Brevet FR3133518A1 — publié le 20230922

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 8 Dispositif de surveillance d’un animal L’invention concerne la surveillance et l’étude du comportement d’animaux. En particulier, elle concerne le domaine de l’élevage bovin de précision. 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 bovin 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. 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. 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. 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. 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. À cet effet l’invention a pour objet un dispositif de surveillance d’un animal, destiné à être porté par l’animal, comprenant - un module photovoltaïque ; - une batterie 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 du dispositif ; ⇒ un thermomètre destiné à mesurer une température de l’animal lorsque le dispositif est porté par l’animal ; ⇒ des moyens de description périodique de mouvement de l’animal ; • un module de communication des données par ondes radio ; • 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. 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. Suivront ci-après d’autres caractéristiques optionnelles prises seules ou en combinaison. 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. 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. De préférence, le module de géolocalisation comprend : - un organe de recherche de données de géolocalisation et de données d’éphémérides, connecté à la batterie par une broche de sauvegarde ; et - 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 ; cet organe de recherche et cette puce de contrôle étant agencés de sorte que : - 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 ; - 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 ; - 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. 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. Avantageusement, le module de communication des données est apte à communiquer conformément au protocole LoRaWAN. 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. De préférence, le dispositif comprend en outre un module de protection de la batterie, le module de protection comportant : - 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 ; - 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 ; - 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. 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. Avantageusement, le dispositif comprend en outre une puce de transformation électrique apte à : - transformer une tension électrique produite par le module photovoltaïque en une tension prédéterminée, plus faible, de charge de la batterie ; et - alimenter la batterie 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 a atteint une valeur prédéterminée. 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. 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 : - 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. 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. L’invention a également pour objet un collier de surveillance d’animal, comprenant : - 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 ; - 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. 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. 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 : - 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 ; - le microcontrôleur détermine un niveau de charge de la batterie ; - le microcontrôleur détermine un niveau d’ensoleillement du module photovoltaïque ; - le thermomètre détermine une température de l’animal ; - le module de géolocalisation détermine une localisation du dispositif ; puis - 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. 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. De préférence, une fois l’étape d’émission réalisée, on réitère les étapes, en recommençant par la période préalable. Ainsi, ce procédé est une boucle, qui se poursuit tant que le dispositif est allumé et alimenté. Avantageusement, l’ensemble des étapes sont réalisées pendant une durée inférieure à 5 minutes, la période préalable étant inférieure à 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. 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. 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. De préférence, durant la période préalable : - 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 ; - le microcontrôleur, le thermomètre, le module de géolocalisation, le module de communication, sont en état de veille ; puis après la période préalable : - le microcontrôleur, le thermomètre, le module de géolocalisation, le module de communication, passent en état de fonctionnement nominal. 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. 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. 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. 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. 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. Avantageusement, lors d’une première tentative de connexion à un réseau : - 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 ; - 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. 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. 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. 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. 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. Brève description des 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 : est une vue en perspective d’un dispositif selon un mode préféré de l’invention ; est une vue en perspective d’une partie d’un collier comprenant le dispositif de la ; est une vue en perspective d’un bovin comprenant le collier de la ; est une vue en coupe d’une face du dispositif de la ; est une vue en coupe du dessus du dispositif de la ; est une vue en coupe du dessous du dispositif de la ; est une vue en coupe d’un côté d’un dispositif de la ; est un schéma de l’organisation électronique du dispositif de la ; est un schéma électrique d’un module du dispositif de la ; est un schéma électrique d’un module du dispositif de la ; est un schéma d’un procédé de commande du dispositif de la . 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Nous allons désormais détailler les agencements effectués sur le plan matériel pour optimiser la consommation électrique du boitier 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 . 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. 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. 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. 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. Finalement, la tension U, aux bornes de l’organe 6, est retrouvée par la formule suivante : 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. Comme illustré sur la , un autre module 18 est appliqué à la batterie 12, d’une manière identique, les détails n’étant pas illustrés. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. Les consommations des différents modules sont résumées dans le tableau suivant : Composants Courant Tension Délais Module 31 ATmega328P Nominal 4mA 3.3V 11.53s Veille 4.3μA 224s Module 8 MLX90614ABB Nominal 1mA 3.3V 170ms Veille 6μA - Module 14 MPU6050 Nominal 500μA 3.3V 120ms Veille 20μA - Module 13 MAX-7q+MIC5504 Nominal 22mA 3.7V 10s Veille 7μA - Module 15 RFM95W Transmission 92mA 3.3V 2465.792ms Réception 17mA 2s Veille 1.5μA - Module 18 résistances de division sur batterie - 2.75μA 5.5V - Module 18 résistances de division sur panneau photovoltaïque - 1.85μA 3.7V - Module 16 TP4056X - 1μA 3.7V - Les consommations totales sur les différents états sont résumées dans le tableau suivant : Etat Courant Tension Délais Mesure de tension auprès de la batterie ou du module photovoltaïque 4mA 3.7V 5ms Mesure de température 5mA 3.7V 170ms Mesure d’accélération « roll and pitch » 4.5mA 3.7V 120x8=960ms Recherche de données géographiques et d’éphémérides 28.5mA 3.7V 10s Transmission de données 126.7mA 3.7V 2.47s Réception de données 16.2mA 3.7V 2s Traitement des données 4.0mA 3.7V 11.53s « Période préalable » 40μA 3.7V 224s On peut dès lors obtenir la liste des informations suivantes. Une boucle correspond à : On considère une transmission de type « SF12 ». L'énergie consommée pendant une période (251 seconde) est de : L’énergie consommée pendant 24 heures est : L’autonomie sans soleil avec pleine batterie est de : Un jour de recharge solaire fournit au dispositif 1 une autonomie (sans soleil) de : avec : - 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). 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. 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). 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’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). 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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). 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. 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. 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. 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. 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.