Quels sont les capteurs utilisés en agriculture de précision ?

L'agriculture de précision est un système de pratiques agricoles très avancé qui utilise les technologies de l'information modernes, telles que les capteurs, les systèmes d'information géographique (SIG), les systèmes de positionnement global (GPS), la télédétection et l'analyse des mégadonnées, pour optimiser la gestion de la production agricole. Le cœur de ce système réside dans le mot « précision », c'est-à-dire la gestion personnalisée des terres agricoles grâce à un positionnement spatio-temporel précis. 

Principales caractéristiques et pratiques de l'agriculture de précision 

- Support des technologies de l'information : L'agriculture de précision s'appuie sur les technologies de l'information, notamment la technologie 3S (GPS, SIG, RS) et les équipements de l'Internet des objets (IoT) pour réaliser la surveillance numérique des terres agricoles.

- Analyse des variations spatiales : En analysant les variations spatiales du sol, de l'eau, des nutriments, etc., les besoins spécifiques de la croissance des cultures sont déterminés.

- Positionnement, timing et dosage : Mise en œuvre d'une fertilisation, d'une irrigation et d'une pulvérisation précises en fonction des conditions spécifiques des cultures et du sol pour réduire le gaspillage des ressources.

- Diagnostic et optimisation du système : Combinez les modèles de croissance des cultures et les données environnementales pour effectuer un diagnostic du système et optimiser les intrants agricoles tels que l'utilisation des semences, des engrais et de l'eau.

- Gestion scientifique : Grâce à l’analyse des données, élaborer des plans scientifiques pour les opérations agricoles afin d’améliorer le rendement et la qualité tout en protégeant l’environnement.

- Bénéfices économiques et environnementaux à la fois : Poursuivre le développement durable en augmentant la production agricole tout en réduisant les coûts.

- SIG du verger : Mettre en place un système SIG pour intégrer les informations sur les terres agricoles, soutenir la prise de décision et réaliser une utilisation efficace des ressources.

- Équipements intelligents : utilisation de machines agricoles intelligentes, de drones et d’autres équipements pour automatiser l’exécution de mesures de gestion de précision. 

Contexte et importance du développement de l'agriculture de précision 

L'agriculture de précision est née aux États-Unis à la fin des années 1980, visant à améliorer l'utilisation des ressources agricoles et à relever les défis environnementaux. Elle a transformé la gestion traditionnelle de l'agriculture « universelle » en un modèle de production plus personnalisé et plus efficace. Avec les progrès technologiques, l'agriculture de précision s'impose progressivement comme un élément important de l'agriculture moderne, améliorant non seulement l'efficacité de la production agricole, mais favorisant également la durabilité de l'agriculture et réduisant son impact négatif sur l'environnement. Cette tendance majeure du développement de l'agriculture au XXIe siècle. 

Anémomètre Capteur de vitesse du vent	Capteur de direction du vent	Capteur de pluviomètre à auget basculant	Capteur de pluviomètre à auget basculant	Pluviomètre piézoélectrique
Capteur de température et d'humidité atmosphérique et de pression d'air	Capteur d'humidité des feuilles	Capteur de station météo à ultrasons 5 en 1	Capteur de station météo à ultrasons 6 en 1	Station météo à ultrasons 7 en 1
Capteur de niveau d'eau	Capteur de rayonnement solaire	Capteur de rayonnement photosynthétiquement actif ;	capteur d'éclairage	Capteur de pH du sol
Station météo à ultrasons tout-en-un	Capteur de dioxyde de carbone  ( capteur de CO2 )	Capteur d'humidité du sol multi-profondeur	Capteur de croissance des fruits/tiges	Capteur de température et d'humidité du sol

Les capteurs sont largement utilisés en agriculture de précision. Ils aident les agriculteurs à surveiller et à collecter diverses données agricoles afin d'optimiser le processus de production, d'améliorer la productivité, de réduire le gaspillage des ressources et de garantir la qualité et la sécurité des produits agricoles. Voici quelques-uns des principaux types de capteurs et leurs applications :

Capteurs de surveillance environnementale :

1. Capteurs de température : utilisés pour surveiller la température du sol et de l'air.

2. Capteurs d'humidité : utilisés pour mesurer l'humidité du sol et l'humidité de l'air.

3. Capteurs d'intensité lumineuse : Utilisés pour surveiller les conditions d'éclairage. Dans les environnements fermés comme les serres, ces capteurs peuvent aider les agriculteurs à comprendre la situation lumineuse afin d'ajuster les mesures d'éclairage ou d'ombrage supplémentaires pour assurer la croissance normale des cultures.

4. Capteur de CO2 : utilisé pour surveiller la concentration de dioxyde de carbone, en ajustant la concentration de dioxyde de carbone, vous pouvez favoriser la photosynthèse des cultures et améliorer le rendement.

5. Capteur de vitesse et de direction du vent : utilisé pour surveiller les conditions de vent, qui affectent l'irrigation des cultures et la transmission des maladies.

6. Capteurs de précipitations : mesurent les précipitations pour aider les agriculteurs à ajuster les programmes d'irrigation.

 Capteurs de surveillance des sols :

1. Capteurs NPK du sol : utilisés pour mesurer les nutriments dans le sol afin de guider la fertilisation.

2. Capteurs de température et d'humidité du sol : combinent la surveillance de la température et de l'humidité du sol pour aider les agriculteurs à optimiser les programmes d'irrigation.

