4. Module Gestion de la ferme
C’est à partir de ce module que nous pouvons gérer les différents processus de la ferme, il se compose de trois sous modules :
4.1 Sous module gestion des employés
Comme son nom, nous permet de gérer tous les employés de la ferme.
4.2 Sous module gestion des bâtiments d’élevage
C’est le Sous module qui nous permet de gérer les différents bâtiments d’élevages (Ajouter, Modifier, Supprimer).
4.3 Sous module calendrier
Représente la partie la plus importante dans le module gestion de la ferme, car elle permet aux différents employés de suivre l’état d’avancement des différents bâtiments qui sont en période d’élevage (Figure 52).
Figure 52 Module Gestion de la ferme « calendrier»
Chaque couleur dans le calendrier a une signification: vert pour la période de démarrage, jaune pour la période de croissance et rouge pour la période de finition.
5. Module Alerte
Ce module nous offre la possibilité de consulter l’historique de tous les appels téléphoniques ainsi que les SMS envoyés avec les détails relatifs (Date, La ferme, Expéditeur, Destinataire et le Message) (Figure 53).
Figure 53 Partie alerte
À tous les modules nous pouvons voir l’état d’avancement (en %) des différents bâtiments qui sont en période d’élevage, les Messages envoyés, les notifications d’alertes (Figure 54).
Figure 54 les boutons de notification
III. Test & Evaluation du système
1. Test de fonctionnalité de systèmes
| Fonction d’éclairage La fonction d’éclairage est assurée via Notre Plateforme en appuyant sur le bouton approprié, qui va envoyer un signal par la suite vers le relais branché sur la carte ESP32 lié au routeur afin d’allumer les lampes d’éclairage (de même, dans le mode automatique). | |
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| Fonction de l’acquisition des paramètres climatiques La fonction d’acquisition des paramètres climatiques est réalisées via les différents capteurs (DHT11, MQ2, MQ135), par la suite les valeurs des degrés seront enregistrées et affichées sur la plateforme. |
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| Fonction de régulation La Fonction de régulation des paramètres climatiques à l’intérieur de bâtiment d’élevage est assurée Manuellement par l’intermédiaire de notre plateforme ou automatiquement vis-à-vis la variation des paramètres climatiques. |
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| Fonction d’Alerte Cette fonction permet d’analyser les données envoyées par les différents capteurs et déclenche une alarme en affichant un message d’alerte aux différents utilisateurs de notre Plateforme en plus d’envoyer des SMS aux responsables dans le but de les avertir qu’il y a un cas anormal (gaz toxique, chaleur anormale …). | |
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Tableau 10 fonctionnalité de systèmes
Module Gestion de la ferme intelligente et Module Alerte
2. Evaluation des performances du système
Afin de tester le bon fonctionnement et les performances de notre système de contrôle, nous avons réalisé un enregistrement de 24h dans les conditions d’environnement réelles.
Les figures 55, 56, 57 et 58 présentent l’évolution des valeurs de température, Humidité, l’ammoniac (NH3) et carbone dioxyde (CO2) durant 24h avec contrôle automatique de notre système. Cet enregistrement a été effectué le 11/06/2019.
Le système est configuré avec les consignes suivantes :
Température : Min : 20°C Max : 25°C.
Humidité : Min : 50% Max : 60%.
Ammoniac : Max : 20 PPM
CO2 : Max : 560 PPM
Figure 55 Enregistrement de l’évolution d’humidité
Figure 56 Enregistrement de l’évolution Température
** Interprétation
Nous constatons que durant le cycle nuit (entre 19:00 et 06:20), le paramètre d’humidité n’excède pas une certaine valeur inférieure à 50%. Durant ce même cycle, la température reste plus ou moins stable dans l’intervalle 15-20°C, les deux paramètres augmentent progressivement au lever du soleil et dépassent les consignes maximales.
Pendant toute la durée, le système agit selon le cas afin de garder les paramètres dans les intervalles préprogrammés.
Figure 57 Enregistrement de l’évolution d’Ammoniac.
