# Tests, étude, comparatif et validations de capteurs pour le suivi météorologique IoT : le projet ECOLOGGING

Pierre Bordenave, Stéphane Matz

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## To cite this version:

Pierre Bordenave, Stéphane Matz. Tests, étude, comparatif et validations de capteurs pour le suivi météorologique IoT: le projet ECOLOGGING. INRAe UEFP. 2025. hal-04980464v4

HAL Id: hal-04980464

https://hal.inrae.fr/hal-04980464v4

Submitted on 26 Nov 2025

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# Tests et validations de capteurs pour le suivi météorologique : le projet ECOLOGGING

## Références :

https://doi.org/10.17180/wmmr-n514 ; https://hal.inrae.fr/hal-04980464 ;

## Contacts :

BORDENAVE Pierre (UEFP0570_INRAe) : pierre.bordenave@inrae.fr ;

MATZ Stéphane (UR EFNO1455_INRAe) : stephane.matz@inrae.fr ;

Version 1 : 26 février 2025

Version 2 : juillet 2025

Version 3 : 28 juillet 2025

Version 4 : 26 novembre 2025

Version 5 :

## 1. Contexte

Le projet ECOLOGGING (financé par le Département ECODIV et l'infrastructure de recherche AnaEE) vise à développer une station de mesure instrumentée évolutive, modulable et mobile, installable dans n'importe quel écosystème (lieu d'étude) capable de concilier qualité et coût des données. Dans ce rapport, nous allons décrire l'ensemble des actions mises en place pour valider les capteurs IoT pour des mesures de météorologie.

Un capteur IoT (Internet des objets) est un dispositif électronique dont la fonction est de mesurer un ou plusieurs paramètres de l'environnement dans lequel il se trouve. Ces capteurs sont souvent équipés de capacités de stockage et de traitement des données. De plus, ils transforment les données en signaux numériques afin d'être transmises. De nombreuses sociétés développent ces capteurs.

Les variables météorologiques que nous avons choisies d'étudier pour ce projet sont : la température, l'humidité, le rayonnement solaire, la pluviométrie, la vitesse et la direction du vent. Pour le choix des capteurs, nous avons dû mettre en place, pour certains d'entre eux, des expérimentations pour tester et valider leurs performances en laboratoire pour une possible intégration et utilisation dans les futures stations météorologiques.

## 2. Tests des capteurs en laboratoire (milieu contrôlé) : validation et choix

### 2.1. Méthode utilisée pour comparer les capteurs IoT aux capteurs de références

Descriptif du choix méthodologique d'inter-comparaison qui m'a aidé à qualifier/valider mes capteurs en atelier et in situ qui se nomme CROSS CALIBRATION :
La CROSS Calibration est une méthode de qualification croisée entre plusieurs capteurs, dont au moins un capteur de référence connu pour être fiable et précis.

Elle est utilisée quand on veut valider la précision et la cohérence d'un capteur (souvent un nouveau ou bas coût), sans devoir passer par un étalonnage en laboratoire coûteux.

## Descriptif des étapes :

- Installation conjointe des capteurs : On place le capteur à tester et le capteur de référence côte à côte, dans les mêmes conditions environnementales.

- Période de mesure simultanée : On laisse les deux capteurs enregistrer les données en parallèle pendant une période définie.

- Comparaison des données : On compare les mesures prises par le capteur à tester avec celles du capteur de référence :

* Corrélation (à quel point les données varient de la même manière).

* Biais (écart systémique entre une estimation et la valeur réel (Capteur de référence)).

* Erreur standard.

- Analyse et validation : Si les données sont très proches, alors le capteur est considéré comme qualifié pour la mesure.

Sinon, on peut appliquer une corrélation (calibration) ou rejeter le capteur s'il est trop imprécis.

## Les avantages :

Moins cher que l'étalonnage en laboratoire, rapide à mettre en œuvre et reflète les conditions réelles d'utilisation.

## Les conditions d'acquisitions des capteurs :

Pour la validation/inter comparaison en atelier, ce sera une acquisition toutes les minutes et une moyenne à la demi-heure.

Et in situ la station ECOLOGGING est comparée à la station Agroclim avec une acquisition simple toutes les heures (température, humidité...), au pluviomètre TRwS405 (massique) par cumul de pluie journalier et à la Tour à Flux par des moyennes à la demi-heure.

## 2.2. Les capteurs d'humidité et température

Les capteurs d'humidité et de température ont été sélectionnés dans un premier temps en prenant soin d'examiner leurs caractéristiques techniques. Ils ont ensuite été évalués, vérifiés et comparés entre eux à l'aide d'une sonde de haute précision, la HMP155A de la société VAISALA (figure 1), dont les caractéristiques techniques sont données dans le Tableau 1.

<table><caption>Tableau 1. Caractéristiques de la sonde HMP155A de chez VAISALA étalon.</caption><thead><tr><td>Nom</td><td>Précision T en DegC</td><td>Précision HR en % entre 0 et 40%HR</td><td>Précision HR en % entre 40 et 95%HR</td></tr></thead><tbody><tr><td>HMP155A de chez VAISALA</td><td>+ ou - 0,1DegC</td><td>+ ou - 0,6%</td><td>+ ou - 1%</td></tr></tbody></table>
<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>**Figure 1.** Photo de la sonde de référence VAISALA HMP155A.</figcaption></figure>

En analysant les caractéristiques des capteurs retenus (Tableau 2), nous avons sélectionné pour cette première étude les capteurs BME280 et SEN0227. Dans une autre étude nous testerons le SEN0385 (nommé aussi SHT31) et le SEN0333 (nommé SHT35). Par contre la DHT11 et la DHT12 seront écartées à cause de leurs caractéristiques techniques : lecture moins rapide, moins stable, plus petite plage de mesure et plus sujets aux erreurs.

<table><caption>**Tableau 2.** Caractéristiques des capteurs sélectionnés.</caption><thead><tr><th>Nom</th><th>BME280</th><th>SEN0227</th><th>DHT11</th><th>DHT22</th><th>SEN0385 (SHT31)</th><th>SEN0333 (SHT35)</th></tr></thead><tbody><tr><th>Marque</th><td>Gotronic</td><td>Gotronic</td><td>Gotronic</td><td>Gotronic</td><td>Gotronic</td><td>Gotronic</td></tr><tr><th>Prix Ht en €</th><td>15,75</td><td>22,17</td><td>2,42</td><td>9,02</td><td>20,5</td><td>16,58</td></tr><tr><th>Precision T</th><td>+ ou - 1°C</td><td>+ ou - 0,3°C</td><td>+ ou - 2°C</td><td>+ ou - 0,5°C</td><td>+ ou - 0,2°C</td><td>+ ou - 0,2°C</td></tr><tr><th>Precision HR</th><td>+ ou - 3%</td><td>+ ou - 3%</td><td>+ ou - 5%</td><td>+ ou - 2%</td><td>+ ou - 2%</td><td>+ ou - 1,5%</td></tr><tr><th>Plage T</th><td>-40°C à 85°C</td><td>-40°C à 125°C</td><td>0°C à 50°C</td><td>-40°C à 80°C</td><td>-40°C à 125°C</td><td>-40°C à 125°C</td></tr><tr><th>Plage HR</th><td>0 à 100% HR</td><td>0 à 100% HR</td><td>20 à 100% HR</td><td>0 à 100% HR</td><td>0 à 100% HR</td><td>0 à 100% HR</td></tr><tr><th>type de signal</th><td>I2C</td><td>I2C</td><td>série</td><td>série</td><td>I2C</td><td>I2C</td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>BME280</figcaption></figure>

<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>SEN0227</figcaption></figure>

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>DHT11</figcaption></figure>

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>DHT12</figcaption></figure>

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>SEN0385 (SHT31)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>SEN0333 (SHT35)</figcaption></figure>

**Photo 2.** Les capteurs de température et humidité étudiés.

Pour mettre en place nos tests de validation, nous avons cherché à contrôler les conditions expérimentales, qu'il s'agisse de milieux ambiants ou extérieurs. Ainsi, les premières mesures ont été effectuées en étuve et en réfrigérateur avec les capteurs BME280 et SEN0227, en les comparant à la sonde de référence HMP155A (l'acquisition est toutes les minutes).

Les Figures 2 et 3 ainsi que les Tableaux 3, 4 et 5 présentent les résultats de cette étude en étuve, dans une chambre froide et en extérieur.
<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>**Figure 2.** Résultats du test en étuve pour la température du BME280 N°1.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>**Figure 3.** Résultats du test en étuve pour l'humidité relative du BME280 N°1.</figcaption></figure>
<table><caption>Tableau 3. Résultats du BME280 N°1 testé dans une chambre froide VS HMP155A.</caption><thead><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>Érreur de biais moyenne</th><th>Écart-type</th><th>Incertitude ±1σ</th><th>Érreur quadratique moyenne</th><th>Coefficient de corrélation</th></tr></thead><tbody><tr><td>HR Capteur BME280 N°1</td><td>3,05</td><td>0,09</td><td>0,0017</td><td>3,05</td><td>0,9995</td></tr></tbody></table><table><thead><tr><th>Température en DegC</th><th>Érreur de biais moyenne</th><th>Écart-type</th><th>Incertitude ±1σ</th><th>Érreur quadratique moyenne</th><th>Coefficient de corrélation</th></tr></thead><tbody><tr><td>T Capteur BME280 N°1</td><td>0,67</td><td>0,05</td><td>0,00094</td><td>0,69</td><td>0,9992</td></tr></tbody></table>

Cette étude a porté sur la comparaison des performances d'un capteur BME280 (N°1) avec une sonde de référence HMP155A. Les principaux résultats obtenus mettent en évidence les éléments suivants (Tableau 4) en étuve :

- Comportement général du BME280 :

* Le capteur BME280 présente une tendance systématique à sous-estimer les valeurs mesurées par rapport au capteur de référence HMP155A, tant pour la température que pour l'humidité relative.

* Les box plots des séries de mesures montrent cependant une bonne symétrie et une médiane quasiment alignée avec celle du capteur de référence, ce qui indique une dispersion relativement homogène des données autour de la tendance centrale.

- Analyse de l'erreur RMSE (Root Mean Square Error) :

* L'évolution temporelle de l'erreur RMSE montre des pics significatifs corrélés aux transitions de température en étuve, notamment lors des changements de paliers thermiques forcés. Cela suggère que le BME280 réagit moins rapidement aux variations rapides de température.

- Erreur de biais et écart-type en Humidité :

* Une erreur de biais moyenne de 3.05 a été observée, indiquant un décalage systématique entre les mesures du BME280 et celles de la HMP155A.

* L'écart-type de 0.09 révèle une variabilité modérée des écarts autour du biais, ce qui confirme une certaine stabilité dans l'erreur de mesure, constaté surtout sur les parties hautes et basses des mesures lors des paliers.

- Erreur de biais et écart-type en température :

* Une erreur de biais moyenne de 0.67 a été observée, indiquant un décalage systématique entre les mesures du BME280 et celles de la HMP155A.

* L'écart-type de 0.05 révèle une variabilité modérée des écarts autour du biais, ce qui confirme une certaine stabilité dans l'erreur de mesure.

Dans la chambre froide, nous avons constaté la même chose sauf que l'erreur de biais, l'écart-type et l'erreur quadratique sont à peine plus haute.

Puis des essais de répétabilité ont ensuite été menés, consistant à comparer plusieurs exemplaires des capteurs BME280 et SEN0227, acquis à différentes périodes, avec la sonde de référence.

Les milieux choisis pour ces expérimentations incluent l'étuve (Tableau 4) et un environnement extérieur (Tableau 5). L'acquisition est une mesure toutes les minutes.
<table><caption>**Tableau 4.** Résultats des capteurs testés en étuve BME280 et SHT20 VS HMP155A.</caption><thead><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>Érreur de biais moyenne</th><th>Écart-type</th><th>Incertitude ±1σ</th><th>Érreur quadratique moyenne</th><th>Coefficient de corrélation</th></tr></thead><tbody><tr><td>HR Capteur SEN0227 N°1</td><td>0,35</td><td>1,87</td><td>0,0186</td><td>1,90</td><td>0,9959</td></tr><tr><td>HR Capteur SEN0227 N°2</td><td>-5,64</td><td>2,17</td><td>0,0216</td><td>6,05</td><td>0,9966</td></tr><tr><td>HR Capteur SEN0227 N°3</td><td>-8,94</td><td>1,13</td><td>0,0112</td><td>9,01</td><td>0,9951</td></tr><tr><td>HR Capteur SEN0227 N°4</td><td>-1,20</td><td>13,56</td><td>0,1348</td><td>13,61</td><td>0,9867</td></tr><tr><td>HR Capteur BME280 N°1</td><td>2,25</td><td>0,81</td><td>0,0081</td><td>2,39</td><td>0,9978</td></tr><tr><td>HR Capteur BME280 N°2</td><td>1,33</td><td>0,78</td><td>0,0078</td><td>1,54</td><td>0,9975</td></tr><tr><td>HR Capteur BME280 N°3</td><td>2,49</td><td>0,83</td><td>0,0083</td><td>2,62</td><td>0,9973</td></tr><tr><td>HR Capteur BME280 N°4</td><td>2,07</td><td>0,82</td><td>0,0082</td><td>2,22</td><td>0,9973</td></tr></tbody></table><table><thead><tr><th>Température en DegC</th><th>Érreur de biais moyenne</th><th>Écart-type</th><th>Incertitude ±1σ</th><th>Érreur quadratique moyenne</th><th>Coefficient de corrélation</th></tr></thead><tbody><tr><td>T Capteur SEN0227 N°1</td><td>0,06</td><td>0,20</td><td>0,002</td><td>0,21</td><td>0,9993</td></tr><tr><td>T Capteur SEN0227 N°2</td><td>-0,34</td><td>0,27</td><td>0,0027</td><td>0,44</td><td>0,9988</td></tr><tr><td>T Capteur SEN0227 N°3</td><td>0,13</td><td>0,29</td><td>0,0029</td><td>0,32</td><td>0,9986</td></tr><tr><td>T Capteur SEN0227 N°4</td><td>-36,07</td><td>7,32</td><td>0,0728</td><td>36,80</td><td>0,5145</td></tr><tr><td>T Capteur BME280 N°1</td><td>0,56</td><td>0,26</td><td>0,0026</td><td>0,62</td><td>0,9989</td></tr><tr><td>T Capteur BME280 N°2</td><td>0,79</td><td>0,31</td><td>0,0031</td><td>0,85</td><td>0,9984</td></tr><tr><td>T Capteur BME280 N°3</td><td>0,48</td><td>0,34</td><td>0,0034</td><td>0,59</td><td>0,9982</td></tr><tr><td>T Capteur BME280 N°4</td><td>0,70</td><td>0,34</td><td>0,0034</td><td>0,77</td><td>0,9981</td></tr></tbody></table>

<table><caption>**Tableau 5.** Résultats des capteurs testés en extérieur BME280 et SHT20 VS HMP155A : les coefficients de corrélations, les erreurs et incertitudes.</caption><thead><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>Érreur de biais moyenne</th><th>Écart-type</th><th>Incertitude ±1σ</th><th>Érreur quadratique moyenne</th><th>Coefficient de corrélation</th></tr></thead><tbody><tr><td>HR Capteur SEN0227 N°1</td><td>-1,91</td><td>5,54</td><td>0,0462</td><td>5,86</td><td>0,6244</td></tr><tr><td>HR Capteur SEN0227 N°2</td><td>-0,42</td><td>1,78</td><td>0,0148</td><td>1,83</td><td>0,9045</td></tr><tr><td>HR Capteur SEN0227 N°3</td><td>-8,73</td><td>2,25</td><td>0,0188</td><td>9,02</td><td>0,8984</td></tr><tr><td>HR Capteur SEN0227 N°4</td><td>-21,33</td><td>9,18</td><td>0,0765</td><td>23,22</td><td>0,2613</td></tr><tr><td>HR Capteur BME280 N°1</td><td>3,46</td><td>3,79</td><td>0,0316</td><td>5,13</td><td>0,8209</td></tr><tr><td>HR Capteur BME280 N°2</td><td>1,30</td><td>3,90</td><td>0,0325</td><td>4,11</td><td>0,8190</td></tr><tr><td>HR Capteur BME280 N°3</td><td>2,66</td><td>3,70</td><td>0,0308</td><td>4,56</td><td>0,8045</td></tr><tr><td>HR Capteur BME280 N°4</td><td>2,10</td><td>3,65</td><td>0,0304</td><td>4,21</td><td>0,8046</td></tr></tbody></table><table><thead><tr><th>Température en DegC</th><th>Érreur de biais moyenne</th><th>Écart-type</th><th>Incertitude ±1σ</th><th>Érreur quadratique moyenne</th><th>Coefficient de corrélation</th></tr></thead><tbody><tr><td>T Capteur SEN0227 N°1</td><td>-0,07</td><td>0,56</td><td>0,0047</td><td>0,56</td><td>0,9865</td></tr><tr><td>T Capteur SEN0227 N°2</td><td>-0,57</td><td>0,61</td><td>0,0051</td><td>0,84</td><td>0,9840</td></tr><tr><td>T Capteur SEN0227 N°3</td><td>-0,07</td><td>0,63</td><td>0,0053</td><td>0,63</td><td>0,9836</td></tr><tr><td>T Capteur SEN0227 N°4</td><td>-32,41</td><td>13,36</td><td>0,1113</td><td>35,06</td><td>0,7089</td></tr><tr><td>T Capteur BME280 N°1</td><td>0,29</td><td>1,20</td><td>0,01</td><td>1,24</td><td>0,9339</td></tr><tr><td>T Capteur BME280 N°2</td><td>0,33</td><td>1,16</td><td>0,0097</td><td>1,21</td><td>0,9394</td></tr><tr><td>T Capteur BME280 N°3</td><td>0,08</td><td>1,11</td><td>0,0093</td><td>1,12</td><td>0,9437</td></tr><tr><td>T Capteur BME280 N°4</td><td>0,56</td><td>1,08</td><td>0,009</td><td>1,22</td><td>0,9426</td></tr></tbody></table>

Les résultats des mesures en étuve (Tableau 4) révèlent que :

- Capteurs SEN0227 :

Pour l'humidité relative, ces capteurs ont tendance à sous-estimer les valeurs et ont une stabilité insuffisante. En revanche, pour la température, les estimations sont précises et proches de celles du capteur de référence. Toutefois, la sonde SEN0227 N°4 se distingue pas des performances particulièrement médiocres, aussi bien pour l'humidité que pour la température. Elle est considérée comme non valide.

