porcs suivants: Construire un système de suivi du bétail injectable
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On me demande souvent de concevoir des systèmes de suivi des clients et des employés. Il existe de nombreuses façons de le faire, et il s’agit d’un croisement intéressant entre l’ingénierie et l’éthique: quelles informations est-il raisonnable de collecter dans différents contextes, en les anonymisant et en les stockant de manière sécurisée, et au niveau fondamental si le système complet doit exister ou non.
À une extrémité du spectre, un système qui compte simplement le nombre de personnes qui se trouvent dans votre restaurant à différentes heures de la journée est assez inoffensif et vous permet d’offrir un meilleur service. À l'inverse, lorsque vous ne payez pas pour une application mobile, cela signifie généralement que vos données personnelles sont le produit acheté et vendu. Personnellement, j’estime que l’attitude générale qui consiste à «bouger vite et à casser les choses», ainsi qu’un manque total de respect pour la confidentialité des données des utilisateurs, a créé une scène technologique plutôt toxique. Donc, jusqu'à récemment, je refusais de construire des systèmes de suivi invasifs. J'ai ensuite reçu une demande que je ne pouvais tout simplement pas mettre de côté…

Le petit facteur de forme des étiquettes injectables est très agréable. L'aiguille plutôt grosse utilisée pour les insérer, moins.
Un ami travaillant pour une grande entreprise agricole souhaitait un système RFID injectable pour suivre les porcs de la naissance à l'abattage. J'ai présenté l'architecture du système à côté de ce que j'avais parmi les divers systèmes de suivi des consommateurs proposés. J'ai regardé de porc en consommateur, puis de consommateur en porc, et fidèle à l'archétype orwellien, il était impossible de dire lequel était lequel. Une chose était claire: j'allais renoncer à mes frais et construire du matériel de démonstration… J'étais trop amusé pour faire autrement!
Beaucoup d'entre vous ont entendu parler des étiquettes RFID injectables dans des articles de presse décrivant une personne qui s'en implantait pour ouvrir une portière ou similaire. Fondamentalement, il s’agit de minuscules puces RFID étroitement enveloppées d’une bobine de fil de fer et encapsulées dans un emballage inerte un peu plus gros qu’un grain de riz. La plupart des appareils sur le marché sont conçus pour un usage vétérinaire et sont très peu coûteux, bien que certains soient également conçus pour un usage humain. Si vous aimez ce genre de chose, vous construisez un système de suivi du bétail pour vous-même (ou peut-être un animal de compagnie), et certains des éléments ci-dessous pourraient vous être utiles!

Comprendre les implants de suivi

Contrairement aux systèmes NFC / RFID de 13,56 MHz que vous connaissez peut-être, ces systèmes implantables pour animaux domestiques et bétail fonctionnent généralement à une fréquence porteuse de 125 kHz. Ils ont également défini leur propre norme de communication, ISO 11784 . Je n’ai vu que quelques balises de fréquence plus élevée disponibles, j’ai donc acheté le lecteur le moins cher / le meilleur et quelques balises injectables de basse fréquence disponibles sur Taobao. Je me suis retrouvé avec quelque chose de semblable , mais avec plus de CI non étiquetés. Notez que pour une utilisation humaine, vous ne voudrez probablement pas les étiquettes injectables que j'utilise ici car elles ne prennent pas en charge le cryptage ou la technologie NFC.
L'antenne est juste une bobine carrée de fil magnétique.
Le lecteur n'était pas un appareil vraiment impressionnant - une carte brute avec une antenne en fil magnétique qui se détache facilement et doit être ressoudée pendant les tests. Il fournit une sortie sous forme de communications série à 9600 bauds. J'avais une carte de développement WeMos ESP8266 avec NodeMCU chargée qui traînait, et j'ai choisi de l'utiliser pour gérer le périphérique.
La partie la plus difficile ici s’est avérée être le port série ayant besoin de basculer entre deux vitesses de transmission pour charger le code sur l’ESP8266 et pour recevoir des données du lecteur d’étiquette implantable. Au démarrage, l'ESP8266 s'attend à communiquer à 115200 bauds et exécute tout ce qui lui est envoyé via le port série. Lors de la réception de données du lecteur, il doit fonctionner à 9600 bauds et ne rien exécuter de ce qui est reçu… car «file.format» est un joli nom pour un cochon et nous voulons le supporter. Comme je souhaite connecter ultérieurement l'appareil à Internet, nous conservons les paramètres de port série par défaut pendant la connexion de l'appareil au Wi-Fi: 
-- Connection parameters
wifi.setmode(wifi.STATION)
wifi.setphymode(wifi.PHYMODE_B)
station_cfg={}
station_cfg.ssid="SSID here"
station_cfg.pwd="password here"
station_cfg.save=true
wifi.sta.config(station_cfg)
wifi.sta.connect()

