Brevet FR2691608A1 — publié le 19931203

SYSTEME D'ARROSAGE OPTIMISE POUR CULTURES ET ESPACES VERTS La présente invention a pour objet un système d'arrosage optimise pour cultures et espaces verts. I1 peut convenir à tous les types de cultures, quelles que soient leur importance, des plantes en pots aux exploitations agricoles de grandes dimensions, et est applicable à tous les systèmes d'irrigation, aspertion, goutte-à-goutte, subirrigation, etc. Les systèmes d'arrosage automatisés réalisés à ce jour sont tous assimilables à des programmateurs horaires. Les plus complexes estiment à I1 avance, de façon empirique, les besoins des plantes et modifient les durées d'arrosage. Ces systèmes admettent une marge d'erreur importante, et pour éviter toute carence, sont programmés de façon pesssimiste. L'arrosage souvent trop important qui en résulte entraîne le iessivage du sol et le maintien d'une humidite trop élevée. Cela a pour consequence l'apauvrissement du sol et la prolifération des maladies auxquelles il faut palier en augmentant l'épandage d'engrais et de pesticides. Conscients du fonctionnement aléatoire de leurs produits, les fabricants de régulateurs d'arrosage ont accru le nombre de paramètres estimes (évapotranspiration, conditions météorlogiques sur les différents sites, débits des electrovannes, etc). Le traitement de ces donnees, sur ordinateur central, nécessite d'importantes liaisons informatiques limitant la fiabilité. L'augmentation du niveau de complexité a, en quelques années, fait croître le cout total des installations de façon exponentielle (achat et maintenance). Le système selon la présente invention supprime tous ces inconvenients. En effet, il permet d'obtenir la régulation au plus juste de l'apport en eau et présente plusieurs avantages importants: - Amélioration du rendement des cultures, - Elimination des asphyxies racinaires dues aux excès d'eau, - Réduction de la consommation d'eau, - Reduction des apports d'engrais de pesticides et autres, - Réduction des pollutions dues aux écoulements de ces produits dans les nappes phréatiques. I1 est constitué par la combinaison d'un ou plusieurs capteurs capacitifs enfoncés dans le sol et reliés à une unité électronique arrêtant l'arrosage des qu'il n'y a plus de variation de leur capacité, la valeur maximale de cette capacité étant mémorisée à chaque arrosage et utilisée pour déterminer une capacité de réarrosage, un nouvel arrosage étant déclenché lorsque la capacité du ou des capteurs atteint cette capacité. La description détaillée ci-après se rapporte à un exemple non limitatif d'une des formes de réalisation de l'objet de l'invention et se réfere au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une représentation du pourcentage d'humidité ( Ht ) pour les trois états de l'eau dans le sol, définis par les points suivants: - Hst Point de saturation - Hcr Point de ressuyage - Hmini Minimum de l'eau facilement utilisable par la plante - Hf 1 Point de flétrissement. La zone 1 entre Hst et Hcr correspond à l'eau de saturation, superflue La zone 2 entre Hcr et Hmini est la réserve facilement utilisable par la plante: RFU. La zone 3 ajoutée à la zone 2 représente la reserve utile R.U. La zone 4 est la partie de l'eau inutilisable par la plante. La figure 2 illustre par une série de courbes la variation de la capacité en eau ( H ) d'un sol en fonction de sa texture ( T ). La figure 3 représente le profil hydrique de la redistribution de l'eau en indiquant la variation d'humidité ( H ) en fonction de la profondeur ( P ) du sol. Le procéde selon l'invention est basé sur un concept d'arrosage par optimisation de la rétention d'eau. I1 a pour but d'améliorer le rendement des arrosages de cultures et espaces verts par la modification fondamentale du regime de régulation. Pour conserver de bonnes conditions de croissance de la plante, il est nécessaire qu'elle ait constamment la possibilité de puiser dans la réserve facilement utilisable RFU (2, figure 1). Le principe de l'invention est de réaliser un asservissement en boucle fermée d'un seul parametre: la quantité d'eau. I1 consiste à maintenir l'humidité entre le point de ressuyage Hcr et la quantité minimale d'eau facilement utilisable Hmini, avec Hmini compris entre 1/2 et 2/3 de Hcr. La valeur de l'humidité H% au point de ressuyage dépend de la texture T du substrat comme le montre la figure 2, dans laquelle: - la zone 5 represente l'eau utilisable correspondant aux zones 2 et 3 de la figure 1, - la zone 6 etant l'eau non utilisable (zone 4 de la figure 1), - la courbe 7 représente la capacité de rétention en eau du sol, - la courbe 8 représente le point de flétrissement Hfl, - la courbe 9 montrant l'augmentation de la capacité de rétention en eau due à l'humus. Le systeme prend automatiquement en compte ces variations. Il se base sur une propriété de propagation de l'eau dans le sol: la redistribution. En effet, après l'arrêt de l'arrosage, l'humidité s'homogénéise à la valeur de la capacité de rétention de l'eau, ce qui est illustré par la figure 3 où l'on peut voir la courbe 10 de la variation d'humidité H en fonction de la profondeur P du sol, la courbe Il représentant cette même variation pour une humidité supérieure à la capacité du substrat. Le système selon l'invention mesure, au moyen d'une sonde plongeant dans le sol, l'augmentation de l'humidité au cours d'un arrosage. L'augmentation de la valeur cesse lorsque le front d'humectation a dépasse l'extrémité de la sonde. La valeur d'humidité à la capacité de rétention (valeur haute) d'eau est ainsi déterminée. L'arrosage est stoppé. Le seuil bas commandant un nouveau cycle