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Submitted on 16 May 2020

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Étude et déploiement de solutions de collecte

d’informations d’aide à la décision pour les participants du challenge ROSE (RObotique et capteurs au Service

d’Ecophyto)

Valentin Mere

To cite this version:

Valentin Mere. Étude et déploiement de solutions de collecte d’informations d’aide à la décision pour les participants du challenge ROSE (RObotique et capteurs au Service d’Ecophyto). Sciences de l’environnement. 2018. �hal-02608422�

RAPPORT DE STAGE 2017 / 2018

Étude et déploiement de solutions de collecte d’informations d’aide à la décision pour les participants du challenge ROSE (RObotique et capteurs au Service d’Ecophyto)

UR – TSCF / équipe COPAIN

MERE Valentin

Date soutenance : 10 septembre 2018

Encadrant : BOFFETY Daniel

Centre de Clermont-Ferrand

Site de recherche et d’expérimentation Domaine des Palaquins

03150 Montoldre

© Irs te a

Institut national de recherche en sciences et technologies pour l’environnement et l’agriculture

Remerciements

Je tiens à remercier les personnes m’ayant permis d’intégrer la structure d’Irstea et en particulier le projet OPEROSE, lequel m’a permis de travailler sur des domaines de travail multiples.

Je remercie en particulier mon maître de stage, M. Daniel BOFFETY, pour sa présence et sa disponibilité tout au long du stage, j’ai bénéficié de sa grande expérience lors de nos nombreux échanges en lien avec le projet. Mes remerciements vont également à M. Frédéric CHABOT, responsable du site d’expérimentation de Montoldre et délégué du chef de centre de Clermont- Ferrand, ainsi qu’aux agents du site de Montoldre pour leur accueil chaleureux.

Sommaire

Remerciements ... 2

Sommaire ... 3

Introduction ... 4

1 Présentation d’Irstea ... 5

1.1 – L’institut ... 5

1.2 – L’unité de recherche TSCF... 5

1.3 – L’équipe de recherche Copain ... 5

2 – Le projet OPEROSE ... 6

2.1 – Généralités ... 6

2.2 – Organisation du projet OPEROSE ... 7

2.3 – Un projet en lien avec le plan Ecophyto ... 8

3 – Élaboration du plan d’expérimentation en lien avec le lot 2 : Gestion des parcelles ... 9

3.1 – Aménagement du parcellaire ... 9

3.2 – Préparation du sol et du lit de semence ... 16

3.3 – Implantation des cultures et adventices ... 17

4 – Analyse et recherche de solutions en lien avec le lot 3 : Captation des données terrain ... 20

4.1 – Acquisition de données terrain qualitatives ... 20

4.2 – Acquisition de données terrain quantitatives ... 22

4.3 – Alimentation et autonomie énergétique ... 27

Conclusion ... 31

Bibliographie ... 32

Lexique ... 33

Annexes ... 34

Résumé ... 38

Introduction

J’ai effectué mon stage d’une durée de 16 semaines dans l’équipe de recherche COPAIN (système d’information agri-environnementaux communicants) qui appartient à l’unité de recherche TSCF (Technologies et systèmes d’information pour les agrosystèmes) d’Irstea à Montoldre (Institut national de Recherche en Sciences et Technologies pour l’Environnement et l’Agriculture) rattachée au département « Écotechnologies » d’Irstea.

Ce stage s’inscrit dans le projet OPEROSE (que nous détaillerons par la suite (voir partie 2)) : organisation opérationnelle du Challenge ROSE (RObotique et capteurs au Service d’Ecophyto).

Le but est de fournir des informations du parcellaire qui seront mises à la disposition des participants du challenge à partir des NTIC (Nouvelles Technologies de l’Information et de la Communication).

Plus particulièrement, ces solutions s’appuieront sur des capteurs associés à des réseaux de communication sans fil, afin de pouvoir alimenter une base de données d’expérimentation de terrain.

Pour la construction du plan d’expérimentation destiné à la mise en place du challenge, un aménagement de la parcelle expérimentale a été réalisé à partir des différents besoins exprimés par les différentes parties organisatrices et participantes. Pour répondre à ces besoins, différentes opérations techniques ont été menées pour l’organisation, l’implantation et le suivi des micro- parcelles expérimentales. Concernant ces différentes tâches, les besoins en instrumentation pour la collecte et la transmission des données ont été recensés afin d’orienter les choix d’implémentation des futures solutions visant à rendre autonomes les systèmes d’acquisition et de collecte d’informations.

1 Présentation d’Irstea

1.1 – L’institut

Irstea est fortement impliqué dans l’appui aux politiques publiques. Établissement Public à caractère Scientifique et Technologique (EPST), il fut créé en 1981 sous le nom de Cemagref (CEntre national du Machinisme Agricole du Génie Rural, des Eaux et des Forêts), puis devient Irstea en février 2012 afin de mieux affirmer ses missions dans les domaines de l’environnement, de la gestion de l’eau, de la biophysique, des écotechnologies, des risques naturels et des sciences économiques / humaines / sociales.

L’institut est sous la tutelle de deux ministères : celui de la Recherche, ainsi que celui de l’Agriculture et de l’Alimentation. Il est aussi partenaire du réseau PEER (Partnership for European Environmental Research) composé de 8 grands instituts européens de recherche. Ce réseau a pour mission d’encourager des recherches interdisciplinaires innovantes et des approches transversales en appui aux politiques publiques nationales et européennes, à l’industrie, et à la société, dans divers domaines tels que la biodiversité et la gestion des territoires, les sols, forêts et l’agriculture, les risques naturels ou encore les écotechnologies.

Les 9 centres d’Irstea, répartis sur l’ensemble du territoire national, ont une activité de recherche motivée par les besoins de la société en lien principalement avec leurs situations géographiques et économiques. L’institut peut compter sur le soutien de nombreux partenaires pour répondre aux demandes de la collectivité et des entreprises privées.

1.2 – L’unité de recherche TSCF

L’Unité de Recherche (UR) fait partie du département « Écotechnologie » d’IRSTEA. Ses travaux de recherche apportent des réponses concrètes aux besoins d’une agriculture qui se veut plus productive et plus soutenable, ainsi qu’une gestion optimale de l’environnement.

Cette UR mobilise les connaissances dans les domaines des sciences pour l’ingénieur et les sciences et technologies de l’information et de la communication afin de mener à bien ses recherches sur les méthodes, mais aussi les outils nécessaires à l’ingénierie des systèmes agro-environnementaux.

