôleur (31).
Device (1) for monitoring an animal (5), intended to be worn by the animal, comprising:
- a photovoltaic module (6);
- a battery (12) arranged to be powered by the photovoltaic module, the battery being intended to power:
• data acquisition means comprising:
⇒ a geolocation module (13) of the device;
⇒ a thermometer (8) intended to measure the temperature of the animal when the device is worn by the animal;
⇒ means for periodic description of movement (14) of the animal;
• a data communication module (15) by radio waves;
• timing means (31) for data communication between two periods of description of movement of the animal, these timing means comprising a microcontroller (31).
Dispositif (1) selon la revendication précédente, dans lequel les moyens de description périodique de mouvement (14) de l’animal comprennent un capteur de position, le microcontrôleur (31) étant destiné à recueillir des positions mesurées par le capteur de position pendant chaque période de description de mouvement et étant apte à commander le module de géolocalisation (13), le thermomètre (8), le capteur de position (14) et le module de communication (15) pour caler la communication des données entre deux périodes de description de mouvement de l’animalDevice (1) according to the preceding claim, in which the means for periodically describing movement (14) of the animal comprise a position sensor, the microcontroller (31) being intended to collect positions measured by the position sensor during each movement description period and being able to control the geolocation module (13), the thermometer (8), the position sensor (14) and the communication module (15) to time the communication of data between two description periods movement of the animal Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le module de géolocalisation (13) comprend :
- un organe (22) de recherche de données de géolocalisation et de données d’éphémérides, connecté à la batterie (12) par une broche de sauvegarde ; et
- une puce de contrôle (21) connectée à l’organe de recherche de données (22) et connectée à la batterie (12), la puce de contrôle (21) comprenant en outre une broche de contrôle connectée au microcontrôleur (31) ;
cet organe de recherche et cette puce de contrôle étant agencés de sorte que :
- sur activation, par le microcontrôleur (31), de la broche de contrôle de la puce de contrôle, la puce (21) active la recherche, par l’organe de recherche de données, de données de localisation géographique du dispositif (1) et d’éphémérides, le module étant alors à l’état de fonctionnement nominal ;
- sur désactivation, par le microcontrôleur (31), de la broche de contrôle de la puce de contrôle, la puce (21) stoppe la recherche par l’organe de recherche (22), le module passant alors à un état de veille ;
- à l’état de veille du module de géolocalisation (13), la connexion de l’organe à la batterie (12) par la broche de sauvegarde permet la sauvegarde, par l’organe de recherche, des données de localisation géographique et des données d’éphéméride obtenues au préalable par l’organe de recherche (22).
Device (1) according to any one of the preceding claims, in which the geolocation module (13) comprises:
- a body (22) for searching for geolocation data and ephemeris data, connected to the battery (12) by a backup pin; And
- a control chip (21) connected to the data search unit (22) and connected to the battery (12), the control chip (21) further comprising a control pin connected to the microcontroller (31);
this research unit and this control chip being arranged so that:
- upon activation, by the microcontroller (31), of the control pin of the control chip, the chip (21) activates the search, by the data search unit, for geographical location data of the device (1) and ephemeris, the module then being in the nominal operating state;
- upon deactivation, by the microcontroller (31), of the control pin of the control chip, the chip (21) stops the search by the search unit (22), the module then switching to a standby state;
- in the standby state of the geolocation module (13), the connection of the unit to the battery (12) via the backup pin allows the backup, by the search unit, of the geographic location data and ephemeris data obtained beforehand by the research body (22).
Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le module de communication (15) des données est apte à communiquer conformément au protocole LoRaWAN.Device (1) according to any one of the preceding claims, in which the data communication module (15) is capable of communicating in accordance with the LoRaWAN protocol. Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un module (16) de protection de la batterie (12), le module de protection comportant :
- une puce de protection (17) de la batterie (12) connectée à des bornes de la batterie, la puce de protection comprenant en outre une première et une deuxième broches de protection de la batterie ;
- un premier transistor connecté entre une alimentation de la batterie (12) et la première broche de la puce (17) de protection de manière à ce que, lorsqu’une tension aux bornes de la batterie (12) est supérieure à une valeur prédéterminée, le premier transistor est déconnecté de la première broche pour éviter une surcharge de la batterie ;
- un deuxième transistor connecté entre l’alimentation de la batterie (12) et la deuxième broche de la puce de protection de manière à ce que, lorsque la tension aux bornes de la batterie est inférieure à une valeur prédéterminée, le deuxième transistor est déconnecté de la deuxième broche pour éviter une décharge de la batterie.
