Nemeus entwickelt langlebiges Halsband zur Rinderüberwachung für Seenergi

Das französische Elektronikunternehmen Nemeus hat im Auftrag der Seenergi-Gruppe und von Gènes Diffusion das vernetzte Rinderhalsband „Mozaë“ entwickelt. Das Gerät kombiniert LoRaWAN, Bluetooth LE und den nRF52840 von Nordic und ist auf die Fernüberwachung von Herden, skalierbare Updates und eine mehrjährige Batterielebensdauer ausgelegt.

Entwickelt für eine Beratungsgruppe für Viehzucht

Nemeus entwickelt maßgeschneiderte, sichere RF- und IoT-Systeme, die Hardware, eingebettete Software, Industrialisierung und Produktionsunterstützung umfassen. Für „Mozaë“ entwarf das Unternehmen die Elektronik, die Firmware, die Fertigungsdokumentation sowie die Testumgebung für die Produktion.

Seenergi ist eine französische Beratungsgruppe für die Viehwirtschaft, bestehend aus Conseil Élevage 25-90, Littoral Normand, Origenplus, Seenorest und Seenovia. Gemeinsam mit Gènes Diffusion strebte sie die Entwicklung eines eigenen Sensors zur Rinderüberwachung für professionelle Viehhaltungsbetriebe an.

Zu den wichtigsten Anforderungen gehörten eine reaktionsschnelle Brunsterkennung und Kalbungserkennung, eine zuverlässige Konnektivität für Herden im Freien, die weit von einem Gateway entfernt sind, flottenweite Firmware-Updates, optimierte Kosten und eine angestrebte Batterielebensdauer von mehr als acht Jahren.

Überwachung der Tieraktivität und wichtiger Ereignisse

Mozaë wird am Halsband des Tieres befestigt und analysiert Bewegungs- und Temperaturdaten. Es unterstützt die Erkennung von Brunstzyklen, Kalbungsereignissen, Fressverhalten sowie der Zeit, die das Tier liegend, stehend und ruhend verbringt.

LoRaWAN überträgt statistische Daten zur Verwendung in den Web- und mobilen Überwachungsanwendungen von Mozaë. Dies verschafft Landwirten einen kontinuierlichen Überblick über ihre Herde und unterstützt Entscheidungen in wichtigen Lebensphasen der Tiere.

Laut Nemeus wird die Lösung auf mehr als 2.000 Betrieben und bei 150.000 Rindern eingesetzt, wobei die gemeldete Brunsterkennungsrate bei 95 Prozent liegt.

Ein-Controller-Design reduziert die Komplexität

Der Multiprotokoll-SoC nRF52840 verwaltet die Erfassung der Beschleunigungsmesserdaten, die eingebettete Verarbeitung, Bluetooth LE und die Anwendungslogik. Ein externer LoRa-Transceiver übernimmt die LoRaWAN-Kommunikation im 868-MHz-Band.

Nemeus entschied sich für ein Design mit einem einzigen Controller, anstatt die Bluetooth-LE- und Anwendungs- bzw. LoRaWAN-Funktionen auf zwei Prozessoren aufzuteilen. Dadurch entfallen die Kommunikation zwischen den Prozessoren sowie redundante Komponenten, was die Komplexität der Leiterplatte, den Flash-Speicherbedarf und den Aufwand für das Firmware-Management reduziert.

Das Halsband wird von einer eingelöteten LS14500-Lithiumzelle in einem IP69K-konformen, harzvergossenen Gehäuse mit Strom versorgt. Ein geringer Ruhestrom, kontrollierte Funk-Tastverhältnisse, Schlafstrategien und der integrierte DC/DC-Wandler des nRF52840 regeln den Energieverbrauch während der Spitzenzeiten der LoRaWAN-Übertragung.

Bluetooth LE für flottenweite Updates

Bluetooth LE unterstützt das Koppeln von Sensoren, die Konfiguration, das lokale Auslesen des Status sowie Firmware-Updates über ein Smartphone. Ein Landwirt kann ein Halsband aktualisieren, das dann die Firmware über Bluetooth LE an andere Tags verteilt.

Der Mechanismus baut auf dem DFU-Stack von Zephyr auf und ergänzt diesen um die von Nemeus entwickelte Low-Power-Advertising- und Scan-Logik. Mehrere aktualisierte Halsbänder können als Verteilungsquellen fungieren, wodurch der manuelle Aufwand reduziert und gleichzeitig die Auswirkungen der Updates auf die Batterielebensdauer begrenzt werden.

Von der Datenerfassung zum Industrieprodukt

Das Projekt begann mit einem Proof-of-Concept-Sensor, der Rohdaten des Beschleunigungssensors auf einer microSD-Karte erfasste. Diese Daten dienten als Grundlage für die Entwicklung des Algorithmus von Seenergi zur Brunsterkennung und Kalbungserkennung, der in das Industriegerät integriert ist.

Nemeus erstellte Test-Szenarien für die End-of-Line-Prüfung sowie die dazugehörige Produktions-Toolchain. Das Unternehmen unterstützt Seenergi zudem weiterhin bei der Protokoll- und Fehleranalyse, bei automatisierten Testumgebungen, bei der Reproduktion von Fehlern und bei der Validierung von Korrekturen.

Für Systemintegratoren und Lösungsanbieter zeigt Mozaë, wie sich LoRaWAN und Bluetooth LE in einem stromsparenden Gerät zur Tierüberwachung kombinieren lassen. LoRaWAN unterstützt die Fernkommunikation mit Weideherden, während Bluetooth LE einen lokalen Kanal für Installation, Wartung und skalierbares Firmware-Management bereitstellt.

Weitere Informationen zum Nemeus-Projekt zur Viehüberwachung: https://nemeus.fr/projets/iotee-capteur-monitoring/