Notons que l’unité de recherche est composée de 3 équipes rassemblant 60 agents : - PRT PEE (Plateau de Recherche Technologique Pôle Épandage Environnement) - ROMEA (Robotique et Mobilité pour l’Environnement et l’Agriculture)

- Copain (Systèmes d’Information agri-environnementaux communicants)

Elle est implantée sur 2 sites : le pôle scientifique et universitaire des Cézeaux, à Aubière (63), et le site de recherche et d’expérimentation de Montoldre (03), lieu de mon stage.

1.3 – L’équipe de recherche Copain

L’équipe COPAIN a pour but de développer des méthodes et des techniques pour :

• Déployer et gérer des réseaux de capteurs sans fil adaptés aux besoins agro- environnementaux.

• Concevoir et gérer des systèmes d'information, tels que des entrepôts de données ou des systèmes de gestion de connaissance, adaptés au contexte agro-environnemental.

1(Source : http://www.irstea.fr/la-recherche/unites-de-recherche/tscf)

2(Source : http://www.irstea.fr/la-recherche/unites-de-recherche/tscf/systemes-information-communicants-agri- environnementaux)

2 – Le projet OPEROSE

Le projet OPEROSE correspond à la partie organisationnelle du Challenge Rose.

Ce Challenge ROSE a pour objectif d’encourager le développement de solutions innovantes autonomes en matière de désherbage intra-rang des adventices dans des grandes cultures à fort écartement (maïs ou tournesol) et des cultures maraîchères de plein- champ afin de réduire l’usage de produits phytopharmaceutiques d’au moins 50% comme initialement prévu par le plan Ecophyto, voire d’en supprimer l’usage.

2.1 – Généralités

Un appel à projet a été lancé par l’ANR (Agence Nationale de la Recherche) en Juin 2017 pour sélectionner les consortiums³ de participants pour le challenge ROSE.

L’outil challenge instauré par l’ANR vise à faire travailler en collaboration plusieurs participants afin de créer une émulation positive et faire émerger des solutions innovantes pouvant répondre à la problématique abordée. Les solutions proposées sont alors testées et comparées au moyen de campagnes d’évaluations et d’expérimentations.

L’organisation de ce challenge a été confiée au LNE (Laboratoire National d’Essai et de métrologie) et à Irstea, avec la mobilisation des compétences de l’institut d’enseignement supérieur et de recherche VetAgroSup dans le domaine agronomique. Le projet s’étalera sur 4 années. Le lancement a eu lieu lors du Salon International de l’Agriculture (SIA) en février 2018, et la fin est programmée pour 2021.

Au cours de ces quatre années, plusieurs confrontations sur le terrain seront organisées. La première année est consacrée à la mise en place des modalités d’évaluations avec des tests à blanc (pas d’évaluation des participants lors de ces tests) en conditions réelles, cette période est appelée « dry- run ». Les trois années suivantes seront destinées à l’évaluation, à proprement parler, des solutions proposées par les participants.

FIG 2.1-1 :PLANNING PREVISIONNEL DES RENCONTRES ENTRE PARTICIPANTS

3 Consortium : regroupement d’acteurs de différents horizons qui travaillent sur le même projet afin de le mener à bien

Quatre consortiums de participants (nommés : BIPBIP, PEAD, ROSEAU et Weedelec) financés par l’ANR ont été retenus. C’est l’AFB (Association Française pour la Biodiversité) qui finance le consortium organisateur LNE / Irstea à partir des taxes Ecophyto.

Acronymes Titre des projets

BIPBIP Bloc-outil et Imagerie de Précision pour le Binage Intra-rang Précoce PEAD Perception et binage autonome des cultures en agriculture durable ROSEAU Boucles sensorimotrices robotiques pour le désherbage autonome

WeedElec Robot de désherbage localisé par procédé électrique haute tension combiné avec une gestion prédictive par vision hyper-spectrale et post-évaluation par drone FIG 2.1-2 :TABLEAU RECAPITULATIF DES SIGNIFICATIONS DES ACRONYMES DES CONSORTIUMS PARTICIPANTS

Ce challenge a pour objectif de traiter les trois grandes étapes de la chaîne de traitement des systèmes autonomes : Détecter – Interpréter/décider – Agir, cela dans un cadre pluridisciplinaire (agronomie, robotique, traitement du signal, automatique...) en favorisant la collaboration entre chercheurs de différentes disciplines comme l’agronomie, l’écologie, les sciences sociales, ou encore les sciences numériques et robotiques.

2.2 – Organisation du projet OPEROSE

Le projet OPEROSE est subdivisé en 8 lots de travail :

• Lot 1 : Évaluation

• Lot 2 : Gestion des parcelles

• Lot 3 : Captation des données terrain

• Lot 4 : Annotation des informations terrain

• Lot 5 : Qualification des données

• Lot 6 : Stockage et diffusion des données

• Lot 7 : Animation du challenge

• Lot 8 : Gestion de projet

Le stage s’inscrit sur les lots 2 & 3 du projet.

Pour parvenir aux objectifs du challenge, il est nécessaire de recueillir des informations agropédoclimatiques d’aide à la décision à mettre au service des participants. En effet, les consortiums participants étant très distants de la parcelle d’expérimentation, la fourniture de données nécessaires à leurs interventions dans les conditions qu’ils jugeront optimales sera assurée par le consortium organisateurs Irstea/LNE.

Le rôle d’Irstea dans ce challenge est de fournir les infrastructures physiques nécessaires au bon déroulement de celui-ci :

- Une parcelle du site d’expérimentation Irstea à Montoldre est mise à disposition pour l’expérimentation et l’évaluation des solutions proposées par les consortiums. Ce sont les équipes d’Irstea qui ont la charge de gestion et d’entretien de cette dernière, aidées dans les

FIGURE 2.2-1 :LOGIGRAMME DES LOTS

choix décisionnels touchant à l’agronomie par l’institut d’enseignement supérieur et de recherche VetAgroSup.

Sur cette surface de 4ha allouée à l’organisation du Challenge ROSE sont délimitées des micro-parcelles (plan de la première organisation spatiale en Annexe 1), où sont implantées différentes modalités (un type de culture associé à un type d’adventice (mauvaise herbe)).

Ces micro-parcelles seront ensuite attribuées aléatoirement aux 4 consortiums de participants du challenge afin qu’ils exécutent leurs actions de désherbage selon la solution que chacun envisage.

- Des locaux sécurisés permettent aux consortiums de pouvoir travailler sur le site expérimental. Ils ont été réhabilités suivant les besoins exprimés par les participants (bureau ; espace de travail nécessaire ; alimentation en énergie électrique pour les systèmes autonomes ; réseau de communication).

- Différents systèmes d’acquisitions de données sont en cours d’implantation sur la parcelle dédiée au challenge (instrumentalisation à partir de pluviomètre, anémomètre,

tensiomètres, thermomètre. Il est également prévu d’utiliser des caméras pour effectuer la surveillance de la croissance des cultures).

