Brevet FR3055410A1 — publié le 20180302

L'invention concerne un procédé de détermination instantanée de l'état végétatif de zones agricoles. Les réseaux d'unités de mesure autonomes sans fil d'observation de zones ponctuelles de zones agricoles constituent une technologie prometteuse en vue de la mise en oeuvre d'une agriculture de précision qui vise l'optimisation des rendements, intrants et investissements. Implantés au coeur des parcelles, ces unités de mesure autonomes sans fil associées aux technologies de communication sans fil permettent d'acquérir et de transmettre des données représentatives de l'état végétatif de zones ponctuelles de parcelles cultivables, et d'assurer ainsi en continu le suivi de différents paramètres. A cet effet, chacune des unités de mesure autonomes sans fil transmet les données acquises vers une plateforme de collecte programmée pour intégrer toutes ces données et pour les transformer en données explorables par les agriculteurs, transmises à ce dernier via le réseau internet. Par contre, un des inconvénients de cette technologie réside dans la nécessité d'implanter un nombre conséquent d'unités de mesure autonomes en raison de la variabilité à l'intérieur des zones agricoles. La présente invention vise à pallier cet inconvénient et a pour principal objectif de fournir un procédé de détermination instantanée de l'état végétatif de zones agricoles requérant un nombre restreint d'unités de mesure autonomes sans fil pour assurer la prise en compte des variabilités des zones agricoles. A cet effet l'invention vise un procédé de détermination instantanée de l'état végétatif de zones agricoles consistant : - à implanter des unités de mesure autonomes sans fil d'observation de zones ponctuelles de la zone agricole équipées : - d'un module d'acquisition de données représentatives de l'état végétatif de la zone ponctuelle observée, - d'un module de transmission, à destination d'une plateforme de collecte, des données acquises représentatives de l'état végétatif de la zone ponctuelle observée, - à commander, avec une fréquence de l'ordre de grandeur d'une fréquence horaire, l'acquisition et la transmission par chaque unité de mesure 3055410 2 autonome sans fil, des données représentatives de l'état végétatif de la zone ponctuelle observée, - à réaliser par survol de la zone agricole et à acquérir, avec une fréquence de l'ordre de grandeur d'une fréquence hebdomadaire, une image 5 globale de la zone agricole, comportant des données représentatives de l'état végétatif de cette dernière, et des variations de cet état végétatif dans la dite zone agricole, - et à fusionner, en vue de l'établissement de préconisations, les données globales et ponctuelles acquises par extrapolation à la globalité de la 10 zone agricole, des données ponctuelles acquises par les unités de mesure autonomes sans fil. Le procédé selon l'invention consiste donc à attribuer la qualité de zones d'étalonnage aux zones ponctuelles dont l'évolution de l'état végétatif est correctement définie à partir de l'analyse des données successives fournies 15 avec une fréquence élevée (fréquence « horaire » correspondant à 1, voire 2 à 4, acquisition(s) par heure) par les unités de mesure autonomes sans fil, et à déterminer, par extrapolation des lois d'évolution de ces zones d'étalonnage, l'évolution des différentes zones des images globales fournies avec une fréquence beaucoup plus réduite (fréquence « hebdomadaire » correspondant 20 à 1 à 4 acquisition(s) par mois). Selon ce procédé, moyennant notamment un positionnement des unités de mesure autonomes sans fil réalisé en prenant en compote la variabilité de la zone agricole, la combinaison et la fusion des données fournies par les images ponctuelles et les images globales conduisent à une réduction 25 notable du nombre des unités de mesure autonomes sans fil nécessaires ,pour la détermination instantanée de l'état végétatif de zones agricoles. A titre d'exemple, le nombre moyen d'unités de mesure autonomes sans fil requises pour une parcelle de 60 hectares est de 6 lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, alors que ce nombre moyen est de 120 30 pour un procédé de détermination instantanée de l'état végétatif d'une parcelle identique utilisant les seules données fournies par les dites unités de mesure autonomes sans fil. Selon un mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, on équipe chaque unité de mesure autonome sans fil de capteurs optiques aptes à fournir une image dans le domaine du visible s'étendant, bornes incluses, entre 3055410 3 l'infrarouge et l'ultraviolet, représentative de l'état végétatif de la zone ponctuelle. De plus, ces capteurs optiques sont avantageusement orientés de façon à fournir des images selon des angles de prise de vue différents. 