- Capteurs BME280 :

Ces capteurs offrent des estimations précises et cohérentes avec les valeurs du capteur de référence, aussi bien que pour la température que l'humidité relative. L'erreur quadratique moyenne montre que les écarts sont acceptables.

En ce qui concerne les essais en extérieur (Tableau 5) :
- Le capteur SEN0227 N°4 continue de présenter des dysfonctionnements.

- Le SEN0227 N°3 ne fonctionne plus correctement pour la mesure de l'humidité.

- Les BME280, bien que globalement plus performants que les SEN0227, fournissent des mesures satisfaisantes pour la température, mais affichent quelques écarts pour l'humidité relative par rapport au capteur de référence.

Les performances des capteurs SEN0227 montrent une grande variabilité d'un capteur à l'autre, tandis que les capteurs du modèle BME280 apparaissent plus stables et plus précis.

Cette étude a pu mettre en évidence un problème de fiabilité du matériel en fonction des lots achetés.

Nous avons également conduit cette étude avec les capteurs SEN0385 (SHT31) et SEN0333 (SHT35).

<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>**Figure 4.** Photos des différents capteurs dans l'étuve.</figcaption></figure>

<table><caption>**Tableau 6.** Résultats des capteurs testés en étuve SHT31 et SHT35 VS HMP155A.</caption><thead><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>Érreur de biais moyenne</th><th>Écart-type</th><th>Incertitude ±1σ</th><th>Érreur quadratique moyenne</th><th>Coefficient de corrélation</th></tr></thead><tbody><tr><td>HR Capteur SHT31 N°1</td><td>-13,72</td><td>3,47</td><td>0,0641</td><td>14,15</td><td>0,9951</td></tr><tr><td>HR Capteur SHT31 N°2</td><td>-12,17</td><td>3,13</td><td>0,0578</td><td>12,56</td><td>0,9936</td></tr><tr><td>HR Capteur SHT31 N°3</td><td>-13,22</td><td>3,63</td><td>0,067</td><td>13,71</td><td>0,9940</td></tr><tr><td>HR Capteur SHT35 N°1</td><td>-4,77</td><td>0,75</td><td>0,0138</td><td>4,83</td><td>0,9994</td></tr><tr><td>HR Capteur SHT35 N°2</td><td>-3,24</td><td>0,60</td><td>0,0111</td><td>3,30</td><td>0,9991</td></tr><tr><td>HR Capteur SHT35 N°3</td><td>-4,00</td><td>0,54</td><td>0,01</td><td>4,04</td><td>0,9995</td></tr></tbody></table>

<table><thead><tr><th>Température en DegC</th><th>Érreur de biais moyenne</th><th>Écart-type</th><th>Incertitude ±1σ</th><th>Érreur quadratique moyenne</th><th>Coefficient de corrélation</th></tr></thead><tbody><tr><td>T Capteur SHT31 N°1</td><td>-0,56</td><td>0,67</td><td>0,0124</td><td>0,87</td><td>0,9958</td></tr><tr><td>T Capteur SHT31 N°2</td><td>-0,59</td><td>0,77</td><td>0,0142</td><td>0,96</td><td>0,9945</td></tr><tr><td>T Capteur SHT31 N°3</td><td>-0,60</td><td>0,71</td><td>0,0131</td><td>0,93</td><td>0,9952</td></tr><tr><td>T Capteur SHT35 N°1</td><td>-0,52</td><td>0,17</td><td>0,0031</td><td>0,55</td><td>0,9998</td></tr><tr><td>T Capteur SHT35 N°2</td><td>-0,48</td><td>0,17</td><td>0,0031</td><td>0,51</td><td>0,9998</td></tr><tr><td>T Capteur SHT35 N°3</td><td>-0,61</td><td>0,17</td><td>0,0031</td><td>0,63</td><td>0,9998</td></tr></tbody></table>
<table><caption>Tableau 7. Résultats des capteurs testés en extérieur SHT31 et SHT35 VS HMP155A.</caption><thead><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>Érreur de biais moyenne</th><th>Écart-type</th><th>Incertitude ±1σ</th><th>Érreur quadratique moyenne</th><th>Coefficient de corrélation</th></tr></thead><tbody><tr><td>HR Capteur SHT31 N°1</td><td>-7,71</td><td>4,49</td><td>0,0259</td><td>8,93</td><td>0,9600</td></tr><tr><td>HR Capteur SHT31 N°2</td><td>-6,78</td><td>4,63</td><td>0,0267</td><td>8,21</td><td>0,9518</td></tr><tr><td>HR Capteur SHT31 N°3</td><td>-7,62</td><td>4,94</td><td>0,0285</td><td>9,09</td><td>0,9480</td></tr><tr><td>HR Capteur SHT35 N°1</td><td>-5,31</td><td>0,80</td><td>0,0046</td><td>5,37</td><td>0,9975</td></tr><tr><td>HR Capteur SHT35 N°2</td><td>-5,54</td><td>1,28</td><td>0,0074</td><td>5,69</td><td>0,9944</td></tr><tr><td>HR Capteur SHT35 N°3</td><td>-5,26</td><td>1,92</td><td>0,0111</td><td>5,60</td><td>0,9861</td></tr></tbody></table>

<table><thead><tr><th>Température en DegC</th><th>Érreur de biais moyenne</th><th>Écart-type</th><th>Incertitude ±1σ</th><th>Érreur quadratique moyenne</th><th>Coefficient de corrélation</th></tr></thead><tbody><tr><td>T Capteur SHT31 N°1</td><td>-0,36</td><td>1,17</td><td>0,00675</td><td>1,22</td><td>0,9578</td></tr><tr><td>T Capteur SHT31 N°2</td><td>-0,38</td><td>1,25</td><td>0,00721</td><td>1,31</td><td>0,9512</td></tr><tr><td>T Capteur SHT31 N°3</td><td>-0,34</td><td>1,33</td><td>0,00767</td><td>1,37</td><td>0,9471</td></tr><tr><td>T Capteur SHT35 N°1</td><td>-0,55</td><td>0,24</td><td>0,00138</td><td>0,60</td><td>0,9979</td></tr><tr><td>T Capteur SHT35 N°2</td><td>-0,49</td><td>0,35</td><td>0,00202</td><td>0,60</td><td>0,9957</td></tr><tr><td>T Capteur SHT35 N°3</td><td>-0,65</td><td>0,63</td><td>0,00363</td><td>0,90</td><td>0,9868</td></tr></tbody></table>

Le SHT35, utilisé pour les mesures en étuve et en extérieur, présente des erreurs quadratiques moyennes relativement faibles en température, ce qui indique que les écarts sont acceptables. L'erreur de biais ainsi que l'écart type faibles en température confirme que ce capteur est valide pour ce type de mesure.

Le SHT31, également testé en étuve et en extérieur, présente un écart type faible et un biais faible en température, ce qui signifie qu'il est également adapté aux mesures de température. En revanche, il se révèle in stables pour des mesures d'humidité relative.

Les capteurs SHT31 et SHT35 ont globalement tendance à sous-estimer les mesures de température et d'humidité par rapport au capteur de référence.

Pour la suite du projet, notre choix se porte sur le BME280, car il présente de bons résultats (stabilité, cohérence et des écarts acceptables) et permet également de mesurer la pression atmosphérique, ce que ne proposent pas les autres capteurs étudiés.

## 2.3. Tests complémentaires des capteurs de température et d'humidité (collaboration avec l'Institut Agro Montpellier)

Dans une démarche d'amélioration continue (cycle PDCA), nous avons mené un projet tutoré en collaboration avec l'Institut Agro Montpellier. Ce projet avait pour objectif d'étudier différents capteurs, en évaluant leur justesse (test de Student), leur reproductibilité et leur répétabilité (analyse ANOVA à un facteur), de leur comportement dans des milieux contrôlés. Ces travaux nous ont permis de confirmer nos choix de capteurs pour le projet. Nous avons utilisé comme capteur de référence par rapports à ces tests un TMP117 qui possède une forte précision (± 0,1DegC maximum de -20DegC à 50DegC) et une plus grande plage de mesure (de -55DegC à 155DegC).
<table><caption>**Tableau 8.** Résultats du test de justesse pour différents capteurs.</caption><thead><tr><th></th><th>AMBIANT</th><th>REFRIGERATEUR</th><th>FOUR</th></tr></thead><tbody><tr><td>TMP117</td><td>moyenne = 25.023</td><td>moyenne = 8.218</td><td>moyenne = 33.465</td></tr><tr><td>SEN0227</td><td>p-valeur &lt; 2.2e-16</td><td>p-valeur = 9.309e-14</td><td>p-valeur = 6.503e-06</td></tr><tr><td>SEN0333</td><td>p-valeur = 3.81e-09</td><td>on a eu un problème de mesure</td><td>p-valeur = 0.1903</td></tr><tr><td>SEN0385</td><td>p-valeur = 4.984e-12</td><td>p-valeur = 8.487e-15</td><td>p-valeur = 5.603e-13</td></tr><tr><td>BME280</td><td>p-valeur = 3.578e-13</td><td>p-valeur = 8.801e-14</td><td>p-valeur = 0.6559</td></tr></tbody></table>

Test de Student

H0 : moyenne du capteur = moyenne de référence

Légende :

identiques (à 5% près)

très différent

<table><caption>**Tableau 9.** Résultats du test de reproductibilité et répétabilité pour différents capteurs en température.</caption><thead><tr><th></th><th>AMBIANT</th><th>CONGELATEUR</th><th>REFRIGERATEUR</th><th>FOUR</th></tr></thead><tbody><tr><td>TMP117</td><td>variance entre capteurs (reproductibilité) : 0.4880 variance réidus (répétabilité) : 0.2990 p-valeur : 1.016-87</td><td>0.38 0.98 1.51-12</td><td>25.871 6.457 <2E-16</td><td>0.6880 0.2990 <2E-16</td></tr><tr><td>SEN0227</td><td>0.7552 0.0006 <2E-16</td><td>0.5551 0.0325 <2E-16</td><td>0.6414 0.0067 <2E-16</td><td>1.5064 0.0227 1.8E-12</td></tr><tr><td>SEN0333</td><td>1.5585 0.0277 <2E-16</td><td>6.794 0.810 <2E-16</td><td>1.3368 8.0059 <2E-16</td><td>1.5585 0.0277 9.352</td></tr><tr><td>SEN0385</td><td>0.24986 0.01881 <2E-16</td><td>3.230 0.806 <2E-16</td><td>2.3290 0.0188 <2E-16</td><td>0.24986 0.01881 <2E-16</td></tr><tr><td>BME280</td><td>7.953 0.206 <2E-16</td><td>5.692 0.007 <2E-16</td><td>3.809 0.000 <2E-16</td><td>0.4727 0.0006 <2E-16</td></tr></tbody></table>

Légende :

excellent

moyen

mauvais

meilleur capteur

capteur moyen

moins bon capteur

<caption>**Tableau 10.** Résultats du test de reproductibilité et répétabilité pour différents capteurs en humidité.</caption>
<table><thead><tr><th></th><th>AMBIANT</th><th>CONGELATEUR</th><th>REFRIGERATEUR</th><th>FOUR</th></tr></thead><tbody><tr><td>SEN0227</td><td>variance entre capteurs (reproductibilité): 34.27 variance réticulée: 22.78 p-valeur: 6.51e-06</td><td>155.88 4.79 &lt;2e-16</td><td>4.632 15.488 &lt;2e-16</td><td>6.954 0.006 &lt;2e-16</td></tr><tr><td>SEN0333</td><td>33.12 4.59 3.68e-13</td><td>161.49 0.53 &lt;2e-16</td><td>5.73 0.07 3.68e-13</td><td>21.335 0.022 &lt;2e-16</td></tr><tr><td>SEN0385</td><td>42.90 0.14 &lt;2e-16</td><td>21.161 0.038 &lt;2e-16</td><td>548.3 0.0 &lt;2e-16</td><td>21.167 0.038 &lt;2e-16</td></tr><tr><td>BME280</td><td>216.44 8.12 &lt;2e-16</td><td>770.4 0.1 &lt;2e-16</td><td>749.2 0.0 &lt;2e-16</td><td>158.55 0.01 &lt;2e-16</td></tr></tbody></table>

Légende :

excellent

moyen

mauvais

meilleur capteur

capteur moyen

moins bon capteur

Nous pouvons conclure qu'il est important de vérifier les capteurs de température et d'humidité avant leur déploiement. Notre choix se portera donc sur le BME280 qui possède les meilleurs coefficients de corrélation R², la meilleure répétabilité des mesures en fonction des séries d'achat, et qui est le moins cher.

De plus, le BME280 possède une fonctionnalité supplémentaire, la mesure de la pression atmosphérique, intéressante pour des stations météorologiques.

## 2.4. Les capteurs de rayonnement solaire

Les capteurs de rayonnements qui ont été sélectionnés sont présentés dans le tableau 11.

<table><caption>Tableau 11. Caractéristiques des capteurs de rayonnement.</caption><thead><tr><th>Nom</th><th>SEN0390</th><th>VEML7700</th><th>LDR1000</th><th>SEN0097</th></tr></thead><tbody><tr><th>Marque</th><td>Gotronic</td><td>Gotronic</td><td>Gotronic</td><td>Gotronic</td></tr><tr><th>Prix Ht en €</th><td>15,75</td><td>5,5</td><td>1,42</td><td>9,92</td></tr><tr><th>Unité</th><td>lux</td><td>lux</td><td>lux</td><td>lux</td></tr><tr><th>Precision</th><td>0,054</td><td>0,042</td><td></td><td></td></tr><tr><th>Plage</th><td>0 à 200klux</td><td>0 à 140klux</td><td></td><td>1 à 65klux</td></tr><tr><th>type de signal</th><td>I2C</td><td>I2C</td><td>série</td><td>I2C</td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>SEN0390</figcaption></figure>

<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>VEML7700</figcaption></figure>

<figure><img src="image_15.png" /><figcaption>LDR1000</figcaption></figure>

<figure><img src="image_16.png" /><figcaption>SEN0097</figcaption></figure>

Après avoir testé divers capteurs de rayonnement solaire comme le lux SEN0390 (difficile à programmer), la photorésistance LDR1000 (résultats trop grossier) et le SEN0097 (bon résultat mais trop petite plage de mesure : pas adapté à notre projet), notre choix s'est arrêté sur le luxmètre VEML7700.

Ce capteur présente une réponse spectrale proche de celle de l'œil humain dans le domaine des longueurs d'onde du visible. Il permet de fournir des mesures d'éclairement lumineux
pouvant atteindre 140 000 lux (l'éclairement extérieur lors d'une journée estivale ensoleillée peut atteindre 120 000 lux).

<figure><img src="image_17.png" /><figcaption>**Figure 5.** Réponse spectrale du VEML7700 et V(λ) réponse de l'œil humain.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_18.png" /><figcaption>**Figure 6.** Spectre de sensibilité VEML7700.</figcaption></figure>

Dans un premier temps, nous avons effectué des mesures dans une chambre noire afin de déterminer si le capteur VEML7700 présente un décalage (offset). Les résultats obtenus varient en fonction des capteurs, allant de 0 lux à 0,2 lux.

Dans un second temps, nous avons comparé les performances du VEML7700 et de son packaging avec celles d'un capteur de rayonnement, le CNR4 de la société Kipp & Zonen. Les courbes (figure 8) illustrent les variations journalières des mesures obtenues, lors de journées nuageuses et ensoleillées. Les données en lux proviennent du luxmètre VEML7700, tandis que les mesures du rayonnement global, exprimées en W.m⁻², sont fournies par le pyranomètre intégré au radiomètre CNR4. Ce dernier est installé au sommet d'une tour à flux (21m de haut) située à 800 mètres du parc météorologique où les mesures d'éclairement lumineux ont été réalisées.
<figure><img src="image_19.png" /><figcaption>**Figure 7.** Sensibilité spectrale du pyranomètre équipant le CNR4.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_20.png" /><figcaption>**Figure 8.** Évolutions journalières de l'éclairement lumineux en Lux (VEML7700) et le rayonnement global en W.m⁻² (CNR4).</figcaption></figure>

A la vue du dynamisme des courbes, le luxmètre VEML7700 répond correctement aux variations d'éclairement et permet de déterminer les conditions d'ensoleillement. Nous avons donc validé son utilisation.

## 2.5. Tests complémentaires des capteurs de rayonnement solaire (collaboration avec l'Institut Agro Montpellier)

Pour toujours améliorer la qualification des capteurs, nous avons réalisé le même type de mesures que pour les capteurs de température et d'humidité à partir des mesures acquises dans le cadre du projet tutoré de l'Institut Agro Montpellier.
<figure><img src="image_21.png" /><figcaption>Figure 9. Etude de répétabilité avec le VEML7700.</figcaption></figure>

<table><caption>Tableau 12. Résultats du test de reproductibilité et répétabilité pour les différents capteurs de luminosité.</caption><thead><tr><th rowspan="2"></th><th colspan="3">Variance</th><th rowspan="2">Légende :<br>excellent<br>moyen<br>mauvais</th></tr><tr><th>extérieur</th><th>intérieur salle de TD</th><th>intérieur placard</th></tr></thead><tbody><tr><td>VEML7700</td><td>variance entre capteurs<br>(reproductibilité) : 2473197<br>variance résidus (répétabilité) : 277885<br>p-valeur : 3.62e-14</td><td>4645<br>761<br>3.22e-12</td><td>12.7<br>0.0<br>&lt;2e-16</td><td>meilleur capteur</td></tr><tr><td>SEN0390</td><td>87455640<br>12831630<br>8.81e-13</td><td>210619<br>17154<br>6.88e-16</td><td>1.3122<br>0.0016<br>&lt;2e-16</td><td>moins bon capteur</td></tr></tbody></table>

Le luxmètre VEML7700 répond correctement aux variations d'éclairement et permet de déterminer les conditions d'ensoleillement. Nous avons donc validé son utilisation.

## 2.6. Mesure du Rayonnement solaire avec un pyranomètre

Nous avons aussi décidé de tester la station ECOLOGGING avec un pyranomètre de chez DAVIS : Le SKU6450.