d'arrosage est calculé à partir de la valeur haute. L'humidité dans les substrats peut etre mesurée soit par leur résistivité, soit par la capacité d'un condensateur dont ils constituent le diélectrique. La restitivité dépend de nombreux facteurs (pH, tassement, forme des électrodes du capteur, composition du mélange, etc), alors que la capacité est independante de ces facteurs. C'est pourquoi le systeme utilise un capteur à capacité variable. Il est basé sur la grande différence entre la constante dielectrique de l'eau et celle des autres matériaux (environ 4). La capacité d'un condensateur plan est donne par la formule: dans laquelle: C = Capacité en pF S = Surface des plaques en cm2 d = Distance entre les plaques en cm sa = Constante diélectrique de l'eau êo = Constante diélectrique du matériau sec H% = Pourcentage d'humidité du matériau Cette relation montre que la capacite varie linéairement avec l'humidité H%. Cependant, pour déduire l'humidité du substrat, il est nécessaire de connaître avec précision la constante diélectrique du matériau aux environs de la sonde. L'hétérogénéité de la terre ne permet pas de considérer sur site une constante diélectrique mesuree en laboratoire. C'est pourquoi nous ne retiendrons qu'une seule particularité du capteur capacitif, à savoir: delta C = Constante delta H% Le système selon l'invention utilise une ou plusieurs sondes capacitifs comportant au moins deux tiges dont la forme et les dimensions sont adaptées au type de culture à irriguer. Cette ou ces sondes sont reliées à une contrôle électronique commandant l'interruption de l'arrosage dès qu'il n'y a plus de variation de leur capacité. La valeur maximale de cette capacité est mémorisée à chaque arrosage et utilisée pour déterminer une capacité de réarrosage, par application d'un coefficient correspondant à la valeur de réarrosage minimale de la réserve d'eau facilement utilisable par les plantes, et compris entre 1/2 et 2/3. Un nouveau cycle d'arrosage est déclenché lorsque la capacité du ou des capteurs atteint cette capacité de réarrosage réajustée à chaque cycle, ce qui permet de tenir compte des modifications du substrat pouvant se produire dans le temps. La ou les sondes capacitives peuvent être reliées à l'unité de contrôle électronique soit par des câbles électriques, soit par une liaison sans fil telle que liaison hertzienne ou liaison infrarouge. La prise en compte de la mesure de capacité du ou des capteurs peut être retardée grâce à une temporisation réglable déclenchée au début de l'arrosage, de façon à ce que cet arrosage ne soit pas interrompu prématurément avant que l'eau ait atteint les électrodes. De même, l'interruption de l'arrosage peut n'être commandé qu'apurés une temporisation réglable déclanchée par la cessation de variation de la capacite du capteur pour éviter un arrêt avant la stabilisation définitive de la capacité du ou des sondes capacitives. Par ailleurs, l'arrosage peut être rendu intermittent par programmation pour palier à un débit trop élevé. Dans certains cas l'irrigation ne peut se produire qu'à certaines heures, la nuit par exemple. Dans ce but, L'unité de contrôle électronique peut avantageusement être équipée d'un dispositif permettant d'inhiber l'arrosage durant certaines périodes prédéterminées. Pour les exploitations importantes, l'unité de contrôle électronique peut comporter plusieurs circuits de sortie permettant de gérer plusieurs secteurs d'arrosage en agissant sur autant d'électrovannes. Le positionnement des divers éléments constitutifs donne à l'objet de l'invention un maximum d'effets utiles qui n'avaient pas ete, à ce jour, obtenus par des dispositifs similaires. REVENDICATIONS 10. système d'arrosage optimisé pour cultures et espaces verts, pouvant convenir à tous les types de cultures, quelle que soit leur importance et applicable à tous les systèmes d'irrigation, caractérisé par la combinaison d'un ou plusieurs capteurs capacitifs comportant deux tiges enfoncées dans le sol, de forme et dimensions adaptées au type de culture, ce ou ces capteurs étant reliés à une unité de contrôle électronique interrompant l'arrosage dès qu'il n'y a plus de variation de leur capacité, la valeur maximale de cette capacité étant mémorisées à chaque arrosage et utilisée pour déterminer, par application d'un coefficient, une capacité de réarrosage, un nouvel arrosage étant déclenché lorsque la capacité du ou des capteurs atteint ladite capacité de réarrosage. 20. Système selon la revendication 1, se caractérisant par le fait que le coefficient correspond à la valeur de réarrosage minimale de la réserve d'eau facilement utilisable par les plantes, et est compris entre 1/2 et 2/3. 30. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que la mesure de capacité du ou des capteurs n'est prise en compte qu'après une temporisation réglable déclenchée au début de l'arrosage 40. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que l'interruption de l'arrosage n'est commandé qu'après une temporisation réglable déclenchée par la cessation de variation de la capacité du capteur. 5 . Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que l'arrosage est rendu intermittent. 60. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que l'unité de contrôle électronique inhibe l'arrosage durant certaines périodes prédeterminées. 70. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que l'unité de contrôle électronique gère plusieurs secteurs d'arrosage. 80. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, se caractérisant par le fait que le ou les capteurs capacitifs sont reliés à l'unité de contrôle électronique par liaison sans fil.