Device (1) according to any one of the preceding claims, further comprising a module (16) for protecting the battery (12), the protection module comprising:
- a protection chip (17) of the battery (12) connected to terminals of the battery, the protection chip further comprising a first and a second battery protection pin;
- a first transistor connected between a power supply of the battery (12) and the first pin of the protection chip (17) so that, when a voltage across the battery (12) is greater than a predetermined value , the first transistor is disconnected from the first pin to avoid overcharging the battery;
- a second transistor connected between the battery power supply (12) and the second pin of the protection chip so that, when the voltage across the battery is lower than a predetermined value, the second transistor is disconnected of the second pin to avoid battery discharge.
Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une puce (17) de transformation électrique apte à :
- transformer une tension électrique produite par le module photovoltaïque (6) en une tension prédéterminée, plus faible, de charge de la batterie ; et
- alimenter la batterie (12) avec un courant électrique de charge comprenant une intensité de charge maximale prédéterminée ;
- réduire l’intensité du courant électrique de charge une fois qu’un niveau de charge de la batterie (12) a atteint une valeur prédéterminée.
Device (1) according to any one of the preceding claims, further comprising an electrical transformation chip (17) capable of:
- transform an electrical voltage produced by the photovoltaic module (6) into a predetermined, lower voltage for charging the battery; And
- supply the battery (12) with an electric charging current comprising a predetermined maximum charging intensity;
- reduce the intensity of the electric charging current once a charge level of the battery (12) has reached a predetermined value.
Dispositif (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un module de détermination (18) d’une tension électrique d’un organe, l’organe étant formé du module photovoltaïque (6) ou de la batterie (12), le module de détermination de la tension de l’organe comportant :
- deux résistances connectées en séries entre des bornes de l’organe, de manière à transformer une tension électrique aux bornes de l’organe en une tension plus faible lisible par un organe de mesure aux bornes de l’une des résistances ;
- un condensateur connecté en parallèle de l’une des deux résistances de manière à supprimer une fluctuation de tension durant une mesure.
Device (1) according to any one of the preceding claims, further comprising a module for determining (18) an electrical voltage of a member, the member being formed of the photovoltaic module (6) or of the battery (12 ), the module for determining the tension of the organ comprising:
- two resistors connected in series between the terminals of the member, so as to transform an electrical voltage at the terminals of the member into a lower voltage readable by a measuring member at the terminals of one of the resistors;
- a capacitor connected in parallel to one of the two resistors so as to eliminate a voltage fluctuation during a measurement.
Collier (2) de surveillance d’animal, comprenant :
- un dispositif (1) de surveillance d’un animal selon l’une quelconque des revendications précédentes, le dispositif présentant de préférence un poids inférieur ou égal à 250 grammes et un volume maximal de 500 centimètres cubes ;
- un balourd (11) rappelant le dispositif dans une position telle que, lorsque le collier est porté autour du cou d’un animal, le dispositif de surveillance est positionné sur la nuque de l’animal, le balourd comprenant un poids inférieur ou égal à 500 grammes.
Animal surveillance collar (2), comprising:
- a device (1) for monitoring an animal according to any one of the preceding claims, the device preferably having a weight less than or equal to 250 grams and a maximum volume of 500 cubic centimeters;
- an unbalance (11) returning the device to a position such that, when the collar is worn around the neck of an animal, the monitoring device is positioned on the nape of the animal, the unbalance comprising a weight less than or equal to at 500 grams.
Procédé de commande (100) d’un dispositif (1) de surveillance selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, le dispositif de surveillance étant porté par un animal (5), le procédé comprenant les étapes suivantes :
- pendant une période préalable (10), à intervalles réguliers prédéterminés, le capteur de position réalise une mesure de position, de préférence une mesure d’angle, de manière à déterminer une description de mouvement de l’animal pendant la période préalable ; puis, après cette période préalable ;
- le microcontrôleur détermine (20) un niveau de charge de la batterie ;
- le microcontrôleur détermine (20) un niveau d’ensoleillement du module photovoltaïque ;
- le thermomètre détermine (30) une température de l’animal ;
- le module de géolocalisation détermine (40) une localisation du dispositif ; puis
- le module de communication émet (60) par ondes radio, à un récepteur situé à distance, la description de mouvement, le niveau de charge, le niveau d’ensoleillement, la température, et la localisation déterminées.