<figure><img src="image_22.png" /><figcaption>Figure 10. Pyranomètre DAVIS SKU6450.</figcaption></figure>
<table><caption>Tableau 13. Caractéristiques du pyranomètre DAVIS.</caption><thead><tr><td>Nom</td><td>Pyranomètre</td></tr></thead><tbody><tr><td>Marque</td><td>DAVIS</td></tr><tr><td>Ref</td><td>SKU6450</td></tr><tr><td>Prix Ht en</td><td>250</td></tr><tr><td>Unité</td><td>W/m²</td></tr><tr><td>Range</td><td>0 to 1800W/m²</td></tr><tr><td>Résolution</td><td>1W/m²</td></tr><tr><td>Sensibilité</td><td>1,67mV par W/m²</td></tr><tr><td>Type de signal</td><td>Analogique</td></tr></tbody></table>

Les mesures en atelier ont juste consisté à réaliser une mesure de bruit de fond (offset) dans une pièce noire pendant 1 journée. L'offset est de 0W/m². Il n'y a donc pas de bruit pour le signal.

Les tests comparatifs se feront en extérieur par rapport à la station Agroclim.

## 2.7. Le cumul de Pluie – La pluviométrie

Nous avons opté pour un pluviomètre à bascule (modèle dont chaque basculement, correspondant à la fermeture momentanée d'un interrupteur Réf. LEXCA001). Nous avons cherché à vérifier les données du constructeur qui indiquent qu'à chaque basculement la hauteur d'eau accumulée est de 0.2794mm. La surface de collecte du pluviomètre est de 118mm*59mm.

Descriptif de la méthode utilisée pour valider le pluviomètre en atelier :

* Remplir une burette graduée avec un volume d'eau correspondant à une certaine pluie théorique.

* Verser lentement dans l'entonnoir du pluviomètre de manière régulière l'eau contenu dans l'éprouvette graduée.

* Compter le nombre de basculements de l'auget qui est enregistrés.

* Comparer le volume versé au nombre de basculements.

<figure><img src="image_23.png" /><figcaption>Figure 11. Résultats de la qualification du pluviomètre en laboratoire.</figcaption></figure>
Compte tenu des résultats obtenus en laboratoire et présentés sur la Figure 11, du prix très compétitif (16.5euros) et de sa robustesse, notre choix s'est porté sur le pluviomètre LEXCA001.

Pour le valider in situ, nous l'avons déployé en extérieur et nous l'avons comparé à un pluviomètre gravimétrique.

## 2.8. La vitesse et l'orientation du vent

Doté d'un certificat de déclaration d'assurance qualité délivré par la société DAVIS lors de l'achat, l'anémomètre VANTAGE Pro2 à girouette, de la marque DAVIS (au prix de 189 euros), a été retenu. Cet anémomètre dispose d'un câblage numérique pour la mesure de la vitesse du vent et analogique pour l'orientation. Le Tableau 14 décrit les caractéristiques techniques de ce capteur.

<table><caption>Tableau 14. Caractéristiques de l'anémomètre/girouette</caption><thead><tr><td></td><td>Précision</td><td>Plages</td><td>Plage de fonctionnement</td></tr></thead><tbody><tr><td>Anémomètre</td><td>+ ou -3km/h</td><td>de 1 à 322km/h</td><td>de -40DegC à +65DegC</td></tr><tr><td>Girouette</td><td>+ ou -3°</td><td></td><td>de -40DegC à +65DegC</td></tr></tbody></table>

Bien que nous disposions des données du fabricant pour les caractéristiques techniques du capteur, nous avons quand même cherché à les vérifier. Pour cela, nous avons utilisé la soufflerie (Figure 12) du BTS Métier de la Mesure du Lycée Alfred KASTLER de Talence.

<figure><img src="image_24.png" /><figcaption>Figure 12. Photo de l'anémomètre dans la soufflerie.</figcaption></figure>

La vitesse de la soufflerie est réglée à l'aide d'un potentiomètre connecté à un variateur, permettant de moduler progressivement la vitesse du flux d'air.

Les mesures de contrôle de la vitesse du vent dans la soufflerie ont été réalisées par un double tube de Pitot qui fonctionne en dépression et un voltcraft VPT100 (appareil de
mesure ayant une résolution de 0.01m/s). Les résultats du test en soufflerie sont présentés sur la figure 13.

<figure><img src="image_25.png" /><figcaption>**Figure 13.** Test de validation de l'anémomètre dans la soufflerie.</figcaption></figure>

Lors des tests de vérification, nous avons remarqué que la vitesse de la soufflerie n'était pas mesurée en dessous de 10 km/h. De plus, des problèmes de stabilité ont été observés entre la soufflerie et l'anémomètre pour des vitesses de vent dépassant 70 km/h, ces dysfonctionnements étant dus à un défaut de fixation de l'anémomètre.

Plusieurs mesures ont été effectuées, et des paliers de vitesse ont été établis afin de garantir une certaine stabilité entre chaque acquisition. Cette expérience a permis d'obtenir un coefficient de corrélation R²=0,998, très proche de 1, indiquant une forte relation entre la vitesse de la soufflerie et celle de l'anémomètre.

Pour valider la fonctionnalité de la girouette de l'anémomètre, nous avons utilisé une boussole placée à proximité. Nous avons ensuite fait varier manuellement l'orientation de la girouette en atelier, de manière aléatoire, et comparé les données enregistrées à celles fournies par la boussole (Figure 14 et Tableau 15). Nous avons réalisé cette opération une vingtaine de fois.

<figure><img src="image_26.png" /><figcaption>**Figure 14.** Test de validation de la girouette en fonction de la boussole.</figcaption></figure>
<table><caption>**Tableau 15.** Résultats du test girouette boussole.</caption><thead><tr><td>Girouette</td><td>Boussole</td></tr></thead><tbody><tr><td>N</td><td>N</td></tr><tr><td>NE</td><td>NE</td></tr><tr><td>E</td><td>E</td></tr><tr><td>SE</td><td>SE</td></tr><tr><td>S</td><td>S</td></tr><tr><td>SO</td><td>SO</td></tr><tr><td>O</td><td>O</td></tr><tr><td>NO</td><td>NO</td></tr><tr><td>N</td><td>N</td></tr></tbody></table>

L'anémomètre et la girouette ont ainsi été validés

**Bilan de la qualification des capteurs en laboratoire :** Les capteurs étant validés, nous avons programmé le microcontrôleur ARDUINO de telle façon à acquérir les données toutes les 20 secondes, calculer une moyenne à l'heure et sauvegarder les fichiers dans une microSD.

Nous avons ensuite procédé au dimensionnement électrique pour rendre le système autonome en énergie de la station instrumentée.

### 3. Déploiement sur le terrain et retour d'expérience

Les équipements de météorologie installés sur la station de mesure instrumentée ECOLOGGING ont été déployés depuis octobre 2023 et sont toujours en fonctionnement dans le parc météorologique de CESTAS PIERROTON. Ils sont installés à proximité de la station météorologique Agroclim (Distance entre les deux stations = 20m), du pluviomètre massique TRwS405 (Distant de 30m) et non loin de la tour à flux du projet XYLOSYLVE (Distance ECOLOGGING Tour à Flux 800m).

<figure><img src="image_27.png" /><figcaption>**Figure 15.** Installation des équipements pour la comparaison.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_28.png" /></figure>

<figure><img src="image_29.png" /></figure>

<figure><img src="image_30.png" /><figcaption>**Figure 16.** Photos des différents équipements pour la comparaison.</figcaption></figure>

Ce déploiement de la station de mesure instrumentée avec les capteurs météorologiques (nommée station ECOLOGGING) sur ce site a été réalisé dans le but d'étudier ses capteurs et leur dérive dans le temps, en les comparant à des équipements qualifiés.

L'acquisition des données issues des équipements de la station de mesure instrumentée ECOLOGGING en test a été effectuée toutes les 20 secondes, avec une moyenne calculée à l'heure ou à la demi-heure, en fonction des équipements à comparer.

## 3.1. Descriptifs des équipements des stations Agroclim et ICOS utilisés pour mener cette étude de comparaison :

Les stations météorologiques Agroclim de l'INRAe font partie d'un réseau de mesures associé avec Météo-France. Elles fournissent des données climatiques de haute précision et fiabilité devant répondre à un cahier des charges bien précis. Ces données servent pour des recherches en agroclimatologie et à l'élaboration de modèles prédictifs du climat et de la météorologie.

Pour la station Agroclim, les mesures de température et d'humidité s'effectuent à l'heure précise et la vitesse du vent maximum est mesurée pendant l'heure précédent l'enregistrement de la mesure. Les caractéristiques des capteurs de la station Agroclim sont données dans le Tableau 16.

<table><caption>**Tableau 16.** Caractéristiques des capteurs de la station Agroclim.</caption><thead><tr><th>Paramètres</th><th>Erreurs tolérées<sup>1</sup></th><th>Commentaires</th></tr></thead><tbody><tr><td>Température</td><td>± 0,5 °C</td><td>± 0,1 °C (sonde ± 0,1 °C acquisition ± 0,4 °C abri (extrêmes en particulier))</td></tr><tr><td>Humidité</td><td>± 6 %</td><td>sur toute la gamme d'humidité (5 à 100 %) et de température (-20 °C à 40 °C)</td></tr><tr><td>Vent</td><td>± 10 %<br/>± 10°</td><td>Vitesse<br/>Direction</td></tr><tr><td>Précipitations</td><td>± 5 %<br/>± 10 %</td><td>Précipitations liquides<br/>Précipitations solides</td></tr><tr><td>Rayonnement</td><td>± 5 %<br/>± 10 %</td><td>Données quotidiennes<br/>Données horaires</td></tr></tbody></table>
La tour à flux XYLOSYLVE est un instrument clé pour mesurer les échanges entre les écosystèmes et l'atmosphère. Ces mesures sont essentielles pour évaluer et modéliser les impacts du changement climatique sur les écosystèmes. Grâce à des capteurs de haute précision et des systèmes de collecte en continu, la qualité des données est garantie, assurant des mesures fiables. Ces données permettent de calibrer et valider des modèles climatiques. La rigueur et la précision de ces outils en font une référence pour la recherche climatique. Les capteurs de cette tour à flux ont été déployés selon le référentiel ICOS (infrastructure de recherche). Les caractéristiques techniques sont données dans le Tableau 17.

Nous utiliserons les moyennes à la demi-heure des acquisitions de la tour à flux XYLOSYLVE pour les comparer aux capteurs de la station ECOLOGGING.

<table><caption>**Tableau 17.** Caractéristiques des capteurs de la tour à flux.</caption><thead><tr><th></th><th></th></tr></thead><tbody><tr><td>HUMIDITÉ RELATIVE</td><td></td></tr><tr><td>Plage de mesure</td><td>-20 ... +40 °C</td></tr><tr><td>0 ... 100 %HR</td><td>±(1.0 + 0.008 x valeur lue) %HR</td></tr><tr><td>Précision (dont non-<br>linéarité, hystérésis<br>et répétabilité) à<br>+15 ... +25 °C</td><td>Incertitude de l'étalonnage usine :<br>(+20 °C)<br>±0.6 %HR (0 ... 40 %HR)*</td></tr><tr><td>±1 %HR (0 ... 90 %HR)</td><td>±1.0 %HR (40 ... 97 %HR)*</td></tr><tr><td>±1.7 %HR (90 ... 100 %HR)</td><td>* Définie comme ±2 fois les limites de l'écart type.</td></tr><tr><td>TEMPÉRATURE</td><td></td></tr><tr><td>Plage de mesure</td><td>-80 ... +20 °C</td></tr><tr><td>-80 ... +60 °C</td><td>±(0.176 - 0.0028 x température) °C</td></tr><tr><td>Précision sortie RS485 :</td><td>+20 ... +60 °C<br>±(0.07 + 0.0025 x température) °C</td></tr><tr><td></td><td>Vitesse du vent</td></tr><tr><td>Gamme</td><td>0-60 m.s<sup>-1</sup></td></tr><tr><td>Précision</td><td>+/- 2% à 12m.s<sup>-1</sup></td></tr><tr><td>Résolution</td><td>0,01m.s<sup>-1</sup></td></tr><tr><td></td><td>Direction du vent</td></tr><tr><td></td><td>0-359°</td></tr><tr><td></td><td>+/- 3° à 20m.s<sup>-1</sup></td></tr><tr><td></td><td>1°</td></tr><tr><td>Spectral range</td><td>300 to 2800 (short wave) nm</td></tr><tr><td>Spectral range</td><td>4500 to 42000 (long wave) nm</td></tr><tr><td>Sensitivity</td><td>5 to 20 μV/W/m<sup>2</sup></td></tr><tr><td>Temperature dependence of sensitivity (-<br>10 °C to +40 °C)</td><td>&lt; 4 %</td></tr><tr><td>Response time</td><td>&lt; 18 s</td></tr><tr><td>Non-linearity</td><td>&lt; 1 %</td></tr><tr><td>Operating temperature</td><td>-40 to 80 °C</td></tr><tr><td>Ventilation power</td><td>(of the optional CNF 4 ventilation unit) 10 W</td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_31.png" /></figure>

<figure><img src="image_32.png" /></figure>

<figure><img src="image_33.png" /></figure>

Le pluviomètre massique TRwS405 utilisé en comparatif, est déployé aussi dans le parc météorologique de l'INRAe de CESTAS PIERROTON (Distance ECOLOGGING Pluviomètre TRwS405 = 30m). Avec cet équipement nous allons comparer les cumuls journaliers et le cumul total sur la période de tests. Les caractéristiques techniques sont données Tableau 18. Le pluviomètre TRwS405 est plus précis, plus fiable que le pluviomètre de la station Agroclim car c'est un pluviomètre massique (mesure par pesée).
<table><caption>Tableau 18. Caractéristiques du pluviomètre massique TRwS405.</caption><thead><tr><th colspan="2">Measurement</th></tr></thead><tbody><tr><td>Collecting area</td><td>200 / 400 / 500cm2</td></tr><tr><td>Precipitation range</td><td>750(1500) / 750 / 250mm</td></tr><tr><td>Accuracy absolute</td><td>±0.1%</td></tr><tr><td>Maximum rain intensity</td><td>120mm/min</td></tr><tr><td>Resolution</td><td>0.001mm / 0.01mm</td></tr></tbody></table>

## 3.2. Le pluviomètre

Dans un premier temps le pluviomètre LEXCA a été qualifié dans le parc météorologique du site de CESTAS PIERROTON en l'intercomparant au pluviomètre gravimétrique (TRwS405 : voir caractéristiques ci-dessous tableau 19) programmé en RS485 sur une centrale CAMPBELL SCIENTIFIC sur une courte période.

<table><caption>Tableau 19. Caractéristiques des pluviomètres pour réaliser l'étude comparative.</caption><thead><tr><th>Nom</th><th>TRwS405</th><th>LEXCA001</th></tr></thead><tbody><tr><td>Marque</td><td>MPS</td><td>LEXTRONIC</td></tr><tr><td>Prix HT en €</td><td>2500</td><td>16,5</td></tr><tr><td>Unité</td><td>mm</td><td>mm</td></tr><tr><td>Résolution</td><td>0,001mm</td><td></td></tr><tr><td>Programmation</td><td>CAMPBELL sci</td><td>Arduino</td></tr><tr><td>Type de signal</td><td>SDI12 ou RS485</td><td>Digital</td></tr></tbody></table>

Il a été déployé sur deux périodes différentes du 04 Août 2022 au 10 Octobre 2022 et du 26 Octobre 2022 au 12 Novembre 2023. Les résultats sont présentés en Figure 17 ci-dessous.

<figure><img src="image_34.png" /><figcaption>Figure 17. Résultats de la qualification du pluviomètre LEXCA au Pluviomètre TRwS405.</figcaption></figure>

Nous avons constaté sur la période d'Aout à Octobre 2022 une différence de 3 mm entre les cumuls enregistrés par les deux pluviomètres. Cette divergence pourrait être attribuée à une
absence de basculement, à l'évaporation de l'eau dans le godet (notamment en raison de la période estivale), ou à d'autres facteurs.

Lors de la seconde période de mesure, le coefficient de corrélation R² obtenu (0,95) tend vers 1, ce qui indique une forte relation entre les deux variables.

Puis dans un second temps le pluviomètre LEXCA installé sur la station instrumentée ECOLOGGING a été déployé d'Octobre 2023 à Juillet 2024. Il nous a donné les résultats suivants présentés sur les Figures 18 et 19.

<figure><img src="image_35.png" /><figcaption>**Figure 18.** Cumul de Pluie avec le pluviomètre LEXCA ECOLOGGING VS TRwS405 Octobre 2023/Juillet 2024.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_36.png" /><figcaption>**Figure 19.** Diagramme de dispersion avec le pluviomètre LEXCA ECOLOGGING VS TRwS405 Octobre 2023/Juillet 2024.</figcaption></figure>

Le très grand écart constaté s'explique au moment des fortes pluies. Le pluviomètre connait alors des débordements. Pour les faibles pluies, certaines ne sont pas enregistrée car il y a une attente d'un certain niveau d'eau dans le godet pour créer une bascule et être comptabilisée.

L'erreur de biais moyenne nous donne comme information que le LEXCA001 lors de ce déploiement a tendance à sous-estimer de -0.78mm de pluie et possède une incertitude de ±1σ= 0.398mm. Au vu des résultats, nous pouvons conclure que ce capteur est instable.

Pour remédier à ce problème, et suite à des échanges avec Franck Perret de l'UMR 5600 Environnement Ville société Plateforme OMEAA (CNRS), il m'a été conseillé d'installer ce godet imprimé en 3D (Figure 20). Il a été déployé de Juillet à Avril 2025. Les résultats obtenus
sont présentés sur les Figures 21, 22, 23 et 24. La nouvelle surface d'interception du pluviomètre avec le godet est de 141cm².