5 Selon un autre mode de mise en oeuvre avantageux d l'invention, on équipe également chaque unité de mesure autonome sans fil de capteurs de mesure de la réflectance et de la transmittance de la végétation, de la température de l'air et du sol, de l'hygrométrie, de la pluviométrie et de la tensiométrie. 10 Concernant les images obtenues par survol de la zone agricole, on réalise avantageusement selon l'invention les dites images globales au moyen de capteurs optiques d'acquisition dans le domaine visible s'étendant, bornes incluses, entre l'infrarouge et l'ultraviolet. De plus, on réalise avantageusement ces images globales à partir de 15 prises de vue effectuées au moyen d'un satellite. En outre, en termes de fréquences, on réalise alors avantageusement les acquisitions des données concernant les zones ponctuelles avec une fréquence de sensiblement une acquisition par heure, et les acquisitions, au moyen d'un satellite, des données concernant la zone 20 agricole globale avec une fréquence de une à quatre acquisitions par mois. Selon un autre mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, les images globales sont réalisées, à partir de prises de vue effectuées au moyen d'un drone. De plus, les images globales peuvent être soit réalisées au moyen 25 d'un seul des deux engins précités, satellite ou drone' soit avantageusement selon l'invention à partir de prises de vue réalisées, d'une part au moyen de satellites, et d'autre part au moyen d'un drone. Dans ce cas, en outre, utilisation de satellites et d'un drone, on réalise avantageusement les acquisitions des données concernant la zone 30 agricole globale par utilisation d'un drone, avec une fréquence de une à trois acquisitions par an. Par ailleurs, selon un autre mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, on crée, dans une phase préalable, des zones témoins correspondant à des zones ponctuelles présentant des caractéristiques 3055410 4 d'ensemencement et/ou d'apport d'intrants différents, sur chacune desquelles on implante une unité de mesure autonome sans fil. La création de ces zones témoins conduit à réaliser des hétérogénéités additionnelles dans la zone agricole qui : s - conduisent à augmenter le nombre de données fournies et donc à enrichir l'historique de cette zone agricole, - permettent de comparer les évolutions des zones témoins se différenciant par des caractéristiques d'ensemencement et/ou d'apport d'intrants différents, et à moduler éventuellement la conduite culturale de zones lo apparentées aux zones témoins. Selon un autre mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, on équipe chaque unité de mesure autonome sans fil d'un module de transmission bas débit, basse consommation permettant de transmettre les données au moyen d'un réseau longue portée bas débit mettant en oeuvre la 15 technologie radio peu énergétique UNB. En vue d'une communication bidirectionnelle, on équipe, en outre, avantageusement chaque unité de mesure autonome sans fil d'un module bas débit de réception de données radiofréquence. D'autres caractéristiques buts et avantages de l'invention ressortiront 20 de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de mise en oeuvre avantageux. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue frontale d'une unité de mesure autonome destinée à la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, 25 - et la figure 2 est un schéma synoptique des différents éléments susceptibles d'être utilisés en vue de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le procédé selon l'invention vise à permettre déterminer de façon instantanée l'état végétatif de zones agricoles en utilisant au moins deux 30 sources d'information consistant, tel que représenté à la figure 2 en : - une source terrestre constituée d'unités de mesure autonomes sans fil 1 d'observation de zones ponctuelles de la zone agricole, - au moins une source « aérienne » constituée de satellites 16 et/ou d'un drone 17 d'observation de la globalité de la zone agricole. 