Système d'irrigation utilisant un capteur d'humidité du sol

Optimisation de l'irrigation agricole grâce aux capteurs d'humidité du sol : conservation de l'eau et agriculture efficace 

 Introduction

L'irrigation a toujours été un élément essentiel de la production agricole et de l'entretien des jardins. Cependant, les méthodes d'irrigation traditionnelles présentent plusieurs inconvénients qui ne répondent pas aux exigences de la société moderne. 

L'irrigation traditionnelle repose largement sur l'expérience manuelle, le moment de l'irrigation et le volume d'eau étant déterminés par l'observation visuelle et le jugement subjectif. Les agriculteurs et les paysagistes doivent vérifier fréquemment l'humidité du sol et l'état de croissance des plantes, ce qui demande beaucoup de temps et d'efforts, et dont la précision est difficile à garantir. L'excès d'irrigation est fréquent, entraînant un gaspillage important d'eau et un risque d'engorgement, privant les racines des plantes d'oxygène et pouvant provoquer des maladies. À l'inverse, la sous-irrigation est également un problème courant, entraînant un ralentissement de la croissance des plantes, un mauvais développement, une baisse du rendement des cultures et une dégradation de l'esthétique paysagère. 

De plus, l'irrigation traditionnelle est inefficace et difficile à mettre en œuvre à grande échelle. Dans les grands champs ou jardins, le fonctionnement manuel des équipements d'irrigation est lent et ne permet pas d'assurer une distribution uniforme de l'eau. Une irrigation inégale peut entraîner une croissance végétale variable selon les zones, ce qui affecte l'efficacité globale de la production et l'esthétique du paysage. 

Le système d'irrigation intelligent, basé sur des capteurs d'humidité du sol , offre une solution efficace et écologique pour l'agriculture moderne. Cet article présente le principe de fonctionnement, les avantages et les modèles de capteurs recommandés pour les systèmes d'irrigation, offrant ainsi des conseils pratiques aux praticiens agricoles.

 Principe de fonctionnement des systèmes d'irrigation par capteur d'humidité du sol

Un système d’irrigation intelligent se compose de trois éléments principaux : 

1. Capteurs : Les capteurs d'humidité du sol mesurent la teneur en eau à différentes profondeurs et fournissent des données précises sur l'humidité du sol. De plus, les capteurs météorologiques collectent des informations environnementales telles que la température, l'humidité, les précipitations, la luminosité et la vitesse du vent, fournissant des données essentielles pour les décisions d'irrigation.

2. Contrôleur : Véritable cerveau du système, le contrôleur analyse les données des capteurs et calcule les besoins en eau des cultures en fonction de facteurs tels que le stade de croissance, le type de sol et les conditions météorologiques. Lorsque l'humidité du sol descend en dessous d'un seuil défini, le contrôleur déclenche automatiquement le système d'irrigation.

3. Actionneurs : Ils comprennent des pompes à eau, des électrovannes et des arroseurs, qui exécutent le plan d'irrigation. L'eau est distribuée avec précision par irrigation goutte à goutte, micro-aspersion ou irrigation souterraine pour assurer une répartition uniforme de l'humidité.

Ce système en boucle fermée réduit efficacement le gaspillage d’eau, minimise le travail manuel et s’adapte aux conditions environnementales changeantes, ce qui le rend parfaitement adapté aux besoins agricoles modernes.

 Composants de base

1. Couche de détection de données :

   - Surveillance du sol : Capteurs d'humidité du sol (surveillance en couches à des profondeurs telles que 10 cm/30 cm/60 cm).

   - Capteurs de conductivité du sol (EC) : évaluation des risques d'accumulation de sel.

   - Surveillance Météorologique et Environnementale : Petites stations météorologiques (pluviométrie, évaporation, température, humidité, vitesse du vent).

   - Capteurs physiologiques des plantes : Débitmètres de tige, capteurs d'humidité foliaire.

2. Couche d’analyse des décisions :

   - Modèle des besoins en eau des cultures : basé sur le type de culture, le stade de croissance et la profondeur des racines pour calculer les besoins en eau, combiné aux prévisions météorologiques pour les besoins futurs en eau (par exemple, les alertes de sécheresse).

3. Couche de contrôle d'exécution :

   - Matériel d'irrigation : Goutte-à-goutte/micro-asperseurs (économes en eau, précis à la zone racinaire).

   - Vannes intelligentes : Contrôle de zone pour ajuster la distribution de l'eau en fonction des différents besoins du terrain.