2.3 – Un projet en lien avec le plan Ecophyto

Ce projet est motivé par le besoin de répondre au plan Ecophyto II (conçu en 2018), qui fait suite au plan Ecophyto I initié en 2008, lequel avait pour objectif de réduire de 50% l’utilisation des produits phytopharmaceutiques appliqués aux cultures dans un délai de 10 ans si possible. En effet, la réduction de l’utilisation des produits phytopharmaceutiques, de leurs risques et des impacts associés demeure nécessaire, au regard de l’évolution des connaissances depuis 2008 sur leurs effets sur la santé humaine, en particulier celle des utilisateurs, mais aussi sur l’environnement, la biodiversité et les services écosystémiques qui en dépendent, par exemple les pollinisateurs.

Cependant les objectifs fixés n’ont pas pu être atteints à l’horizon 2018, d’où la création du plan Ecophyto II (Bibliographie [1]) et l’introduction d’un nouvel échéancier qui s’articule comme suit :

Une première réduction à hauteur de 25% à l’horizon 2020.

Basée sur la généralisation et l’optimisation des techniques actuellement disponibles.

Puis une réduction finale de 50% à l’horizon 2025.

Celle-ci reposera sur des mutations profondes des systèmes de production et des filières soutenues par les avancées scientifiques et techniques qui pourront s’appliquer au domaine de l’agriculture, ainsi que par des politiques d’actions publiques à moyen et long terme.

Le suivi de l’évolution nationale du plan est assuré par différents indicateurs comprenant des indicateurs d’intensité (comme le nombre de doses unités ou encore indice de fréquence de traitement) ou de quantité (telle que la quantité de substance actives vendues), mais aussi d’indicateurs rendant compte de l’évolution des pratiques, ou des risques et impacts.

3 – Élaboration du plan d’expérimentation en lien avec le lot 2 : Gestion des parcelles

La partie du stage concernant le lot 2 a été l’objet de tâches nombreuses et variées dont certaines seront présentées par la suite ; notamment l’étude d’une adaptation d’un système de pulvérisation existant pour la délimitation/désherbage du micro-parcellaire.

3.1 – Aménagement du parcellaire

Il a fallu tracer des emplacements de micro-parcelles à l’intérieur de la parcelle dédiée au challenge ROSE. Pour cela, il a été envisagé d’effectuer ce découpage en désherbant chimiquement les zones (bandes) où seraient implantées les micro-parcelles expérimentales à l’aide d’un pulvérisateur conventionnel de grande culture. Par ailleurs, certaines de ces bandes nécessiteront un désherbage chimique, dans le cadre de l’expérimentation, principalement juste après le semis, en traitement appelé « pré-levée ⁴». Ces bandes qui sont désherbées chimiquement servent de zone témoin pour l’expérimentation.

C’est pourquoi, dans cette partie, nous expliciterons :

- Les contraintes ainsi que les raisons qui nous ont guidés dans notre prise de décision pour le choix du modèle de buse à utiliser pour les traitements phytosanitaires dans le cadre du projet Operose,

- L’implantation de ces buses dans l’espace afin de répondre au mieux aux besoins de l’expérimentation.

3.1.1 – Les contraintes rencontrées

• L’implantation et le modèle de buse doivent permettre à la fois un passage de traitement en plein (traitement de la totalité de la largeur) sur les bandes de 2 mètres de large lors des désherbages de pré-levée ; mais aussi un passage sur l’inter-rang pour l’entretien de ce dernier.

• La buse doit pouvoir traiter un inter-rang distant de : - 75 cm en maïs (Fig 3.1.1- 1) - 37.5 cm en haricot (Fig 3.1.1- 2)

4 Le désherbage pré-levée s’effectue quelques jours après le semis et avant que les plantules ne sortent de terre. Il permet de contrôler les adventices lorsqu’elles sont au stade de germination.

FIG 3.1.1-1 :IMPLANTATION DES PLANTS EN GRANDES CULTURES

FIG 3.1.1-2 :IMPLANTATION DES PLANTS EN CULTURES LEGUMIERES DE PLEIN-CHAMP

• La dose pulvérisée doit être la plus homogène possible sur la bande couverte.

• L’écartement déjà existant entre buses est de 50cm.

• Les variations d’angles des buses de pulvérisation se font de manière discrète et selon les données des constructeurs.

• Il y a 2 rangs implantés pour les cultures à fort écartement (Fig 3.1.1- 1), et 4 rangs pour les cultures à faible écartement (Fig 3.1.1- 2).

3.1.2 – Les solutions envisagées

Les simulations réalisées par la suite ont été créées au moyen du logiciel de modélisation géométrique « Géogebra ».

Les paramètres variables intervenant dans ces simulations sont : - La hauteur de pulvérisation,

- L’angle de pulvérisation des buses

- La largeur souhaitée pour la zone définie en tant qu’intra-rang par le projet (dans un premier temps, cet intra-rang est de 5cm de part et d’autre de la ligne de semis, soit 10cm au total, mais sa largeur est susceptible d’évoluer dans les années futures du challenge).

Concernant les modalités de simulation, l’axe d’avancement du tracteur est toujours positionné sur l’origine du graphique, c’est pourquoi la bande travaillée (segment marron sur les simulations) se situe aux alentours des 300 cm à 500 cm (largeur de bande = 200 cm).

3.1.2.1 _ Pour le désherbage de la bande de 2 mètres de large

• _ Première Approche

Nous verrons ici un exemple sur les 2m de largeur de la bande expérimentale travaillée. Cela est plus facile à interpréter et à rendre compte.

o Dans un premier temps nous avons essayé une configuration avec des buses de bout de rampe (Bu7 et Bu10) mais le recouvrement n’était pas homogène sur la totalité de la largeur.

Nous pouvons remarquer, sur la figure Fig 3.1.2.1- 1, que les doses entre Bu8p et Bu9p (par exemple) sont 4 fois plus élevées que celles retrouvées sur les bords de la parcelle traitée.

Cela est dû à un quadruple recouvrement que l’on ne retrouve pas ailleurs ; l’idéal, dans notre cas d’utilisation, étant qu’il n’y en ait aucun.

FIG 3.1.2.1-1 :MODELISATION AVEC LES BUSES DE BOUT DE RAMPE

Ce qui nous donne le graphe suivant (Fig 3.1.2.1- 2) pour le recouvrement (directement image de la dose appliquée). Ce graphe modélise la dose déversée par unité de surface selon la position dans la bande de 2 mètres de large

FIG 3.1.2.1-2 :MODELISATION DE LA REPARTITION DU RECOUVREMENT EN FONCTION DE L’EMPLACEMENT SUR LA BANDE, LORS DE L’UTILISATION DE BUSES « BOUT DE RAMPES »

La configuration était la suivante : - deux buses à 110°, ainsi que deux buses de bout de rampes (65°

côté culture, 15° côté externe) - rampe à 55cm de hauteur/sol

Cette solution ne peut donc raisonnablement pas convenir du fait d’un recouvrement non constant sur la largeur de la bande.

o Nous avons ensuite testé une solution sans les buses de bout de rampes. Nous avons ici utilisé quatre buses identiques avec un angle de 80° (Fig 3.1.2.1- 3).

