Capteurs d'humidité du sol intelligents : booster l'efficacité agricole et les rendements

Les plantes rassemblent l'eau et la plupart de leurs nutriments du sol. Ces nutriments du sol sont absorbés par les racines des plantes et transférés à travers un tissu vasculaire appelé « Xylème » vers les feuilles où la photosynthèse se produit. Le sol soutient ainsi tout le cycle alimentaire en agissant comme une plateforme initiale pour la génération de nourriture non seulement pour les plantes mais aussi pour les autres créatures vivantes.

Les agriculteurs et fermiers connaissent l'importance de maintenir une nutrition et un niveau d'humidité optimaux du sol pour faciliter la croissance des cultures. L'utilisation d'engrais et de fumiers améliore la qualité du sol et un système d'irrigation robuste facilite le contrôle de la teneur en eau.

Les avancées dans l'Internet des Objets et la technologie des capteurs ont donné naissance à divers systèmes de détection d'humidité du sol. En utilisant ces dispositifs, un fermier peut surveiller et gérer la qualité de son sol et choisir une culture adaptée à ses champs. Il existe différents mécanismes que ces capteurs utilisent pour déterminer la teneur en eau du sol. Il est donc important de se familiariser avec les différentes terminologies liées à l'humidité du sol.

Quelques mots-clés associés à l'humidité du sol :

Voici quelques terminologies liées à la mesure de l'humidité du sol :

• • Teneur en eau du sol : Aussi appelée niveau d'humidité du sol, c'est la quantité d'eau présente dans une quantité connue de sol à un moment donné. Elle est généralement exprimée en pouces d'eau par pied de sol OU en % d'eau par poids ou volume de sol.
• • Saturation : La saturation fait référence à la teneur en eau du sol quand tous les pores du sol sont remplis d'eau. C'est un état temporaire car l'eau en excès s'écoule du sol sous l'influence de la gravité.
• • Capacité au champ : Elle fait référence à la teneur en eau du sol après que la gravité a retiré l'excès d'eau de ses pores. En d'autres termes, c'est la quantité d'eau que le sol peut retenir.
• • Tension d'humidité du sol : Aussi appelée potentiel matriciel du sol, c'est la force avec laquelle l'eau s'accroche au sol. Elle est généralement exprimée en bars.
• • Point de flétrissement permanent (PFP) : Le PFP fait référence à la quantité minimale d'eau dans le sol requise par une plante pour ne pas flétrir. Si la teneur en eau du sol est inférieure au PFP, la plante ne peut pas retrouver sa turgescence.
• • Capacité en eau disponible : C'est la quantité d'eau présente pour la croissance de la plante entre le PFP et la capacité au champ du sol. Elle est aussi appelée Eau Disponible pour les Plantes (EDP) et est mesurée en pouces d'eau disponible par pied de sol.

Ces terminologies sont généralement utilisées pour déterminer la teneur en humidité du sol. Différents détecteurs d'humidité du sol utilisent ces terminologies pour indiquer la quantité d'humidité présente. Le fonctionnement des capteurs d'humidité du sol dépend généralement des mécanismes utilisés par les capteurs.

Différents types de capteurs d'humidité du sol :

1) Réflectomètres :

Les capteurs d'humidité du sol utilisant la réflectométrie déterminent la teneur en eau en mesurant le changement d'un paramètre spécifique une fois qu'il est réfléchi par le sol. Dans un réflectomètre, il y a généralement deux ou trois tiges métalliques qui sont profondément insérées dans le sol. Une onde de paramètre connu est passée à travers ces tiges. Le capteur capte l'onde réfléchie et la quantité d'humidité présente dans le sol est déterminée basée sur les changements dans les paramètres.

Basé sur les paramètres utilisés par le réflectomètre, ils sont classés en trois types différents :

• • Réflectomètre à domaine temporel (TDR) : paramètres sont la vitesse et la force de l'onde électromagnétique
• • Réflectomètre à domaine fréquentiel (FDR) : paramètre est la fréquence de l'onde
• • Réflectomètre à domaine d'amplitude (ADR) : paramètres sont la constante diélectrique et la conductivité électrique du sol d'un signal d'impédance.

2) Transmission à domaine temporel (TDT) :

Un transmissomètre à domaine temporel est similaire à un TDR, cependant, il est composé d'une boucle complète où les deux extrémités sont connectées avec une source électrique. Le TDT mesure le temps pris par l'impulsion pour se propager à travers la boucle complète une fois qu'elle est enterrée profondément dans le sol. Le temps pris par l'impulsion pour se propager sera plus long pour un sol humide que sec. En considérant le temps pris par l'impulsion, la quantité d'humidité présente dans le sol est estimée.

3) Tensiomètres :

Un tensiomètre utilise la tension d'humidité du sol pour déterminer la teneur en humidité dans le sol. Il consiste en un tube de verre rempli d'eau. L'extrémité du tube est équipée d'une pointe poreuse qui est insérée profondément dans le sol. Le sol extrait l'eau du tube en raison de la tension d'humidité du sol dès que son humidité diminue. Cela crée un vide dans le tube qui reflète le changement dans la teneur en eau du sol.

4) Capteurs à matrice granulaire :

Ce capteur mesure la résistance électrique pour déterminer le niveau d'humidité dans le sol. Il consiste en des électrodes enfermées dans une matrice granulaire composée de quartz. Cet appareil est confiné dans une solution de gypse remplie dans un boîtier métallique. Une petite charge électrique est passée à travers les électrodes et la résistance électrique à travers elles est mesurée. Si l'humidité dans le sol diminue, l'eau du capteur sera extraite par le sol et ainsi la résistance augmentera. Ce changement dans le niveau de résistance est alors utilisé pour estimer la teneur en eau du sol.

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Un système de gestion d'humidité du sol alimenté par l'IoT :

L'humidité du sol est une caractéristique importante qui facilite la croissance des plantes. Elle agit comme un solvant pour les différents nutriments présents dans le sol et agit elle-même comme un ingrédient principal pour la photosynthèse. Elle régule la température du sol qui assure davantage l'épanouissement de nouvelles plantes.

Mesurer la teneur en eau du sol est donc important pour maximiser le rendement des cultures et assurer leur qualité. Des capteurs d'humidité du sol fonctionnant sur différents mécanismes ont émergé qui aident les fermiers à rester informés sur la qualité du sol de leurs fermes.

Le système de détection d'humidité du sol alimenté par l'IoT est l'une des nombreuses applications de l'IoT agricole. Les données recueillies via les capteurs d'humidité sont transmises via une passerelle vers une plateforme centralisée qui agit comme un centre de commande pour un fermier. En utilisant les données sur cette plateforme, il peut surveiller et gérer différentes opérations agricoles à distance et assurer la qualité et la santé de ses cultures.

Matériel utilisé :-

Prix : 70 $

Capteur d'humidité du sol Intellia INT G01

Le capteur d'humidité du sol Intellia INT G01 (Émetteur) est un instrument de mesure d'humidité du sol de haute précision, haute sensibilité. Ce produit est un boîtier métallique, haute résistance à la compression, bonne performance d'étanchéité ; l'utilisation du principe d'impulsion électromagnétique pour mesurer la constante diélectrique apparente du sol.

Spécifications rapides

Modèle No INT G01 Principe de surveillance FDR Structure 4-pintype Signal de sortie 4-20mA Alimentation DC12-24V Temps de réponse ＜1s