<figure><img src="image_37.png" /><figcaption>**Figure 20.** Photos de l'évolution du pluviomètre.</figcaption></figure>

## Cumul de pluies Juillet 2024 à Avril 2025

<figure><img src="image_38.png" /><figcaption>**Figure 21.** Cumul de Pluie avec le pluviomètre LEXCA ECOLOGGING VS TRwS405 Juillet 2024/Avril 2025.</figcaption></figure>

## Diagramme de dispersion : tests de cumul de pluie ECOLO et TRwS405 Juillet 2024 à Avril 2025

<figure><img src="image_39.png" /><figcaption>**Figure 22.** Diagramme de dispersion avec le pluviomètre LEXCA ECOLOGGING VS TRwS405 Juillet 2024/Avril 2025.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_40.png" /><figcaption>**Figure 23.** Erreur de biais pour le pluviomètre LEXCA ECOLOGGING par rapport au pluviomètre de référence TRwS405 Juillet 2024/Avril 2025.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_41.png" /><figcaption>**Figure 24.** Evolution de l'erreur RMSE pour le pluviomètre LEXCA ECOLOGGING par rapport au pluviomètre de référence TRwS405 Juillet 2024/Avril 2025.</figcaption></figure>

Le pluviomètre LEXCA équipé du godet et d'une petite grille pour éviter d'être obstrué, fonctionne très bien. Nous observons un coefficient de corrélation R² qui se rapproche de 1.

L'erreur de biais moyenne nous donne comme information que le LEXCA001 lors de ce nouveau déploiement a tendance à sous-estimer de -0.18mm de pluie et possède une incertitude de ±1σ= 0.073mm. Avec ce godet en plus, le pluviomètre est un capteur plus précis et fiable.

Cependant en observant les graphiques de cette étude, il y a de temps à autres pour le LEXCA des valeurs aberrantes qui peuvent être justifiées par :

- La différence de principe de méthode de mesure entre les deux.
- Le LEXCA est plus ou moins sensible aux conditions environnementales comme le vent et la chaleur (évaporation d'eau dans le godet, oiseau, pluviomètre bouché).

- Les pluviomètres comparés ont des niveaux de précision et de résolution différents.

En annexe 1, nous vous présentons un test de répétabilité, de reproductibilité et de comparaison avec les pluviomètres LEXCA au pluviomètre TRwS405.

Suite au différents tests effectués in situ, nous nous sommes aperçus que de temps à autre, des comptages sont réalisés par la présence d'oiseau sur le godet.

Nous avons donc amélioré le système en ajoutant des pics anti-perchoir d'oiseaux.

<figure><img src="image_42.png" /><figcaption>Figure 25. Photo des nouveaux godets.</figcaption></figure>

A la suite de ce nouveau développement, nous avons refait des tests de qualification en atelier et in situ (voir annexe N° 2).

Lors des différentes phases de développement et de tests, nous avons utilisé deux types de filament pour la fabrication des godets en impression 3D : le PLA (Acide Polylactique) et le PTEG (Polyéthylène téréphtalate Glycolisé). Ces deux matériaux sont faciles à utiliser et bien adaptés à l'impression 3D.

En conclusion, parmi les deux filaments testés, le PTEG s'est révélé être le plus adapté pour la réalisation des godets. En effet, il offre une meilleure résistance mécanique, une plus grande durabilité et une meilleure tenue face à la chaleur et à l'humidité, ce qui en fait le choix le plus pertinent pour cette application.

### 3.3. L'anémomètre DAVIS

Le vent est un élément très compliqué à mesurer car il se déplace en tourbillon. Même si le capteur à comparer sont déployés à la même hauteur et à quelques mètres l'un de l'autre, il y aura toujours une différence.

Dans un premier temps, nous avons comparé l'orientation du vent (Figures 26 et 27).
<figure><img src="image_43.png" /><figcaption>**Figure 26.** Coordonnées cardinales du vent ECOLOGGING VS Agroclim Juillet 2024/Novembre 2024.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_44.png" /><figcaption>**Figure 27.** Coordonnées cardinales du vent ECOLOGGING VS Tour à flux Mars/Novembre 2024.</figcaption></figure>

Dans un second temps, nous avons comparé la vitesse du vent dont l'ensemble des résultats sont présentés sur les Figures 28 et 29.

<figure><img src="image_45.png" /><figcaption>**Figure 28.** Vitesse du vent ECOLOGGING VS Agroclim Janvier/Février 2025.</figcaption></figure>
Après calcul, nous obtenons les informations suivantes lors de la comparaison de l'anémomètre de la station ECOLOGGING à l'anémomètre de la station Agroclim : une erreur de biais moyenne de 3.88km/h et une incertitude de ±1σ= 0.2km/h.

<figure><img src="image_46.png" /><figcaption>**Figure 29.** Vitesse du vent ECOLOGGING VS Tour à Flux année 2024.</figcaption></figure>

Les variables vitesse et direction du vent sont très difficiles à mesurer et à comparer à d'autres équipements pour les raisons suivantes : forte influence de l'environnement extérieur et de l'installation car il faut prendre en compte la variabilité spatiale (turbulence locale et les obstacles environnants) et les fluctuations rapides (le vent est par nature turbulent et peut changer rapidement de vitesse et de direction). Mais aussi il faut prendre en compte la sensibilité des instruments et leurs temps de réponse. En annexe 3, il vous sera présenté des tests de qualifications de l'anémomètre DAVIS (ECOLOGGING) seul à l'anémomètre de la station Agroclim et à un Wind2D de chez CAMPBELL SCIENTIFIC dans les mêmes conditions.

## 3.4. Le capteur de température et d'humidité

**Le BME280 avec ces protections home-made, testées et comparées :**

Le capteur BME280 utilisé, est installé sur la station ECOLOGGING à une hauteur de 1m (premier packaging développé avec des coupelles de verrines et un tube PVC) sous le boitier d'acquisition car nous voulions une station météorologique compacte et facilement transportable.

<figure><img src="image_47.png" /><figcaption>**Figure 30.** Capteur de température et d'humidité positionné sous le boitier d'acquisition à 1m du sol.</figcaption></figure>
La première analyse porte sur la température (Figures 31 et 32) et la deuxième porte sur l'humidité relative (Figures 33 et 34) en fonction des équipements de références (hauteur de mesure pour Agroclim 1.8m et pour la Tour à Flux 17m).

<figure><img src="image_48.png" /><figcaption>**Figure 31.** Température en DegC ECOLOGGING VS Agroclim Octobre 2023/Mars 2024.</figcaption></figure>

Lors de cette expérience, nous avons obtenu une erreur de biais moyenne du BME280 à la station Agroclim de 0.27DegC pour l'humidité Relative et une incertitude de ±1σ = 0.075°DegC.

<figure><img src="image_49.png" /><figcaption>**Figure 32.** Température en DegC ECOLOGGING VS Tour à Flux année 2024.</figcaption></figure>
La comparaison des données de température issues de la station ECOLOGGING avec les stations Agroclim et Tour à flux donnent des résultats encourageants pour les déploiements futurs.

<figure><img src="image_50.png" /><figcaption>**Figure 33.** Humidité relative en % ECOLOGGING VS Agroclim Octobre 2023/Mars 2024.</figcaption></figure>

Lors de cette expérience, nous avons obtenu une erreur de biais du BME280 à la station Agroclim de 1.1% pour l'humidité relative et une incertitude de $\pm 1\sigma = 0.319\%$.

<figure><img src="image_51.png" /><figcaption>**Figure 34.** Humidité relative en % ECOLOGGING VS Tour à Flux année 2024.</figcaption></figure>

La corrélation entre les données d'humidité relative HR en % de la station ECOLOGGING et celles de la tour à flux est de $R^2=0.67$. Il existe une bonne relation entre ces deux variables.

Dans cette étude, nous avons choisi le BME280 car il est l'un des seuls capteurs du marché pouvant réaliser des mesures de température, d'humidité relative et pression atmosphérique.

À la vue des résultats, nous avons décidé de créer, de développer et de tester de nouveaux systèmes de protection (packaging) avec le BME280 (voir Figure 35, les résultats sont en annexes 4 et 5).

Nous avons aussi :
- Tester d'autres capteurs de températures comme, par exemple, le SHT31 que nous pouvons voir sur les photos de la Figure 36 (résultats voir annexe 6).

- Pris la décision de déporter le capteur de température et d'humidité à 1.5m du sol pour obtenir une mesure plus fiable et représentative de l'environnement (voir figure ci-dessous).

<figure><img src="image_52.png" /><figcaption>**Figure 35.** Photos de l'évolution du packaging pour le BME280 capteur de température et d'humidité.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_53.png" /><figcaption>**Figure 36.** Photos de l'évolution du packaging pour le BME280 et le SHT31 (plus solide et interchangeable avec plus de contact avec l'environnement).</figcaption></figure>

Et pour finir, nous avons aussi réalisé une étude comparative pour la mesure de la pression atmosphérique du BME280 à un équipement de référence qui est le CPEC200 (équipement CAMPBELL SCIENTIFIC) en 2021. Les résultats obtenus sont présentés sur la Figure 37.
<figure><img src="image_54.png" /></figure>

<figure><img src="image_55.png" /><figcaption>**Figure 37.** Comparaison BME280 et CPEC200 pour la pression atmosphérique.</figcaption></figure>

Les déploiements des maquettes de packaging illustrées en figures 36 pour les capteurs de température et d'humidité (BME280 et SHT31) ont fourni des résultats prometteurs (voir annexe 5 et 6 et dans le tableau 20 ci-dessous).

<table><caption>**Tableau 20.** Résultats des différents tests des maquettes et des capteurs en fonction de hauteurs d'installations.</caption><thead><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>BME280 Protection N°2 à 1,5m</th><th>BME280 Protection N°3 à 1,5m</th><th>BME280 Protection N°3 à 1,8m</th><th>SHT31 protection N°3 à 1,8m</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">Ereur de biais moyenne</th><td>-1,73</td><td>2,04</td><td>-0,53</td><td>3,79</td></tr><tr><th scope="row">Ecart-type</th><td>6,66</td><td>5,15</td><td>3,46</td><td>5,58</td></tr><tr><th scope="row">Incertitude ±1a</th><td>0,203</td><td>0,235</td><td>0,27</td><td>0,146</td></tr><tr><th scope="row">Ereur quadratique moyenne RMSE</th><td>6,88</td><td>5,54</td><td>3,49</td><td>6,74</td></tr><tr><th scope="row">Coefficient de corrélation</th><td>0,5304</td><td>0,6177</td><td>0,8392</td><td>0,9215</td></tr></tbody></table>

<table><thead><tr><th>Température en DegC</th><th>BME280 Protection N°2 à 1,5m</th><th>BME280 Protection N°3 à 1,5m</th><th>BME280 Protection N°3 à 1,8m</th><th>SHT31 protection N°3 à 1,8m</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">Ereur de biais moyenne</th><td>0,18</td><td>0,89</td><td>0,76</td><td>-1,63</td></tr><tr><th scope="row">Ecart-type</th><td>1,61</td><td>1,08</td><td>0,82</td><td>1,33</td></tr><tr><th scope="row">Incertitude ±1a</th><td>0,049</td><td>0,049</td><td>0,064</td><td>0,035</td></tr><tr><th scope="row">Ereur quadratique moyenne RMSE</th><td>1,62</td><td>1,41</td><td>1,11</td><td>2,11</td></tr><tr><th scope="row">Coefficient de corrélation</th><td>0,8695</td><td>0,9535</td><td>0,9422</td><td>0,9396</td></tr></tbody></table>

Protection N°2

<figure><img src="image_56.png" /><figcaption>Tube PVC et verrines</figcaption></figure>

Protection N°3

<figure><img src="image_57.png" /><figcaption>Coupelles de sauce</figcaption></figure>

Au vu des résultats obtenus avec les différentes maquettes, et en particulier avec la protection N°3, nous allons à présent procéder à sa fabrication en impression 3D. Cette méthode permet de faciliter la fabrication, de gagner du temps, et d'assurer un packaging reproductible et répétable. Le nouvel abri pour capteur, fabriqué par impression 3D, fera l'objet de tests comparatifs avec la station de référence Agroclim afin d'évaluer ses performances et sa fiabilité.

## Le BME280, ces protections démocratisées en impression 3D, testées et comparées :

Pour faciliter la réalisation et démocratiser ces packagings, nous avons développé des protections (abris) en impression 3D. Nous avons choisi deux types de matière pour ces abris à essayer de fabriquer et tester : le PLA et l'ASA.
## Les protections en PLA :

La matière PLA est un filament en acide polylactique qui est facile d'utilisation possédant les caractéristiques techniques suivantes, voir Tableau ci-dessous.

<table><caption>**Tableau 21.** Caractéristiques techniques du filament PLA.</caption><thead><tr><td>Caractéristiques du filament</td><td>Résistance UV</td><td>Résistance chaleur</td><td>Résistance humidité</td><td>Facilité d'impression</td></tr></thead><tbody><tr><td>PLA</td><td>-</td><td>+</td><td>++</td><td>+++</td></tr></tbody></table>

Nous vous présentons les plans réalisés en fonction des capteurs (BME280 et SHT31). Se sont donc les nouvelles protections (voir figure ci-dessous) :

<figure><img src="image_58.png" /><figcaption>**Figure 38.** Développement du nouveau packaging pour le SHT31.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_59.png" /><figcaption>**Figure 39.** Développement du nouveau packaging pour le BME280.</figcaption></figure>
## Etude du BME280 et de son packaging en PLA :

Nous avons soumis à des essais le nouveau packaging du BME280 en PLA à 1.5m du sol sur la station météorologique ECOLOGGING et réalisé une comparaison à la station Agroclim. Voici les premiers résultats :

<figure><img src="image_60.png" /><figcaption>**Figure 40.** Résultats de l'étude de l'humidité relative pour le packaging en impression3D du BME280.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_61.png" /><figcaption>**Figure 41.** Résultats de l'étude de la température pour le packaging en impression3D du BME280.</figcaption></figure>

<caption>**Tableau 22.** Résultats de l'étude du BME280 avec son abri en impression3D.</caption>
<table><thead><tr><th></th><th colspan="2">ECOLOGGING comparatif Agroclim</th></tr><tr><th></th><th>Humidité Relative en %</th><th>Température en DegC</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">Erreur de biais moyenne</th><td>-1,37</td><td>-0,48</td></tr><tr><th scope="row">Ecart-type</th><td>5,6</td><td>1,65</td></tr><tr><th scope="row">Incertitude ±1σ</th><td>0,291</td><td>0,086</td></tr><tr><th scope="row">Erfour quadratique moyenne RMSE</th><td>5,8</td><td>1,76</td></tr></tbody></table>

Analyse des données pour l'abri en PLA :

- Box plots : les distributions des mesures montrent des box plots globalement symétriques, traduisant une bonne répartition des valeurs autour de la médiane. Pour la température, les médianes des deux capteurs sont quasiment équivalentes, tandis que pour l'humidité relative, le BME280 à tendance à surestimer par rapport à la station Agroclim.

- Erreur quadratique moyenne (RMSE) : Ces valeurs traduisent une erreur modérée, plus marquée pour l'humidité.

- Ecart-type des erreurs : ces écarts indiquent une variabilité significative des écarts de mesure.

- Erreur de biais : le biais reste relativement faible pour les deux grandeurs, ce qui indique une tendance générale à la surestimation, plus prononcée pour l'humidité.

Comportement dynamique du capteur et de son abri en PLA, deux phénomènes notables ont été observés (Figure 42) :

- Une saturation plus rapide de l'humidité relative avec le BME280, particulièrement visible lors des pics d'humidité. Cela peut indiquer une limitation du capteur à suivre correctement les valeurs élevées dans des conditions humides.

- Un détachement des données de température sur les températures chaudes, où le capteur semble moins fiable. Cela suggère une sensibilité réduite à haute température.

<figure><img src="image_62.png" /><figcaption>**Figure 42.** Zoom sur la température et l'humidité relative pour le packaging en impression3D du BME280 par rapport à la station de référence Agroclim.</figcaption></figure>

En conclusion, nous pouvons dire que le capteur BME280 et sa protection en PLA présente une bonne cohérence statistique et des biais modérés. Néanmoins, certaines limites
apparaissent en conditions de fortes chaleurs, notamment en forte humidité et températures élevées, ou il montre des signes de saturation.

Pour compléter cet essai, nous avons réalisés des mesures de répétabilité et reproductibilités du BME280 avec l'abri en PLA à la même hauteur que la station de référence Agroclim (1.8m du sol). Le bilan de cet exercice est décrit dans l'annexe 7.

Nous avons continué à faire évoluer le packaging du BME280 avec l'abri en PLA en appliquant une couche de peinture blanche dans le but de couper le rayonnement solaire. Nous avons essayé les scénarios suivants :

* Annexe 8 : BME280 avec abris en PLA + peinture blanche et BME280 avec abris en PLA peints en blanc et une sous couche de PLA noir à l'intérieur des abris pour des mesures de répétabilité et reproductibilités à 1.8m du sol.

* Annexe 9 : BME280 avec abri en PLA et sa couche de peinture blanche déployé à 1.5m du sol sur la station ECOLOGGING.

Ci-dessous, nous présentons que le tableau comparatif entre l'abri PLA et l'abri PLA + peinture blanche.

<table><caption>**Tableau 23.** Résultats et comparatifs entre l'abri 3D PLA et l'abri 3D PLA + peinture blanche.</caption><thead><tr><th rowspan="3"></th><th colspan="4">ECOLOGGING abri PLA comparatif abri PLA+ peinture blanche à la station de référence Agroclim</th></tr><tr><th>Abri 3D PLA</th><th>Abri 3D PLA peinture blanche</th><th>Abri 3D PLA</th><th>Abri 3D PLA peinture blanche</th></tr><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>Humidité Relative en %</th><th>Température en DegC</th><th>Température en DegC</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">Erreur de biais moyenne</th><td>-1,37</td><td>-7,21</td><td>-0,48</td><td>0,09</td></tr><tr><th scope="row">Ecart-type</th><td>5,6</td><td>3,45</td><td>1,65</td><td>0,83</td></tr><tr><th scope="row">Incertitude ±1σ</th><td>0,291</td><td>0,29</td><td>0,086</td><td>0,06</td></tr><tr><th scope="row">Erreur quadratique moyenne RMSE</th><td>5,8</td><td>7,99</td><td>1,76</td><td>0,84</td></tr></tbody></table>

Nous remarquons qu'il y a un gain sur la réduction des erreurs en température avec l'abri en PLA + peinture. Par contre l'erreur de biais moyenne est plus importante. Il a tendance à surestimer l'humidité relative.