   - Machines d'intégration eau-engrais : ajustez la concentration du liquide nutritif selon les besoins.

   - Méthodes de contrôle : Mode automatique (irrigation déclenchée par capteur), intervention manuelle à distance (via application mobile ou plateforme Web).

4. Gestion des sources d’eau et des canalisations :

   - Système de récupération des eaux de pluie, filtres de qualité de l'eau (pour éviter le colmatage des goutteurs).

   - Capteurs de pression + pompes à fréquence variable (pour maintenir une pression stable dans le pipeline).

 Types de technologies

1. Système d'irrigation goutte à goutte/micro-irrigation : Convient aux arbres fruitiers, aux légumes et autres cultures commerciales, permettant d'économiser de l'eau de 30 à 60 %.

2. Système d'irrigation par aspersion : pour les grandes cultures (comme le blé, le maïs), en utilisant des machines d'arrosage mobiles ou des arroseurs fixes pour la couverture.

3. Irrigation souterraine : tuyaux enterrés mouillant directement les zones racinaires, réduisant ainsi les pertes par évaporation.

4. Irrigation intelligente à débit variable (VRI) : combine les cartes SIG et les différences d'humidité du sol pour réguler la distribution de l'eau dans le même champ.

 Avantages des systèmes d'irrigation par capteur d'humidité du sol 

1. Conservation de l'eau : Par rapport à l'irrigation traditionnelle, les systèmes d'irrigation intelligents peuvent améliorer l'efficacité d'utilisation de l'eau de 20 à 30 %. En surveillant l'humidité du sol en temps réel, le système garantit que les cultures reçoivent la quantité d'eau optimale, évitant ainsi la surirrigation et le gaspillage par ruissellement. Ceci est particulièrement important dans les régions où l'eau est rare. 

2. Amélioration de la santé des sols : Une irrigation excessive peut entraîner une salinisation ou un compactage des sols, tandis qu'une irrigation insuffisante peut provoquer un stress hydrique. Les systèmes d'irrigation intelligents maintiennent une humidité stable du sol, favorisent l'activité microbienne et l'absorption des nutriments, améliorent la fertilité des sols et garantissent une productivité à long terme. 

3. Réduction de la pollution environnementale : L'irrigation traditionnelle entraîne souvent une pollution des plans d'eau par le ruissellement en raison d'une utilisation excessive d'engrais et de pesticides. L'irrigation intelligente réduit le ruissellement chimique grâce à une application précise de l'eau et des engrais, protégeant ainsi les plans d'eau environnants et l'écosystème. 

4. Consommation énergétique réduite : Le système intelligent optimise le temps de fonctionnement et la puissance de la pompe en fonction des besoins réels, réduisant ainsi le gaspillage d'énergie. L'automatisation réduit également les coûts de main-d'œuvre et améliore l'efficacité de l'irrigation. 

5. Flexibilité et évolutivité : Qu'il s'agisse de petites exploitations familiales ou de grandes exploitations commerciales, le système d'irrigation intelligent s'adapte à différentes cultures et à différents terrains. Il peut être intégré à des dispositifs d'irrigation goutte-à-goutte, par aspersion ou souterrains, ce qui le rend idéal pour les vergers, les vignobles, les cultures céréalières et les aménagements paysagers urbains. 

Les systèmes d'irrigation de précision sont des solutions modernes de gestion de l'eau agricole basées sur des données environnementales en temps réel, les besoins en eau des cultures et des technologies de contrôle intelligentes. En ajustant dynamiquement les volumes, le calendrier et les méthodes d'irrigation, ces systèmes optimisent l'utilisation de l'eau et maximisent le rendement des cultures. L'objectif principal est de réduire le gaspillage, d'éviter la surirrigation (par exemple, la salinisation des sols) et de s'adapter aux changements climatiques, ce qui en fait une pratique clé pour une agriculture intelligente et un développement durable. 

 Capteurs d'humidité du sol recommandés : produits Niubol 

Pour répondre aux besoins d'irrigation de précision, Niubol propose deux capteurs d'humidité du sol hautes performances , alliant fiabilité et durabilité : 

Capteur de température et d'humidité du sol Niubol NBL-S-TM

- Caractéristiques:

  - Mesure simultanément l'humidité et la température du sol.

  - Électrodes en alliage résistant à la corrosion, résistantes aux chocs, adaptées à une utilisation à long terme.

  - Conception étanche IP68, peut être enterré dans le sol ou dans l'eau pour une surveillance dynamique.