3.  Capteurs de pH du sol : également utilisés pour surveiller le pH du sol, essentiel à la croissance des cultures.

4.  Capteurs de conductivité électrique du sol (EC ) : évaluent la teneur en sel et les niveaux de nutriments dans le sol.

 Capteurs de qualité de l'eau :

Des capteurs de qualité de l'eau permettent de surveiller la qualité de l'eau d'irrigation, notamment le pH, la turbidité, l'oxygène dissous et les substances nocives. En surveillant la qualité de l'eau, les agriculteurs peuvent s'assurer qu'elle répond aux besoins croissants de l'aquaculture.

Biocapteurs :

Biocapteurs : sont utilisés pour détecter des biomarqueurs tels que les hormones végétales, comme l'acide salicylique.

Capteurs basés sur l'image :

Technologie de reconnaissance d'images : pour détecter les indices de végétation (par exemple NDVI, EVI, GVI) et les signes de ravageurs et de maladies grâce à la reconnaissance d'images.

Autres types de capteurs :

Capteurs de positionnement GPS : utilisés pour localiser précisément les terres agricoles.

Capteurs inertiels : ils jouent un rôle clé dans la conduite automatisée des machines agricoles.

Capteurs LiDAR : pour les mesures de paramètres forestiers et de géométrie cible des arbres fruitiers.

Capteurs de fluorescence : pour la gestion des engrais azotés et la prédiction de la teneur en protéines dans les cultures céréalières.

Réseaux de capteurs sans fil :

Réseaux de capteurs sans fil (WSN) :

Utilisé pour surveiller la teneur en macronutriments des plantes pour la transmission et l'analyse des données en temps réel.

Capteurs multispectraux embarqués sur drone :

Acquérir des images des conditions de croissance des cultures depuis les airs pour analyser la santé et le rendement des cultures.

Capteurs de télédétection par satellite :

Fournir des informations à grande échelle sur les terres agricoles, y compris les conditions de croissance des cultures, l'humidité du sol, etc. 

Capteurs de croissance des plantes :

Ces capteurs surveillent la croissance des plantes, notamment le taux de croissance, la hauteur, la teneur en chlorophylle, etc. En comprenant la croissance des plantes, les agriculteurs peuvent appliquer plus précisément les engrais, la taille et d'autres mesures de gestion pour améliorer le rendement et la qualité des cultures.

Capteur de reconnaissance d'insectes :

Les capteurs de reconnaissance d'insectes peuvent surveiller les types et le nombre d'insectes présents autour des cultures, aidant ainsi les agriculteurs à détecter et à prévenir rapidement les ravageurs et les maladies. Ces capteurs combinent généralement la reconnaissance d'images et l'apprentissage automatique pour permettre une reconnaissance précise des insectes.

Capteurs d'expansion des fruits :

En arboriculture fruitière, des capteurs d'expansion des fruits sont utilisés pour surveiller leur croissance. En enregistrant les variations de taille, les agriculteurs peuvent comprendre leur taux de croissance et leur maturité, afin d'élaborer un plan de récolte adapté.

Dans le domaine de l'agriculture de précision, la technologie des capteurs présente un fort potentiel d'application. Ils peuvent fonctionner de manière autonome, mais aussi s'intégrer parfaitement à des systèmes de gestion agricole complexes. Ces systèmes utilisent la technologie des réseaux sans fil pour connecter des capteurs répartis sur l'ensemble du territoire à une unité de contrôle centrale, créant ainsi un réseau permettant la surveillance et l'analyse des données en temps réel. Cette transformation améliore considérablement l'intelligence et l'affinement de la production agricole, fournit aux agriculteurs une aide à la décision scientifique immédiate et favorise fortement le développement durable de la production agricole.

Grâce à l'intégration de la technologie IoT, ces capteurs ne sont plus des dispositifs isolés, mais des nœuds clés de l'écosystème agricole intelligent. Ils collectent en permanence des données sur l'humidité du sol, la teneur en nutriments, les conditions météorologiques, l'état de croissance des plantes et d'autres aspects. Grâce au traitement et à l'analyse dans le cloud, ils permettent aux agriculteurs de comprendre intuitivement les fondements de leur prise de décision. Ce modèle décisionnel basé sur des données en temps réel améliore non seulement l'efficacité de l'utilisation des ressources, comme la fertilisation précise et l'irrigation à la demande, mais favorise également une gestion agricole respectueuse de l'environnement, notamment grâce à l'alerte précoce et à la lutte précise contre les ravageurs et les maladies.

De plus, le système intégré de capteurs intelligents ne se limite pas au sol, mais s'étend également aux airs. Des drones équipés de capteurs de haute précision, tels que des caméras multispectrales et des imageurs thermiques, sont capables d'effectuer des tâches de surveillance aérienne efficaces, offrant aux agriculteurs une vue d'ensemble de la croissance des cultures, incluant leur état sanitaire, l'évaluation de leur cycle de croissance et l'analyse du terrain et de la géomorphologie. Ce réseau de surveillance tridimensionnel fournit une base de données solide aux agriculteurs pour élaborer une planification agricole à long terme, garantissant ainsi la précision et la durabilité de la production agricole.

En résumé, l'application de la technologie des capteurs dans l'agriculture de précision améliore non seulement la capacité des agriculteurs à contrôler l'environnement actuel des terres agricoles, mais indique également la direction du développement agricole futur et réalise la situation gagnant-gagnant de la productivité agricole et des avantages écologiques grâce à une gestion intelligente et raffinée.