FIG 3.1.2.1-3 :MODELISATION AVEC 4 BUSES IDENTIQUES A 80°

Cependant, nous avions un doute sur l’homogénéité de la répartition au sol.

Après un échange avec Mr Jean-Paul Douzals, spécialiste en méthodologie expérimentale travaillant à l’Irstea de Montpellier au sein de l’UMR ITAP (Information – Technologie – Analyse environnementale – Procédés agricoles), il en est ressorti qu’effectivement, les buses plates classiques (ou « flat fan ») avaient une répartition triangulaire donc non homogène (Bibliographie [2]).

De plus, pour obtenir la meilleure répartition possible sans effectuer de recouvrement, il nous a été conseillé d’utiliser des buses dites « Even » (homogènes) c’est à dire des buses à jet uniforme qui ont

une distribution plus parallélépipédique et pour lesquelles la répartition se trouve être homogène sur la zone travaillée (Fig 3.1.2.1- 4 : extraite de la Bibliographie [3]).

FIG 3.1.2.1-4 :DISTRIBUTION DE DEUX BUSES DE TYPE EVEN (TPE) ET STANDARD (TP) A UNE PRESSION DE 3 BAR

(FIGURE EXTRAITE DE LA BIBLIOGRAPHIE [3])

Dans la figure (Fig 3.1.2.1- 4) ci-dessus on perçoit bien les différences de forme sur les empreintes des courbes de répartition du produit :

- Triangulaire pour la buse classique ou standard à 80° (TP8003) ; - Parallélépipédique pour la buse « Even » à 80° également (TPE8003).

Les simulations suivantes tiennent donc compte de ce nouveau paramètre, à savoir l’utilisation de buse à distribution uniforme.

• _ Deuxième approche

Dans cette deuxième approche, nous avons cherché à déterminer quelle buse serait la plus à même de répondre aux deux situations suivantes :

- Couverture de l’inter-rang (en respectant le plus possible l’intra-rang qui, lui, sera désherbé par les solutions autonomes des participants dans le cadre du challenge Rose) ;

- Couverture de la totalité de la largeur de 2 mètres lorsque cela est nécessaire (par exemple pour un désherbage de pré-levée en plein⁵).

Après diverses simulations en faisant varier les paramètres, il en est ressorti qu’un angle à 40° était le meilleur compromis.

En effet, en plaçant la rampe à 75 cm de hauteur par rapport au sol, le recouvrement théorique de deux buses est de 4 cm seulement. Du fait de l’utilisation de buses à jet uniforme, nous nous assurons qu’un simple recouvrement est suffisant pour avoir une distribution homogène sur la largeur de 2 mètres (voir figure suivante : Fig 3.1.2.1- 4).

En effet cette figure, tout en utilisant des buses à jet uniforme, montre un faible recouvrement des cônes de pulvérisation, la dose locale est donc constante quelle que soit la position sur la bande.

5 Signifie que le traitement couvre l’ensemble de la largeur travaillée par le pulvérisateur

FIG 3.1.2.1-4 :MODELISATION AVEC QUATRE BUSES A 40°

3.1.2.2 _ Pour le désherbage de l’inter-rang

Dans l’hypothèse où l’on souhaiterait désherber l’inter-rang chimiquement, il existe plusieurs méthodes :

- déplacer l’axe d’avancement du tracteur de 25 cm d’un côté ou de l’autre, et installer des déflecteurs,

- installer des déflecteurs et recentrer les buses par rapport à l’axe de l’inter-rang.

La méthode la plus adaptée à la situation consiste à recentrer les sorties d’alimentation des buses de pulvérisation (seconde méthode).

Dans les figures suivantes (Fig 3.1.2.2- 1 à Fig 3.1.2.2- 4) l’intra-rang (zone définie par une certaine largeur de part et d’autre du rang) est modélisé par les rectangles verts englobant chacun un rang de culture.

• _ Première configuration

Dans l’hypothèse où la solution de décaler l’axe d’avancement du tracteur (de 25 cm vers la droite) serait retenue (et en imposant un intra-rang de 10 cm), on arriverait alors à l’une des deux situations suivantes selon la culture implantée :

- Culture à fort écartement (maïs – féverole)

FIG 3.1.2.2-1 :MODELISATION BUSES 40° SUR UNE CULTURE DE MAÏS

- Culture à faible écartement (pois – haricot)

FIG 3.1.2.2-2 :MODELISATION BUSES 40° SUR UNE CULTURE DE POIS

On remarque que dans les deux cas l'intra-rang est contaminé par les buses B_u7 et B_u9, cette configuration ne convient donc pas.

• _ Deuxième configuration Hypothèses de travail :

- Buses à jet uniforme,

- Buses d’angle de pulvérisation de 40°, - Déplacement des porte-buses, Objectifs :

- Pulvérisation sur tous les inter-rangs

- Pas de contamination théorique de l’intra-rang,

- Détermination de la distance nécessaire entre chaque porte-buse.

Dans cette configuration, et afin de ne pas se contraindre avec les emplacements déjà existants du pulvérisateur, il est envisageable d’adapter l’écartement et l’emplacement des buses sur la rampe de pulvérisation (en effet, une dérivation du système d’alimentation en eau pourra être faite). Le but est de positionner une buse au milieu de chaque espace inter-rang. La buse de référence adaptée (BuA1, sur la Fig 3.1.2.2- 3) se trouve alors à 25 cm à droite de la buse d’origine (Bu8). Rappelons qu’à l’origine, les buses sont écartées de 50 cm chacune.

Les deux situations de travail :

- Culture à fort écartement (maïs – féverole)

FIG 3.1.2.2-3 :MODELISATION BUSES 40° SUR UNE CULTURE DE MAÏS

- Culture à faible écartement (pois – haricot)

FIG 3.1.2.2-4 :MODELISATION BUSES 40° SUR UNE CULTURE DE POIS

On s’aperçoit que les buses numéros 7 et 10 sont utilisables pour la pulvérisation dans les deux cas d’application (cultures à fort et faible écartement), en effet :

- pour les forts écartements : espace inter-buses (50+1/2*50=75) largeur inter-rang

- pour les faibles écartements : espace inter-buses (50+1/2*50=75) 2*largeur inter-rang, (50 [cm] => écartement d’origine entre les buses).

