- Par Idele
Clochète Caractérisation du comportement et Localisation des Ovins et Caprins grâce à des Technologies Embarquées
Le projet Clochète, co-construit avec des éleveurs ovins et caprins, a permis de rédiger le cahier des charges d’un collier connecté en vue de faciliter leur travail, dans la conduite des troupeaux sur les surfaces pastorales.
Les spécifications fonctionnelles et techniques de l’outil Clochète associent deux capteurs embarqués : un GPS, pour permettre la localisation, et un accéléromètre pour caractériser le comportement des animaux.
L’innovation et la technologie au service de la conduite des troupeaux en zones pastorales
En zones méditerranéennes et de montagne, l’élevage pastoral de petits ruminants joue un rôle agro-écologique essentiel. Pour ces systèmes, les surfaces pastorales contribuent fortement à l’autonomie alimentaire des élevages. Toutefois, ces exploitations sont soumises à une charge et des conditions de travail de plus en plus pesantes, dans un contexte d’augmentation de la prédation et d’aléas climatiques. Les nouvelles technologies peuvent permettre d’alléger et modifier le travail, rendant ainsi le métier d’éleveur plus attrayant.
Cet outil d’aide à la localisation des animaux permettra notamment d’alerter en cas de sortie du territoire autorisée, de connaître la localisation et l’activité du troupeau, d’avoir une meilleure connaissance des circuits de pâturage et ainsi d’optimiser la gestion des surfaces.
Les spécifications fonctionnelles et techniques de l’outil Clochète associent deux capteurs embarqués : un GPS, pour permettre la localisation et un accéléromètre, pour caractériser le comportement des animaux.
Des conditions de réussites réunies grâce à une méthodologie en 3 étapes
ÉTAPE 1 : recueil des besoins des éleveurs pastoraux.
ÉTAPE 2 : développement et validation des technologies pour répondre aux besoins exprimés en Étape
ÉTAPE 3 : mise au point des modalités de mise en œuvre du collier connecté.
« Les enquêtes visaient à évaluer les besoins des éleveurs vis-à-vis de leur utilisation des surfaces pastorales et à identifier les réponses que pouvaient apporter les capteurs embarqués. »
24 éleveurs ovins et caprins investis dans le projet
Au cours du printemps 2017, des éleveurs installés dans 3 zones et évoluant dans 3 contextes d’élevage très différents ont été enquêtés :
• 7 éleveurs ovins lait des Pyrénées-Atlantiques dont les troupeaux sont libres tout l’été en estive ;
• 9 éleveurs caprins lait de l’Aude qui conduisent leurs animaux en lâcher dirigé ;
• 8 éleveurs ovins viande installés sur les Alpes-de-Haute-Provence et le Var et pratiquant le gardiennage.
Etape 1
Recueillir les besoins et attentes des éleveurs pastoraux
Les enquêtes auprès des éleveurs ont montré que des capteurs embarqués sur les animaux par le biais de colliers associant GPS et accéléromètre peuvent rendre divers services à l’élevage pastoral et répondre à des besoins concrets. Les contextes régionaux, caractérisés en particulier par les modes de conduite des animaux (pâturage libre, lâchers dirigés, gardiennage), induisent cependant des intérêts et des attentes différents d’un éleveur à l’autre.
Attentes des éleveurs vis-à-vis du GPS
1 - LOCALISER LES ANIMAUX
Que ce soit dans des parcs de grande taille, en lâcher dirigé ou en gardiennage, retrouver tous les animaux en cas de faible visibilité (forte pluie, brouillard, relief accidenté, zones embroussaillées ou boisées) peut s’avérer difficile. Equiper certains animaux de GPS permet de les localiser à distance et de limiter perte de temps, stress et risques pour les animaux.
Intérêt exprimé par les éleveurs : +++
2 - ALERTER EN CAS DE FRANCHISSEMENT DE LIMITES
Champs cultivés, vignes, habitations, routes, zones propices aux mélanges de troupeaux ou dangereuses ... sont autant de lieux où les éleveurs ne souhaitent pas voir divaguer leurs animaux. Pouvoir structurer l’espace en délimitant des zones à risque et pouvoir être alerté si les animaux les franchissent est la seconde fonction du GPS qui peut répondre à un besoin exprimé par de nombreux éleveurs.