Nous avons complété cette étude avec des scénarios complémentaires afin d'évaluer l'impact potentiel de l'imprégnation du vernis de protection appliqué sur le capteur BME280 :

* Annexe 10 : Ce scénario consiste en l'utilisation d'un capteur non verni, intégré dans un abri en PLA peint à 1.5m du sol. Les résultats obtenus ne montrent pas d'amélioration notable des performances. Cette configuration permet toutefois de confirmer que la présence ou l'absence de vernis de protection n'a pas d'influence significative sur les mesures relevées.

* Annexe 11 : Des essais de répétabilité et de reproductibilité (les capteurs sont placés à 1.8m du sol (même configuration que pour la station Agroclim)) ont également été menés à l'aide de trois abris en PLA peint, chacun équipé d'un BME280 non vernis (il est à noter que, dans notre configuration de référence, les capteurs sont systématiquement vernis pour assurer leur protection). Par ailleurs, une variante a été testée dans laquelle la coupelle supérieure de l'abri est recouverte de papier aluminium, dans le but de limiter l'exposition directe au rayonnement thermique. Les résultats détaillés correspondant à l'ensemble de ces configurations sont disponibles en annexe.
## Etude du BME280 et de son packaging en ASA :

Une nouvelle matière a été sélectionnée pour répondre aux exigences du projet : l'ASA. C'est un filament en Acrylonitrile Styrène Acrylate. L'ASA est difficile d'utilisation et possède les caractéristiques techniques suivantes, voir Tableau ci-dessous.

<table><caption>**Tableau 24.** Caractéristiques techniques du filament ASA.</caption><thead><tr><td>Caractéristiques du filament</td><td>Résistance UV</td><td>Résistance chaleur</td><td>Résistance humidité</td><td>Facilité d'impression</td></tr></thead><tbody><tr><td>ASA</td><td>+++</td><td>+++</td><td>+++</td><td>++</td></tr></tbody></table>

Cette matière résiste à l'exposition continue au soleil, supporte les variations de température et d'humidité et ne se fragilise pas dans le temps (plus adapté que le PLA aux conditions extérieures).

L'expérience avec l'abri imprimé en ASA donne les résultats suivants.

<figure><img src="image_63.png" /><figcaption>**Figure 43.** Résultats de l'étude de l'humidité relative pour le packaging en impression3D ASA du BME280.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_64.png" /><figcaption>**Figure 44.** Résultats de l'étude de la température pour le packaging en impression3D ASA du BME280.</figcaption></figure>

<table><caption>**Tableau 25.** Résultats de l'étude du BME280 avec son abri en impression3D ASA.</caption><thead><tr><th rowspan="2"></th><th colspan="2">ECOLOGGING comparatif Agroclim</th></tr><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>Température en DegC</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">Erreur de biais moyenne</th><td>-0,4</td><td>-0,02</td></tr><tr><th scope="row">Ecart-type</th><td>8,61</td><td>2,21</td></tr><tr><th scope="row">Incertitude ±1σ</th><td>0,56</td><td>0,14</td></tr><tr><th scope="row">Erreur quadratique moyenne RMSE</th><td>8,62</td><td>2,21</td></tr></tbody></table>

Pour la température avec l'abri en ASA :

- Nous constatons que le biais est quasiment nul, ce qui donne une très bonne justesse,

- La dispersion des erreurs est modérée.

- L'incertitude est faible et donc un bon niveau de confiance.

- Le RMSE est raisonnablement faibles et donc cohérente avec l'écart-type.

Pour l'humidité avec l'abri en ASA, nous constatons :

- Une légère sous-estimation, mais reste faible.

- Une plus grande dispersion des erreurs.

- L'incertitude est relativement faible.

- Les erreurs globales sont plus importantes.

Nous pouvons conclure que les mesures de température sont précises et fiables, avec une erreur systématique et une bonne stabilité. Pour les mesures d'humidité, elles sont moins précises, avec plus de variabilité et d'erreur globale, bien que le biais reste modéré.

Nous avons continué à faire évoluer le packaging du BME280 avec l'abri ASA en impression 3D en appliquant une couche de peinture blanche dans le but de couper le rayonnement
solaire. Cette expérience est réalisée sur la station ECOLOGGING avec le capteur déployé à 1.5m du sol. Pour les résultats, il faut se reporter à l'annexe N°12.

De plus, nous tentons de valider ce test en réalisé un scénario de répétabilité et reproductibilité décrit en annexe N°13. Les capteurs sont déployés à la même hauteur que la station de référence Agroclim.

## Synthèse et conclusion des expérimentations menées sur les capteurs de température et d'humidité :

Dans un premier temps, nous vous présentons un tableau de résultats et une comparaison du BME280 entre les deux abris en impression 3D développés en PLA ou en ASA, qui ont été testés sur la station ECOLOGGING (déployés à une hauteur de 1.5m) et comparés à la station de référence Agroclim.

<table><caption>**Tableau 26.** Comparatif du BME280 avec son abri en impression3D en PLA et ASA.</caption><thead><tr><th rowspan="3"></th><th colspan="4">ECOLOGGING abri PLA comparatif abri ASA à la station de référence Agroclim</th></tr><tr><th>Abri 3D PLA</th><th>Abri 3D ASA</th><th>Abri 3D PLA</th><th>Abri 3D ASA</th></tr><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>Humidité Relative en %</th><th>Température en DegC</th><th>Température en DegC</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">Ereur de blais moyenne</th><td>1,37</td><td>-0,4</td><td>0,48</td><td>-0,02</td></tr><tr><th scope="row">Ecart-type</th><td>5,6</td><td>8,61</td><td>1,65</td><td>2,21</td></tr><tr><th scope="row">Incertitude ±1σ</th><td>5,64</td><td>0,56</td><td>1,7</td><td>0,14</td></tr><tr><th scope="row">Ereur quadratique moyenne RMSE</th><td>5,8</td><td>8,62</td><td>1,76</td><td>2,21</td></tr></tbody></table>

Bilan de ce comparatif BME280 avec abri en ASA ou PLA :

Le BME280 avec l'abri3D en ASA présente de meilleures performances globales avec une erreur quadratique moyenne (RMSE) et une incertitude bien plus faible que celle du BME280 avec l'abri 3D en PLA, indiquant une mesure plus précise et plus fiable.

En revanche, le BME280 avec l'abri 3D en PLA montre une plus grande variabilité avec un écart-type et une incertitude nettement plus élevée, ce qui peut limiter sa précision dans les applications sensibles.

Le BME280 avec l'abri3D en PLA présente une erreur quadratique moyenne (RMSE) plus faible que le BME280 avec l'abri 3D en ASA, ce qui indique une meilleure précision globale des mesures. Cependant, le BME280 avec l'abri en ASA se distingue par une incertitude extrêmement faible (±0.14), ce qui peut être un avantage dans des contextes où la stabilité de la mesure est primordiale.

Dans un second temps, nous vous présentons la comparaison du BME280 entre les abris en impression 3D réalisés en PLA ou en ASA peints en blanc, qui ont été testés sur la station ECOLOGGING (déployés à une hauteur de 1.5m) et comparés à la station de référence Agroclim.

<table><caption>**Tableau 27.** Comparatif du BME280 avec son abri en impression3D en PLA peint et ASA peint.</caption><thead><tr><th rowspan="3"></th><th colspan="4">ECOLOGGING abri PLA comparatif abri ASA à la station de référence Agroclim</th></tr><tr><th>Abri 3D PLA peint</th><th>Abri 3D ASA peint</th><th>Abri 3D PLA peint</th><th>Abri 3D ASA peint</th></tr><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>Humidité Relative en %</th><th>Température en DegC</th><th>Température en DegC</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">Ereur de blais moyenne</th><td>7,21</td><td>2,75</td><td>0,48</td><td>0,37</td></tr><tr><th scope="row">Ecart-type</th><td>3,45</td><td>4,81</td><td>1,65</td><td>1,09</td></tr><tr><th scope="row">Incertitude ±1σ</th><td>0,25</td><td>0,16</td><td>1,7</td><td>0,04</td></tr><tr><th scope="row">Ereur quadratique moyenne RMSE</th><td>3,5</td><td>5,54</td><td>1,76</td><td>1,15</td></tr></tbody></table>

Bilan de ce comparatif du BME280 avec abri en ASA peint ou PLA peint :
Le BME280 avec l'abri en ASA peint en blanc possède un biais plus faible et il est donc plus proche des données de la station Agroclim pour l'humidité relative (plus juste).

Pour la température, l'abri réalisé en ASA et peint en blanc est plus performant dans l'ensemble de ce domaine d'utilisation (plus juste, plus précis et meilleure performance globale).

Et pour finir nous allons vous expliquer notre choix de packaging le plus adapté au déploiement :

* Les capteurs de température et d'humidité seront installés sur la station ECOLOGGING à 1.5m ou 1.8m du sol. Ces hauteurs sont normées ou recommandées pour assurer la représentativité et la fiabilité des mesures environnementales.

* Nous utiliserons un packaging en ASA imprimé en 3D, car ce matériau est résistant aux rayons UV, offre une meilleure résistance aux chocs et à l'humidité, supporte des températures élevées et est conçu pour une utilisation longue durée en extérieur.

* Les abris des capteurs de températures et d'humidité seront tous peints en blanc, cette couleur reflète la majorité du rayonnement solaire et limite la chauffe interne des abris. Cela permet d'améliorer la précision des mesures et s'inscrit dans le respect des bonnes pratiques de la météorologiques.

## 3.5. Le capteur de rayonnement solaire Luxmètre

La comparaison entre le VEML7700, les capteurs de rayonnement de la tour à flux et ceux de la station Agroclim est assez difficile à mettre en situation, car le capteur VEML7700 est un luxmètre. L'environnement extérieur exerce une forte influence sur les mesures.

Nous avons dû étudier également les évolutions jour/nuit par dynamisme journalier.

<figure><img src="image_65.png" /><figcaption>**Figure 45.** Rayonnement ECOLOGGING VS Agroclim Octobre 2023/Mars 2024.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_66.png" /><figcaption>**Figure 46.** Rayonnement ECOLOGGING VS Tour à Flux Septembre 2024/Novembre 2024.</figcaption></figure>

Nous constatons que le packaging a toujours une forte influence sur les mesures du capteur. Nous avons donc travaillé et étudié différents types de packaging comme présenté sur la Figure 47.

<figure><img src="image_67.png" /><figcaption>**Figure 47.** Photos des différents packagings pour le VEML7700.</figcaption></figure>

Une étude du VEML7700 seul avec juste un vernis de protection a donné des résultats très intéressant mais il a une durée de vie de 15 jours (Figure 48).
<figure><img src="image_68.png" /><figcaption>**Figure 48.** Résultats du VEML7700 sans protection.</figcaption></figure>

Pour augmenter la durée de vie du capteur, nous l'avons installé dans une coupelle de plastique et il a été rajouté du dessinant pour éviter tout risque d'humidité.

<figure><img src="image_69.png" /><figcaption>**Figure 49.** Photo de protection rayonnement et dessinant.</figcaption></figure>

Nous sommes en train de développer un nouveau prototype de packaging pour ce capteur et nous le testerons (Figure 50).

<figure><img src="image_70.png" /><figcaption>**Figure 50.** Photos du nouveau prototype de protection pour le VEML7700.</figcaption></figure>
## 3.6. Le capteur de rayonnement solaire Pyranomètre DAVIS

Nous avons installé ce pyranomètre de chez DAVIS réf SKU6450 depuis le 04 juin 2025.

L'étude se fait en comparaison à la station Agroclim pour une acquisition simple toutes les heures.

<figure><img src="image_71.png" /><figcaption>**Figure 51.** Session d'acquisition de 15 jours.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_72.png" /><figcaption>**Figure 52.** Zoom sur une acquisition pour une journée ensoleillée et totalement dégagée.</figcaption></figure>

Nous constatons que sur la figure 52, un léger décalage se créé progressivement au fil de la course du soleil évolue. Ceci est dû à la position d'installation du capteur de la station ECOLOGGING par rapport à la station Agroclim.

Le capteur DAVIS programmé en langage ARDUINO pour l'acquisition, fournit des données intéressantes et potentiellement exploitables.
# 4 Conclusion

Les tests effectués en atelier ont fourni des résultats très satisfaisants, démontrant la fiabilité et les performances des capteurs étudiés dans des conditions contrôlées.

Les essais réalisés en conditions extérieures se sont révélés particulièrement instructifs. Ils ont mis en évidence des axes d'amélioration, notamment en ce qui concerne la protection (packaging) des capteurs de température et d'humidité. Ces protections jouent un rôle crucial, car elles influencent directement la précision et la durabilité des mesures.

Une observation significative concerne les capteurs BME280 et VEML7700, dont la durée de vie s'est considérablement allongée depuis l'ajout d'une couche de vernis protecteur. Cette solution simple et peu coûteuse souligne l'importance des mesures de renforcement face aux conditions environnementales.

L'étude a également révélé que la période d'achat des capteurs de température et d'humidité a une influence sur leurs performances. Les variations dans les processus de fabrication des capteurs, d'un lot à l'autre, peuvent engendrer des écarts dans les mesures. Cette observation souligne l'importance de réaliser des tests systématiques pour vérifier l'homogénéité des performances des capteurs avant leur utilisation.

Des perspectives d'amélioration sont envisagées pour les prochaines étapes, notamment :

* L'évaluation de nouveaux types de capteurs de température et d'humidité, tels que le SHT35, afin de diversifier les dispositifs étudiés.

* Le développement et le test d'un packaging optimisé pour le capteur VEML7700, afin de renforcer sa robustesse en extérieur.

* Une amélioration du processus d'étalonnage du VEML7700 à l'aide d'un luxmètre, pour une meilleure précision des mesures.

* D'autres capteurs méritent un examen attentif. Parmi eux, le pluviomètre optique RG11 présente un grand intérêt pour des applications spécifiques, telles que l'irrigation, grâce à sa précision et sa technologie avancée. Toutefois, son coût plus élevé nous a conduits à ne pas l'intégrer à ce projet. Un capteur de rayonnement SI1145, capable de mesurer les rayonnements infrarouges (IR) et ultraviolets (UV) avait attiré notre attention. Sa production ayant été arrêtée pour le moment, son étude n'a pas été possible.

Dans ce type de développement, il est essentiel de garder à l'esprit que les capteurs IoT sont conçus pour être peu coûteux, mais qu'ils nécessitent un étalonnage rigoureux avant leur déploiement. Il est également important de ne pas attendre d'eux le même niveau d'exigence et de précision que celui requis par les équipements certifiés par l'Organisation météorologique mondiale (OMM).

Néanmoins, les capteurs IoT représentent un complément précieux pour la recherche scientifique. Leur faible coût et leur accessibilité en font des outils particulièrement adaptés pour des équipes disposant de budgets limités, offrant ainsi une opportunité d'élargir les études scientifiques à des domaines qui seraient autrement inaccessibles. Ces dispositifs
permettent de combler certaines lacunes dans les données et de renforcer les capacités de
mesures pour les travaux expérimentaux de recherche.

Durée de vie et performance des capteurs déployés sur les stations instrumentées
ECOLOGGING.

Depuis le déploiement initial en octobre 2023, les différents capteurs installés sur les stations ECOLOGGING présentent les retours d'expériences suivants concernant leur durée de vie et leur comportement en conditions réelles :

* Capteur BME280 (vernis, packaging en ASA peint en blanc)

La durée de vie moyenne observée est comprise entre 5 et 8 mois, selon le type d'écosystème.

Ce capteur a tendance à saturer en humidité après plusieurs mois d'exposition, nécessitant alors un remplacement (voir annexe 16).

Bien que moins précis que le SHT31 pour la mesure de la température et de l'humidité, il présente l'avantage de mesurer également la pression atmosphérique, ce qui constitue un atout pour certaines applications environnementales.

En annexe 17, nous vous présentons un retour d'expérience du déploiement du BME280 (et la maquette du packaging N°3) dans le projet OPTMix de l'UR EFNO.

En annexe 18, le retour d'expérience du site de THEIX avec un BME280 et la maquette du packaging N°2.

* Capteur SHT31 (packaging en ASA peint en blanc)

Ce capteur présente une durée de vie moyenne de 8 à 10 mois.

Il offre une meilleure précision que le BME280 pour les mesures de température et d'humidité relative, ce qui lui confère un intérêt scientifique particulier pour les analyses fines de microclimat.

* Anémomètre et girouette (marque DAVIS)

Ces capteurs n'ont jamais nécessité de remplacement depuis leur installation, leur fonctionnement restant stable à ce jour (premier déploiement en Octobre 2023).

* Pluviomètre LEXCA001

Le capteur n'a pas été remplacé, mais son packaging (Godet en PETG) a dû être changé après environ un an en raison d'une dégradation mécanique (voir annexe 19 : étude réalisée sur l'année Juillet 2024/Novembre 2025).

En annexe 17, nous vous présentons un retour d'expérience du déploiement du LEXCA001 dans le projet OPTMix de l'UR EFNO.

En annexe 18, le retour d'expérience du site de THEIX.

* Capteur de luminosité VEML7700 (vernis, bulle de protection et réservoir de dessiccant).

Ce capteur présente une durée de vie limitée de 6 à 8 mois.

Malgré les protections ajoutées, une dégradation progressive de la bulle de protection (jaunissement qui modifie l'acquisition de la donnée) et du circuit imprimé est observée jusqu'à ce qu'il ne fonctionne plus.

* Pyranomètre (marque DAVIS)

Le capteur n'a pas été remplacé depuis son déploiement en juin 2025, et il continue à fournir des mesures stables (voir annexe 20 : exemple de comparatif en le pyranomètre de la station de référence Agroclim et le pyranomètre DAVIS de la station ECOLOGGING).
Enfin, il convient de souligner que la hauteur d'installation des capteurs de température et d'humidité a une influence significative sur la qualité et la représentativité des mesures. Ce paramètre doit donc être pris en compte lors de l'interprétation des données et pour la définition des protocoles d'installations futurs.
## REMERCIEMENTS :

Je tiens tout particulièrement à remercier le département ECODIV qui m'a financé le projet ECOLOGGING dans le but de développer de nouveaux capteurs en IoT pour les mesures dans les écosystèmes.