-- Only run serial monitor once connected
mytimer = tmr.create()
mytimer:register(1000, tmr.ALARM_AUTO, function() if wifi.sta.getip()==nil then print("Connecting...") else dofile('serial.lua') end end)
mytimer:start()
Ensuite, une fois la connexion Wi-Fi établie, nous utilisons le code ci-dessous dans un fichier nommé "serial.lua" pour modifier les paramètres du port série afin qu’il fonctionne à 9 600 bauds et ne tente pas d’exécuter quoi que ce soit reçu. Nous commençons alors à scanner: 
-- initialize serial port to run at 9600 baud and not execute input
uart.setup(0, 9600, 8, uart.PARITY_NONE, uart.STOPBITS_1, 0)
print("Scanning")
data = ""

-- When serial data comes in, the data is preceded by an octothorpe, and split into two lines separated by a newline character. Strip those out.
uart.on("data", "#",
    function(data)
    data = string.gsub(data, "#", "")
    data = string.gsub(data, "\n", "")
    print(data)
    data = ""
    end, 0)
Cela crée un flux de travail à peu près comme suit, que je suis chaque fois que j'ai un périphérique série à connecter à un ESP8266:
  1. Réglez le débit en bauds d'Esplorer sur 115200
  2. Pendant que l’appareil se connecte au Wi-Fi, envoyez-lui le fichier file.remove (“init.lua”) et réinitialisez-le.
  3. Charger le code mis à jour sur l'appareil (init.lua et serial.lua)
  4. Réglez le débit en bauds d'Esplorer sur 9600 et réinitialisez
  5. Voir ce qui se passe, répéter au besoin
Lorsque nous apportons maintenant une étiquette implantable en contact avec le lecteur, celle-ci renvoie correctement l’ID stocké. La première chose que j'ai remarquée, c’est que sa portée est très courte - même inférieure à celle d’une carte d’accès RFID de 13,56 MHz: une étiquette doit toucher exactement l’antenne pour être lue, et il faut parfois deux ou trois essais. Cela tient en partie à la qualité douteuse de mon lecteur et de mes étiquettes, mais il est peu probable que la petite antenne de l’étiquette implantable se compare avantageusement à l’antenne plus grande et mieux orientée d’une carte d’accès. Globalement, ces étiquettes implantables semblent constituer une technologie extrêmement courte portée, même avec des systèmes NFC à plus haute fréquence .
C'est probablement une bonne nouvelle pour tous les humains avec ces implants, car il est plus difficile pour moi d'intercepter les communications sur votre appareil nécessitant une intervention chirurgicale. D'un autre côté, cela le rend plutôt inutile pour le suivi du bétail par rapport aux étiquettes d'oreille ou de cheville à longue portée actuellement utilisées.