Intérêt exprimé par les éleveurs : +++
3 - MIEUX GÉRER LE PÂTURAGE
Les positions envoyées par le GPS à intervalles réguliers permettent de visualiser le circuit de pâturage des animaux sur une carte. La mise en mémoire de tous les circuits journaliers contribue à repérer les zones fréquentées par les animaux. Pour les éleveurs qui ne gardent pas, cette fonction permet de mieux gérer leurs parcours. Pour les éleveurs qui gardent, et qui connaissent le circuit de leur troupeau, l’enregistrement automatique de la position des animaux au fil des jours peut être utilisé pour remplir plus facilement le carnet de pâturage.
Intérêt exprimé par les éleveurs qui ne gardent pas : +
Intérêt exprimé par les éleveurs qui gardent : +/-
Attentes des éleveurs vis-à-vis de l’accéléromètre
1 - CONNAÎTRE LES ACTIVITÉS DES ANIMAUX
Déplacements, pâturage, repos. Ces comportements peuvent être discriminés par l’accéléromètre. En complément du tracé GPS, les données de l’accéléromètre permettent d’identifier les zones où les animaux ont mangé, se sont reposés, etc. et peuvent donc aider à la gestion pastorale.
Intérêt exprimé par les éleveurs qui ne gardent pas : +
Intérêt exprimé par les éleveurs qui gardent : +/-
2 - ALERTER EN CAS DE MOUVEMENTS ANORMAUX
Suite à une attaque du troupeau ou à un autre événement perturbateur, un comportement de fuite ou «anormal» pourrait être détecté par l’accéléromètre et générer une alerte localisée grâce au GPS.
L’intérêt des éleveurs pour cette fonction est assez mitigé et dépend du contexte. En zone de forte pression de prédation, les éleveurs craignent de recevoir de nombreuses alertes, génératrices de stress, sans toutefois pouvoir intervenir.
Intérêt exprimé par les éleveurs : -
Étape 2
Valider les technologies testées
- L'accéléromètre
Un outil intéressant pour caractériser le comportement des ovins et caprins en conditions pastorales
La pertinence de l’accéléromètre comme outil de caractérisation du comportement des ovins et des caprins en élevage pastoral a été étudiée, avec comme objectif la construction d’algorithmes permettant la prédiction de ces comportements au pâturage.
Méthodologie
Enregistrement de données sur les terrains dans des troupeaux ovins et caprins
Résultats
Les taux de bonnes prédictions des comportements des animaux accréditent la technologie testée.
Pris individuellement, la prédiction des 10 comportements très précis notés au cours de la Phase 3 est assez moyenne :
- En ovins, entre 54 et 95 % des comportements sont bien prédits
- En caprins, entre 50 et 91 % des comportements sont bien prédits
Les algorithmes prédisent très bien les comportements « immobiles » et « mange végétation basse » et moins bien les comportements « marche » et « mange végétation haute ».
En regroupant les comportements, selon les besoins exprimés par les éleveurs, en : « mange, rumine, se déplace, immobile » puis en « debout et couché », les taux de bonne prédiction sont sensiblement améliorés.
- En ovins
Entre 85 % et 97 % des comportements regroupés sont bien prédits
- En caprins
Entre 76 % et 91 % des comportements regroupés sont bien prédits
En ovins, un modèle de prédiction testé et validé !
En testant la spécificité du modèle et l’impact de la signature animale, l’objectif était de vérifier que le modèle développé pouvait être utilisé sur des animaux n’ayant pas servi de support à sa création. Les taux de prédiction sont encourageants avec, en moyenne, 74 % de comportements bien prédits. En retravaillant sur l’explication et la correction des mauvaises prédictions, nous espérons arriver prochainement à un modèle avec un taux d’erreur satisfaisant pour les éleveurs.
Le GPS associé à l'accéléromètre
L’association, dans un même collier, des 2 technologies accéléromètre et GPS permet de spatialiser l’activité du troupeau et de mieux gérer l’utilisation des surfaces pastorales.