Figure 58 Enregistrement de l’évolution de carbone dioxyde
** Interprétation
Contrairement aux deux paramètres précédents, les valeurs de gaz d’ammoniac et carbone dioxyde restent dans les consignes préférables (NH3 25 ppm, CO2 999 ppm) Comme ce qui existe dans la nature, en raison de l’absence de tout facteur conduisant à leur déséquilibre, tel que déchet de la respiration, déjections des volailles…
** Interprétation et discussion des résultats
A partir des résultats obtenus de test sur les conditions d’environnement réels, nous avons constaté que les valeurs des différents paramètres climatiques à l’intérieur de notre prototype Restent toujours dans les consignes préprogrammée Pendant toute la durée d’enregistrement et ce qui confirme que les commandes appliquées par notre système de contrôle automatique donne des résultats très satisfaisants.
IV. Environnement ET Outils de développement
Dans cette partie, nous allons présenter l’ensemble des logiciels et les langages de programmation utilisés dans le développement de notre système de contrôle.
1. ARDUINO IDE
Le logiciel de programmation des modules Arduino et NodeMCU [32] est une application Java, libre et multiplateforme, servant d’éditeur de code et de compilateur, et qui peut transférer le firmware et le programme au travers de la liaison série (RS-232, Bluetooth ou USB selon le module).
Il est également possible de se passer de l’interface Arduino, et de Compiler et uploader les Programmes via l’interface en ligne de commande.
Le langage de programmation utilisé est le C++, compilé avec avr-g++ 6, et lié à la bibliothèque de développement Arduino, permettant l’utilisation de la carte et de ses entrées/sorties. La mise en place de ce langage standard rend aisé le développement de programmes sur les plates-formes Arduino, à toute personne maîtrisant le C ou le C++.
2. XAMPP
XAMPP est une distribution d’Apache populaire dans le milieu de la programmation PHP. Sa facilité d’installation et d’utilisation ainsi que sa gratuité permet à n’importe quel utilisateur de se mettre à la programmation PHP.
Le XAMPP contient la plus part des outils nécessaires pour reproduire le comportement d’un serveur web, à savoir :
Apache : il s’agit du serveur web, c’est lui qui va réceptionner les requêtes HTTP et les étudier afin de présenter au visiteur la page demandée.
Mysql : il s’agit du Système de Gestion de Bases de Données (le SGBD), il va permettre de sauvegarder les données de manière organisée sur le serveur
Php : ce module d’Apache va lui permettre d’interpréter les pages PHP.
PhpMyAdmin : phpmyadmin est une interface entre vous et vos données, il est fait pour simplifier l’administration de mysql grâce à des pages web
3. Sublime Text
Sublime Text [48] est un éditeur de texte générique codé en C++ et Python, disponible sur Windows, Mac et Linux. Le logiciel a été conçu tout d’abord comme une extension pour Vim, riche en fonctionnalités. Depuis, la version 2.0, sortie le 26 juin 2012, l’éditeur prend en charge 44
Langages de programmation majeurs, Tandis que des Plugins sont souvent disponibles pour les langages plus rares.
4. MySQL:
MySQL, le plus populaire des serveurs de bases de données SQL Open Source, c’est un système de gestion de bases de données relationnelles (SGBDR). Il est distribué sous une double licence GPL et propriétaire.
Il fait partie des logiciels de gestion de base de données les plus utilisés au monde, autant par le grand public (applications web principalement) que par des professionnels, en concurrence avec Oracle, Informix et Microsoft SQL Server.
5. PHP
PHP (officiellement, ce sigle est un acronyme récursif pour PHP HypertextPreprocessor) [49] est un langage de scripts généraliste et Open Source, spécialement conçu pour le développement d’applications web. Il peut être intégré facilement au HTML.
Ce qui distingue PHP des Langages de script comme le Javascript, est que le code est exécuté sur le serveur, générant ainsi le HTML, qui sera ensuite envoyé au client.
Le client ne reçoit que le résultat du script, sans aucun moyen d’avoir accès au code qui a produit ce résultat. Vous pouvez configurer votre serveur web afin qu’il analyse tous vos fichiers HTML comme des fichiers PHP. Ainsi, il n’y a aucun moyen de distinguer les pages qui sont produites dynamiquement des pages statiques.
6. JavaScript
Le Javascript [50] est un langage de script incorporé dans un document HTML. Historiquement il s’agit même du premier langage de script pour le Web. Ce langage est un langage de programmation qui permet d’apporter des améliorations au langage HTML en permettant d’exécuter des commandes du côté client, c’est-à-dire au niveau du navigateur et non du serveur web.