Ainsi, dans le cas où la solution de désherbage chimique serait retenue, il serait nécessaire de créer un nouvel emplacement pour seulement 3 porte-buses placés comme suit sur la Fig 3.1.2.2- 4 :

- 25 cm à droite de Bu8 => buse BuA1 - 25+37.5=62.5 cm à droite de Bu8 => buse BuA3 - 37.5-25=12.5 cm à gauche de Bu8 => buse BuA2

Trois buses seraient utilisées pour le travail sur les cultures à fort écartement (Bu7, BuA1 et Bu10) et cinq buses, dont les trois précédemment citées, seraient utilisées pour le travail sur les cultures à faible écartement (Bu7, BuA3, BuA1, BuA2 et Bu10).

3.2 – Préparation du sol et du lit de semence

Une fois les bandes destinées à accueillir les micro-parcelles désherbées, elles ont été travaillées par un outil de travail du sol (type rotobêche). Ensuite les emplacements de chacune des micro-parcelles ont été délimités avec des jalons, puis les futures modalités (culture + adventice implantées) de ces mêmes micro-parcelles ont été repérées en vue de les présenter au moment des rencontres avec les consortiums participants lors des visites sur la parcelle allouée au challenge (cf Annexe 1).

FIG 3.2-1 :PANORAMA DU MICRO-PARCELLAIRE IMPLANTE

Le sol des bandes ayant été travaillé, celui-ci a été pasteurisé au moyen d’un préparateur- pasteurisateur de planche (modèle Cultilight 150 - Fig 3.2- 2) cela afin d’éviter le plus possible la levée des adventices naturelles déjà présentes dans le lit de semence.

FIG 3.2-2 :PASTEURISATEUR DE SOL, MODELE CULTILIGHT 150

L’outil utilise du gaz propane afin de chauffer le sol à plus de 1400°C. Il est conseillé d’effectuer 3 passages suivant un gradient décroissant de vitesse d’avancement afin d’obtenir un résultat probant ; pour cela il a fallu estimer la quantité de gaz nécessaire pour traiter thermiquement la totalité des bandes au moyen d’une méthode réutilisable facilement, une feuille Excel a donc été réalisée dans le but d’automatiser les calculs en fonction des réglages de vitesse d’avancement notamment, elle se trouve en Annexe 2.

FIG 3.2-3 :CULTILIGHT 150 EN SITUATION DE TRAVAIL

3.3 – Implantation des cultures et adventices

Une première implantation de culture a été faite en mai 2018, il y avait 4 cultures d’intérêts sélectionnées ainsi que 6 adventices différentes comme explicité par le tableau suivant (Fig 3.3- 1).

Cultures d'intérêts Adventices Grandes cultures Cultures légumières Modèles Naturelles

Maïs Haricot Ray-Grass Chénopode

Féverole Pois de conserve Moutarde Matricaire

Digitaire

Sétaire

FIG 3.3-1 :TABLEAU RECAPITULATIF DES TYPES DE GRAINES IMPLANTEES

Afin d’analyser et de si possible déduire un choix de couple plante d’intérêt/adventice à implanter pour les périodes d’évaluation des consortiums, j’ai pu apporter mon aide concernant des analyses statistiques dans le but d’étudier la significativité de l’influence potentielle de l’intensité de désherbage (intensité nulle, partielle ou totale) de l’intra-rang sur la culture d’intérêt, cela en fonction de la modalité observée (couple adventice/plante d’intérêt).

Nous avons également essayé de savoir s’il y avait un lien entre le nombre de pieds de plantes d’intérêt et le nombre de pieds d’adventices.

Dans cet objectif, et après recherche puis étude des possibilités d’utilisation du panel d’outils statistiques existant et de leur pertinence, il a été choisi de faire plusieurs analyses différentes :

- Étude de la corrélation sur le nombre de pieds présents entre la culture d’intérêt et l’adventice associée qui a été implantée => Corrélation de Pearson.

- Analyse sur la variance de la quantité de matière sèche (sur la plante d’intérêt) obtenue en fonction de l’intensité du désherbage effectué (désherbage total (->100%), partiel (->50%), ou bien aucun désherbage (->0%) => ANOVA.

- Recherche d’une relation linéaire toujours entre la quantité de matière sèche obtenue (sur la plante d’intérêt) et l’intensité de désherbage effectué => Régression linéaire.

3.3.1 – Analyse par la corrélation de Pearson

Le test de corrélation permet de savoir s’il existe, ou non, une relation linéaire significative entre deux variables. Il donne seulement une information sur la significativité de la relation que l’on suppose entre ces deux variables.

Après avoir effectué des comptages sur chacune des modalités présentes sur la parcelle, nous avons calculé le coefficient de corrélation de Pearson (noté ‘r’) pour tous les couples adventice/plante d’intérêt que nous avions, ceux-ci ont été compilés dans une matrice de corrélation (Fig 3.4.1- 1).

Maïs Haricot Féverole Pois RG Moutarde Chénopode Matricaire Digitaire Sétaire

Maïs 1 -0,137 0,343 0,157 -0,558 0,584 0,119

Haricot 1 0,05 -0,686 0,309 -0,066 -0,177 -0,066

Féverole 1 -0,069 -0,055 0,275 0,348 -0,05 -0,38

Pois 1 -0,589 -0,541 0,231 -0,245 -0,46 -0,16

RG 1

Moutarde 1

Chénopode 1

Matricaire 1

Digitaire 1

Sétaire 1

FIG 3.4.1-1 :MATRICE RECAPITULATIVE DE LA CORRELATION DE PEARSON ENTRE ADVENTICES ET CULTURES D’INTERETS

Le coefficient de corrélation de Pearson étant normalisé, il prend ses valeurs dans l’intervalle [-1 ; 1].

L’hypothèse nulle correspond à r=0 et elle signifie que les deux variables n’ont pas de lien.

FIG 3.4.1-2 :INTERPRETATION DU COEFFICIENT DE CORRELATION DE PEARSON

D’après le tableau de la Fig 3.4.1- 1, on observe qu’il y a une forte corrélation sur 5 des 24 modalités sur lesquelles l’étude s’est portée (notées en vert sur le tableau).

Quatre corrélations de ces cinq modalités sont à valeur négative, c’est-à-dire que plus il y avait de pieds de la culture d’intérêt et moins il y avait de pieds d’adventices, ou inversement. La cinquième corrélation forte est positive (couple maïs / digitaire) signifiant que le nombre d’adventices et le nombre de plantes d’intérêts évoluaient dans le même sens (si l’un augmente, l’autre augmente également, et inversement) ; ce cas à part (corrélation positive sur la modalité maïs / digitaire) nous a fait écarter la modalité maïs / digitaire des futures expérimentations.

