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Energy Manager Based on Reinforcement Learning for a Low-Power IoT Collar Worn by Dairy Cows
Indexado
Scopus SCOPUS_ID:105008032918
DOI 10.1109/JIOT.2025.3577898
Año 2025
Tipo

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



This study presents an energy manager (EM) based on reinforcement learning (RL) for low-power wearable IoT devices with solar energy harvesting used in Precision Livestock Farming (PLF). The system utilizes battery level, device orientation, weather forecasts, and time of day to dynamically adjust the device’s energy consumption by modifying the monitoring duty cycle, the number of transmissions, and GPS executions to balance the energy harvested from flexible solar panels with energy consumption. Using the Twin Delayed Deep Deterministic Policy Gradient (TD3) algorithm, the EM learns how to perform these adjustments. Model-based simulations over extended periods, along with real-world deployments, demonstrate the system’s ability to achieve Energy Neutral Operation (ENO), outperforming state-of-the-art algorithm in terms of harvested energy utilization. Additionally, a statistical equivalence test (TOST) is also applied to formally validate that the system maintains energy neutrality. The lightweight neural network design ensures compatibility with resource-constrained devices. This work addresses the scarcity of RL-based EM implementations in real-world wearables and PLF applications and demonstrates their potential for use in such scenarios.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Computer Science, Information Systems
Telecommunications
Engineering, Electrical & Electronic
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Information Systems
Computer Networks And Communications
Computer Science Applications
Signal Processing
Hardware And Architecture
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Iglesias, Daniel - Universidad de La Frontera - Chile
2 MUNOZ-TORRES, CARLOS ALBERTO Hombre Universidad de La Frontera - Chile

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Financiamiento



Fuente
Sin Información

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Agradecimientos



Agradecimiento
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