Ainsi le langage Javascript est fortement dépendant du navigateur appelant la page web dans laquelle le script est incorporé, mais en contrepartie il ne nécessite pas de compilateur, contrairement au langage Java, avec lequel il a longtemps été confondu.
7. FRIZING
Fritzing [51] est un logiciel libre, destiné aux non professionnels de l’électronique. Il a notamment pour vocation de favoriser l’échange de circuits électroniques libres et d’accompagner l’apprentissage de la conception de Circuits.
Le logiciel est disponible dans 16 langues dont le français. Il est adapté au débutant ou confirmés en électronique pour faire rapidement des circuits simples, et est également un bon outil didactique pour apprendre l’électronique par la pratique.
V. Conclusion
Nous avons présenté dans ce chapitre les détails techniques liés à la mise en œuvre de notre système de contrôle. Nous avons commencé par présentation de la plateforme développée avec une description des différentes Modules et fonctionnalités qu’elle fournit.
Ensuite, nous avons décrit l’ensemble des tests de fonctionnement que nous avons fait dans les conditions réelles avec une description des résultats obtenus qui ont été très satisfaisants, dans l’espoir que nous aurons l’occasion de faire l’expérience du système dans un véritable poulailler à l’avenir.
Et enfin, nous avons conclu le chapitre par présenter les technologies software que nous avons utilisé pour la réalisation de notre plateforme.
Conclusion Générale
Afin d’augmenter la qualité et la quantité des produits avicoles en Algérie et de faire face à un marché très concurrentiel, il est nécessaire d’avoir un système qui permettrait le contrôle efficace et optimal des paramètres climatiques de l’environnement d’élevage de volaille.
Pour cela, nous avons développé un prototype de système pour l’automatisation et le contrôle des bâtiments d’élevage, qui permet aux éleveurs de piloter et de surveiller en temps réel l’état de leurs bâtiments d’élevage de volaille.
Le système combine l’utilisation de composants électroniques (capteurs et actionneurs) installés sur toute la surface d’élevage et un développement logiciel sous forme d’une application Web pour le contrôle du système. Ce système permet aux éleveurs localement ou à distance de :
Controller l’état des paramètres climatiques des différents bâtiments d’élevage de la ferme en temps réel (avec alerte via SMS/Appel dans les cas anormaux).
Exploiter l’historique des paramètres climatiques enregistré sur la base de données et la visualiser sous forme des graphes.
Gérer les différents équipements et dispositifs des bâtiments de manière automatique ou manuelle.
Configurer les consignes du régulateur selon le type de sujet (poulet, dinde etc…), ce qui rend le système générique à tous les types d’animaux de la ferme.
En perspective nous prévoyons :
Intégrer un système de surveillance par caméras pour suivre l’évolution des volailles (ex. poids, ..) et la détection des comportements anormaux des sujets (ex. Stress, ..).
Utiliser des capteurs industriels dans le but d’améliorer la précision de captage des paramètres climatique.
Ajouter d’autres actionneurs comme : Distributeurs de nourriture et d’eau …
Étendre l’application en plusieurs langues (en particulier la langue Arabe) pour devenir approprié par tous les éleveurs, quel que soit leur niveau.
Au terme de ce travail élaboré dans le cadre de notre projet de fin d’études, nous considérons que ce projet nous a été bénéfique vu qu’il nous a permis de consolider nos connaissances théoriques acquises pendant le cursus universitaire à la conception d’une application qui sera utile dans le domaine de l’avicole.
En effet, l’apport de notre projet se résume surtout dans la découverte des nouveaux domaines d’études tels que : l’aviculture (gestion du climat, cycle de production, les équipements…), la biotechnologie, l’électronique embarquée, électrotechnique et l’utilisation de plusieurs outils comme Arduino IDE avec le FRIZING, EasyEDA, Apache 2…, langages de programmation : Python, JavaScript, PHP…
Enfin, nous estimons que les objectifs qui ont été fixés au préalable ont été bien respectés et que l’application développée répond parfaitement aux exigences et aux besoins réels d’une petite ou grande Ferme d’élevage, d’après les avis de plusieurs éleveurs consultés.