Construire un prototype pour que le client dise oui

La prochaine étape consistait à le nettoyer pour une démonstration. Une chose que j’ai apprise à la dure au fil des ans, c’est que lorsque quelqu'un vous demande de démontrer un prototype, il s'intéresse à un ensemble très différent de choses que vous. Pour toutes les démonstrations matérielles, j'essaie de faire de l'appareil une unité autonome autonome pour éviter les distractions. J'ai au minimum un écran OLED brillant, une pile LiPo, un circuit de charge USB et un cavalier pour brancher l'alimentation. La cellule et le circuit de charge sont triviaux (il ne s'agit que d'un module et de toute cellule de poche de rechange), et l'ajout de l'écran OLED est assez facile .
Le chargeur USB se trouve au verso du panneau supérieur. Un second circuit imprimé est fixé en dessous pour couvrir le travail de soudure, et l’antenne se trouve au verso de cette seconde couche.
J'utilise également deux couches de plaque de perforation verte, afin que les traces de soudure soient masquées, et des entretoises en laiton, de sorte qu'elles restent à distance de la surface sur laquelle elles sont placées. Globalement, cela détourne l'attention des questions ennuyeuses, telles que la raison pour laquelle il est branché sur mon ordinateur via un câble USB (uniquement pour l'alimentation), à des questions plus intéressantes telles que les performances et le coût.

Cet implant n'est pas l'avenir


En fin de compte, le prototype a démontré que la RFID injectable n’était pas un moyen supérieur de suivre le bétail en raison de la portée très courte du système par rapport aux solutions existantes - le lecteur était difficile, même avec une entretoise en plastique de 0,5 mm entre celui-ci et la balise, les marques d’oreille et de cheville actuellement utilisées ont une longueur de plusieurs dizaines de centimètres.
Malgré tout, je l'ai connecté à ThingsBoard parce que c'était amusant d'avoir un appareil Internet of Pigs. Avez-vous des suggestions sur les utilisations alternatives sans chirurgie de mes étiquettes injectables restantes? On pense notamment à l’intégration d’un élément dans un anneau en acrylique pour une utilisation peu sécurisée.

42 réflexions sur " Suivre les porcs: Construire un système de suivi du bétail injectable "

