Un regard approfondi sur l'IoT dans l'agriculture et les solutions d'agriculture intelligente

L'agriculture et l'industrie agricole s'appuient sur des idées innovantes et des avancées technologiques pour aider à augmenter les rendements et à mieux allouer les ressources. La fin du 19e siècle et le 20e siècle ont apporté un certain nombre d'innovations mécaniques, comme les tracteurs et les moissonneuses. Aujourd'hui, l'Internet des objets (IoT) est l'un des moteurs de l'augmentation de la production agricole à moindre coût , ce qui laisse la porte grande ouverte aux ingénieurs cherchant à mettre sur le marché une solution agricole intelligente ou un capteur agricole IoT.

Les applications de l'Internet des objets dans l'agriculture incluent le suivi des actifs tels que les véhicules agricoles, la surveillance du bétail, la surveillance du stockage et bien plus encore. Par exemple :

• Les capteurs de bétail peuvent avertir les éleveurs lorsque des animaux se sont éloignés du troupeau afin que les employés du ranch puissent les rassembler.
• Les capteurs de sol peuvent alerter les agriculteurs de conditions irrégulières telles qu'une acidité élevée, ce qui leur donne le temps de résoudre le problème et de produire de meilleures récoltes.
• Les tracteurs autonomes peuvent être contrôlés à distance, ce qui permet de réaliser d'importantes économies sur les coûts de main-d'œuvre.

Les prochaines années verront une utilisation croissante de ces technologies et d'autres technologies agricoles intelligentes. En fait, les installations d'appareils IoT dans le monde agricole devraient connaître un taux de croissance annuel composé de 20 %. Et selon un rapport de Machina Research de janvier 2016, le nombre d'appareils agricoles connectés devrait passer de 13 millions fin 2014 à 225 millions d'ici 2024.

Vous cherchez un aperçu de la mise en œuvre de la technologie dont vous avez besoin pour votre solution d'agriculture intelligente ?

Ci-dessous, nous avons décrit trois cas d'utilisation génériques de l'agriculture IoT et sept applications agricoles IoT déjà sur le marché qui permettent aux agriculteurs et aux éleveurs de collecter des données significatives. De plus, nous vous guiderons à travers cinq questions techniques que vous devriez considérer avant de finaliser votre solution d'agriculture intelligente.

IoT dans l'agriculture :cas d'utilisation

Suivi du bétail

Grâce à la surveillance du bétail, les éleveurs peuvent utiliser des applications IoT sans fil pour collecter des données concernant la santé, le bien-être et l'emplacement de leur bétail. Ces informations leur permettent d'économiser de l'argent de deux manières :

1. Il permet d'identifier les animaux malades afin qu'ils puissent être retirés du troupeau, empêchant ainsi la propagation de la maladie.
2. Cela réduit les coûts de main-d'œuvre car les éleveurs peuvent identifier où se trouve leur bétail.

Il existe des défis spécifiques lors de l'instrumentation du bétail avec des capteurs. Concrètement, il est assez difficile d'équiper le bétail d'un collier. Une autre option consiste à utiliser un bolus sans fil modernisé dans l'estomac de la vache, qui peut communiquer via Bluetooth avec une étiquette d'oreille.

Un autre défi potentiel auquel les éleveurs sont confrontés lors de la mise en œuvre d'une solution IoT consiste à sélectionner une technologie sans fil avec suffisamment de batterie pour durer toute la vie de l'animal. Une vache de boucherie, par exemple, vit 15 mois ou plus, et bien que certaines technologies qui utilisent un réseau maillé ne gèrent probablement pas ce type d'autonomie de la batterie, Symphony Link peut facilement se connecter pendant cette durée sans beaucoup d'infrastructure autour du ranch pour connectez tous les appareils.

Surveillance de la conservation

Bien qu'il ne relève pas strictement de la rubrique « agriculture », la surveillance des rhinocéros en voie de disparition est l'un des cas d'utilisation les plus intéressants de l'IoT pour les animaux. Savoir où se trouvent les rhinocéros dans les installations de gros gibier peut aider les écologistes à les protéger des braconniers.

Comme on peut l'imaginer, coller un rhinocéros n'est pas facile et nous avons constaté que cela ne réussissait pas souvent. Les colliers sont arrachés pendant les combats, et ils sont connus pour provoquer des changements de comportement chez les rhinocéros. Pour surmonter ces obstacles, nous étudions actuellement l'idée de placer des appareils Symphony Link à l'intérieur d'une corne de rhinocéros.