3055410 5 En premier lieu, les unités de mesure autonomes sans fil 1 consistent en des « objets » connectés dont les données sont transmises, par l'intermédiaire d'un réseau cellulaire de télécommunication longue portée bas débit utilisant la technologie radio UNB (« Ultra Narrow Band »), vers une s plateforme de collecte 14 programmée pour intégrer toutes ces données et les transformer en données exploitables par les agriculteurs, qui sont transmises vers un terminal 15 de ce dernier via le réseau internet. Ces unités de mesure autonomes sans fil 1 comportent, en premier lieu, de façon usuelle, un piquet 2 adapté pour être planté dans le sol : 10 - sur lequel sont solidarisés un module 3 d'acquisition des données représentatives de l'état d'une zone ponctuelle de la zone agricole et des moyens autonomes d'alimentation électrique consistant, en l'exemple, en un panneau solaire photovoltaïque 4 d'alimentation électrique du module d'acquisition 3, pouvant toutefois être remplacé et/ou complété par une batterie 15 intégrée dans le module 3, - dans le prolongement duquel s'étend une antenne 5. Le module d'acquisition 3 intègre, en outre, classiquement un microcontrôleur 6 alimenté par le panneau solaire 4 et/ou une batterie, et une interface 7 de connexion de ce dernier à de capteurs consistant en : 20 - des capteurs optiques 8-11, en l'exemple au nombre de quatre sur la figure 1, orientés de façon à fournir des images selon des angles de prise de vue différents, et adaptés pour fournir des images dans le domaine du visible s'étendant, bornes incluses, entre l'infrarouge et l'ultraviolet, représentatives de l'état végétatif de la zone ponctuelle, 25 - des capteurs tel que le capteur 12 de mesure de paramètres tels que la réflectance et la transmittance de la végétation, la température de l'air et du sol, l'hygrométrie, la pluviométrie et la tensiométrie. Le module d'acquisition 3 intègre, en outre, relié à l'antenne 5, un module bas débit 13 de transmission sans fil des données à destination de la 30 plateforme de collecte 14. De telles unités de mesure autonomes sans fil 1 sont adaptées pour acquérir des informations concernant des zones ponctuelles d'une superficie de l'ordre du mètre carré, avec une précision d'environ un millimètre, et selon l'invention, la fréquence d'acquisition et de transmission de ces informations est 35 de l'ordre de une acquisition et une transmission par heure. 3055410 6 Chaque source « aérienne » constituée d'un satellite 16 ou d'un drone 17 est quand à elle équipée de capteurs optiques d'acquisition dans le domaine visible s'étendant, bornes incluses, entre l'infrarouge et l'ultraviolet, adaptés pour délivrer, vers la plateforme de collecte 14, des informations 5 brutes, sous forme d'images, représentatives de l'état du sol et de la végétation de la zone agricole. La couverture des satellites 16 est quasi planétaire, et la précision des images fournies est de l'ordre d'une dizaine de mètres carrés. Les drones 17 fournissent, quant à eux, des données couvrant des 10 zones agricoles de superficies comprises sensiblement entre 200 et 1000 hectares, et la précision des images fournies est de l'ordre du décimètre carré. En règle générale la source utilisée en vue de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention consiste en une source satellitaire 16, et les drones 17 consistent, quant à eux, en des sources de secours utilisées lorsqu'une 15 couverture nuageuse persistante rend inopérante l'utilisation des satellites 16, et/ou en des sources d'appoint utilisées en complément des satellites 16 lors de périodes stratégiques de l'évolution de cultures, et à titre d'exemple, lors des dernières feuilles pointantes, concernant la culture du blé. Dans ces conditions, la fréquence d'acquisition des images fournies 20 par les satellites est de l'ordre de 1 à 4 acquisitions par mois, et les drones 17 sont quant à eux éventuellement utilisés 1 à 3 fois par an. Le procédé selon l'invention de détermination instantanée de l'état végétatif de zones agricoles consiste à acquérir, avec les fréquences précitées, les données transmises par les sources terrestres 1 et les sources 25 « aériennes » et à fusionner, en vue de l'établissement de préconisations, les données globales et ponctuelles acquises par extrapolation à la globalité de la zone agricole, des données ponctuelles acquises par les unités de mesure autonomes sans fil 1. Autrement dit, le procédé selon l'invention consiste à attribuer la 30 qualité de zones d'étalonnage aux zones ponctuelles dont l'évolution de l'état végétatif est correctement définie à partir de l'analyse des données successives fournies avec une fréquence élevée par les unités de mesure autonomes sans fil 1, et à déterminer, par extrapolation des lois d'évolution de ces zones d'étalonnage, l'évolution des différentes zones des images globales fournies 3055410 7 avec une fréquence beaucoup plus réduite par les satellites 16 et/ou les drones 