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Smart Agriculture

Viticulture : Suivi temps réel du vignoble

L’agriculture a débuté il y a 10 000 ans dans la région de l’actuelle Turquie et au moyen orient.
Depuis ces temps anciens elle a très peu évoluée. C’est au 18e siècle que les premières évolutions sont apparues avec la modernisation des cultures. Une autre évolution, encore plus importante par son ampleur, est survenue vers 1850 avec l’arrivée de la machine à vapeur et la mécanisation des outils.

Aujourd’hui, l’agriculture est en passe de vivre une troisième évolution, pour ne pas dire révolution.

En Europe, le secteur agricole a une forte influence sur le paysage et sur la qualité de l’environnement en général. Mais avec le tassement des sols, la réduction des terres fertiles et les contraintes d’irrigation, l’équilibre que nous connaissons est en péril. Le tassement des sols par exemple est une problématique majeure liée à l’utilisation intensive de machines agricoles lourdes. Ces engins ont pour conséquence de réduire la capacité de stockage en eau des sols et de les rendre moins perméables au développement des racines profondes. Il en résulte une diminution de la fertilité des sols et une accélération de l’érosion. Certains auteurs spécialisés estiment même à 36 % le taux des sols européen subissant un risque de tassement fort à très fort.

La pénurie d'eau est devenue l'un des plus grands problèmes auquel l'humanité est confrontée. Frappée par la pire sécheresse que l’on ait connue depuis 60 ans, la Corne de l'Afrique souffre de la famine et de la faim. Les chiffres compilés par le Département pour le développement international (DfID) avancent qu’entre 50.000 et 100.000 personnes, dont plus de la moitié des enfants de moins de cinq ans, sont morts dans la Corne de l'Afrique au cours de la crise de 2011 qui a touché la Somalie, l'Ethiopie et le Kenya.

Dans l'Union européenne, l'agriculture utilise environ un quart de l'eau provenant de l'environnement naturel et jusqu’à 80% en Europe du Sud. Certaines estimations montrent qu'environ un quart de l'eau prélevée pour l'irrigation en Europe pouvait être sauvée en changeant simplement le type de conduit ou de canal utilisé.

 

Consommation eau UE

 

Consommation européenne d'eau par secteur


 

 

Des réseaux de capteurs sans fil (WSNs) peuvent être utilisés pour surveiller différents paramètres environnementaux liés à l'agriculture tels que la température extérieure, l'humidité, la température du sol, la station météo, l'humidité des feuilles et de nombreux autres paramètres. La surveillance de ces paramètres permet de réduire le temps et les dépenses qu’elle entraîne et maximise les résultats de l'agriculture.

Budget européen 2013

Localisation projet - ESPAGNE

Système Siega

Le système Siega a été développé par Grupo Austen, une société espagnole spécialisée à l’origine dans les installations navales et aujourd’hui dans les réseaux de capteurs sans fil. Ce système a tout d'abord été déployé dans un vignoble à Pontevedra, une ville dans le nord de l'Espagne. Le système Siega est capable de surveiller les paramètres environnementaux tels que la température ambiante et l'humidité et d'autres paramètres liés à l'agriculture tels que les précipitations, le vent ou l'humidité des feuilles.

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Des chercheurs de Grupo Austen ont créé plusieurs modèles statistiques pour prédire l'apparition de maladies dans le vignoble. À ce stade, trois d’entre elles peuvent être repérées : le Mildiou, l'Oïdium et le Botrytis.

D’une part, le système permet de surveiller les conditions de la vigne en temps réel et de prédire l'apparition des maladies dans les prochaines heures / jours. Cette fonctionnalité donnant aux viticulteurs les moyens de prendre les mesures nécessaires pour minimiser l'impact sur le vignoble, de gagner du temps et de l'argent.

D'autre part, le système permet également de surveiller et de contrôler la qualité du raisin et sa traçabilité (via la technologie RFID). Le fruit est ainsi surveillé en temps réel, de la plantation jusqu’à la transformation.


La solution

Système SIEGA

Le nœud du système Siega utilise les capteurs Libelium et mesure les paramètres suivants :

  • Température ambiante / humidité
  • Pression atmosphérique
  • Pluviométrie
  • Vitesse et pression du vent
  • Radiations ultraviolet
  • Radiations solaires
  • Température du sol
  • Humidité du sol
  • Humidité des feuilles

Ces capteurs sont reliés à la Waspmote Smart Agriculture qui contient l'électronique nécessaire pour mettre en œuvre facilement ses capteurs. Grâce à tous ces paramètres mesurés, les modèles de prévision statistiques peuvent être mis en œuvre dans le système Siega.