Surveillance des plantes et des sols pour l'agriculture de précision

La surveillance des conditions des plantes et du sol est un cas d'utilisation simple, mais elle peut conduire à un retour sur investissement fantastique pour les agriculteurs. Nous avons vu plusieurs utilisations intéressantes de l'IoT agricole dans cet espace :

1. Détection de l'humidité et des nutriments du sol.
2. Contrôler l'utilisation de l'eau pour une croissance optimale des plantes.
3. Détermination de profils d'engrais personnalisés en fonction de la chimie du sol.
4. Détermination du moment optimal pour planter et récolter.
5. Rapport sur les conditions météorologiques.

Étant donné que les capteurs dans tous les cas d'utilisation ci-dessus sont proches du sol, l'utilisation d'un réseau maillé peut être difficile. Il n'y a tout simplement pas assez de budget de liens. Mais les topologies en étoile comme Symphony Link sont idéales, car un point d'accès peut communiquer avec plusieurs capteurs distants de 20 à 100 kilomètres carrés.

Bien que ces études de cas génériques donnent un aperçu de la façon dont l'IoT dans l'agriculture peut être utile à la communauté agricole, il est également important de comprendre quels projets et applications agricoles IoT ont déjà été développés :

7 projets et applications agricoles IoT intéressants

1. Système de surveillance des sols de Cropx

Cropx produit des systèmes matériels et logiciels qui mesurent l'humidité, la température et la conductivité électrique dans le sol. Leur système indique aux agriculteurs quand et combien irriguer.

2. Surveillance des capteurs sans fil de TempuTech

TempuTech a constaté un besoin de sécurité accrue dans le stockage agricole. Les silos et les élévateurs à grains peuvent être des endroits dangereux, avec des bandes transporteuses qui peuvent prendre feu et une accumulation de poussière qui peut être explosive. L'utilisation de capteurs pour suivre les dangers est d'une grande valeur. Avec Equipment Insight de GE, TempuTech a créé un moyen de connecter des capteurs sans fil et d'aider les agriculteurs à comprendre les données de leurs silos et silos à grains. À l'aide de cette plate-forme, les fabricants peuvent établir des normes de performance de base et définir des conditions d'alerte et d'alarme liées à la température, aux vibrations, à l'humidité et à d'autres conditions.

3. L'équipement intelligent de CLAAS

CLAAS est l'un des principaux fabricants mondiaux de matériel agricole. Les agriculteurs peuvent utiliser les équipements CLAAS sur pilote automatique, recevoir des conseils sur la manière d'améliorer le flux de récolte et de minimiser les pertes de céréales, ou d'optimiser automatiquement les performances de l'équipement. L'entreprise s'est associée à 365FarmNet, un programme qui permet aux agriculteurs de gérer l'ensemble de leur exploitation agricole sur un ordinateur ou un appareil mobile. Le système collecte des données et en fait un usage significatif grâce à la cartographie des champs, à la planification de la fertilisation, à l'équilibre des éléments nutritifs et aux programmes de calendrier et de planification.

4. Plateforme de données de drones de PrecisionHawk

PrecisionHawk a créé un drone autonome qui collecte des données de haute qualité grâce à une série de capteurs utilisés pour l'arpentage, la cartographie et l'imagerie des terres agricoles. Il s'agit essentiellement d'un drone qui effectue des observations et une surveillance en vol. Avant d'envoyer le drone dans les airs, les agriculteurs lui indiquent quel champ étudier et choisissent une résolution au sol ou une altitude. Chaque drone peut détecter les conditions météorologiques à l'aide de l'intelligence artificielle. Il choisit donc la meilleure trajectoire de vol en fonction de facteurs tels que la vitesse du vent ou la pression atmosphérique. Pendant le vol, le drone collecte des images visuelles, thermiques et multispectrales; puis il atterrit au même endroit où il a décollé. (Maintenant, c'est un outil d'agriculture Internet des objets cool et utile !)

