Capteurs intelligents d’humidité du sol :améliorer l’efficacité des exploitations agricoles et les rendements des cultures

Les plantes puisent l’eau et la plupart de leurs nutriments dans le sol. Ces nutriments du sol sont absorbés par les racines des plantes et transférés via un tissu vasculaire appelé « xylème » jusqu’aux feuilles où se produit la photosynthèse. Le sol soutient ainsi l'ensemble du cycle alimentaire en agissant comme une plate-forme initiale pour la production de nourriture non seulement pour les plantes mais aussi pour d'autres créatures vivantes.

Les agriculteurs et les agriculteurs 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 fumier améliore la qualité du sol et un système d'irrigation robuste facilite le contrôle de la teneur en eau.

Les progrès de l’Internet des objets et de la technologie des capteurs ont donné naissance à divers systèmes de détection de l’humidité du sol. En utilisant ces appareils, un agriculteur peut surveiller et gérer la qualité de son sol et choisir une culture adaptée à ses champs. Ces capteurs utilisent différents mécanismes 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 :également appelée niveau d'humidité du sol, il s'agit de la quantité d'eau présente dans une quantité connue de sol à un moment donné. Il est généralement exprimé en pouces d'eau par pied de sol OU en % d'eau en poids ou en volume de sol.
• • Saturation :la saturation fait référence à la teneur en eau du sol lorsque tous les pores du sol sont remplis d'eau. Il s'agit d'un état temporaire dans lequel l'excès d'eau s'écoule du sol sous l'influence de la gravité.
• • Capacité au champ :elle fait référence à la teneur en eau du sol une fois que la gravité a éliminé l'excès d'eau de ses pores. En d'autres termes, il s'agit de la quantité d'eau que le sol peut retenir.
• • Tension d'humidité du sol :également appelée potentiel matriciel du sol, il s'agit de la force avec laquelle l'eau s'accroche au sol. Elle est généralement exprimée en barres.
• • Point de flétrissement permanent (PWP) :le PWP fait référence à la quantité minimale d'eau dans le sol requise par une plante pour ne pas se flétrir. Si la teneur en eau du sol est inférieure au PWP, alors la plante ne peut pas retrouver sa turgescence.
• • Capacité en eau disponible :il s'agit de la quantité d'eau présente pour la croissance des plantes entre la PWP et la capacité du sol au champ. Elle est également appelée eau disponible pour les plantes (PAW) et se mesure 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 dans celui-ci. Le fonctionnement du capteur 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 la modification 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 profondément enfoncées dans le sol. Une onde de paramètre connu traverse ces tiges. Le capteur capte l'onde réfléchie et la quantité d'humidité présente dans le sol est déterminée en fonction des changements dans les paramètres.

Sur la base des paramètres utilisés par le réflectomètre, ils sont classés en trois types différents :

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

2) Transmission dans le domaine temporel (TDT) :

Un transmissomètre dans le domaine temporel est similaire à un TDR, cependant, il est constitué d'une boucle complète dont les deux extrémités sont connectées à une source électrique. Le TDT mesure le temps nécessaire à l'impulsion pour se propager dans la boucle complète une fois enfouie profondément dans le sol. Le temps nécessaire à la propagation de l’impulsion sera plus long pour un sol humide que pour un sol 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 du sol. Il se compose d'un tube de verre rempli d'eau. L'extrémité du tube est munie d'un embout poreux qui s'enfonce 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 matriciels granulaires :

Ce capteur mesure la résistance électrique pour déterminer le niveau d'humidité du sol. Il se compose d'électrodes enfermées dans une matrice granulaire constituée de quartz. Cet appareil est confiné dans une solution de plâtre remplie dans un coffret métallique. Une petite charge électrique traverse les électrodes et la résistance électrique qui les traverse est mesurée. Dans le cas où l'humidité du sol diminue, l'eau du capteur sera extraite par le sol et ainsi la résistance augmentera. Ce changement du niveau de résistance est ensuite utilisé pour estimer la teneur en eau du sol.

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

L’humidité du sol est une caractéristique importante qui facilite la croissance des plantes. Il agit comme un solvant pour différents nutriments présents dans le sol et agit lui-même comme un ingrédient principal pour la photosynthèse. Il régule la température du sol, ce qui assure en outre la floraison de nouvelles plantes.

Mesurer la teneur en eau du sol est donc important pour maximiser le rendement des cultures et garantir sa qualité. Des capteurs d'humidité du sol fonctionnant sur différents mécanismes sont apparus et aident les agriculteurs à rester informés de la qualité du sol de leurs fermes.

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

Matériel utilisé :-

Prix :70 $

Intellia INT G01 - Capteur d'humidité du sol

Intellia INT G01- Le capteur d'humidité du sol (transmetteur) est un instrument de mesure de l'humidité du sol de haute précision et haute sensibilité. Ce produit est une coque métallique, une résistance élevée à la compression, de bonnes performances d'étanchéité ; l'utilisation du principe d'impulsion électromagnétique pour mesurer la constante diélectrique apparente du sol.

Spécifications rapides

Modèle n° INT G01 Principe de surveillance Structure FDR Signal de sortie à 4 broches Alimentation 4-20 mA DC12-24 V Temps de réponse <1 s