Ce projet a aussi bénéficié de l'apport financier de l'infrastructure nationale AnaEE France au travers du programme d'actions initiatives des infrastructures nationales de l'AllEnvi en lien avec le Ministère chargé de la recherche (MESR) et qui m'a permis de continuer de développer ce projet. Merci !

Je tiens aussi à remercier Pierre TRICHET, Frédéric BERNIER, Alexia MATHOU qui m'ont poussé, encouragé, soutenu pour faire évoluer ce projet.

Franck PERRET, Nicolas WALKER, Frédéric CHERQUI, Régis BURLETT, Olivier MARLOIE avec qui j'ai pu échanger, discuter et qui m'ont fait partager leur expérience.

Je tenais à remercier Stéphane MATZ et Nathalie KORBOULEWSKI de l'UR EFNO du site Pilote OPTMix pour le déploiement et le compte rendu ; ainsi que David COLOSSE et Frédérique LOUAULT de l'UR EP pour le déploiement sur le site de THEIX.

Le BTS métier de la mesure du Lycée A. KASTLER de Talence qui m'a mis à disposition la soufflerie.

Hugo BROUTIN du BTS ATI du Lycée A. KASTLER de Talence qui a réalisé les plans des maquettes en impression 3D (stage Mai-Juin 2025).

La société Gotronic (Florent MARY) et météoshopping (Laurent GEORGET) pour les discussions et conseils.

Les étudiants de Sup Agro Montpellier et Arnaud DUCANCHEZ qui ont participé au projet avec les projets tuteurés.

Et pour finir un grand merci à Céline MEREDIEU et Arnaud DUCANCHEZ pour l'aide à la rédaction et conseils.
# REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES :

## Pour un article en ligne :

https://www.gotronic.fr/art-shield-4g-lte-3g-et-2g-tel0124-32043.htm

https://www.gotronic.fr/art-antenne-4g-sv06b-sma-37509.htm

https://learn.adafruit.com/adafruit-ds3231-precision-rtc-breakout/Arduino-usage

https://passionelectronique.fr/carte-sd-Arduino/

https://www.gotronic.fr/art-capteur-de-lumiere-veml7700-ada4162-30811.htm

https://wiki.dfrobot.com/Gravity_I2C VEML7700 Ambient Light Sensor SKU SEN0228

https://fr.rs-online.com/web/p/canteurs-de-couleurs-et-lumieres/1808082

https://www.gotronic.fr/art-capteur-d-ultraviolets-si1145-ada1777-22188.htm

https://learn.adafruit.com/adafruit-si1145-breakout-board-uv-ir-visible-sensor

https://docs.rs-online.com/02da/A700000008177779.pdf

https://www.gotronic.fr/art-sonde-d-humidite-et-de-temperature-sen0227-27842.htm

https://wiki.dfrobot.com/SHT20_I2C_Temperature_%26_Humidity_Sensor_Waterproof_Probe SKU SEN0227

https://www.gotronic.fr/art-capteur-de-t-humidite-et-pression-ada2652-23892.htm

https://learn.adafruit.com/adafruit-bme280-humidity-barometric-pressure-temperature-sensor-breakout/downloads

https://www.jardinet.fr/p-5366-pluviometre-lexca001-pour-lr-ms-lextronic

http://www.instructables.com/id/Arduino-Weather-Station-Part3-Rain/

https://www.meteo-shopping.com/fr/canteurs/109-anemometre-girouette-vantage-pro.html?gclid=EAIaIQobChMI7sba6_LC9AIVxrLVCh1H7gPYEAQYASABEgL-YfD_BwE

http://cactus.io/hookups/weather/anemometer/davis/hookup-Arduino-to-davis-anemometer

https://github.com/PaulStoffregen/TimerOne

## Projets tuteurés :

UE-D "Expérimentation" (2023) Sup Agro Montpellier rapport projet tuteuré : rapport technique sur l'étude de différents capteurs de CO2

UE-D "Expérimentation" (2024) Sup Agro Montpellier rapport projet tuteuré : rapport technique sur l'étude de différents capteurs de T&H et rayonnement
# ANNEXE 1

Au vu des résultats obtenus, nous avons mis en place un test pour valider la répétabilité et la reproductibilité des pluviomètres LEXCA et ils seront toujours comparés au pluviomètre gravimétrique TRwS405. Ils sont installés en faisant attention au niveau à bulle pour l'horizontalité et équidistant les uns des autres (expérience de cumul journalier du 18 02 2025 au 05 03 2025).

<figure><img src="image_73.png" /><figcaption>**Figure 53.** Photo du test de répétabilité et reproductibilité avec trois pluviomètres LEXCA.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_74.png" /><figcaption>**Figure 54.** Résultats du test de répétabilité et reproductibilité avec trois pluviomètres LEXCA et comparaison au pluviomètre gravimétrique TRwS405.</figcaption></figure>
Cumul de Pluie avec les LEXCA001 et
le pluviomètre de référence TRwS405
du 18 02 au 05 03 2025

<figure><img src="image_75.png" /><figcaption>**Figure 55.** Comparatif des cumuls du test de répétabilité et reproductibilité avec trois pluviomètres LEXCA et comparaison au pluviomètre gravimétrique TRwS405.</figcaption></figure>

En regardant les graphiques, nous observons que l'écart entre les 3 pluviomètres LEXCA est très faible de l'ordre de 0.1mm et ils ont la même dynamique.

L'écart peut être dû aux différentes pluies (force) et s'il y a du vent pendant la pluie (inclinaison).

En regardant le Figure 55, nous observons au niveau du cumul journalier que l'écart des pluviomètres LEXCA au pluviomètre gravimétrique est faible. Il faudrait quand même avant chaque déploiement calibrer ce type de pluviomètre.

Nous pouvons conclure que les pluviomètres LEXCA sont répétables et reproductibles pour l'acquisition du cumul de pluie.
# ANNEXE 2

Pour la nouvelle version du godet du pluviomètre (équipée de pics anti-perchoirs d'oiseaux), nous l'avons de nouveau testée en atelier selon la même méthode décrite au paragraphe 2.6 : Le cumul de Pluie – La pluviométrie.

<figure><img src="image_76.png" /><figcaption>**Figure 56.** Photo du test de trois pluviomètres en atelier avec les godets anti perchoir d'oiseaux.</figcaption></figure>

Voici les résultats des différents tests.

<figure><img src="image_77.png" /><figcaption>**Figure 57.** Résultats des tests des trois pluviomètres réalisés avec une pipette.</figcaption></figure>

Puis nous avons déployé les pluviomètres en extérieur du 20 Juin 2025 au 28 Juillet 2025 pour obtenir des cumuls journaliers et les comparer à un pluviomètre de référence (TRwS405).
<figure><img src="image_78.png" /><figcaption>**Figure 58.** Photo du test de répétabilité et reproductibilité avec trois pluviomètres LEXCA et leurs godets avec anti perchoir d'oiseaux.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_79.png" /><figcaption>**Figure 59.** Résultats du test de répétabilité et reproductibilité avec trois pluviomètres LEXCA et comparaison au pluviomètre gravimétrique TRwS405 avec les nouveaux godets.</figcaption></figure>
Cumul de Pluie avec les LEXCA001 et le pluviomètre de référence TRwS405 du 20 06 au 28 07 2025

<figure><img src="image_80.png" /><figcaption>**Figure 60.** Comparatif des cumuls du test de répétabilité et reproductibilité avec trois pluviomètres LEXCA et comparaison au pluviomètre gravimétrique TRwS405 avec nouveau godet du 20 06 au 28 07 2025.</figcaption></figure>

<table><caption>**Tableau 28.** Résultats des pluviomètres LEXCA001.</caption><thead><tr><td>Pluviométrie en mm</td><td>LEXCA N°1</td><td>LEXCA N°2</td><td>LEXCA N°3</td></tr></thead><tbody><tr><td>Erreur de biais moyenne</td><td>-0,049</td><td>-0,018</td><td>-0,049</td></tr><tr><td>Ecart type</td><td>0,921</td><td>0,885</td><td>0,894</td></tr><tr><td>Incertitude ±1σ</td><td>0,149</td><td>0,144</td><td>0,145</td></tr><tr><td>Erreur quadratique moyenne RMSE</td><td>0,922</td><td>0,885</td><td>0,895</td></tr></tbody></table>

Parmi les trois pluviomètres avec le nouveau godet testés, le LEXCA N°2 se distingue comme le plus performant avec la plus faible erreur de biais moyenne (-0.018), le plus faible écart type (0.885) et la meilleure RMSE (0.885), ce qui traduit une bonne précision et une bonne stabilité. Les pluviomètres LEXCA N°1 et LEXCA N°3, bien qu'ayant des performances similaires entre eux, présentent une légère sous-estimation plus marquée et une variable un peu plus importante. Ainsi le LEXCA N°2 est le plus fiable pour se rapprocher des mesures du TRwS405 de référence.
# ANNEXE 3

Pour compléter les différents tests de l'anémomètre DAVIS de la station ECOLOGGING, nous vous présentons d'autres essais et comparatifs de l'anémomètre DAVIS seul en comparaison à la station Agroclim (dans les mêmes conditions) et à un Wind2D de chez CAMPBELL SCIENTIFIC.

## l) Comparatif anémomètre DAVIS (ECOLOGGING) seul par rapport à l'anémomètre de la station Agroclim à la même hauteur.

Nous avons installé un anémomètre DAVIS le plus proche possible de la station Agroclim et à la même hauteur dans le but de réaliser une comparaison la plus juste possible.

<figure><img src="image_81.png" /><figcaption>**Figure 61.** Photo du test comparatif d'un anémomètre DAVIS dans les mêmes conditions que la station Agroclim.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_82.png" /><figcaption>**Figure 62.** Résultats du test comparatif d'un anémomètre DAVIS dans les mêmes conditions que la station Agroclim.</figcaption></figure>
Nous avons comparé les coefficients de corrélation R² entre les deux positions voir le tableau ci-dessous.

<table><caption>**Tableau 29.** Comparaison des R² entre Agroclim et ECOLOGGING à différentes hauteur.</caption><thead><tr><td>Etude ECOLOGGING VS AGROCLIM</td><td>Position ECOLOGGING compact</td><td>Position AGROCLIM</td></tr></thead><tbody><tr><td>Anémomètre</td><td>0,7974</td><td>0,8415</td></tr></tbody></table>

Nous observons bien que le R² pour l'anémomètre de la station ECOLOGGING à la même hauteur que la station Agroclim est bien meilleur.

<figure><img src="image_83.png" /><figcaption>**Figure 63.** Résultats des box plots, courbes dans le temps et les erreurs pour le DAVIS ECOLOGGING et Agroclim.</figcaption></figure>

De plus la comparaison de l'anémomètre DAVIS à l'anémomètre seul de la station Agroclim, nous indique une erreur de biais moyenne de 3.06km/h et une incertitude de ±1σ = 0.424km/h. L'anémomètre DAVIS sous-estime la vitesse du vent par rapport à la station Agroclim.

## II) Comparatif anémomètre DAVIS (ECOLOGGING) seul par rapport à un anémomètre Wind2D de chez CAMPBELL SCIENTIFIC.

Pour finir ce comparatif, nous avons installé un anémomètre DAVIS le plus proche possible d'un Wind2D à la même hauteur 1.80m.

<figure><img src="image_84.png" /><figcaption>**Tableau 30.** Caractéristiques techniques du Wind2D de chez Gill.</figcaption></figure>

<table><thead><tr><td></td><td>Vitesse du vent</td><td>Direction du vent</td></tr></thead><tbody><tr><td>Gamme</td><td>0-60 m.s<sup>-1</sup></td><td>0-359°</td></tr><tr><td>Précision</td><td>+/- 2% à 12m.s<sup>-1</sup></td><td>+/- 3° à 20m.s<sup>-1</sup></td></tr><tr><td>Résolution</td><td>0,01m.s<sup>-1</sup></td><td>1°</td></tr></tbody></table>
<figure><img src="image_85.png" /><figcaption>**Figure 64.** Photo du test comparatif d'un anémomètre DAVIS à un Wind2D de chez CAMPBELL SCIENTIFIC dans les mêmes conditions.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_86.png" /><figcaption>**Figure 65.** Résultats du test comparatif d'un anémomètre DAVIS à un Wind2D de chez CAMPBELL SCIENTIFIC dans les mêmes conditions.</figcaption></figure>

La figure 65 nous montre bien qu'il existe une forte relation linéaire entre les moyennes à l'heure de l'anémomètre DAVIS seul et celles de l'anémomètre Wind2D.

<figure><img src="image_87.png" /><figcaption>**Figure 66.** Résultats des box plots, courbes dans le temps et les erreurs pour le DAVIS ECOLOGGING et Wind2D Gill.</figcaption></figure>
Lors de la comparaison de l'anémomètre DAVIS à un anémomètre WINDsonic2D, nous avons
une erreur de biais moyenne de 1.4km/h et une incertitude de ±1σ = 0.32km/h.
L'anémomètre DAVIS sous-estime la vitesse du vent par rapport à la station Agroclim.

Conclusion étude anémomètre Agroclim, Wind2D Gill et DAVIS ECOLOGGING :

Ces deux tests nous montrent bien que la hauteur d'acquisition pour un anémomètre influence les résultats. Pour rappel, le but de la station ECOLOGGING est d'être le plus compact possible et facilement déplaçable.
# ANNEXE 4

Le BME280 est installé en position compact sur la station ECOLOGGING à 1.5m du sol.

L'étude présentée ci-dessous est réalisée pour un nouveau système de protection du capteur température et humidité du BME280 :

<figure><img src="image_88.png" /><figcaption>**Figure 67.** Protection du capteur N°2 pour la température et l'humidité du BME280.</figcaption></figure>

Réalisation de la protection en utilisant un tube en PVC (Polychlorure de vinyle) et des coupelles de verrines peintes avec de la peinture forestière blanche.

L'étude a été réalisée du 29/11/2024 au 13/01/2025 en extérieur sur le site de la station météorologique de CESTAS PIERROTON (33) et les données seront comparées à la station Agroclim.

Les données comparées sont une acquisition simple à heures fixes.

<figure><img src="image_89.png" /><figcaption>**Figure 68.** Courbes au cours du temps pour la température et l'humidité du BME280 ECOLOGGING protection N°2 à 1.5m Vs Agroclim.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_90.png" /><figcaption>**Figure 69.** Température en DegC ECOLOGGING VS Agroclim Novembre 2024/Janvier 2025 protection N°2.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_91.png" /><figcaption>**Figure 70.** Humidité relative en % ECOLOGGING VS Agroclim Novembre 2024/Janvier 2025 protection N°2.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_92.png" /><figcaption>**Figure 71.** Boite à moustaches ECOLOGGING VS Agroclim Novembre 2024/Janvier 2025 protection N°2.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_93.png" /><figcaption>**Figure 72.** Erreur de biais pour la température et l'humidité du BME280 ECOLOGGING protection N°2 à 1.5m Vs Agroclim.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_94.png" /><figcaption>**Figure 73.** Evolution de l'erreur RMSE pour la température et l'humidité du BME280 ECOLOGGING protection N°2 à 1.5m Vs Agroclim.</figcaption></figure>

Nous vous présentons dans le tableau ci-dessous le retour d'expérience dans l'évolution du packaging et son influence sur les données d'Octobre 2023 à Janvier 2025.

<table><caption>**Tableau 31.** Comparaison des R² en fonction de l'évolution du packaging jusqu'en Janvier 2025.</caption><thead><tr><th>Etude ECOLOGGING VS AGROCLIM</th><th>Octobre 2023 à Mars 2024</th><th>Novembre 2024 à Janvier 2025</th></tr></thead><tbody><tr><td>R² Température</td><td>0,6195</td><td>0,8695</td></tr><tr><td>R² Humidité</td><td>0,3297</td><td>0,5304</td></tr></tbody></table>

Nous pouvons voir que les R² augmente entre les deux sessions de mesure, ce qui prouve que le packaging possède une influence sur la température et l'humidité relevé par le capteur. Pour les futurs déploiements, il vaut mieux utiliser ce type de packaging.

Lors de cette expérience, nous avons une erreur de biais moyenne du BME280 avec la protection N°2 de -1.73% pour l'humidité relative, 0.18DegC pour la température, une incertitude de ±1σ = 0.203% et ±1σ = 0.049DegC.
# ANNEXE 5

## I) Déploiement du capteur BME280 en position compact.

Le BME 280 est positionné avec son packaging en position compact sur la station ECOLOGGING à une hauteur de 1.5m. Ce packaging est une maquette.

Voici l'étude réalisée pour un nouveau système de protection du capteur température et de humidité BME280 :

<figure><img src="image_95.png" /><figcaption>**Figure 74.** Protection du capteur N°3 pour la température et l'humidité du BME280.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_96.png" /><figcaption>**Figure 75.** Courbes au cours du temps pour la température et l'humidité du BME280 ECOLOGGING protection N°3 à 1.5m Vs Agroclim.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_97.png" /><figcaption>**Figure 76.** Température en DegC ECOLOGGING VS Agroclim Janvier 2025/Février 2026 protection N°3.</figcaption></figure>
HR ECOLOGGING et HR AGROCLIM en %

<figure><img src="image_98.png" /><figcaption>**Figure 77.** Humidité relative en % ECOLOGGING VS Agroclim Janvier 2025/Février 2025 protection N°3.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_99.png" /><figcaption>**Figure 78.** Boite à moustaches ECOLOGGING VS Agroclim Janvier 2025/Février 2025 protection N°3.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_100.png" /><figcaption>**Figure 79.** Erreur de biais pour la température et l'humidité du BME280 ECOLOGGING protection N°3 à 1.5m Vs Agroclim.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_101.png" /><figcaption>**Figure 80.** Evolution de l'erreur RMSE pour la température et l'humidité du BME280 ECOLOGGING protection N°3 à 1.5m Vs Agroclim.</figcaption></figure>

Nous vous présentons dans le tableau ci-dessous le retour d'expérience dans l'évolution du packaging et son influence sur les données d'Octobre 2023 à Février 2025.