5. Labyrinthe de maïs de Precision Planting

Radar Family Farms a commencé comme une ferme de citrouilles dans les années 1990 et propose aujourd'hui un labyrinthe de maïs de 10 acres aux visiteurs chaque automne. Au début, la famille a créé le labyrinthe en plantant les 10 acres de maïs, puis en engageant une entreprise pour tondre la forme du labyrinthe. C'était un gaspillage de semences et un gaspillage d'argent. En utilisant la technologie Precision Planting, ils sont désormais capables de planter sous la forme d'une carte, ce qu'ils pensent qu'aucune autre ferme aux États-Unis ne fait.

6. Réseau Libelium de TeamDev pour la qualité des cultures de tabac

Le tabac est une grande industrie en Italie et nécessite certaines exigences environnementales et climatiques pour une croissance optimale. En réponse à ce problème, une société italienne de logiciels, TeamDev, a déployé la plate-forme Waspmote Plug &Sense de Libelium pour collecter des données sur les conditions météorologiques susceptibles d'affecter les cultures de tabac. Cette technique peut être utilisée par les producteurs de tabac pour optimiser leurs récoltes dans des conditions généralement peu propices à la culture du tabac.

7. Les vaches connectées de JMB Amérique du Nord

JMB North America a mis sur le marché une solution IoT qui aide les éleveurs à surveiller les vaches gestantes qui se préparent à mettre bas. Un capteur alimenté par batterie est expulsé de la génisse lorsque ses eaux se brisent, ce qui envoie une notification à l'éleveur ou au gestionnaire de troupeau. Le capteur permet aux éleveurs d'être plus concentrés sur le temps passé avec les génisses gravides.

5 questions d'ingénierie à considérer avant de concevoir votre solution d'agriculture intelligente

Comme le montrent les exemples ci-dessus, il existe une grande variété de cas d'utilisation de l'agriculture IoT pour couvrir une ménagerie de problèmes d'agriculture et d'élevage. Si vous concevez une solution d'agriculture intelligente, vous devez garder à l'esprit des domaines spécifiques lorsque vous développez votre produit.

1. Que surveillera votre application ?

Les agriculteurs, les agronomes et les producteurs d'aliments industriels recherchent des solutions IoT pour augmenter l'efficacité et les rendements et réduire les pertes et les vols. En d'autres termes, ils cherchent à optimiser les ressources et à réduire les coûts. Tout ce que l'utilisateur final surveillera doit être au centre de la conception de l'application.

Par exemple, un producteur de maïs peut être principalement concerné par l'utilisation de l'eau. Il ne veut pas utiliser trop d'eau, mais il doit également s'assurer que suffisamment d'eau arrive là où elle est nécessaire. La surveillance en temps réel, en revanche, peut aider un éleveur à localiser une vache malade dans le troupeau avant qu'elle ne contamine le reste des animaux. Faire cela réduira considérablement les pertes de bétail et réduira les coûts associés à l'achat d'antibiotiques nécessaires pour traiter un grand groupe.

2. Quelle est la portée sans fil nécessaire ?

La distance que les données doivent parcourir a un impact énorme sur le type de technologie à utiliser. Si vous mesuriez quelque chose à 10 mètres de distance, vous n'utiliseriez pas la même technologie que celle que vous utiliseriez pour quelque chose à 1 500 mètres de distance.

Pour les courtes distances, vous pouvez utiliser l'identification par radiofréquence (RFID) ou la communication en champ proche (NFC), ce qui est courant dans les téléphones portables. NFC ou RFID peuvent être utilisés si vous étiquetez un sac d'alimentation et avez besoin de savoir combien de livres de graines de soja se trouvent dans chaque sac.

Si vous envoyez des données à un objet situé à 10 mètres ou plus près, Bluetooth ou Bluetooth Low Energy (BLE) peuvent être de bonnes options. Un bon exemple de cela serait la conception d'une étiquette d'oreille Bluetooth pour les porcs vivant dans une petite zone, qui indiquerait à un utilisateur final l'âge des porcs et des informations importantes à leur sujet.

Si votre application doit envoyer des données sur des centaines, voire des milliers de mètres, vous pouvez envisager des options de réseau étendu (LPWAN) à faible consommation d'énergie. Quelques exemples incluent Symphony Link ou d'autres technologies sub-GHz. Une application sur ce type de réseau peut être utilisée pour mesurer l'humidité du sol dans les champs ou pour trouver et suivre le bétail pendant qu'il paît. Ce type d'application est également idéal pour surveiller les fermes piscicoles qui ont de grandes zones d'aquaculture clôturées et sont difficiles d'accès.