    1. Quelques antennes disponibles semblaient améliorer les performances. Alors que les vendeurs semblaient méfiants sur exactement (ou même typiquement) à quel point ils avaient amélioré la portée, mon estimation papier-crayon était qu'il serait difficile d'atteindre une distance supérieure à 15 cm (jusqu'aux bords de l'antenne si une grande boucle) . Le minimum que je recherchais était de 20 à 30 cm, donc ma recommandation était de maintenir le système en statu quo pour le moment.
      J'ai également étudié les étiquettes implantables à fréquence plus élevée et les étiquettes implantables plus grandes. Les étiquettes de 13,56 Mhz semblaient généralement offrir une portée un peu meilleure, et la minuscule antenne en bobine des étiquettes implantables de la taille d'un grain de riz n'aide pas non plus - il en existe quelques-unes plus grandes (mais toujours petites) qui devraient fonctionner à plages plus longues. Encore une fois, des détails sur exactement quelle gamme étaient très rares.
      À ce stade, le coût par unité est devenu un problème. Il ne pourrait pas être beaucoup plus coûteux que les déploiements actuels.
      À la fin de la journée, c’était amusant et donnera probablement lieu à des bijoux RFID ou quelque chose du genre.
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    3. Je vis près de plusieurs fermes avec probablement 50 000 porcs dans un rayon de mille, je le connais donc pour le moins.
      Le plus gros problème est le travail. Actuellement, ils étiquettent les oreilles avec une étiquette qui a un code à barres et parfois un code couleur.
      Si vous devez traiter des porcs 10K sur une ferme, vous avez besoin de quelque chose de rapide qui n'exige pas que quelqu'un le nettoie pour en lire les informations. Les étiquettes d'oreille fonctionnent et sont simplement en plastique avec une épingle en métal dans l'oreille. Dites à un ouvrier que j'ai besoin de porcs de 457 à 516 ans et qu'ils peuvent distinguer visuellement ces porcs plus rapidement que quiconque ne pourrait lire des centaines de balises avec un lecteur. Le seul avantage que je vois faire électroniquement, c'est quand vous voulez enregistrer rapidement le chargement et le déchargement des camions, et même après, vous pouvez écrire les numéros ou entrer les numéros dans un terminal quelconque.
      Je suis un EE et j'adore le domaine de l'électronique, mais il est parfois préférable d'utiliser des méthodes anciennes.
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  6. Nedap Poiesz les fournissait pour les vaches laitières dans les années 70. À l'époque, c'était un «répondeur» (RFID) sur un harnais pour le cou. Elle identifiait la vache dans la salle de traite et contrôlait la quantité de lait donnée. De plus, elle manipulait des stations d'alimentation pour fournir un mélange d'aliments basé sur le point exact de cette personne dans le cycle de lactation de la grossesse - l'accouchement - du lait fourni. Il optimisait beaucoup la production de lait en suivant chaque animal individuellement, et fonctionnait bien.
    https://www.nedap-livestockmanagement.com/
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  7. A fait quelque chose de similaire pour un producteur et sa division paysagiste. A commencé avec un projet de suivi interne pour surveiller les lots de semences dans leurs maisons de germination, puis étendu à un autre projet pour inclure un dispositif intégré dans le conteneur en plastique de chaque plante. Après presque cinq ans, le client a déterminé:
    1. environ 8% de pertes internes dues au vol (principalement par des employés).
    2. environ 7% de pertes dues aux «échecs» d'expédition.
    3. environ 5% de pertes dues au transfert (illégal) de détaillants dans un autre conteneur.
    4. La RFID intégrée peut perturber certains systèmes de vente au détail à grande surface.
    4
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      1. @Alan Savez-vous ce que WaveLength est ??
        La longueur d’onde (λ) du rayonnement électromagnétique de fréquence 125 KHz dans l’air est de 2,391 km (kilomètre)
        La «mauvaise idée» n'a rien à voir avec rien.
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  10. Ne devez-vous pas également vous assurer que les étiquettes RFID ne se retrouvent pas dans les produits carnés finaux? La dernière chose que vous voulez, c'est lire sur le fait que les consommateurs se mordillent les étiquettes RFID.
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    1. Les porcs 001 à 101 ont été abattus et les étiquettes correspondantes se trouvent dans le bol à étiquettes en fin de journée. Ou tout simplement implanter sous un morceau de viande pas si délicieux, alors nulle part près du bacon s'il vous plaît! Certaines personnes diront que ce sont des cochons diaboliques avec Marc de la bête!
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    1. Oui, c'est la meilleure solution actuelle, et à peu près ce à quoi je la comparais. Mon collègue a dit que les cochons n'aimaient pas beaucoup ça, je me suis demandé si la solution injectable pouvait être mise en œuvre dans les limites du budget avec moins d'inconfort pour les animaux, mais malheureusement pas.
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  12. - Peut-être est-il simplement impliqué assez peu profond ou dans une zone qui «ne devrait pas» être traitée, mais comment empêcher des fragments de ces derniers de se retrouver dans des hot-dogs / saucisses / aliments pour chiens?
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  13. Il vous manque l'un des marchés énormes pour ceux qui sont dans la recherche sur le poisson (et dans une moindre mesure la faune). Oui, ils sont à courte portée mais il n’est pas difficile d’obtenir 30 cm + avec un lecteur de puissance relativement faible et 1m + si vous y travaillez vraiment. Découvrez la puce EM4095 si vous souhaitez rouler la vôtre.
