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Etude et mise en place d'un systeme temps reel de surveillance de l'état de santé et localisation des animaux


par Daniel MBARUSHIMANA
Ecole Supérieur d'Informatique Salama - Graduat 2020
  

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OCTOBRE 2021

ECOLE SUPERIEURE D'INFORMATIQUE SALAMA République Démocratique du Congo

Province du haut-Katanga

Lubumbashi

www.esisalama.org

ETUDE ET MISE EN PLACE D'UN SYSTEME TEMPS REEL DE
SURVEILLANCE DE L'ETAT DE SANTE ET DE LOCALISATION DES

ANIMAUX

«Cas de la Ferme Espoir-Lubumbashi »

Travail présenté et défendu en vue de l'obtention du diplôme d'Ingénieur technicien en informatique dans la filière de réseaux et télécommunications

Par ADIDAS MBARUSHIMANA Daniel

Option : Réseaux et télécommunications

ECOLE SUPERIEURE D'INFORMATIQUE SALAMA République Démocratique du Congo

Province du haut-Katanga

Lubumbashi

www.esisalama.org

ETUDE ET MISE EN PLACE D'UN SYSTEME TEMPS REEL DE
SURVEILLANCE DE L'ETAT DE SANTE ET DE LOCALISATION DES

ANIMAUX

«Cas de la Ferme Espoir-Lubumbashi »

Travail présenté et défendu en vue de l'obtention du diplôme d'Ingénieur technicien en informatique dans la filière de réseaux et télécommunications

Par ADIDAS MBARUSHIMANA Daniel

Option : Réseaux et télécommunications Directeur : Mr. Papy MUKANDA

Co-directeur : Mr. Jean-Marc TSHIVUADI

OCTOBRE 2021

Page | I

EPIGRAPHE

« Les espèces qui survivent ne sont pas les espèces les plus fortes, ni les plus intelligentes, mais celles qui s'adaptent le mieux aux changements.»

Charles DARWIN.

Page | II

IN MEMORIAM

A mes très chers parents Papa MBARUSHIMANA Alphonse Kashama et Maman KABUO Ngolo Esperance, vos yeux sont aujourd'hui incapables de lire ces quelques pages rédigées par votre garçons et vos oreilles sourdes sont incapables d'entendre mon cri de joie à la fin de mes études de cycle de graduat, alors que ce qui serait à l'honneur car je suis le fruit de votre amour infini.

Vous nous avez quittés très tôt pour le sommeil éternel au moment que vous n'avez pas encore goutté le fruit de vos efforts engagé pendant cette ligue scientifique.

Vous nous manquerez à jamais dans notre vie car vous êtes toujours gravé au fond de nos coeurs : sincère, gratitude à vous.

Que vos âmes reposent en paix.

Page | III

DEDICACE

Je dédie ce travail à ma famille, elle qui m'a doté d'une éducation digne, son amour a fait de moi ce que je suis aujourd'hui :

Particulièrement à mon très cher et aimable oncle paternel BUTSHIKE Raphael et son épouse UMUHIRE Rebecca pour le conseil et le soutien apporté durant ma vie estudiantine constituent pour moi une valeur inestimable.

A toi ma tante Goreth NSENGA et son époux Robert MANDE NSENGA ceci est ma profonde gratitude pour votre éternel amour, que ce travail soit le meilleur cadeau que je puisse vous offrir.

A tous mes frères et soeurs qui m'avez toujours soutenu et encouragé durant ces années d'études.

Page | IV

REMERCIEMENT

La réalisation de ce travail n'est pas l'expression des efforts et connaissances personnels mais le fruit de l'aide de Dieu et de plusieurs personnes.

De prime abord, Je remercie le Dieu tout puissant, créateur du ciel et de la terre, maitre de temps et de circonstances pour l'intelligence et pour le souffle de vie et le courage qu'il ne cesse de renouveler en nous.

Nos remerciement s'adressent aussi aux personnes suivantes par leur dévouement et leur soutient dans la concrétisation de ce travail :

? Mr. Papy MUKANDA pour ses conseils bien éclairés, sa patience, sa discipline ainsi que pour la confiance qu il nous a accordée dès le début et tout au long de plusieurs mois de rédaction de ce travail.

? Mr. Jean-Marc TSHIVUADJI qui malgré ses charges horaires et ses multiples occupations a bien voulu rendre disponible son temps pour la codirection de notre travail.

Ces lignes sont pour nous la traduction de notre immense redevance et remerciement.

Nous remercions également l'Ecole Supérieure d'Informatique Salama pour la formation reçue et plus particulièrement le Directeur General Mr. Jacquie MPUNGU.

Nous remercions notre précieux oncle ; BUTSHIKE Raphael pour son soutien moral et ses conseils.