Le système Siega utilise également ces équipements pour contrôler les systèmes d'irrigation de la vigne et la climatisation dans le cellier. Il les allume et les éteint en temps réel en fonction des conditions météorologiques. Cette nouvelle fonctionnalité de traçabilité du raisin avec le module RFID Waspmote est parfaitement représentative d’un système dit de « Smart Agriculture ».

Principales caractéristiques de la solution :

  • Récupération des données provenant des capteurs environnementaux pour créer des modèles de prédiction statistique
  • Contrôle du système d'irrigation et de climatisation
  • Traçabilité du raisin par le biais de la technologie RFID
  • Grande autonomie grâce à une alimentation par une batterie au lithium rechargée par un panneau solaire
Libelium Waspmote

a) Carte du Waspmote Smart Agriculture
b) Carte de communication du Waspmote
c) RFID module

Meshlium, le routeur multi-protocole de Libelium, est utilisé pour recueillir toutes les données à partir des nœuds de capteurs et les stocker dans le Cloud. Pour savoir où se trouve ce capteur, chaque Waspmote peut intégrer un GPS, qui fournit la position précise et un horodatage. Une des principales caractéristiques de Waspmote est sa faible consommation d'énergie (9 mA mode ON l 62 μA mode veille l 0,7 μA mise en veille prolongée).

Le Waspmote est en veille la plupart du temps afin d'économiser la batterie. Après quelques minutes (programmables par l'utilisateur), Waspmote se réveille, lit à partir des capteurs, met en œuvre la communication sans fil et retombe en mode veille. Chaque appareil peut être alimenté avec des batteries rechargeables et un panneau solaire, ce qui rend le système très autonome.

Quels sont les produits utilisés dans ce projet ?

Processus de déploiement

Le système Siega a été mis en œuvre dans un vignoble à Pontevedra, une ville dans le nord de l'Espagne. 10 Waspmotes et 1 Meshlium ont été déployés afin de tester le système et améliorer ses résultats.

Alex Casteleiro, un des responsables du système Siega explique que "l'idée du système Siega est d’exploiter l'Internet des objets dans les zones rurales pour réduire les coûts et minimiser l'impact des phytosanitaires afin de délivrer un produit final de meilleure qualité ".

Le processus de déploiement peut être divisé en différentes tâches :

  • Développement du module de mesure, du module de communication et statistique modèle de prédiction
  • Développement de l'interface du système d'irrigation et de l'interface du système de conditionnement d'air
  • Développement de la traçabilité du raisin à partir d'un système RFID
  • Développement de l'interface utilisateur (PC et Smartphone)

 

 

 

Obtenir les données environnementales

Tout d'abord, les nœuds de mesure ont été installés dans le vignoble pour obtenir des données environnementales et ainsi créer le modèle de prédiction statistique.

 

Envoyer les données vers le Cloud

Un Meshlium est ensuite installé afin de recueillir toutes les données provenant des nœuds de capteurs et envoyer ces données vers le Cloud.


Applications PC et Smartphone : aider l'utilisateur à gérer son système

 

Une fois que le système de base a été déployé, deux applications, PC et Smartphone, ont été élaborées pour aider l'utilisateur à gérer le système d'irrigation et de climatisation afin de prévenir les fléaux possibles.

Application SIEGA sur PC

 

Application SIEGA sur Smartphone

 

Les nœuds de capteurs sont localisés à l'aide de Google Maps et l'utilisateur peut accéder en temps réel aux données de chaque nœud de capteur. Il peut même obtenir une représentation visuelle des différents paramètres mesurés par ces nœuds. L'application Smartphone permet de contrôler le système de n'importe où par le biais d’une connexion à Internet.

Tous ces nœuds sont autonomes et économisent les ressources énergétiques. Les nœuds récupèrent les données des capteurs toutes les 15 minutes, ou toutes les 5 minutes, selon les capteurs connectés au nœud.

Alex Casteleiro ajoute "Le système Siega utilise la plateforme Libelium parce qu'elle est modulaire, ce qui permet de la configurer et de résoudre différents types de problèmes. En outre, l’API fournie par Libelium correspond à toutes les exigences en termes de qualité et d’open-source".


Libelium Evaluator Kit

Essayez le Kit Smart Agriculture

Le kit Smart Agriculture est conçu pour surveiller les vignobles et prévenir la propagation des maladies, améliorer la qualité du vin, mettre en place une irrigation sélective dans les champs et vignobles, contrôler les conditions à effet de serre… Les capteurs disponibles : Humidité du sol, température du sol, humidité des feuilles, radiation solaire, pression atmosphériques, diamètres des troncs/tiges, anénomètre, girouette, pluviomètre, température ambiante, humidité...

Evaluator kit Libelium

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