    Pour augmenter votre portée, recherchez des balises HDX plutôt que FDX, car le temps de lecture plus lent n’est probablement pas un problème, sauf si vous suivez les coureurs, les chevaux de course, les poissons dans les déversoirs, etc. En outre, la taille de la balise est directement liée à la portée de lecture. Recherchez des étiquettes de 23 mm contre des versions de 8 à 12 mm pour une meilleure portée ou même de 32 mm si vous pouvez vous trouver eem (OregonRFID est un bon point de départ et le gars qui l'exécute est un pirate informatique au cœur).
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    1. Oh, c'est intéressant - je me demandais quelle était la gamme des gros tags. 23 mm et une vitesse de lecture faible est en effet acceptable pour cette application. La recherche a progressé, mais si je reçois une autre demande, je réessayerai avec EM4095. Merci pour le conseil!
      J'avais l'habitude de marquer les espèces menacées de la faune il y a longtemps - nous avions des solutions techniques encore plus basses. Nous couperions une petite partie d'une partie de l'animal ayant une fonction biologique négligeable (cela a été soigneusement examiné et testé) selon un schéma binaire. De cette façon, si nous les attrapons à nouveau, nous avons seulement besoin de nos yeux pour les identifier, et nous avons également eu un échantillon pour le séquençage génétique. Ce suivi des individus au fil des ans nous a permis de surveiller la santé de la population et de déterminer l’état de conservation de l’espèce.
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  14. Les caméras ont une résolution suffisante, le stockage est peu coûteux, vous pouvez simplement identifier visuellement chaque animal de manière optique. Son genre de fou que l’identité d’une puce matérielle est moins chère que de faire installer un logiciel de reconnaissance optique.
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    1. Je me suis demandé à ce sujet. Mais la biométrie sur les porcs peut être assez difficile - ils ne seront pas immobiles, ils ne regarderont pas dans la caméra, leur visage sera sale et ils grandiront beaucoup plus vite que les humains.
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      1. Ne doit pas forcément être une reconnaissance faciale, tout leur corps est statistiquement unique. C'est comme ça que les humains rassemblent et trient le bétail, ce que j'ai fait avec des vaches et des cochons. Même si elles sont toutes de couleur unie sans taches, vous pouvez les distinguer. Un système de caméra pourrait le faire, mais le logiciel n’existant pas, nous commençons à utiliser les étiquettes auriculaires RFID et les échantillons d’ADN.
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        1. Pour un animal comme un cochon, je me demande si vous pourriez les identifier par leur motif veineux de surface. Pourrait être plus facile d'identification de la machine. Savoir quel animal est «franc» et lequel est «haricot» ne se transmet pas bien entre humains de part et d’autre d’un demi-camion.
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  16. En ce qui concerne le flux de travail de codage, en bricolant nodemcu, j’ai trouvé ceci:
    https://github.com/harrytuttle/nodemcu-httpd/
    c’est un serveur http de 4kb écrit en lua auquel s’ajoute un petit navigateur Web de 4k basé sur l’éditeur ace, avec des boutons pour redémarrer le tableau, un petit «terminal» et même un support pour websocket si nécessaire. Dans ce cas, il aurait pu être utilisé pour éviter de multiplexer le port série pendant le développement, plus le chargement du code via le wifi est plus rapide. C'est un peu brut par endroits, mais peut-être que quelqu'un pourrait le trouver complémentaire d'Esplorer
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  17. Seriez-vous un co-accusé si quelqu'un aspirait dans une côtelette de porc et que cela devenait une fosse septique, puis que leur famille survivante décidait de trouver un bon avocat pour les honoraires conditionnels? lol
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  18. L'identité visuelle était ce pour quoi j'avais été embauché. Ils voulaient une solution de rechange aux frais pour la solution RFID de Nedap Poiesz et pensaient que cela pourrait être fait avec des guerneseys, car ils sont à motifs blancs et noirs. Cela a fonctionné, mais il y avait deux problèmes. L'un est le seul endroit sur un guernesey que le motif est fiable unique pour chaque individu est sur leurs fesses. C'était bon, ça fonctionnait toujours… mais les vaches se couchent dans un endroit frais, comme de la boue, pour se débarrasser de la chaleur générée par le processus de rumination! Cela signifiait qu'au lieu de payer un type dans la salle de traite pour taper le numéro d'identification de l'oreille de la vache, il faudrait maintenant engager un gars pour se laver les fesses! Nous pouvions toujours le faire… mais l'objectif était de réduire les besoins en main-d'œuvre.
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  20. Il y a des projets réalisés par des personnes qui lisent des implants de chiens et de chats pour contrôler les portes d’animaux, des produits à vendre comme des chatières, je pense, utilisent de grandes bobines dont la puce est insérée dans la bobine du lecteur (elles ont tendance à sortir de la porte de quelques centimètres le cou de l’animal est donc à l’intérieur du lieu où se trouve la puce), au lieu de faire passer la bobine parallèlement à la puce.
    https://www.surepetcare.com/en-us/pet-doors/microchip-cat-flap-connect
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