Nous remercions les frères, tantes, oncles et famille : ISHARA Grace, Elias NTAWURUHUNGA, RUHATO Arcel, RUHATO Paulin, Trésor MOTAPA, famille NGITA pour les encouragements.

Nous remercions enfin nos amis et collègues qui ont contribuées pour la réalisation de notre travail : Ivan KAMWIKALEBWE, MWAMBA Christian, KABWIK Pascal, KYUNGU Philippe, LUBAMBULA Bob.

Que tous ceux dont nous n'avons pas fait une mention explicite, veuillez ne pas nous tenir rigueur.

ADIDAS MBARUSHIMANA Daniel

Page | V

LISTE DES FIGURES

Figure 1. 3 Etape de l'évolution d'une maladie 11

Figure 1.4 Suivi sanitaire périodique[8] 12

Figure 1.5 Etiquette d'oreille[9] 12

Figure 1.6 Suivi de déplacement[10] 13

Figure 2.1 schéma synoptique du système 17

Figure 2.2 Diagramme de cas d'utilisation du système 18

Figure 2.3 Diagramme de séquence du système 19

Figure 2.4 Fonctionnement d'un capteur 21

Figure 2.5 Carte Arduino Uno[19] 23

Tableau 2.1 Caractéristique technique de la carte arduino 25

Figure 2.6 Raspberry pi modèle B[24] 25

Tableau 1.2 Caractéristiques technique de la carte Raspberry pi 27

Tableau 2 .3 Comparaison entre LoRa,Zigbee et WiFi 29

Figure 2.6 Architecture de la connectivité IOT avec ThingSpeak[32] 31

Figure 2.7 Capteur de température LM35[34] 31

Figure 2.8 Capteur de pulsation cardiaque KY-039[37] 33

Figure 2.9 Capteur GPS NEO-6M[38] 33

Figure 2.10 Calcul de distance GPS 34

Figure 3.1 Première étape pour l'installation de Arduino 38

Figure 3.2 Installation pilotes USB arduino 38

Figure 3.3 Interface de l'IDE Arduino 39

Figure 3.4 Configuration arduino 39

Figure 3.5 Interface de Proteus 40

Figure 3.5 Eléments du système 41

Figure 3.6 Nomination des câbles 41

Tableau 3.2 Evaluation des installations et configurations 41

Tableau 3.2 Evaluations des prix matériels 42

Figure 3.10 Tableau de bord 45

Page | VI

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1.2 Caractéristiques technique de la carte Raspberry pi 27