3. D'où vient la source d'alimentation ?

Il existe une corrélation très étroite entre la durée de vie de la batterie et la portée. Un capteur très éloigné demande plus d'énergie pour faire passer des informations d'un point à un autre. Pour contourner ce problème, les créateurs de produits IoT conçoivent souvent des applications pour envoyer beaucoup moins de données (ou envoyer des données moins fréquemment) afin d'économiser sur les coûts et l'énergie.

Vous devrez donc déterminer d'où votre application de capteur sera alimentée. Étant donné que la plupart de l'agriculture IoT est généralement à l'extérieur ou répartie sur une grande surface, vous devrez envisager une application à faible consommation d'énergie. Sinon, le service et l'entretien de nombreux capteurs distants seront écrasants pour l'utilisateur final.

4. À quelle fréquence l'utilisateur final doit-il collecter des données ?

Vous pouvez penser que plus un capteur peut envoyer de paquets de données, mieux c'est, mais ce n'est pas nécessairement le cas. Le nombre de paquets de données nécessaires dépend de nombreux facteurs différents, notamment l'application de l'utilisateur final et l'environnement local.

Par exemple, si un agriculteur dispose d'un capteur d'humidité dans un champ de pommes de terre éloigné, il n'a probablement pas besoin de collecter des informations toutes les deux secondes. Une ou deux fois par jour est probablement suffisante, ce qui signifie que la durée de vie de la batterie sera bien plus longue.

D'un autre côté, une application utilisée pour envoyer des coordonnées GPS et d'autres informations glanées par un tracteur pourrait facilement renvoyer des paquets de données presque constants à la passerelle. Après tout, un tracteur offre une source d'alimentation parfaite (et presque illimitée), de sorte que de grandes quantités de données ou de flux vidéo peuvent être envoyées sans obstruer le réseau. Vous pouvez voir en quoi cela est très différent de notre exemple de capteur d'humidité, qui n'a pas de source d'alimentation constante.

Un autre exemple est une comparaison du nivellement des réservoirs et de l'irrigation. De nombreuses fermes ont de grands réservoirs qui contiennent des engrais, du carburant ou des aliments pour le bétail. Il est probablement inutile de surveiller les niveaux de ces réservoirs plus d'une fois par jour. D'un autre côté, lorsque l'irrigation est activée, des mises à jour continues peuvent garantir que les bonnes quantités d'eau sont libérées et qu'il n'y a pas de fuite.

Tout cela pour dire :avant de créer une application agricole M2M, assurez-vous de considérer la quantité de données trop importante.

5. Quels types de capteurs sont nécessaires et comment seront-ils interfacés ?

Chaque technologie de détection sans fil est différente, vous devrez donc déterminer celles que vous allez utiliser et comment vous vous y connecterez avant de commencer. Certains capteurs, comme les capteurs d'humidité, sont intégrés et nécessitent des microcontrôleurs pour s'interfacer. Créer le capteur et l'imperméabiliser est un défi d'ingénierie qui devra être relevé.

Le positionnement du capteur pour un chemin de communication optimal est un autre défi technique. Si les capteurs sont placés dans un verger d'orangers, les arbres peuvent interférer si les antennes ne sont pas montées correctement. Ce n'est évidemment pas un défi aussi important si une antenne est montée dans un champ de fraises.

En conclusion, n'oubliez pas ceci :la technologie que vous intégrez à votre application agricole IoT ne doit pas être un obstacle à ce que l'utilisateur final essaie de mesurer. Assurez-vous donc de bien comprendre ce que votre utilisateur final doit mesurer, puis choisissez une technologie solide sur laquelle s'appuyer pour diffuser ces informations.

Mettons sur le marché votre application agricole IoT.

Parce qu'elles ne dépendent pas de connexions Wi-Fi ou 3G tierces, les options de connectivité LPWA (Low Power Wide Area) telles que Symphony Link bénéficient d'une plus grande fiabilité et d'une évolutivité du réseau, même dans une vaste entreprise agricole. Téléchargez la brochure ci-dessous pour en savoir plus sur la façon dont Symphony Link peut vous aider à connecter votre application agricole IoT. Si vous avez des questions, parlons-en.