  - Utilise la technologie FDR (Frequency Domain Reflectometry), réponse rapide, haute précision.

  - Prend en charge les protocoles RS485 et Modbus pour une intégration système facile.

- Paramètres techniques :

  - Plage de mesure de l'humidité : 0-100 % HR, précision : ± 5 %

  - Plage de mesure de température : -40°C à 80°C, précision : ±0,5°C

  - Alimentation : DC 5V-24V

  - Dimensions : 45 x 15 x 135 mm, longueur de l'électrode : 50 mm

- Scénarios d'application : Convient aux serres, vergers, pâturages et expériences de recherche.

Capteur de température et d'humidité du sol Niubol NBL-S-THR

- Caractéristiques:

  - Utilise la technologie d'impulsions d'ondes électromagnétiques pour mesurer l'humidité et la température du sol avec des données stables.

  - Non affecté par les engrais ou les ions métalliques présents dans le sol, fournissant des données fiables.

  - Prend en charge plusieurs méthodes de sortie (RS485, 4-20 mA, 0-5 V), offrant une grande flexibilité.

  - Niveau de protection IP68, adapté aux environnements de terrain difficiles.

  - Faible consommation d'énergie (0,3 W), économie d'énergie et respect de l'environnement.

- Paramètres techniques :

  - Plage de mesure de l'humidité : 0-100 % HR, précision : ± 3 %

  - Plage de mesure de température : -50°C à 100°C, précision : ±0,5°C

  - Alimentation : DC 12-24V

  - Environnement de fonctionnement : -40°C à 80°C

- Scénarios d'application : Convient à la culture de légumes, à l'irrigation économe en eau, à la gestion des serres et aux tests rapides des sols.

 Scénarios d'application

1. Régions arides et semi-arides : contrôle précis de l’eau pour faire face à la pénurie d’eau (par exemple, l’agriculture dans le désert en Israël).

2. Agriculture en serre : Contrôle environnemental lié au sein des serres ou des tunnels (par exemple, ventilation automatique après irrigation).

3. Terrains en pente et champs en terrasses : goutteurs à compensation de pression adaptés aux différences d'élévation du terrain, assurant une distribution uniforme de l'eau.

4. Amélioration des sols salins-alcalins : lessivage dynamique des sels en fonction des valeurs de CE du sol pour éviter les dommages causés par la salinité.

5. Aménagement paysager urbain et jardins : Irrigation par aspersion intelligente, segmentée par espèces végétales, réduisant la pression de l'eau municipale.

 Cas d'application concrets 

À l'échelle mondiale, les systèmes d'irrigation par capteurs d'humidité du sol transforment les méthodes de production agricole. Dans les régions sèches comme l'Australie et la Californie, les systèmes d'irrigation intelligents ont permis d'augmenter l'efficacité de l'utilisation de l'eau jusqu'à 40 %, aidant les agriculteurs à maintenir des rendements élevés malgré des ressources en eau limitées. En agriculture sous serre, les capteurs associés à l'irrigation goutte à goutte ont amélioré la qualité des cultures à forte valeur ajoutée (comme les tomates et les fraises). Les projets d'aménagement paysager urbain ont également bénéficié de l'irrigation automatisée, réduisant ainsi les coûts de l'eau tout en préservant la beauté des espaces verts publics.

Précautions d'application 

Bien que les systèmes d’irrigation intelligents offrent des avantages significatifs, les agriculteurs doivent prêter attention aux points suivants lors du déploiement : 

Étalonnage du capteur : différents types de sols (par exemple, les sols argileux et sableux) peuvent affecter la précision des capteurs et un étalonnage régulier est nécessaire.

Investissement initial : les capteurs et systèmes de haute qualité nécessitent un investissement initial, mais les économies d’eau à long terme et la réduction de la main-d’œuvre peuvent compenser le coût.

Assurance de l'alimentation électrique : dans les zones reculées, les capteurs alimentés par l'énergie solaire peuvent assurer un fonctionnement continu, mais des batteries de secours doivent être fournies pour gérer les conditions météorologiques pluvieuses.

Maintenance de l'appareil : un nettoyage et une inspection réguliers des capteurs sont nécessaires pour éviter les divergences de données et assurer la stabilité à long terme du système.