3.3.2 – Analyse sur la variance (ANOVA)

Le test ANOVA à 1 facteur s’exécute sur les moyennes des données fournies en entrée. Ici le facteur de variabilité est l’intensité de désherbage. Et la donnée à expliquer est la masse de biomasse pondérée par le nombre de pieds présents lors du prélèvement (celle-ci a été mesurée juste après le prélèvement (fraîche), puis après être passée à l’étuve (sèche)).

FIG 3.3.2-1 :TABLEAU SYNTHETIQUE DES RESULTATS DU TEST ANOVA EFFECTUE SUR LES MODALITES

On peut observer sur le tableau de la figure précédente (Fig 3.3.2- 1) qu’il y a finalement très peu de modalités où l’influence du désherbage est significative, que ce soit pour les prélèvements trois semaines après semis ou pour les prélèvements six semaines après semis (significativité présente sur les modalités haricot/chénopode & maïs/matricaire seulement).

On remarquera que le test sur la variance (ANOVA) ainsi que les régressions linéaires (détaillées dans le paragraphe ci-dessous (3.3.3)) ont été effectués seulement sur quatre modalités.

À l’origine, ces analyses devaient porter sur six modalités, les modalités maïs / ray-grass et haricot / ray-grass venant s’ajouter aux quatre autres présentées dans ce paragraphe. Cependant, un problème localisé de croissance du maïs sur la modalité maïs /ray-grass a été décelé (problème dont la cause n’a pu être déterminée (rémanence d’un produit phytosanitaire, vidange d’un reste de bouillie de traitement chimique, ou autre raison)). Il nous a conduit à abandonner les deux modalités incluant le ray-grass (maïs / ray-grass et haricot / ray-grass) des analyses sur les conseils de VetAgroSup.

3.3.3 – Analyse par régression linéaire

Les régressions linéaires ont été effectuées sur la biomasse sèche, pondérée en fonction de l’intensité de désherbage sur chacune des quatre modalités retenues, à savoir :

- Haricot / Chénopode (HC) - Haricot / Matricaire (HM) - Maïs / Chénopode (MC) - Maïs / Matricaire (MM)

Le chiffre précédant les deux lettres dans la notation des modalités correspond à la date de prélèvement de la biomasse, trois semaines après semis (3) ou six semaines après semis (6).

Modalité R²

3HC 0,755

3HM 0,641

3MC 0,009

3MM 0,369

FIG 3.3.3-1 :TABLEAU RECAPITULATIF DES COEFFICIENTS DE CORRELATION LINEAIRE

Nous avons obtenu des coefficients très peu convenables au regard des exigences associées à ce modèle (0,95 < R² < 1 pour que la corrélation soit forte).

Par ailleurs, la présence d’une corrélation n’aurait pas permis d’en déduire une relation de causalité sur la modalité concernée car cette corrélation (même forte) ne peut pas démontrer qu’il y ait une relation de cause à effet entre l’intensité de désherbage et la quantité de biomasse obtenue.

Cette analyse s’avère non utilisable pour qualifier, quantifier et comparer le comportement de causalité sur l’influence du désherbage sur la biomasse entre chacune des modalités.

3.3.4 – Les choix d’adventices déduits

Après une confrontation avec les analyses conduites sur la même problématique par l’institut d’enseignement supérieur et de recherche de Clermont-Ferrand VetAgroSup, il a été décidé de conserver côté cultures le maïs et le haricot, et côté adventices le ray-grass, la moutarde, le chénopode et la matricaire. Ainsi la suite des expérimentations se portera sur 2 cultures d’intérêts et 4 adventices (dont 2 adventices modèles).

4 – Analyse et recherche de solutions en lien avec le lot 3 : Captation des données

terrain

Pourquoi acquérir des données terrain ? Dans ce challenge, les consortiums de participants seront amenés à décider d’eux-mêmes du moment de leur(s) intervention(s). En effet, en fonction de la solution retenue pour le désherbage de l’intra-rang (qu’elle soit mécanique, chimique localisée ou encore électrique) l’instant de l’action de désherbage sur l’adventice est un facteur décisif influençant la réussite de cette action.

C’est dans une optique de prise de décision par les participants qu’une implémentation de capteurs sur la parcelle servant à l’expérimentation est envisagée. Le but étant de faire remonter à intervalles réguliers des informations agropédoclimatiques ainsi que visuelles, permettant de caractériser à la fois :

- Le stade des adventices et des plantes d’intérêts

- L’accessibilité et la praticabilité des actions de désherbage

- Les prédictions d’évolution future des adventices à partir des données météorologiques

4.1 – Acquisition de données terrain qualitatives

L’action de désherbage sera menée à un stade précoce ou non de l’évolution de la plante d’intérêt et/ou de l’adventice (stade plantule, stade 3 feuilles, voir au-delà (cf Fig 4.1-1 à Fig 4.1-3)). Il est donc important que les participants puissent être dans la capacité de prendre la décision d’intervenir au(x) moment(s) qu’ils jugeront le(s) plus opportun(s).

Pour cela, il est envisagé de positionner plusieurs caméras afin de suivre l’évolution d’un certain nombre de modalités. Initialement l’intérêt serait porté sur un nombre de modalités permettant d’obtenir un aperçu par culture d’intérêt ainsi que par adventice, c’est-à-dire qu’il faudrait autant de systèmes d’acquisition d’image que d’adventices présentes sur l’expérimentation (rappelons qu’il y avait six adventices dans la première implantation expérimentale (voir Annexe 1) et qu’elles seront au nombre de 4 dans la seconde implantation).

Sur les figures suivantes (Fig 4.1-1 à 4.1-3), des exemples d’adventices ont été entourés en rouge et des exemples de plantes d’intérêt en vert. On remarque la différence de taille entre ces deux catégories de plantes ce qui impose des moyens de vision et de détection adaptés à ces deux catégories de plantes.

FIG 4.1-1 :MAÏS STADE 3 FEUILLES &MATRICAIRE (ADVENTICE) STADE PLANTULE

FIG 4.1-2 :POIS STADE 2 FEUILLES & DIGITAIRE (ADVENTICE) STADE PLANTULE

FIG 4.1-3 :FEVEROLE STADE 4 FEUILLES & MOUTARDE (ADVENTICE MODELE) STADE PLANTULE

Les trois photos précédentes (Fig 4.1-1 à Fig 4.1-3) prises à la verticale sous lumière artificielle (éclairage par un panneau de led) par une équipe participante, donnent un exemple de ce qui peut être fait et/ou évité (influence de l’ombre projetée due à l’ensoleillement, influence de l’angle de la prise de vue) comme le montre la figure ci-dessous (Fig 4.1- 4 : présence d’ombre qui peut gêner la perception, angle de prise de vue oblique et décalé par rapport au rang).