Méthodologie
Enregistrement de données sur le terrain lors de 3 séquences de 72 heures
Une vingtaine de brebis du troupeau de la ferme de Carmejane ont été équipées de colliers ePasto, embarquant un GPS et un accéléro-mètre afin de croiser les données de comportement avec les données de localisation. Ces enregistrements ont également été valorisés pour évaluer la fréquence minimale d’acquisition de positions GPS pour bien connaître l’utilisation du territoire par les animaux.
Résultats
Fréquence optimale pour une précision maximum : un paramétrage de 1 point GPS toutes les 5 minutes
L’étude des données d’enregistrement indique que l’enregistrement de 1 point GPS toutes les 5 minutes permet d’obtenir une vision exhaustive des territoires « utilisés » par les animaux (pour la pâture, la chôme, le repos), même si cette fréquence induit une perte d’information sur les territoires simplement « explorés ».
Après 4 années de recherche, les cahiers des charges fonctionnel et technique d'un collier embarquant GPS et accéléromètre, et relié à une application web, sont à présent disponibles pour les fabricants.
L’outil devra répondre aux besoins des éleveurs pastoraux formulés lors de focus groups organisés sur les 3 zones d’étude :
• Simple d’utilisation afin de faciliter la prise en main et l’appropriation par les utilisateurs.
• Seulement 3 paramétrages contraints afin de maximiser la prise en main par les utilisateurs :
- un mode complet avec une localisation et un enregistrement du comportement toutes les 5 minutes,
- un mode intermédiaire avec une localisation et un enregistrement du comportement toutes les 30 minutes,
- un mode économe en énergie, avec une position toutes les 4 heures.
• Suivant le paramétrage choisi, diverses fonctionnalités seront offertes en fonction des besoins des utilisateurs : localisation à la demande ou à heures clés, alerte franchissement de limite, circuits de pâturage (journaliers, hebdomadaires,...), connaissance de l’activité journalière.
Etape 3
Modalités de mise en oeuvre des technologies
Quels animaux équiper en priorité ?
Une observation du comportement des animaux par l'éleveur peut permettre de mieux les identifier.
Les GPS pour localiser et connaître l’utilisation du territoire par les animaux sont des outils technologiques qui représentent une réelle opportunité de facilitation du travail pour les éleveurs pastoraux. Toutefois, le nombre important d’animaux du troupeau exclut d’équiper tous les individus, que ce soit pour des raisons pratiques, économiques ou environnementales. Les éleveurs sont donc confrontés très rapidement à la question suivante : « Si je veux suivre mon troupeau grâce à des outils numériques, sur quels animaux dois-je les placer ? »
Pour aider les éleveurs à répondre à cette question, un travail a été mené sur la description - pour les ovins - du réseau social des animaux dans le troupeau, afin d’identifier les animaux les plus centraux et donc les plus représentatifs de la répartition spatiale du troupeau.
Perspectives : Quelles suites donner ?
En matière de conseil et d’utilisation en élevage
DÉVELOPPEMENT D’UN PROTOTYPE À FAIRE TESTER PAR DES ÉLEVEURS
La prochaine étape consiste à développer un prototype et à le faire tester par des éleveurs afin de vérifier leur appropriation de l’outil et d’y apporter des améliorations avant une mise sur le marché. Il serait notamment nécessaire d’éprouver les fonctions d’alerte, d’enregistrement des données et de tester leur importation dans un carnet de pâturage.
Un frein technologique complémentaire qui doit être levé est la communication des colliers connectés pour pallier l’arrêt programmé de la 2G, tout en apportant une solution économe en énergie.
Des solutions sont aujourd’hui testées par les fabricants.
En matière de recherche
UTILISATION DES ALGORITHMES POUR AMÉLIORER LE PILOTAGE DES SURFACES PASTORALES
Les algorithmes développés peuvent être, dès à présent, utilisés par la recherche pour mieux analyser le comportement des troupeaux sur parcours et ainsi améliorer les préconisations en matière de pilotage des surfaces pastorales. L’utilisation conjointe de GPS sur les troupeaux ainsi que sur les chiens de protection est également prévue afin de mieux comprendre le comportement individuel et collectif des chiens et ainsi d’apporter des conseils plus adaptés à leur pilotage.
Idele
CRÉDITS PHOTOS : Ferme expérimentale de Carmejane - Idele