Tableau 2 .3 Comparaison entre LoRa,Zigbee et WiFi 29

Tableau 3.2 Evaluation des installations et configurations 41

Page | VII

LISTE DES ACRONYMES

· GPS : Global Positionnement Système

· USART : Universal Synchronous /Asynchronous Receiver /Transmitte

· NMEA : National Marine Electronics Association

· MHz : Mégahertz

· IDE Integrated Development Environment

· FPU : Floating-Point Unit

· Wi-Fi : Wireless Fidelity

· IrDA : Infrared Data Association

· IDE : Integrated Developpement Environement

· °C : degré Celsius

· BPM : Battement Par Minute

· RFID Radio Frequency IDentification

· A/N : Analogique Numérique

· CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor

· MOS : Metal-Oxide -Silicon

· UAL : Unité Arithmétique et Logique

· RAM : Randon Access Memory

· ROM : Read Only Memory

· EEPROM : Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory

· V : Volt

· UVPROM : Ultra-Violet Programmable Read Only Memory

· USB : Universal Serial Bus

· SD : Secure Digital

· KB : KiloByte

· SRAM : Static Random Access Memory

· SDRAM : Synchronous Dynamic Random Access Memory

· E/S : Entre / Sortie

· PWM : Pulse Width Modulation

· API : Application Programming Interface

· PAL : Phase Alternative Line

· NTSC : National Television System Committee

· HDMI : Hight Definition Multimedia Interface

· SDHC Secure Digital High Capacity

Page | VIII

TABLE DE MATIERES

EPIGRAPHE I

IN MEMORIAM II

DEDICACE III

REMERCIEMENT IV

LISTE DES FIGURES V

LISTE DES TABLEAUX VI

LISTE DES ACRONYMES VII

TABLE DE MATIERES VIII

AVANT PROPOS XI

CHAPITRE 0 : INTRODUCTION GENERALE 1

0.0 Aperçu générale 1

0.1 Problématique 1

0.2 Hypothèse 2

0.3 Choix et intérêt du sujet 2

0.4 Méthodologie (méthodes et techniques) 3

0.4.1 Méthode de recherche 3

0.4.2 Technique de recherche 3

0.5 Etat de l'art 4

0.6 Délimitation du travail 4

0.7 Subdivision du travail 5

0.8 Outils logiciels et équipement utilises 5

0.8.1 Logiciels 5

0.8.2 Equipements 6
CHAPITRE 1 : ETUDE DE L'EXISTANT ET SPECIFICATION DES BESOINS 7

1.1 Introduction partielle 7

1.2 Présentation de la ferme ESPOIR 7

1.2.1 Aperçu générale et but 7

1.2.2 Situation géographique de la ferme Espoir 8

1.2.3 Climat 8

1.2.4 But principale 8

1.3 Etude de l'existant 9

1.3.1 Quelques notions sur la santé et sécurité de l'animal 9

Page | IX

1.3.1.1 Santé et bien être 9

1.3.1.2 Cause principale de la maladie 9

1.3.1.3 Étape de l'infection de la maladie 11

2.5.2 Les méthodes utilisées pour minimiser l'incidence des maladies et pertes

d'animaux 11

1.4 Critique de l'existant 13

1.5 Identification des besoins 13

2.5.1 Les besoins fonctionnels 13

2.5.2 Les besoins non fonctionnels 14

1.6 Analyse des contraintes 14

1.7 Conclusion partielle 14

CHAPITRE 2 ETUDE ET CONCEPTION DU SYSTEME 16

2.1 Introduction partielle 16

2.2 Solutions par rapports aux besoins 16

2.3 Bref aperçu sur le système embarqué 16

2.4 Conception de la structure générale 17

2.4.1 Présentation des différents blocs du système 17

2.5 Modélisation du système 18

2.5.1 Diagramme de cas d'utilisation du système 18

2.5.2 Diagramme de séquence 18

2.6 Conception logique détaillé 19

2.6.1 Unité de traitement 19

2.6.2 L'alimentation 20

2.6.3 Unité de contrôle 21

2.6.3.1 Notions préliminaire 21

2.6.3.2 Nature de l'information que peut fournir un capteur 22

2.6.3.3 Caractéristique des capteurs 22

2.6.3.4 Classifications des capteurs 22

2.7 Conception physique 22

2.7.1 La carte arduino 23

2.7.2 Le Raspberry pi 25

2.7.3 Banana Pi 27

2.7.4 Technologie de transmission 28

2.7.5 Serveur d'application 29

Page | X

2.7.6 Etude et Présentations des capteurs 31

2.8 Solution retenue pour le choix du matériel et logiciel 35

2.5 Conclusion partiel 36

CHAPITRE 3 : IMPLEMENTATION ET MATERIALISATION DE LA

SOLUTION 37

3.1 Introduction partielle 37

3.2 Vérifications des prérequis 37

3.3 Procédure d'installation 37

3.3.1 Installation de l'IDE arduino 37

3.3.2 Installation automatique des bibliothèques 39

3.3.3 Installation de Proteus 40

3.3.4 Procédure de configuration 40

3.4 Mise en place du système et assemblage 41

2.5 Evaluation des durées des mises en places 41

2.6 Evaluation du cout du système 42

2.7 Test de configuration 42

2.8 Evaluation des besoins 45

2.9 Conclusion partielle 46

CONCLUSION GENERALE 47

Perspectives d'avenir 47

ANNEXES 48

REFERENCES 52

Page | XI

AVANT PROPOS

L'Ecole Supérieur d'informatique Salama (E.S.I.S en sigle) organise une défense d'un projet à la fin du premier cycle du cursus académique sous l'ordre du ministère de l'enseignement supérieur et universitaire de notre pays la République Démocratique du Congo. Ce projet est un concours de différentes connaissances acquises, qui sur base d'un problème nous parvenons à donner une solution qui peut toutefois améliorer avec le temps vu l'évolution de la technologie.

C'est dans le même ordre que nous, étudiant de troisième graduat réseau et télécommunication avons choisi de défendre sur un projet qui s'intitule : « ETUDE ET MISE EN PLACE D'UN SYSTEME TEMPS REEL DE SURVEILLANCE DE L'ETAT SANITAIRE ET LOCALIASTION DES ANIMAUX ».

Le but de ce travail que nous avons choisi est de permettre aux vétérinaires et éleveurs d'animaux de savoir le plus tôt possible l'état de santé de leur animal lorsque ce dernier commence à présenter quelques anomalies liées à la santé et faire un suivi de déplacement à distance via un moniteur.

Pour ce travail de fin d'étude, nous détaillons notre solution de sa conception jusqu' à la réalisation du résultat finale.

Enfin, il est important de noter que l'aboutissement de ce projet est le fruit de multiples efforts conjugués avec notre directeur, co-directeur, nos enseignants, vétérinaire et collègues sans oublier des travaux élaborés par nos prédécesseurs. Notons que nous n'avons pas la prétention d'inventer mais juste d'appliquer nos capacités d'analyse et de synthèse par rapport à l'existant.

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