FIG 4.1-4 :IMAGE AVEC OMBRE PROJETEE D’UNE MODALITE POIS &MOUTARDE

Comme nous avons pu le voir rapidement à propos des prises de vues, la position de la solution d’acquisition d’image peut être un paramètre influençant la perception des objectifs à partir des images retournées. Outre la présence d’ombre qui puisse contraster plus ou moins selon l’ensoleillement (si celui-ci n’est pas occulté), une position de l’objectif à la verticale du rang peut compliquer la tâche de détection d’adventice à pores érigés telle que le ray-grass par exemple.

Par ailleurs les prises de vues nécessitent de posséder une référence permettant d’estimer le stade de croissance des plantes (envergure des plants observés). Cette référence peut être renseignée de deux manières :

- Par les métadonnées⁶ associées à l’image, dans lesquelles figureraient la hauteur, la position de l’objectif par rapport au rang ainsi que son angle d’inclinaison ;

- Par la présence directement sur l’image d’une mire normalisée.

Cependant, aucun besoin spécifique n’a été retourné par les consortiums de participants, en effet le projet se déroulant sur 4 ans, ils sont eux aussi aux prémices de leurs propres solutions et par conséquent les besoins qui leur sont nécessaires ne sont pas tous encore exprimés. Dans cette situation, aucune solution d’acquisition d’image n’a été retenue et les recherches portées sur le sujet restent générales.

Il ressort tout de même des recherches et de la réflexion autour du sujet que, du point de vue architecture, il serait préférable de choisir des caméras :

- IP (caméra fonctionnant sur un réseau)

- Avec zoom (de préférence un zoom optique (à l’inverse d’un zoom numérique) si le capteur a une faible définition)

- Orientables à distance (afin de piloter les prises de vues)

- Répondant à la norme IP 66 (caméra résistante aux intempéries)

- Alimentées par le câble Ethernet (Power Over Ethernet ou PoE) : cette solution limite les câbles mais reste à adapter suivant les localisations d’implantations des caméras et suivant les possibilités liées aux sources d’énergie présentes.

FIG 4.1-5 :EXEMPLE DE CAMERA IP ADAPTEE A UN USAGE EN EXTERIEUR

A noter qu’une à deux caméras seront installées sur la parcelle dans le but de la surveiller : vérifier que l’ensemble des installations présentes sont en état de fonctionner (station(s) météo, système d’irrigation) ; et dans la mesure du possible, s’assurer de l’absence de gibier à l’intérieur de la surface allouée pour OPEROSE qui a été clôturée (surveillance impossible lorsque les cultures seront à un stade de croissance avancé qui occultera la visibilité).

4.2 – Acquisition de données terrain quantitatives

4.2.1 – Acquisition de données météorologiques

De nombreuses marques de station météo existent actuellement sur le marché telles que : - Weenat

6 C’est une information à propos de la donnée à laquelle se réfère la métadonnée. Cette information vient préciser la donnée, par exemple sur son lieu de provenance, son propriétaire, son heure d’acquisition ; ou dans notre cas des informations sur l’implantation du système de prise d’image.

- Sencrop - CoRHIZE - SDEC - C2AI - Davis - Campbell - Smac

Afin de mener une étude comparative, seules les 6 premières stations précédemment citées ont été retenues. Cette étude se base sur les différences de grandeurs mesurées possibles ; les moyens de communication mis en œuvre pour transmettre les données ; l’alimentation en électricité ainsi que l’autonomie du système observé ; et enfin le coût de la solution technologique et de ses options.

POINTS FORTS POINTS FAIBLES COMMENTAIRES

WEENAT Tensiomètres Longue autonomie Calcul de l’ETP

Modèle Irrinov inclus (OAD)

Prix & connexion individuelle nécessaire par tensiomètre Pas d’accès à l’API connu

Permet de tester le réseau SigFox (couverture)

SENCROP Accès à l’API Longue autonomie

Pas de tensiomètre Permet de tester le réseau SigFox (couverture) CoRHIZE Pilotage possible de

l’irrigation (OAD)

Le pilotage n’est pas automatique

Peu de capteurs disponibles

Passer par Ranch Systems pour la commande automatique de l’irrigation SDEC Capteur

d’évapotranspiration (ETP) Humectation foliaire

Tarifs élevés

C2AI Panel de capteur très fourni Résolution du pluviomètre possible jusqu’à 0.1mm Possibilité d’alarme

Tarifs élevés La précision disponible sur les mesures pourrait être superflue

DAVIS Interface de communication déjà créée

Déjà présente sur le site Irstea de Montoldre FIG 4.2.1-1 :SYNTHESE DES PRINCIPAUX AVANTAGES ET INCONVENIENTS RELEVES SUR LES DIFFERENTES STATIONS

METEO

Dans le cadre du projet, les choix définitifs des équipements tiendront compte des possibilités d’implantation sur la parcelle d’expérimentation liées aux disponibilités des infrastructures de communication (présence de réseau LoRa, Sigfox, Wifi, 4G, GSM, etc…).

Dans un premier temps et après étude du tableau comparatif des 6 stations météo (Fig 4.2.1- ), il a été décidé d’acquérir une station météo « agriculteur » (dont l’usage est à destination des entreprises agricoles) de la marque Sencrop. Le premier argument était d’ordre financier, les besoins précis des consortiums participants n’étant pas encore définis en termes de capteur tel que les pyranomètres, ou encore les capteurs d’humectation foliaire. Après cela, la question peut se poser sur le choix entre l’une des deux marques de station « agriculteur » (Weenat ou Sencrop) : effectivement ces stations concurrentes sont du même ordre de prix. Comme nous le verrons dans le paragraphe suivant (4.2.2) la présence de tensiomètres n’était pas un impératif pour l’acquisition d’une station, notre choix s’est donc naturellement tourné vers la marque Sencrop.

Marque

Grandeurs mesurées Données Alimentation Coût Remarques

pluviométrie hygrométrie (%rH) température air température sol état hydrique sol vitesse du vent direction du vent éclairement [lux] rayonnement solaire [w.m-²]

- Stockage des données ? - contrôle de l'autonomie - devis avec date

- Moyen de communication

- Fréquence d'acquisition

- Format des données ?

