17/01/2013 - Concevoir des capteurs virtuels pour contrôler l'irrigation des cultures dans les serres et économiser de l'eau

Menéame

Enquêteurs du groupeAutomatique, Electronique et Robotique de laUniversité d’Almeria, membres du Comité Campus de Excellencia Internacional Agro Alimentario (ceiA3), ont mis au point un système permettant d’estimer la transpiration dans les serres et, partant, de contrôler la dose d’irrigation dans les cultures hydroponiques (cultures dans des substrat ne nécessitant pas de sol).

Le nouvel outil, dont la description a été publiée dans le magazine Sensors, présente les résultats de 5 années de travail au cours desquelles un capteur virtuel à partir des capteurs typiques qui peuvent être trouvés dans une serre et qui mesurent la température, l’humidité et les radiations. Une fois ces paramètres regroupés, les chercheurs obtiennent la meilleure combinaison qui sera ensuite transférée à l’agriculteur sous forme d’application informatique, intégrée aux contrôleurs d’irrigation qui utilisent déjà les serres almeriennes.

La surveillance des pertes d’eau dans une serre est une tâche difficile pour les agriculteurs, qui contrôlent l’eau nécessaire dans chaque irrigation par des estimations. C’est pourquoi les chercheurs de l’Université d’Almeria ont l’intention de fournir un outil scientifique pour optimiser l’eau dont les cultures ont besoin, en minimisant la consommation.

Pour ce faire, les experts ont conçu des capteurs virtuels à partir de techniques d’identification des systèmes, très utilisées dans l’industrie, mais qu’ils appliquent à l’agriculture. " Des capteurs sont installés dans la serre, qui recueillent des données à partir de celles que nous obtenons la dynamique des variables que nous voulons mesurer. Ces variables sont liées les unes aux autres, ce qui rend l’étude difficile. Par exemple, si vous mesurez la température de l’air, vous l’analysez en fonction de l’humidité, de la température du sol, de la ventilation, de la vitesse du vent..." expliquez à la Fondation Découvrez l’ingénieur agronome, Jorge Antonio Sánchez, chercheur du groupe Automatique, Électronique et Robotique de l’Université d’Almeria.

L’analyse de cette interdépendance entre les tâches est développée par le biais d’un logiciel spécifique pour ce type de tâches. 40 variables provenant des capteurs existants dans la serre: température intérieure et extérieure, des feuilles, du sol, du pont et du sous-sol, rayonnement global et PAR, humidité de l’air, vitesse de vent ou concentration de CO2, entre autres. Afin de réduire au maximum le nombre de capteurs à installer, ils ont analysé lesquels de ces variables avaient une influence plus grande sur la transpiration des cultures.

En même temps, les chercheurs mesurent la transpiration à l’aide de deux balances industrielles. La première est utilisée pour mesurer la perte d’eau qui se produit dans l’usine par transpiration et pèse, à intervalles d’une minute, des sacs contenant six plantes. La deuxième balance mesure l’eau drainée par le sac de culture. "De la quantité d’eau qui est fournie dans l’irrigation, une partie reste la plante, une autre est perdue par transpiration, une autre par évaporation et une autre par drainage. Mais c’est un système très cher et qui peut être remplacé par des capteurs virtuels, beaucoup plus économiques," affirme-t-il.

Ce système de mesure à balances, appelé micro-lysmètre et propre à la recherche, est coûteux pour l’agriculteur qui ne dispose pas non plus des capteurs pour calculer l’irrigation. C’est pourquoi les chercheurs ont mis au point un système qui, en utilisant les données recueillies pendant 5 ans, offre une solution plus précise. "Nous obtenons des informations chaque minute, ce qui implique le traitement d’environ deux millions de données pour chacune des 39 variables," souligne-t-il.

De la recherche au terrain

Du traitement des données obtenues à partir des capteurs jusqu'à ce que les agriculteurs puissent utiliser le modèle, le système passe par plusieurs phases. Jusqu'à présent, les scientifiques ont installé le système d’irrigation dans la serre expérimentale à la station expérimentale Las Palmerillas. L’étape suivante sera de l’introduire dans le programmeur d’irrigation utilisé par tout agriculteur. Pour ce faire, elles visent à simplifier le modèle au maximum, de sorte que seuls trois capteurs dans la serre soient nécessaires. "Une fois placés, il ne faudrait que quelques essais pour l’étalonnage et un minimum de conseils pour programmer l’application sur le contrôleur d’irrigation qui ont toutes les serres almeriennes," reconnaît-il.

Les résultats de cette recherche sont le fruit du projet d’excellence Controlcrop  de la Conseiller pour l’économie, l’innovation, la science et l’emploi de la Junta de Andalucía et du projet Power, qui relève du Plan national de développement Ministère de la science et de l’innovation et financé par des fonds FEDER.

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