Une ferme peut être le dernier endroit où rechercher une technologie de pointe. Cependant, la pression pour augmenter la production alimentaire rend nécessaire de tirer parti de l'automatisation et de la Internet des objets. L'analyse des données en temps réel est essentielle pour améliorer les performances et tirer parti de ressources précieuses. Dans les zones sèches, des capteurs d'humidité enterrés dans le sol peuvent réduire la consommation d'eau et garantir qu'elle n'est pas gaspillée. Traditionnellement, les agriculteurs utilisaient l'irrigation selon un calendrier basé sur les conditions météorologiques et pédologiques moyennes. Mais cela entraîne une grande perte d'eau de manière improductive, car les cultures n'ont pas besoin d'une irrigation aussi régulière. Le contrôle du sol permet d'arroser où et quand c'est nécessaire. Les capteurs d'humidité utilisent la conductivité pour mesurer la présence d'eau dans le sol.
Lorsque la conductivité baisse suffisamment, le capteur alerte le système de télécommande du besoin d'eau. L'irrigation peut se faire par aspersion, goutte-à-goutte ou système d'inondation par sillons. Les niveaux d'humidité dans un champ peuvent varier considérablement en raison des différences d'exposition au vent et au soleil, ainsi que de la composition des sols. Pour obtenir la précision nécessaire à l'irrigation, les pompes et les vannes doivent être utilisées avec un système de contrôle pour s'ouvrir et se fermer uniquement lorsque cela est nécessaire. Puisqu'il est difficile de faire passer des câbles dans les champs, car ils peuvent être facilement endommagés lors du travail du sol et d'autres activités agricoles, une exigence fondamentale pour les systèmes IoT agricoles est la connectivité sans fil. Un réseau sans fil étendu à faible puissance fournit les fonctions nécessaires à l'agriculture.
Certaines des normes actuelles peuvent répondre aux exigences de faible coût, de fiabilité et de portée nécessaires pour un fonctionnement sur de grandes surfaces. Les capteurs mobiles, LoRaWAN et SIGFOX pourraient servir à interconnecter des capteurs et des actionneurs pour une ferme. Cependant, en raison de son équilibre de fonctionnalités, LoRaWAN est le meilleur protocole pour de nombreuses applications. Bien que les capteurs mobiles aient une longue portée, leur couverture dans les zones rurales peut être inégale. De plus, les données envoyées sur le réseau mobile peuvent entraîner des frais en fonction de la quantité de données transmises.
SIGFOX a l'avantage d'offrir des forfaits de données forfaitaires et dispose de matériel tel que les modules AX-SFEU d'ON Semiconductor. Mais en tant que technologie de réseau, elle a des limites. Le débit de données est relativement faible : entre 10 bits/s et 1 kbit/s. Cela peut ne pas être un problème pour les applications agricoles où les relevés sont effectués environ dix fois par jour et par capteur. SIGFOX est également un lien à sens unique. Cela présente des avantages en termes de consommation d'énergie pour les nœuds capteurs, car l'électricité n'est pas nécessaire pour écouter les transmissions. Ils n'activent la liaison RF que lorsqu'ils ont des données à transmettre. Au lieu de cela, les contrôleurs d'actionneur reçoivent uniquement des commandes. Cependant, lorsque l'agriculteur doit gérer de nombreux kilomètres carrés de champs, l'impossibilité de vérifier l'état des pompes et des vannes ou d'effectuer certains tests sur les capteurs, peut rendre la maintenance beaucoup plus difficile et coûteuse.
Développé par Semtech, LoRaWAN donne aux utilisateurs du Internet des objets la possibilité d'accéder à Internet à l'aide de votre propre réseau de stations de base - ou via une offre croissante d'opérateurs commerciaux - pour un meilleur contrôle et éventuellement des coûts d'exploitation réduits. Certains groupes minimisent les coûts de configuration de leur réseau grâce au crowdsourcing. Par exemple, au Royaume-Uni, des communautés d'Oxford, de Calderdale et d'ailleurs ont mis en place des réseaux LoRaWAN pour lutter contre les inondations. Les agriculteurs peuvent collaborer en partageant l'accès aux nœuds LoRaWAN couvrant leurs champs. Ce système permet à l'agriculteur d'accéder aux données de capteurs plus proches du routeur LoRaWAN d'un voisin que du sien.