Weenat

- Réseau bas débit SigFox / accès

données en ligne - autonomie de 3 à 5 ans station base 498€ - export des données sous Excel

- Partage avec d'autres acteurs - pile rechargeable vent -méca 390€ - Géolocalisation

- Émission & collecte toutes les 15min -ultrasons 890€ (opt) - l'accès est valable pour 2 émissions

accès -119€/an (1an) - calcul de l'ETP (Évapotranspiration Potentielle)

-79€/an (3ans) - sonde de température sur les tensiomètres

6 tensio : 1500€ - modèle Irrinov inclus sur la plateforme

accès tensio 219€/an

Sencrop

- Réseau SigFox / accès aux données

en ligne - Supérieure à qq années

d'autonomie (3 à 4 ans)

- En date du 05/03/18 - Livrée à J+2

- Paquet d'une vingtaine d'octets 809,97€ HT - Géolocalisée

- Partage avec d'autres stations, outil

collaboratif - 1 simple pile - accès 179,99€ HT / an - Détecteur de mouvement associé aux augets (afin de discriminer VRAI et FAUSSE mesure)

- toutes les 15min minimum

- format CSV

CoRHIZE

CoRPUS

- Réseau SigFox / accès aux données en ligne

- 2 batterie Li-ion

4400mAh - En date 29/01/18 - Sonde capacitive à corps plein (robuste) (garantie 3ans)

- toutes les 15min minimum

- rechargeable par micro

USB 1804,00€ HT - Géolocalisation

La sonde capacitive (600mm) possède : - 160€ HT / an / unité - +100€ pour la vitesse du vent

-6 capt humidité

pilotage de -6 capt température

l'irrigation - Humectation foliaire (en option)

SDEC

WatchDog 2900

ET - 5 ports externes - 12 mois d'autonomie - En date du 08/01/18 Possibilité d'ajouter des tensiomètres électroniques (filaire)

- 4 piles AA incluses 2391,11€ HT Manque dans le chiffrage acquisition de :

- capteur puissance solaire [w/m²] - communication : sans fil / cellulaire / navette de déchargement ou RS232 / radio

- Température du sol,

- évapotranspiration - Tensiomètre

- point de rosée (pression & humidité) - Humidité du sol

humectation foliaire - toutes les 1min à 1h

rayonnement PAR

C2AI

- communication : USB, Wifi, Ethernet

- affichage du niveau de

charge - En date du 22/12/17 - module d'alarme avec relais

- intervalle d'acquisition : 2s à 24h - batterie interne Li-ion

rechargeable 6542,75€ HT - double pyranomètre (rayonnement direct et réfléchi)

- humidité du sol à ≈ 15cm (5 à 10m de câble) pour le répétiteur

860€ HT (capt Sol hum et temp)

- alimentation externe

7/30 Vdc

pour l'enregistreur

Davis

Vantage Pro2 - format ".wlk"

- alimentation solaire +

pile Déjà installée - logiciel weather link

- communication sans fil radio - En date du 8/01/18 - Comment se fait l'installation des options

supplémentaires ?

=> humectation foliaire option => 857€ HT

- chiffrage des options avec un répéteur

FIG 4.2.1-2 :TABLEAU COMPARATIF DE STATIONS METEO : disponible : en option : non disponible

FIG 4.2.1-3 :IMPLANTATION DES STATIONS DE MESURE SENCROP (MODELE RAINCROP &WINDCROP) L’équipement acquis auprès de la société Sencrop se compose de deux bases : l’une mesurant la force du vent et sa direction (modèle Windcrop) ; l’autre mesurant la pluviométrie, la température de l’air ainsi que l’hygrométrie de l’air (modèle Raincrop).

Les données relevées par ces deux stations sont ensuite disponibles sur l’application web accessible depuis l’adresse suivante : https://sencrop.com/ (exemple sur la figure ci-dessous, Fig 4.2.1- 4).

FIG 4.2.1-4 :EXEMPLE DE FENETRES DE VISUALISATION DES DONNEES ISSUES DES STATIONS SENCROP TIREES DE L’APPLICATION WEB « APP.SENCROP.COM »

Par la suite, il pourra être envisagé d’investir dans des stations équipées avec davantage de capteurs (exemple du pyranomètre ou du capteur d’humectation foliaire) si les consortiums participants en expriment le besoin suite aux retours d’expérience qu’ils auront pu avoir.

4.2.2 - Acquisition de données à partir de capteur dans le sol

Couramment les données issues du sol sont acquises à partir de sondes qui, généralement, regroupent les mesures de température et d’état hydrique du sol (obtenu grâce aux tensiomètres ou aux capteurs de conductivité). Ces données permettent plusieurs choses :

- Faire des cumuls de température à partir de la date de semis pour en déduire l’instant de germination des graines enterrées

- Connaître la réserve en eau du sol (et notamment la réserve facilement utilisable (RFU)) afin de gérer l’utilisation de l’irrigation (directement ou indirectement comme expliqué ci-après) - Connaître l’état du sol à distance : si ce dernier est praticable (sol ressuyé ou non), s’il n’est

pas trop sec pour la pénétration des outils mécaniques de désherbage, par exemple.

Le tensiomètre est une sonde permettant de mesurer une pression, qui reflète l’image de la quantité d’eau présente dans le sol. Cette pression peut varier de 0 à 100 centibars, 0 signifiant que le sol est saturé en eau, et des valeurs à partir de 70-80 signifiant que le sol est totalement sec.

Aux prémices de mes recherches sur les stations météo, la présence de tensiomètres pouvant être raccordés à une solution d’acquisition de données agropédoclimatiques était un net avantage pour le choix de cette solution. En effet, ces tensiomètres auraient permis le pilotage d’un système d’irrigation, soit directement par le biais d’un automatisme tel que le système de gestion « RANCH System » ; soit au travers d’un Outil d’Aide à la Décision (OAD) dédié à l’irrigation tel que le logiciel

« IRRINOV® » de l’institut ARVALIS, l’outil « Irri-Repère » du groupe Arterris ou bien la plateforme web « Colombus » de la société CoRHIZE.

Toutefois, il est apparu rapidement qu’au sein de l’unité de recherche TSCF, un projet de création d’un réseau LoRaWAN (projet ConnectSens) existait. Sachant que le site de Montoldre est déjà équipé de tensiomètres (modèle Watermark), l’idée serait de venir connecter ces capteurs sur les différents modules (aussi appelés des nœuds, cf Fig 4.2.2- 1 ) créés par l’atelier de prototypage de l’unité (basé à Aubière) dans le cadre du projet ConnectSens. La création et l’implantation de ce réseau permettraient donc de s’affranchir de l’achat de nouveaux systèmes d’acquisition d’informations à partir de tensiomètres.

Notons que ces nœuds sont des modules de communication exploitant la technologie LoRa pour faire transiter l’information. Ils font donc le relais entre la plateforme d’acquisition (dans notre cas le tensiomètre, mais tout type de capteur peut être envisageable à l’avenir), et la plateforme de stockage de l’information brute. Cette dernière sera ensuite redirigée via le réseau classique vers les plateformes de traitement et de diffusion de la donnée.

FIG 4.2.2-1 :MODULE DE COMMUNICATION VIA LORAWAN(CONNECTSENS)