17. Dans la pratique, cette combinaison et cette fusion des données fournies par les images ponctuelles et les images globales conduisent à une 5 réduction notable du nombre des unités de mesure autonomes sans fil 1 nécessaires pour la détermination instantanée de l'état végétatif de zones agricoles. REVENDICATIONS1/ Procédé de détermination instantanée de l'état végétatif de zones agricoles, caractérisé en ce qu'il consiste : - à implanter des unités de mesure autonomes (1) sans fil d'observation de zones ponctuelles de la zone agricole équipées : - d'un module (3, 6-12) d'acquisition de données représentatives de l'état végétatif de la zone ponctuelle observée, - d'un module (13) de transmission, à destination d'une plateforme de collecte (14), des données acquises représentatives de l'état végétatif de la zone ponctuelle observée, - à commander, avec une fréquence de l'ordre de grandeur d'une fréquence horaire, l'acquisition et la transmission par chaque unité de mesure autonome sans fil (1), des données représentatives de l'état végétatif de la zone ponctuelle observée, - à réaliser par survol de la zone agricole et à acquérir, avec une fréquence de l'ordre de grandeur d'une fréquence hebdomadaire, une image globale de la zone agricole, comportant des données représentatives de l'état végétatif de cette dernière, et des variations de cet état végétatif dans la dite zone agricole, - et à fusionner, en vue de l'établissement de préconisations, les 20 données globales et ponctuelles acquises, par extrapolation à la globalité de la zone agricole, des données ponctuelles acquises par les unités de mesure autonomes sans fil (1). 2/ Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque unité de mesure autonome sans fil (1) est équipée de capteurs optiques (8-11) 25 aptes à fournir une image dans le domaine du visible s'étendant, bornes incluses, entre l'infrarouge et l'ultraviolet, représentative de l'état végétatif de la zone ponctuelle. 3/ Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que chaque unité de mesure autonome sans fil (1) est équipée d'une pluralité de capteurs 30 optiques (8-11) orientés de façon à fournir des images selon des angles de prise de vue différents. 4/ Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé en ce que chaque unité de mesure autonome sans fil (1) est équipée de capteurs (12) de mesure de la réflectance et de la transmittance de la végétation, de la 3055410 2 température de l'air et du sol, de l'hygrométrie, de la pluviométrie et de la tensiométrie. 5/ Procédé selon l'une des revendications 2 à 4 caractérisé en ce que chaque unité de mesure autonome sans fil (1) est équipée d'un module de s transmission bas débit, basse consommation (13). 6/ Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les images globales de la zone agricole sont réalisées au moyen de capteurs optiques d'acquisition dans le domaine visible s'étendant, bornes incluses, entre l'infrarouge et l'ultraviolet. 10 7/ Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les images globales sont réalisées à partir de prises de vue effectuées au moyen d'un satellite (16). 8/ Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que les acquisitions des données concernant les zones ponctuelles sont réalisées avec 15 une fréquence de sensiblement une acquisition par heure, et les acquisitions des données concernant la zone agricole globale avec une fréquence de une à quatre acquisitions par mois. 9/ Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les images globales sont réalisées à partir de prises de vue 20 effectuées au moyen d'un drone (17). 10/ Procédé selon les revendications 7 et 9 prises ensemble caractérisé en ce que les images globales sont réalisées à partir de prises de vue effectuées, d'une part au moyen de satellites (16), et d'autre part au moyen d'un drone (17). 25 11/ Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce que les acquisitions des données concernant la zone agricole globale sont réalisées par utilisation d'un drone (17), avec une fréquence de une à trois acquisitions par an. 12/ Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé 30 en ce qu'il comporte une phase préalable de création de zones témoins correspondant à des zones ponctuelles présentant des caractéristiques d'ensemencement et/ou d'apport d'intrants différents, sur chacune desquelles est implantée une unité de mesure autonome sans fil. 3055410 3 13/ Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que chaque unité de mesure autonome sans fil (1) est équipée d'un module bas débit de réception de données radiofréquence.