Module Gestion de la ferme intelligente et Module Alerte
Liste des figures
Figure 1: Une nouvelle dimension pour l’IoT 8
Figure 2 Quelques exemples sur les objets connectés 9
Figure 3 Différentes catégories de réseaux sans fil 9
Figure 4 Exemples des capteurs sans fil 12
Figure 5 exemple d’un système RFID 13
Figure 6 Domaines d’application de l’IoT 13
Figure 7 Exemple d’un bâtiment d’élevage (Photo source personnelle) (la Ferme de l’ORAC Meftah-Blida) 21
Figure 8 Les interactions entre les paramètres de l’ambiance climatique 24
Figure 9 Le poulailler en période de démarrage (Photo source personnelle) (Bellat Boufarik- Blida-) 29
Figure 10 Le poulailler en période de croissance (Photo source personnelle) (Bellat Boufarik-Blida-) 30
Figure 11 Le poulailler en période de finition (Photo source personnelle) (Bellat Boufarik-Blida-) 31
Figure 12 Exemples des cartes Arduino 37
Figure 13 Exemples des cartes NodeMcu 37
Figure 14 Carte Raspberry Pi 38
Figure 15 schéma de brochage de l’ESP32 41
Figure 16 Une Photorésistance avec son symbole 42
Figure 17 Capteur DHT11 et son schéma de brochage 43
Figure 18 Capteur de CO2 SEN0159 44
Figure 19 Capteur de qualité de l’air MQ-135 45
Figure 20 le module GSM SIM800L 46
Figure 21 Un relais à 8 canaux 47
Figure 22 Ventilateur 12 volts 47
Figure 23 diagramme de cas d’utilisation global 5
Figure 24 : diagramme de cas d’utilisation «Gestion des lieux» 56
Figure 25: diagramme de cas d’utilisation » Gestion des Alertes » 56
Figure 26:Diagramme de cas d’utilisation «Consulter l’historique» 57
Figure 27 Diagramme de cas d’utilisation «Gérer les bâtiments d’élevages» 57
Figure 28 Diagramme des classes 58
Figure 29: Classe Centre d’alerte 59
Figure 30: Class Equipement 5
Figure 31 Classe capteur 60
Figure 32Classe évènement 6
Figure 33 Class SmartFarm 61
Figure 34 Classe Bâtiment 61
Figure 35 Diagramme de séquence «Superviser l’état des bâtiments d’élevages» 62
Figure 36 Diagramme de séquence « Gestion des lieux » 63
Figure 37 Diagramme de séquence «Scénario d’Alarme» 64
Figure 38 Diagramme de séquence «Consulter l’historique» 65
Figure 39 Diagramme de séquence «gérer les bâtiments d’élevage» 66
Figure 40 Schéma globale du système à concevoir 68
Figure 41 Schéma du système de détection de température et d’humidité 69
Figure 42 Schéma du système de détection de Gaz Ammoniac 69
Figure 43 Schéma du système de détection de Gaz CO2 70
Figure 44 Schéma du système de détection de luminosité 70
Figure 45 Schéma du système d’envoi des Messages 71
Figure 46 Schéma du système du branchement des différents équipements 72
Figure 47 Vue sur les Modules de la plateforme développée 74
Figure 48 Module Tableau de bord qui montre l’évolution des paramètres climatiques 76
Figure 49 Module Historique « page de Température» 77
Figure 50 Sous module de Commande 78
Figure 51 Sous module de Configuration 79
Figure 52 Module Gestion de la ferme « calendrier» 80
Figure 53 Partie alerte 81
Figure 54 les boutons de notification 81
Figure 56 Enregistrement de l’évolution d’humidité 84
Figure 57 Enregistrement de l’évolution Température 8
Figure 58 Enregistrement de l’évolution d’Ammoniac. 85
Figure 59 Enregistrement de l’évolution de carbone dioxyde 85
Liste des tableaux
Tableau 1 L’évolution de la production des viandes blanches en Algérie, Source : 20
Tableau 2 Densité à l’intérieur de bâtiments selon le type de production 22
Tableau 3 Les différents équipements de bâtiment d’élevage (Photos source personnelle) (Meftah–Blida-) 23
Tableau 4 Température idéale pour les poussins en fonction de leur âge 25
Tableau 5 Les normes d’humidité optimale 25
Tableau 6 Taux de ventilation minimale 26
Tableau 7 Programme de lumière recommandé 26
Tableau 8 Etude comparative de quelques cartes disponibles sur le marché 39
Tableau 9 Estimation du prix de revient de notre projet 49
Tableau 10 fonctionnalité de systèmes 83
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