Method of controlling (100) a monitoring device (1) according to any one of claims 1 to 7, the monitoring device being carried by an animal (5), the method comprising the following steps:
- during a prior period (10), at regular predetermined intervals, the position sensor carries out a position measurement, preferably an angle measurement, so as to determine a description of movement of the animal during the prior period; then, after this preliminary period;
- the microcontroller determines (20) a battery charge level;
- the microcontroller determines (20) a sunlight level of the photovoltaic module;
- the thermometer determines (30) a temperature of the animal;
- the geolocation module determines (40) a location of the device; Then
- the communication module transmits (60) by radio waves, to a receiver located remotely, the description of movement, the charge level, the sunshine level, the temperature, and the determined location.
Procédé (100) selon la revendication précédente, dans lequel, une fois l’étape d’émission réalisée, on réitère les étapes, en recommençant par la période préalable.Method (100) according to the preceding claim, in which, once the transmission step has been carried out, the steps are repeated, starting again with the prior period. Procédé (100) selon la revendication 9 ou 10, dans lequel l’ensemble des étapes sont réalisées pendant une durée inférieure à 5 minutes, la période préalable étant inférieure à 4 minutes.Method (100) according to claim 9 or 10, in which all of the steps are carried out for a duration of less than 5 minutes, the prior period being less than 4 minutes. Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel, pendant ou après la période préalable, le capteur de position (14) détermine en outre une vitesse ou une accélération de manière à détecter un mouvement brusque ou un choc de l’animal (5).A method (100) according to any one of claims 9 to 11, wherein, during or after the prior period, the position sensor (14) further determines a speed or acceleration so as to detect a sudden movement or shock of the animal (5). Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 9 à 12, dans lequel, durant la période préalable :
- le capteur de position (14) étant en état de veille, il est mis en état de fonctionnement nominal à chaque mesure d’angle et repasse en état de veille entre chaque mesure d’angle ;
- le microcontrôleur (31), le thermomètre (8), le module de géolocalisation (13), le module de communication (15), sont en état de veille ; puis
après la période préalable :
- le microcontrôleur (31), le thermomètre (8), le module de géolocalisation (13), le module de communication (15), passent en état de fonctionnement nominal.
Method (100) according to any one of claims 9 to 12, in which, during the prior period:
- the position sensor (14) being in standby state, it is put in nominal operating state at each angle measurement and returns to standby state between each angle measurement;
- the microcontroller (31), the thermometer (8), the geolocation module (13), the communication module (15), are in standby state; Then
after the preliminary period:
- the microcontroller (31), the thermometer (8), the geolocation module (13), the communication module (15), go into nominal operating state.
Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 9 à 13, dans lequel, durant l’étape (40) de détermination de la localisation du dispositif par le module de géolocalisation (13), le microcontrôleur (31) est mis en état de veille jusqu’à l’obtention de la localisation par le module de géolocalisation.Method (100) according to any one of claims 9 to 13, in which, during the step (40) of determining the location of the device by the geolocation module (13), the microcontroller (31) is put into state standby until the location is obtained by the geolocation module. Procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 9 à 14, dans lequel, en état de veille, le microcontrôleur (31) est mis en état de fonctionnement nominal à intervalles prédéterminés réguliers, ces intervalles correspondant à un pas d’éveil, ce pas étant de préférence inférieur à 5 secondes.Method (100) according to any one of claims 9 to 14, in which, in the standby state, the microcontroller (31) is put into nominal operating state at regular predetermined intervals, these intervals corresponding to a wake-up step, this step being preferably less than 5 seconds. Programme d'ordinateur comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes 9 à 15.Computer program comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause it to implement the steps of the method according to any one of the preceding claims 9 to 15. Support d'enregistrement lisible par ordinateur comprenant des instructions qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé (100) selon l’une quelconque des revendications 9 à 15.A computer-readable recording medium comprising instructions which, when executed by a computer, cause it to implement the steps of the method (100) according to any one of claims 9 to 15.
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