LoRaWAN est pris en charge par de nombreux fabricants. STMicroelectronics propose une gamme de kits de développement, ainsi que des modules tels que le LoRa RN2483 de Microchip Technology et la propre famille de dispositifs d'interface SX127x de Semtech. Par rapport aux systèmes radio traditionnels, LoRaWAN a l'avantage supplémentaire de fournir un accès à des dispositifs souterrains tels que des capteurs d'eau de stationnement et des vannes d'irrigation souterraines. De plus, il a une portée de transmission de l'ordre de 10 km. Le débit de données peut atteindre entre 300 bits/s et 50 kbits/s, similaire à celui des connexions GPRS actuelles. Les options RF doivent être spécifiques à chaque déploiement. Les cartes Pycom sont idéales comme plates-formes, car il existe des versions pour le WiFi longue portée, pour des distances allant jusqu'à 1 km, SIGFOX et LoRaWAN.
Una forma realmente rápida y asequible de obtener datos de campo para el control de misión es colocar varios módulos de batería conectados a sensores de suelo en el campo con un módulo conectado a un Raspberry Pi en la granja para que el agricultor tenga una consola de control temps réel. Une autre technologie sans fil clé qui rend l'agriculture plus efficace est le système de positionnement global (GPS). La capacité de détecter l'emplacement dans un champ aide à automatiser des tâches telles que le travail du sol et le traitement avec des engrais et des pesticides. Le secteur s'oriente progressivement vers l'utilisation de tracteurs et de robots autoguidés. Mais même dans les tracteurs à conduite manuelle, la présence du GPS permet de conduire les véhicules pendant de plus longues heures et lorsque la visibilité serait trop mauvaise pour travailler.
Même dans de bonnes conditions, la conduite avec GPS améliore l'efficacité des opérations, garantissant que les véhicules restent sur la bonne voie et n'endommagent pas les cultures. La technologie facilite également la croissance à haute densité et urbaine, où les utilisateurs transforment les terrasses et les toits en espaces de croissance. Tout comme dans les champs, dans ces environnements, l'humidité et d'autres capteurs peuvent optimiser l'irrigation pour assurer une utilisation plus efficace de l'eau et des nutriments. Un changement technologique fondamental qui a rendu l'agriculture sous serre beaucoup plus attrayante est celui de l'éclairage. Grâce à l'éclairage LED, les agriculteurs ont des saisons de croissance prolongées. L'éclairage peut être allumé les jours nuageux, ainsi qu'en début et en fin de journée.
Par rapport aux sources lumineuses traditionnelles, les LED ont l'avantage que leur sortie spectrale peut être plus facilement ajustée. La lumière violette est devenue un choix populaire dans les cultures en serre, car elle fournit beaucoup de lumière pour la photosynthèse et a peu de perte. Dans d'autres cas, la lumière verte s'est avérée efficace pour stimuler la production de feuilles plus grandes. Un problème potentiel avec la culture en serre est que les ravageurs se propagent plus rapidement, par rapport à l'agriculture en plein air. La technologie IoT peut être le point de départ d'une lutte antiparasitaire efficace.
Les capteurs de débit d'air, d'humidité et de température au-dessus de la couche de sol peuvent aider à garantir que les conditions sont optimales pour la croissance des cultures, mais pas pour le développement de champignons qui prospèrent souvent dans des endroits stagnants. Il est essentiel de pouvoir détecter à temps toute maladie des plantes et, pour cela, des drones peuvent être utilisés pour survoler les cultures à la recherche de signes de ravageurs. Lorsqu'un drone détecte une feuille décolorée ou un autre signe de maladie, il peut envoyer un signal alertant le personnel pour qu'il vérifie la plante et l'arrache si nécessaire. À l'avenir, des robots seront utilisés pour effectuer automatiquement des contrôles, arracher les plantes et replanter.
Dans les fermes en plein air, la combinaison de capteurs nomades sur drones et d'automatisation avec des robots deviendra de plus en plus courante. Il améliorera également l'utilisation des engrais et des pesticides là où ils sont nécessaires. De cette façon, le rejet de nitrates et de phosphates dans la nappe phréatique sera réduit et les mauvaises herbes ne deviendront pas résistantes. Grâce aux technologies de détection, de positionnement et de mise en réseau, l'agriculture est prête pour sa prochaine révolution. Ainsi, l'agriculture pourra produire la quantité de nourriture dont le monde a besoin avec un minimum de ressources et de pollution.