<table><caption>**Tableau 32.** Comparaison des R² en fonction de l'évolution du packaging jusqu'en Février 2025.</caption><thead><tr><th>Etude ECOLOGGING VS AGROCLIM</th><th>Octobre 2023 à Mars 2024</th><th>Novembre 2024 à Janvier 2025</th><th>Janvier 2025 à Février 2025</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">R² Température</th><td>0,6195</td><td>0,8695</td><td>0,9535</td></tr><tr><th scope="row">R² Humidité</th><td>0,3297</td><td>0,5304</td><td>0,8177</td></tr></tbody></table>

Le R² augmente au fur et à mesure des nouveaux tests réalisés. Il est de plus en plus efficace.

Nous avons une erreur de biais moyenne du BME280 avec la protection N°3 de -2.04% pour l'humidité Relative, 0.89DegC pour la température, une incertitude de ±1σ = 0.235% et ±1σ =0.049DegC.

Au vu des résultats, nous allons installer le capteur BME280 avec ce type de protection au même niveau que le capteur de température de la station Agroclim pour valider totalement le test.

## II) Déploiement du capteur BME280 à la même hauteur que Agroclim (1.8m).

Le système est déployé sur la station ECOLOGGING à la même hauteur que la station Agroclim qui est à 1.8m du sol pour être dans les mêmes conditions. Du 03 02 2025 au 14 02 2025.

<figure><img src="image_102.png" /><figcaption>**Figure 81.** Protection du capteur N°3 pour la température et l'humidité du BME280 même hauteur que Agroclim.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_103.png" /><figcaption>**Figure 82.** Courbes au cours du temps pour la température et l'humidité du BME280 ECOLOGGING protection N°3 à 1.8m Vs Agroclim.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_104.png" /><figcaption>**Figure 83.** Température en DegC ECOLOGGING VS Agroclim Janvier 2025/Février 2025 protection N°3 à 1.8m.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_105.png" /><figcaption>**Figure 84.** Humidité relative en % ECOLOGGING VS Agroclim Janvier 2025/Février 2025 à 1.8m.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_106.png" /><figcaption>**Figure 85.** Boite à moustaches ECOLOGGING VS Agroclim Janvier 2025/Février 2025 à 1.8m.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_107.png" /><figcaption>**Figure 86.** Erreur de biais pour la température et l'humidité du BME280 ECOLOGGING protection N°3 à 1.8m Vs Agroclim.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_108.png" /><figcaption>**Figure 87.** Evolution de l'erreur RMSE pour la température et l'humidité du BME280 ECOLOGGING protection N°3 à 1.8m Vs Agroclim.</figcaption></figure>

Nous avons installé le BME280 avec la protection N°3 à 1.8m de hauteur pour qu'il soit dans les mêmes conditions que le capteur de température de la station Agroclim. Ces conditions nous donnent un R² pour l'humidité en légère hausse tandis que pour la température a diminué un peu.

Nous avons une erreur de biais moyenne du BME280 avec la protection N°3 de -0.53% pour l'humidité relative, 0.76DegC pour la température, une incertitude de ±1σ = 3.46% et ±1σ =0.82DegC.
Pour les déploiements de la station ECOLOGGING, nous utiliserons la protection N°3 mais en position compact.
# ANNEXE 6

Cette étude est réalisée pour un nouveau système de protection (crée à partir de coupelles de sauce) et un nouveau capteur de température et d'humidité : le SHT31 (du 14 02 2025 au 17 04 2025).

<figure><img src="image_109.png" /><figcaption>**Figure 88.** Protection du capteur pour la température et l'humidité du SHT31.</figcaption></figure>

Le capteur SHT31 et la protection N°3 sont déployés sur la station ECOLOGGING à 1.8m du sol pour être dans les mêmes conditions que la station Agroclim dans le but d'avoir une comparaison le plus juste possible.

<figure><img src="image_110.png" /><figcaption>**Figure 89.** Déploiement en extérieur du capteur pour la température et l'humidité du SHT31.</figcaption></figure>

Le système de packaging proposé est un prototype. S'il est efficace, nous le développerons avec une imprimante 3D.

<figure><img src="image_111.png" /><figcaption>**Figure 90.** Courbes au cours du temps pour la température et l'humidité du SHT31 ECOLOGGING protection N°3 à 1.8m Vs Agroclim.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_112.png" /><figcaption>**Figure 91.** Température en DegC ECOLOGGING SHT31 VS Agroclim Février 2025 protection N°3 à 1.8m.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_113.png" /><figcaption>**Figure 92.** Humidité relative en % ECOLOGGING SHT31 VS Agroclim Février 2025 à 1.8.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_114.png" /><figcaption>**Figure 93.** Boite à moustaches ECOLOGGING SHT31 VS Agroclim Février 2025 à 1.8m.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_115.png" /><figcaption>**Figure 94.** Errur de biais pour la température et l'humidité du SHT31 ECOLOGGING protection N°3 à 1.8m Vs Agroclim.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_116.png" /><figcaption>**Figure 95.** Evolution de l'erreur RMSE pour la température et l'humidité du SHT31 ECOLOGGING protection N°3 à 1.8m Vs Agroclim.</figcaption></figure>

Lors de cette expérience, nous nous apercevons que le R² donne des résultats de plus en plus intéressants pour l'humidité relative en comparaison à la station Agroclim avec un SHT31 dans les mêmes conditions d'étude.

Puis nous comparons à l'aide du tableau suivant le BME280 au SHT31 installé à 1.8m de haut avec la protection N°3.

Lors de cette expérience, nous avons une erreur de biais moyenne du SHT31 avec la protection N°3 de 3.79% pour l'humidité relative, -1.63DegC pour la température, une incertitude de ±1σ = 0.146% et ±1σ =0.035DegC.

<table><caption>**Tableau 33.** Comparaison des R² en fonction du packaging N°3 à 1.8m et des capteurs de température et humidité BME280 contre SHT31.</caption><thead><tr><td>Etude ECOLOGGING VS AGROCLIM</td><td>BME280 protection N°3</td><td>SHT31 protection N°3</td></tr></thead><tbody><tr><td>R² Température</td><td>0,9535</td><td>0,9261</td></tr><tr><td>R² Humidité</td><td>0,8177</td><td>0,9104</td></tr></tbody></table>

En regardant le tableau 33, nous pouvons conclure que le SHT31 possède de meilleurs résultats pour mesurer l'humidité relative que le BME280.

Par contre le SHT31 est beaucoup plus cher que le BME280.
ANNEXE 7

Dans l'annexe 7, nous avons mis en place un test de répétabilité et reproductibilité pour les mesures de température et d'humidité relative du BME280 et du SHT31 avec les abris en impressions 3D. Nous avons réalisé une acquisition toutes les heures et les capteurs sont installés à 1.8m du sol comme le capteur de température et d'humidité de la station Agroclim (les abris sont en PLA). Cette expérience a été réalisée de 28 05 2025 au 20 06 2025. Pour réaliser cette expérience, nous avons utilisé et programmé un multiplexeur ref 35168 décrit en annexe 15).

<figure><img src="image_117.png" /><figcaption>**Figure 96.** Installation des 4 BME280 et des 4 SHT31 avec abris en PLA à 1.8m du sol pour comparaison à Agroclim.</figcaption></figure>

Voici les résultats pour des BME280 en température et en humidité.

<figure><img src="image_118.png" /><figcaption>**Figure 97.** Résultats de l'étude en humidité relative des BME280 par rapport à Agroclim.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_119.png" /><figcaption>**Figure 98.** Résultats de l'étude en température des BME280 par rapport à Agroclim.</figcaption></figure>

Voici les résultats pour des SHT31 en température et en humidité.

<figure><img src="image_120.png" /><figcaption>**Figure 99.** Résultats de l'étude en humidité relative des SHT31 par rapport à Agroclim.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_121.png" /></figure>

<figure><img src="image_122.png" /></figure>

<figure><img src="image_123.png" /></figure>

<figure><img src="image_124.png" /><figcaption>**Figure 100.** Résultats de l'étude en température des SHT31 par rapport à Agroclim.</figcaption></figure>

<table><caption>**Tableau 34.** Tableau des résultats de l'expérience de répétabilité et reproductibilité.</caption><thead><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>BME280 N°1</th><th>BME280 N°2</th><th>BME280 N°3</th><th>BME280 N°4</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">Ereur de biais moyenne</th><td>-1,63</td><td>-1,15</td><td>0,01</td><td>-2,31</td></tr><tr><th scope="row">Ecart-type</th><td>10,06</td><td>9,79</td><td>9,80</td><td>9,67</td></tr><tr><th scope="row">Incertitude ±1σ</th><td>0,43</td><td>0,42</td><td>0,42</td><td>0,42</td></tr><tr><th scope="row">Ereur quadratique moyenne RMSE</th><td>10,18</td><td>9,84</td><td>9,79</td><td>9,93</td></tr></tbody></table>

<table><thead><tr><th>Température en DegC</th><th>BME280 N°1</th><th>BME280 N°2</th><th>BME280 N°3</th><th>BME280 N°4</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">Ereur de biais moyenne</th><td>-0,14</td><td>0,06</td><td>-0,12</td><td>-0,40</td></tr><tr><th scope="row">Ecart-type</th><td>2,72</td><td>2,73</td><td>2,74</td><td>2,66</td></tr><tr><th scope="row">Incertitude ±1σ</th><td>0,12</td><td>0,12</td><td>0,12</td><td>0,11</td></tr><tr><th scope="row">Ereur quadratique moyenne RMSE</th><td>2,72</td><td>2,73</td><td>2,74</td><td>2,69</td></tr></tbody></table>

<table><thead><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>SHT31 N°1</th><th>SHT31 N°2</th><th>SHT31 N°3</th><th>SHT31 N°4</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">Ereur de biais moyenne</th><td>1,86</td><td>-2,14</td><td>1,20</td><td>-2,42</td></tr><tr><th scope="row">Ecart-type</th><td>9,36</td><td>9,82</td><td>9,54</td><td>9,33</td></tr><tr><th scope="row">Incertitude ±1σ</th><td>0,40</td><td>0,42</td><td>0,41</td><td>0,40</td></tr><tr><th scope="row">Ereur quadratique moyenne RMSE</th><td>9,52</td><td>10,04</td><td>9,60</td><td>9,62</td></tr></tbody></table>

<table><thead><tr><th>Température en DegC</th><th>SHT31 N°1</th><th>SHT31 N°2</th><th>SHT31 N°3</th><th>SHT31 N°4</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">Ereur de biais moyenne</th><td>0,90</td><td>0,99</td><td>0,83</td><td>1,16</td></tr><tr><th scope="row">Ecart-type</th><td>2,72</td><td>2,79</td><td>2,68</td><td>2,67</td></tr><tr><th scope="row">Incertitude ±1σ</th><td>0,12</td><td>0,12</td><td>0,12</td><td>0,12</td></tr><tr><th scope="row">Ereur quadratique moyenne RMSE</th><td>2,86</td><td>2,96</td><td>2,80</td><td>2,90</td></tr></tbody></table>

Pour l'humidité, il y a une saturation plus rapide du capteur BME280 avec l'abri 3D par rapport à la station Agroclim de référence.

En ce qui concerne la température, nous constatons un détachement des données du capteur avec l'abri 3D essentiellement pour les températures chaudes.

Nous allons donc essayer d'améliorer le packaging de ces abris d'impression 3D.
# ANNEXE 8

Dans l'annexe 8, nous avons mis en place un test de répétabilité et reproductibilité pour les mesures de température et humidité relative du BME280 et du SHT31 avec les abris en impressions 3D. Nous réalisons une acquisition toutes les heures et les capteurs sont installés à 1.8m du sol comme celui de la station Agroclim. Cette expérience a été réalisée du 30 06 2025 au 08 07 2025.

Nous avons modifié par rapport au test précédent de l'annexe 7 les abris (qui sont toujours en PLA) :

- Abri BME280 blanc avec peinture (nombre de deux abris) ;

- Abri BME280 avec revêtement noir sous les coupelles (nombre de deux abris) ;

- Abri SHT31 blanc avec peinture (nombre de deux abris) ;

- Abri SHT31 avec revêtement noir sous les coupelles (nombre de deux abris).

Pour réaliser cette expérience, nous avons aussi utilisé et programmé un multiplexeur ref 35168 décrit en Annexe 15).

<figure><img src="image_125.png" /><figcaption>**Figure 101.** Nouveau test arbis (peints en blanc et revêtement intérieur noir sous les coupelles) BME280 et SHT31 à 1.8m du sol pour comparaison à Agroclim.</figcaption></figure>

Voici les résultats pour des BME280 en température et en humidité.
<figure><img src="image_126.png" /><figcaption>**Figure 102.** Résultats de l'étude en humidité relative des BME280 (abri peinture blanche et sous coupelles noires) par rapport à Agroclim.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_127.png" /><figcaption>**Figure 103.** Résultats de l'étude en température des BME280 (abri peinture blanche et sous coupelles noires) par rapport à Agroclim.</figcaption></figure>

Voici les résultats pour des SHT31 en température et en humidité.
<figure><img src="image_128.png" /><figcaption>**Figure 104.** Résultats de l'étude en humidité relative des SHT31 (abri peinture blanche et sous coupelles noires) par rapport à Agroclim.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_129.png" /><figcaption>**Figure 105.** Résultats de l'étude en température des SHT31 (abri peinture blanche et sous coupelles noires) par rapport à Agroclim.</figcaption></figure>

<caption>**Tableau 35.** Tableau des résultats de l'expérience de répétabilité et reproductibilité pour le BME280 et SHT31 (abri peinture blanche et sous coupelles noires).</caption>
<table><thead><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>SHT31 N°1 abri peinture blanche</th><th>SHT31 N°2 abri peinture blanche</th><th>SHT31 N°3 sous coupelles noires</th><th>SHT31 N°4 sous coupelles noires</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">Ereur de biais moyenne</th><td>3,63</td><td>0,59</td><td>4,99</td><td>-3,75</td></tr><tr><th scope="row">Ecart-type</th><td>4,75</td><td>4,86</td><td>5,47</td><td>5,62</td></tr><tr><th scope="row">Incertitude ±1σ</th><td>0,34</td><td>0,35</td><td>0,40</td><td>0,41</td></tr><tr><th scope="row">Ereur quadratique moyenne RMSE</th><td>5,97</td><td>4,88</td><td>7,39</td><td>6,74</td></tr></tbody></table>

<table><thead><tr><th>Température en DegC</th><th>SHT31 N°1 abri peinture blanche</th><th>SHT31 N°2 abri peinture blanche</th><th>SHT31 N°3 sous coupelles noires</th><th>SHT31 N°4 sous coupelles noires</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">Ereur de biais moyenne</th><td>0,84</td><td>0,79</td><td>0,13</td><td>1,80</td></tr><tr><th scope="row">Ecart-type</th><td>2,43</td><td>2,46</td><td>2,40</td><td>2,36</td></tr><tr><th scope="row">Incertitude ±1σ</th><td>0,18</td><td>0,18</td><td>0,17</td><td>0,17</td></tr><tr><th scope="row">Ereur quadratique moyenne RMSE</th><td>2,57</td><td>2,58</td><td>2,40</td><td>2,96</td></tr></tbody></table>

<table><thead><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>BME280 N°1 sous coupelles noires</th><th>BME280 N°2 sous coupelles noires</th><th>BME280 N°3 abri peinture blanche</th><th>BME280 N°4 abri peinture blanche</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">Ereur de biais moyenne</th><td>-7,24</td><td>-7,62</td><td>-5,60</td><td>-7,18</td></tr><tr><th scope="row">Ecart-type</th><td>10,58</td><td>10,50</td><td>10,54</td><td>10,14</td></tr><tr><th scope="row">Incertitude ±1σ</th><td>0,77</td><td>0,76</td><td>0,77</td><td>0,74</td></tr><tr><th scope="row">Ereur quadratique moyenne RMSE</th><td>12,80</td><td>12,85</td><td>11,91</td><td>12,41</td></tr></tbody></table>

<table><thead><tr><th>Température en DegC</th><th>BME280 N°1 sous coupelles noires</th><th>BME280 N°2 sous coupelles noires</th><th>BME280 N°3 abri peinture blanche</th><th>BME280 N°4 abri peinture blanche</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">Ereur de biais moyenne</th><td>0,74</td><td>0,98</td><td>0,04</td><td>-0,30</td></tr><tr><th scope="row">Ecart-type</th><td>2,30</td><td>2,28</td><td>2,33</td><td>2,33</td></tr><tr><th scope="row">Incertitude ±1σ</th><td>0,17</td><td>0,17</td><td>0,17</td><td>0,17</td></tr><tr><th scope="row">Ereur quadratique moyenne RMSE</th><td>2,41</td><td>2,48</td><td>2,32</td><td>2,34</td></tr></tbody></table>

Nous constatons que le SHT31 possède de meilleurs résultats en humidité, tandis que pour la température, c'est le BME280.

Les abris qui ont été peints en blanche sont plus efficace que les abris possédant les sous coupelles noires.
# ANNEXE 9

Dans cette annexe nous vous présentons les résultats de l'expérimentation réalisée (du 30/06/2025 au 08/07/2025) avec l'abri imprimé en 3D utilisant le matériau PLA et une couche de peinture blanche dans le but de casser le rayonnement solaire (ne pas oublier que le BME280 est imprégné de vernis pour le protéger de l'humidité ambiante). Le capteur est positionné à 1.5m sur la station ECOLOGGING.

<figure><img src="image_130.png" /><figcaption>**Figure 106.** Résultats de l'étude de l'humidité relative pour le packaging en impression 3D (abri peinture blanche) du BME280.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_131.png" /><figcaption>**Figure 107.** Résultats de l'étude de la température pour le packaging en impression 3D (abri peinture blanche) du BME280.</figcaption></figure>
<table><caption>**Tableau 36.** Résultats de l'étude du BME280 avec son abri en impression 3D (abri peinture blanche).</caption><thead><tr><th rowspan="2"></th><th colspan="2">ECOLOGGING comparatif Agroclim</th></tr><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>Température en DegC</th></tr></thead><tbody><tr><td>Erreur de biais moyenne</td><td>-7,21</td><td>0,09</td></tr><tr><td>Ecart-type</td><td>3,44</td><td>0,83</td></tr><tr><td>Incertitude ±1σ</td><td>0,29</td><td>0,89</td></tr><tr><td>Erreur quadratique moyenne RMSE</td><td>7,99</td><td>0,84</td></tr></tbody></table>

Le packaging avec la peinture blanche montre une humidité Relative qui est totalement surestimée et une évolution de l'erreur RMSE au cours du temps totalement positive. La médiane pour les box plots en humidité est complètement décalée et ne sont pas symétriques.

