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Depuis toujours, l’agriculture représente le pilier fondamental dans la production de ressources. Ses méthodes sont restées les mêmes au fil du temps, malgré l’évolution de manière exponentielle des moyens techniques mis en place. 

Cependant, les moyens d’exploitation des données des grandeurs physiques ont encore une marge de progression en terme de développement. 

En effet, de nombreux capteurs destinés à l’agriculture existent actuellement sur le marché comme les capteurs à oxygène, température, teneur en eau, salinité ou encore pH. Néanmoins, leur ergonomie peut être améliorée tout comme leur adaptabilité selon les besoins. 

Ces capteurs permettent d’acquérir des informations en temps réels ainsi que des suivis sur l’étude des sols et donc du développement des plantes. De plus, le système a pour objectif de faire des objets connectés de véritables outils d’aide à la décision pour améliorer ses pratiques comme par exemple l’arrosage ou l’espace nécessaire entre 2 plantations successives, au service de l’environnement et de l’économie.

Notre système doit être capable d’enregistrer des données et de les transmettre sous forme numérique à un ordinateur ou un smartphone. Elle transforme la grandeur physique recherchée en impulsion électrique, et transmise  via un module de communication sans fil.

Toutes ces grandeurs doivent se situer dans des seuils primordiaux pour assurer un développement propice de la plantation que l’on cherche à implémenter. 

Nous aurons alors pour objectif de concevoir un système composé de capteurs physico-chimiques existants mesurant diverses grandeurs physiques  en un seul prototype. Il sera composé de 3 parties principales, que sont les capteurs, le traitement électronique avec une carte Arduino Uno  ou Raspberry  pi, et enfin la transmission sans fil .Il prendra sa place dans des applications de contrôle de la qualité des sols, des analyses physico-chimiques, pour des applications domestiques, ou pour des applications dans l’agriculture.  Nous transmettrons par la suite les données selon une technique de transmission sans fils.

Pour ce faire, nous réaliserons une analyse de marché des systèmes actuels selon les besoins les plus courants, les applications visées, les architectures et les modes de transmission. Pour compléter cette étude, nous nous attarderons par la suite sur les caractéristiques scientifiques des capteurs et leur architecture électronique, en étudiant les incertitudes, les plages de mesures des capteurs, leur résolutions, leur sensibilités  ainsi que leur consommation. En outre, ces différents points vont nous permettre d’aboutir à un dimensionnement du système et une analyse des coûts finaux de celui-ci.

Notre système de capteurs sera composé d’une sonde de profondeur de 50 cm. La partie non submergée correspond au module bluetooth, qui est relié par câble aux capteurs submergés.
Notre système aura pour cible le secteur agricole à plusieurs échelles: des centaines d’hectares au km^2. Au sein de notre projet, nous nous focaliserons sur une surface rectangulaire d’1km^2 dans l’optique de donner une idée à petite échelle de l’utilisation du système. Ainsi, à plus grande échelle, nous multiplierons le nombre de système suivant leur portée, le mode de transmission utilisé ( wifi, filaire, bluetooth), la présence de points relais pour transmettre les données mesurées via bluetooth sur une surface plus grande…

En outre, en plus d’être influencée par la surface, le système est aussi conduit par une culture ciblée, en l'occurrence un potager, certains fruits poussant à même la terre comme le melon et les vignes, mais encore les légumes, le blé.

Suivant les portées de nos capteurs et la surface choisie, nous disposerons seulement d’un seul système dans notre cas : la présence de plusieurs systèmes de capteurs est aberrante car pour une surface d’1km^2, les caractéristiques physico-chimiques mesurées par le capteur sont les mêmes à courte échelle. En effet, l’évolution de température ou d’oxygène entre plusieurs centaines de mètres est bien sûr négligeable.

Situés au centre du champs avec un volume d’influence allant de 700 à 1000 mL, nous pouvons prélever toutes les informations nécessaires à l’évaluation d’une terre propice au développement d’une plantation.

Avec 2 prises de mesures par jour aux extrêmes des températures journalières, nous pourrons dresser un tableau sur l’évolution de toutes les grandeurs physiques. 

Afin de traiter et conditionner les données mesurées par le capteur, nous utiliserons le microcontrôleur Arduino uno, ou alors le mini ordinateur Raspberry pi. 

Au niveau de la transmission, elle est primordiale car elle va conditionner la clientèle visée par ce système. En effet, un module de transmission sans fil plus efficace sera plus coûteux, surtout si l’on possède une portée plus élevée avec une technologie bluetooth plus avancée par exemple.
De plus, dans le milieu agricole, les transmissions par wi-fi et réseaux mobiles semblent impossibles suivant les conditions et les circonstances à la campagne par exemple.

Les cinq éléments qui définissent la transmission de données : 

  •  la source produit le message que nous allons transmettre. 
  • l'émetteur produit un signal adapté au canal de transmission. 
  • le canal de transmission constitue le lien entre l´émetteur et récepteur. 
  • le récepteur capte le signal et recrée le message.
  • le destinataire traite le message reçu.


Tuteurs : Martine VILLEGAS - Lucas LETAILLEURS


 

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