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Ruche connectée – réalisation

Le projet a été scindé en deux sous-projets : acquisition et publication

Sous-projet acquisition

La première équipe a réalisé les logiciels nécessaires au fonctionnement des modules de mesure et du concentrateur.

Elle a pu s’appuyer sur la plateforme Innovaltech pour la conception et la réalisation des boîtiers.

Montage du module de pesée

Les ESP32 de chaque module de mesure ont été programmés en utilisant l’EDI Arduino-ESP. Le programme interroge chaque capteur, puis transmet par liaison Wifi une trame de données en s’appuyant sur le protocole UDP. Le format des trames retenu par l’équipe permet d’indiquer la ruche à l’origine de la ruche, le capteur concerné et la grandeur mesurée.

Développement et test du module de pesée

Coté concentrateur, le système Raspberry Pi a été configuré pour offrir un point d’accès Wifi où se connectent les modules de mesure.

Le système Raspberry Pi avec la carte SIM7600E permettant la connexion au réseau 4G

Ensuite, le travail de développement a consisté à réaliser le logiciel offrant les caractéristiques voulues :

  • serveur UDP permettant la réception des trames
  • traitement des trames et détection des conditions d’alerte
  • échange de commandes AT avec la carte SIM7600 pour envoyer des SMS et publier des messages MQTT.
Exemple de commandes AT pour l’envoi d’un SMS avec le message  » Test « 

Sous-projet publication

L’équipe de développement Web

L’équipe de développeurs a élaboré le site, qui comprend :

  • Le carnet du rucher
  • La publication des mesures sous forme de graphiques

Derrière la face visible, la base de données a été structurée de façon à collecter les mesures et autres informations nécessaires au site.

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Ruche connectée – architecture

L'architecture comprend des modules de mesure, un concentrateur et un VPS.
Architecture

Pour effectuer les mesures, deux modules constitués d’une batterie, de capteurs et d’un SoC ESP32 sont placés dans la ruche :

  • Un module placé sous la ruche fournit le poids et la tension de la batterie du module.
  • Un module placé dans la ruche mesure la température et l’humidité intérieures, la température entre les cadres, et la tension de la batterie du module.

Placé à proximité du rucher, un concentrateur se connecte au réseau 4G au moyen d’une carte SIM-7600E, pilotée par un SoC Raspberry Pi. Il permet de :

  • Lancer des alertes par SMS
  • Transmettre via l’internet les mesures à la messagerie MQTT

Maillon final, un serveur privé virtuel hébergé dans un datacenter fait fonctionner le site Web, ce qui requiert en interne :

  • de collecter les mesures, au moyen d’une messagerie MQTT.
  • de stocker les informations. C’est le rôle du système de gestion de base de données (SGBD).
  • de produire les pages web selon les demandes des utilisateurs, ce que réalise l’application PHP exécutée par le serveur Web.

Le SoC ESP32, le SoC Raspberry Pi et le VPS implémentent les composants logiciels.

Lire la suite : La réalisation

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Ruche connectée – objectifs

Le travail de l’apiculteur consiste à procurer aux abeilles un abri, des soins et un environnement favorable. L’outil numérique est utile pour :

  • Avoir un suivi numérique du carnet du rucher, où l’apiculteur inscrit les événements marquant la vie de la ruche.
  • Suivre la santé de la colonie : le poids de la ruche fourni de précieuses indications. L’augmentation graduelle du poids donne une indication sur la quantité de miel produit, tandis que les fluctuations journalières permettent de suivre les aller et venues, voire le départ d’un nouvel essaim (essaimage).
  • Être alerté d’incidents marquants : un apiculteur expérimenté sait reconnaître au bruit de la ruche qu’un essaimage est en préparation, ou que la colonie est en train de lutter contre une attaque de frelons asiatiques. Un objectif à atteindre est de permettre à l’apiculteur d’écouter la ruche, et d’utiliser un réseau neuronal pour détecter les incidents principaux.

Le rucher de l’Espace Scolaire Condorcet a aussi une visée pédagogique. Pour apporter des informations supplémentaires, d’autres grandeurs sont collectées :

  • humidité dans la ruche,
  • température dans l’essaim (mesure entre les cadres) et dans la ruche,
  • données météorologiques locales.

Les certaines informations seront accessibles au public, par un site internet ou par une plateforme de données ouvertes, tandis que l’accès au carnet numérique du rucher devra être restreint aux utilisateurs autorisés.

Lire la suite : L’architecture du projet