Conclusion

La fonction principale des stations de surveillance de l'humidité du sol est « détection précise et prise de décision intelligente ». L'équipement est équipé de capteurs de haute précision capables de surveiller l'humidité du sol à différentes profondeurs (par exemple, 10 cm, 30 cm et 50 cm) et d'enregistrer simultanément la température, la conductivité électrique et d'autres données. Par exemple, dans la culture du maïs, lorsque le taux d'humidité dans la zone racinaire descend sous le seuil, le système déclenche un rappel d'irrigation. Dans la culture des arbres fruitiers, les variations de température permettent d'anticiper les risques de gel et de prendre des mesures préventives. Toutes les données sont transmises sans fil au cloud, et les agriculteurs peuvent consulter l'historique des courbes et l'état en temps réel à tout moment via une application mobile. 

Par rapport aux méthodes d'irrigation traditionnelles, l'avantage des stations de surveillance de l'humidité du sol réside dans la gestion de l'offre et de la demande et dans la préservation des ressources. L'irrigation manuelle entraîne souvent un arrosage excessif du sol en surface, tandis que les couches profondes restent sèches, faute de surveillance de l'humidité en profondeur. Cependant, le système permet de localiser avec précision les zones déficitaires en eau, évitant ainsi l'irrigation par inondation. Par exemple, dans les serres maraîchères, associée à un système d'irrigation goutte à goutte, la station de surveillance peut améliorer l'efficacité des économies d'eau de plus de 40 %. Dans les régions agricoles pluviales, les agriculteurs peuvent choisir le meilleur moment pour l'irrigation en surveillant la dynamique de l'humidité du sol, réduisant ainsi l'évaporation inefficace. De plus, le système prend en charge la mise en réseau multi-sites, ce qui permet une gestion différenciée de l'irrigation selon les parcelles. 

D'un point de vue technique, la station de surveillance de l'humidité du sol est conçue pour allier praticité et durabilité. Les capteurs utilisent la technologie FDR (réflectométrie dans le domaine fréquentiel), offrant une excellente résistance aux interférences et un taux d'erreur de données inférieur à 3 %. La coque extérieure est en plastique technique haute résistance, résistant à la corrosion et à la pression, ce qui la rend adaptée aux environnements de terrain complexes. Le système fonctionne en mode solaire ou sur batterie, garantissant un fonctionnement stable pendant plus de 30 jours, même par temps de pluie continue. La transmission des données utilise les réseaux LoRa ou 4G pour garantir la stabilité du signal dans les zones reculées. De plus, certains appareils sont équipés d'alarmes de seuil, qui envoient automatiquement des alertes en cas d'humidité anormale du sol. 

Toutefois, lors du choix des stations de surveillance de l'humidité du sol, les agriculteurs doivent également prêter attention à quelques points : tout d'abord, choisir la profondeur d'installation du capteur en fonction de la profondeur des racines de la culture. Pour les cultures à racines superficielles (comme les fraisiers), la profondeur de 10 à 20 cm doit être surveillée, tandis que pour les cultures à racines profondes (comme les arbres fruitiers), la profondeur doit être de 30 à 50 cm. Ensuite, il convient de prêter attention aux capacités d'interprétation des données. Certains appareils permettent de visualiser les niveaux d'humidité (par exemple, sec, adapté ou trop humide), ce qui abaisse le seuil d'utilisation. Enfin, le service après-vente est également important. Un étalonnage régulier des capteurs et un entretien régulier des appareils garantissent une précision à long terme. 

Les capteurs Niubol NBL-S-TM et NBL-S-THR offrent aux agriculteurs des outils fiables qui contribuent à économiser les ressources en eau, à améliorer la santé des sols et à accroître les rendements des cultures. Face aux pénuries d'eau et au changement climatique croissant, les systèmes d'irrigation intelligents constituent une étape cruciale vers la sécurité alimentaire et la protection de l'environnement. En adoptant cette technologie, votre exploitation évoluera vers un avenir plus efficace et durable.

Fiche technique du capteur d'humidité du sol  :

1. Fiche technique du capteur de température et d'humidité du sol NBL-S-THR

NBL-S-THR-Capteurs-de-température-et-d'humidité-du-sol-Manuel-d'instructions-V4.0.pdf

2. Fiche technique du capteur de température et d'humidité du sol NBL-S-TMC

NBL-S-TMC-Capteur de température et d'humidité du sol et de conductivité.pdf

3.  Fiche technique du capteur de température et d'humidité du sol NBL-S-TM

NBL-S-TM-Capteur-de-température-et-d'humidité-du-sol-Manuel-d'instructions-4.0.pdf

4. Capteur intégré de température, d'humidité , de conductivité et de salinité du sol NBL-S-TMCS 

Capteur de température, d'humidité, de conductivité et de salinité du sol NBL-S-TMCS.pdf