Pour la température, les écarts entre les erreurs de biais et les erreurs RMSE par rapport à la station Agroclim (station référence) sont beaucoup moins importantes par rapport au packaging juste imprimé en 3D.
# ANNEXE 10

Dans cette annexe nous vous présentons les résultats de l'expérimentation réalisée (du 08/07/2025 au 18/07/2025) avec l'abri imprimé en 3D utilisant le matériau PLA, une couche de peinture blanche et le capteur BME280 sans vernis de protection (car nous pensons que l'électronique du capteur ne peut pas bien extraire la chaleur). Le capteur est positionné à 1.5m sur la station ECOLOGGING.

<figure><img src="image_132.png" /><figcaption>**Figure 108.** Résultats de l'étude de l'humidité relative pour le packaging en impression 3D (abri peinture blanche) du BME280 sans vernis.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_133.png" /><figcaption>**Figure 109.** Résultats de l'étude de la température pour le packaging en impression 3D (abri peinture blanche) du BME280 sans vernis.</figcaption></figure>
<table><caption>**Tableau 37.** Résultats de l'étude du BME280 sans vernis avec son abri en impression 3D (abri peinture blanche).</caption><thead><tr><th rowspan="2"></th><th colspan="2">ECOLOGGING comparatif Agroclim</th></tr><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>Température en DegC</th></tr></thead><tbody><tr><th>Erreur de biais moyenne</th><td>-3,7</td><td>0,46</td></tr><tr><th>Ecart-type</th><td>6,75</td><td>1,615</td></tr><tr><th>Incertitude ±1σ</th><td>0,43</td><td>0,104</td></tr><tr><th>Ereur quadratique moyenne RMSE</th><td>7,7</td><td>1,68</td></tr></tbody></table>

## Bilan du comparatif à la station Agroclim :

Les mesures de température sont globalement plus fiables et moins dispersées que celles de l'humidité relative.

Le biais dans l'humidité relative pourrait nécessiter une correction systématique (offset).

Les incertitudes faibles sont rassurantes, mais la forte variabilité de l'humidité nécessite probablement une amélioration du packaging.

## Comparaisons aux autres études avec les abris en PLA en impression 3D :

<table><caption>**Tableau 38.** Comparatif des 3 expériences réalisées avec les abris en impression 3D utilisant du PLA.</caption><thead><tr><th rowspan="3"></th><th colspan="6">ECOLOGGING abri PLA comparatif abri PLA peinture blanche à la station de référence Agroclim</th></tr><tr><th>Abri 3D PLA</th><th>Abri 3D PLA peinture blanche</th><th>Abri 3D PLA peinture blanche BME sans vernis</th><th>Abri 3D PLA</th><th>Abri 3D PLA peinture blanche</th><th>Abri 3D PLA peinture blanche BME sans vernis</th></tr><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>Humidité Relative en %</th><th>Humidité Relative en %</th><th>Température en DegC</th><th>Température en DegC</th><th>Température en DegC</th></tr></thead><tbody><tr><th>Érreur de biais moyenne</th><td>-1,77</td><td>-7,21</td><td>-3,21</td><td>-0,48</td><td>0,09</td><td>0,46</td></tr><tr><th>Ecart-type</th><td>5,6</td><td>3,45</td><td>6,75</td><td>1,65</td><td>0,83</td><td>1,615</td></tr><tr><th>Incertitude ±1σ</th><td>0,291</td><td>0,29</td><td>0,43</td><td>0,086</td><td>0,06</td><td>0,104</td></tr><tr><th>Érreur quadratique moyenne RMSE</th><td>5,8</td><td>7,99</td><td>7,7</td><td>1,76</td><td>0,84</td><td>1,68</td></tr></tbody></table>

## Pour l'humidité :

PLA imp3D + BME280 : Offre le meilleur compromis entre précision et stabilité.

PLA imp3D peint + BME280 : A une bonne stabilité mais un biais important.

PLA imp3D peint + BME280 sans vernis : Est globalement le moins performant pour l'humidité.

## Pour la température :

PLA imp3D + BME280 : Est le plus performant en température.

PLA imp3D peint + BME280 : Présente un biais négatif marqué et une forte dispersion.

PLA imp3D peint + BME280 sans vernis : A un biais positif, mais une erreur globale encore élevée.

En conclusion : le BME280 avec l'abri en PLA obtient les meilleurs résultats pour l'humidité et le BME280 avec l'abri en PLA peint est le meilleur pour la température, qui possède une bonne stabilité en humidité mais un biais important.

Nous pouvons aussi conclure que le vernis qui protège le BME280 n'influe pas sur les mesures.
# ANNEXE 11

Dans l'annexe 11, nous avons mis en place un test de répétabilité et reproductibilité pour les mesures de température et d'humidité relative pour les capteurs BME280 et SHT31 avec les abris en impressions 3D. Nous réaliserons une acquisition toutes les heures et les capteurs sont installés à 1.8m du sol comme celui de la station Agroclim.

Nous avons modifié par rapport aux tests précédent de l'annexe 7 et 8 les abris (toujours en PLA) :

- Abri du BME280 avec peinture blanche (au nombre de trois) et BME280 imprégné de vernis de protection ;

- Abri du BME280 avec un revêtement en aluminium sur la dernière coupelle (un abri) et BME280 imprégné de vernis de protection ;

- Abri du SHT31 avec peinture blanche (au nombre de trois) ;

- Abri du SHT31 avec un revêtement en aluminium sur la dernière coupelle (un abri).

Pour réaliser cette expérience, nous avons aussi utilisé et programmé un multiplexeur ref 35168 décrit en Annexe 15).

<figure><img src="image_134.png" /><figcaption>**Figure 110.** Nouveau test avec des arbis en PLA (peints en blanc et/ou peints en blanc avec un revêtement en aluminium sur la dernière coupelle) BME280 (avec vernis de protection) et SHT31 à 1.8m du sol pour comparaison à Agroclim.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_135.png" /><figcaption>**Figure 111.** Abris des capteurs de température et d'humidité avec un revêtement en aluminium sur la dernière coupelle.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_136.png" /><figcaption>**Figure 112.** Résultats de l'étude en humidité relative des BME280 (3 abris avec peinture blanche et 1 abri avec peinture blanche + papier d'Aluminium sur la dernière coupelle) par rapport à Agroclim.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_137.png" /><figcaption>**Figure 113.** Résultats de l'étude en température des BME280 (3 abris avec peinture blanche et 1 abri avec peinture blanche + papier d'Aluminium sur la dernière coupelle) par rapport à Agroclim.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_138.png" /><figcaption>**Figure 114.** Résultats de l'étude en humidité relative des SHT31 (3 abris avec peinture blanche et 1 abri avec peinture blanche + papier d'Aluminium sur la dernière coupelle) par rapport à Agroclim.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_139.png" /><figcaption>**Figure 115.** Résultats de l'étude en température des SHT31 (3 abris avec peinture blanche et 1 abri avec peinture blanche + papier d'Aluminium sur la dernière coupelle) par rapport à Agroclim.</figcaption></figure>
<table><caption>**Tableau 39.** Tableau des résultats de l'expérience de répétabilité et reproductibilité pour le BME280 et SHT31 (abris avec peinture blanche et abris avec peinture blanche + papier d'Aluminium sur la dernière coupelle).</caption><thead><tr><th>Température en DegC</th><th>SHT31 N°1</th><th>SHT31 N°2</th><th>SHT31 N°3</th><th>SHT31 N°4</th></tr></thead><tbody><tr><td>Erreur de biais moyenne</td><td>0,64</td><td>0,64</td><td>0,57</td><td>0,68</td></tr><tr><td>Ecart-type</td><td>0,68</td><td>0,66</td><td>0,65</td><td>0,67</td></tr><tr><td>Incertitude ±1σ</td><td>0,16</td><td>0,15</td><td>0,15</td><td>0,15</td></tr><tr><td>erreur quadratique moyenne RMSE</td><td>0,93</td><td>0,92</td><td>0,87</td><td>0,95</td></tr></tbody></table><table><thead><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>SHT31 N°1</th><th>SHT31 N°2</th><th>SHT31 N°3</th><th>SHT31 N°4</th></tr></thead><tbody><tr><td>erreur de biais moyenne</td><td>6,06</td><td>2,89</td><td>4,52</td><td>2,98</td></tr><tr><td>Ecart-type</td><td>1,65</td><td>1,52</td><td>2,25</td><td>1,37</td></tr><tr><td>Incertitude ±1σ</td><td>0,38</td><td>0,35</td><td>0,52</td><td>0,32</td></tr><tr><td>erreur quadratique moyenne RMSE</td><td>6,28</td><td>3,27</td><td>5,05</td><td>3,28</td></tr></tbody></table><table><thead><tr><th>Température en DegC</th><th>BME280 N°1</th><th>BME280 N°2</th><th>BME280 N°3</th><th>BME280 N°4</th></tr></thead><tbody><tr><td>erreur de biais moyenne</td><td>-0,10</td><td>-0,11</td><td>-0,55</td><td>-0,53</td></tr><tr><td>Ecart-type</td><td>0,61</td><td>0,60</td><td>0,60</td><td>0,63</td></tr><tr><td>Incertitude ±1σ</td><td>0,14</td><td>0,14</td><td>0,14</td><td>0,14</td></tr><tr><td>erreur quadratique moyenne RMSE</td><td>0,62</td><td>0,61</td><td>0,81</td><td>0,82</td></tr></tbody></table><table><thead><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>BME280 N°1</th><th>BME280 N°2</th><th>BME280 N°3</th><th>BME280 N°4</th></tr></thead><tbody><tr><td>erreur de biais moyenne</td><td>13,51</td><td>16,76</td><td>16,62</td><td>5,83</td></tr><tr><td>Ecart-type</td><td>3,19</td><td>4,70</td><td>4,32</td><td>1,88</td></tr><tr><td>Incertitude ±1σ</td><td>0,73</td><td>1,08</td><td>0,99</td><td>0,43</td></tr><tr><td>erreur quadratique moyenne RMSE</td><td>13,88</td><td>17,40</td><td>17,17</td><td>6,13</td></tr></tbody></table>

Conclusion de cette expérience pour le SHT31 :

- Température : les performances sont stables et comparables entre tous les capteurs. Le packaging n'a pas d'influence notable.

- Humidité : des performances plus variables. Le SHT31 N°4 avec le packaging différent montre une meilleure précision et stabilité. Le packaging semble jouer un rôle important ici.

Conclusion de cette expérience pour le BME280 :

- Température : Les quatre capteurs BME280 sont relativement fiables et peu influencés par le packaging.

- Humidité : Le BME280 N°1 (équipé du papier d'aluminium sur la dernière coupelle) possède de meilleurs résultats que le BME280 N°2 et N°3. Le BME280 N°4 possède des résultats différents que ceux du BME280 N°2 et N°3 car il commence à être oxydé. Il faut le changer.

Nous pouvons donc conclure que le packaging des capteurs (SHT31 et BME280) fabriqué en PLA, peint en blanc avec du papier d'aluminium sur la dernière coupelle a une influence positive sur les mesures par rapport à la station Agroclim de référence.
# ANNEXE 12

Dans cette annexe nous vous présentons les résultats de l'expérimentation réalisées (du 28/07/2025 au 03/09/2025) avec l'abri imprimé en 3D utilisant le matériau ASA et une couche de peinture blanche dans le but de casser le rayonnement solaire (ne pas oublier que le BME280 est imprégné de vernis pour le protéger de l'humidité ambiante). Le capteur est positionné à 1.5m sur la station ECOLOGGING.

<figure><img src="image_140.png" /><figcaption>**Figure 116.** Résultats de l'étude de l'humidité relative pour le packaging en impression 3D (abri peinture blanche) du BME280.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_141.png" /><figcaption>**Figure 117.** Résultats de l'étude de la température pour le packaging en impression 3D (abri peinture blanche) du BME280.</figcaption></figure>
<table><caption>**Tableau 40.** Résultats de l'étude du BME280 avec son abri en impression 3D (abri peinture blanche).</caption><thead><tr><th rowspan="2"></th><th colspan="2">ECOLOGGING comparatif Agroclim</th></tr><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>Température en DegC</th></tr></thead><tbody><tr><td>Érreur de biais moyenne</td><td>2,75</td><td>0,37</td></tr><tr><td>Écart-type</td><td>4,81</td><td>1,09</td></tr><tr><td>Incertitude ±1σ</td><td>0,16</td><td>0,04</td></tr><tr><td>Érreur quadratique moyenne RMSE</td><td>5,54</td><td>1,15</td></tr></tbody></table>

Interprétation des résultats pour l'humidité relative :

- Ecart-type : montre que les mesures du capteur varient beaucoup autour de la moyenne (une précision faible).

- Le biais moyen : indique une erreur systématique modérée.

- Performance globale : le RMSE est relativement important. Cela peut être problématique pour des applications sensibles à l'humidité.

Interprétation des résultats pour la température :

- Ecart-type : nous observons une certaine variabilité entre les mesures (précision modérée).

- Le biais moyen : le capteur est en moyenne légèrement décalé par rapport au capteur de référence (station Agroclim).

- Performance globale : L'écart global entre le capteur et la station Agroclim de référence est modéré.
# ANNEXE 13

Dans l'annexe 13, nous avons mis en place un test de répétabilité et reproductibilité pour les mesures de température et d'humidité relative du BME280 et du SHT31 avec les abris en impressions 3D. Nous réaliserons une acquisition toutes les heures et les capteurs sont installés à 1.8m du sol comme celui de la station Agroclim (les abris sont en ASA et peint avec de la peinture blanche forestière). Le test a durée du 23 09 2025 au 31 10 2025.

<figure><img src="image_142.png" /><figcaption>**Figure 118.** Installation des 4 BME280 et des 4 SHT31 avec abris en ASA peints en blanc à 1.8m du sol pour comparaison à Agroclim.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_143.png" /><figcaption>**Figure 119.** Résultats de l'étude en humidité relative des BME280 avec les abris en ASA peint en blanc par rapport à Agroclim.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_144.png" /><figcaption>**Figure 120.** Résultats de l'étude en température des BME280 avec les abris en ASA peint en blanc par rapport à Agroclim.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_145.png" /><figcaption>**Figure 121.** Résultats de l'étude en humidité relative des SHT31 avec les abris en ASA peint en blanc par rapport à Agroclim.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_146.png" /><figcaption>**Figure 122.** Résultats de l'étude en température des SHT31 avec les abris en ASA peint en blanc par rapport à Agroclim.</figcaption></figure>

<table><caption>**Tableau 41.** Tableau des résultats de l'expérience de répétabilité et reproductibilité pour le BME280 et SHT31 avec les abris en ASA peint en blanc.</caption><thead><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>SHT31 N°1</th><th>SHT31 N°2</th><th>SHT31 N°3</th><th>SHT31 N°4</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">Érreur de biais moyenne</th><td>3,67</td><td>0,87</td><td>1,25</td><td>1,59</td></tr><tr><th scope="row">Ecart-type</th><td>4,24</td><td>4,22</td><td>4,11</td><td>3,87</td></tr><tr><th scope="row">Incertitude ±1σ</th><td>0,15</td><td>0,15</td><td>0,14</td><td>0,13</td></tr><tr><th scope="row">Érreur quadratique moyenne RMSE</th><td>5,60</td><td>4,31</td><td>4,29</td><td>4,18</td></tr></tbody></table>

<table><thead><tr><th>Température en DegC</th><th>SHT31 N°1</th><th>SHT31 N°2</th><th>SHT31 N°3</th><th>SHT31 N°4</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">Érreur de biais moyenne</th><td>0,29</td><td>0,27</td><td>0,19</td><td>0,27</td></tr><tr><th scope="row">Ecart-type</th><td>1,20</td><td>1,25</td><td>1,12</td><td>1,10</td></tr><tr><th scope="row">Incertitude ±1σ</th><td>0,04</td><td>0,04</td><td>0,04</td><td>0,04</td></tr><tr><th scope="row">Érreur quadratique moyenne RMSE</th><td>1,24</td><td>1,28</td><td>1,14</td><td>1,14</td></tr></tbody></table>

<table><thead><tr><th>Humidité Relative en %</th><th>BME280 N°1</th><th>BME280 N°2</th><th>BME280 N°3</th><th>BME280 N°4</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">Érreur de biais moyenne</th><td>3,94</td><td>9,38</td><td>5,57</td><td>5,93</td></tr><tr><th scope="row">Ecart-type</th><td>7,64</td><td>9,20</td><td>5,32</td><td>5,64</td></tr><tr><th scope="row">Incertitude ±1σ</th><td>0,29</td><td>0,35</td><td>0,20</td><td>0,22</td></tr><tr><th scope="row">Érreur quadratique moyenne RMSE</th><td>8,60</td><td>13,14</td><td>7,70</td><td>8,18</td></tr></tbody></table>

<table><thead><tr><th>Température en DegC</th><th>BME280 N°1</th><th>BME280 N°2</th><th>BME280 N°3</th><th>BME280 N°4</th></tr></thead><tbody><tr><th scope="row">Érreur de biais moyenne</th><td>-0,67</td><td>-0,62</td><td>-0,79</td><td>-1,14</td></tr><tr><th scope="row">Ecart-type</th><td>0,98</td><td>1,07</td><td>1,02</td><td>1,09</td></tr><tr><th scope="row">Incertitude ±1σ</th><td>0,04</td><td>0,04</td><td>0,04</td><td>0,04</td></tr><tr><th scope="row">Érreur quadratique moyenne RMSE</th><td>1,19</td><td>1,24</td><td>1,29</td><td>1,58</td></tr></tbody></table>
Le SHT31 avec les abris en ASA peint :

- Température :

* Tous les capteurs présentent une bonne cohérence car les biais sont inférieurs à 0.3°C

* Les capteurs 3 et 4 se distinguent légèrement par un faible biais et une plus faible dispersion.

* Capteur 2 est le moins précis, avec le plus grand écart-type et RMSE.

* Les incertitudes sont très proches, ce qui traduit une bonne reproductibilité pour tous.

- Humidité :

* Le capteur 1 montre un fort biais, il surestime ou sous-estime fortement l'humidité.

* Les capteurs 2, 3 et 4 sont nettement meilleurs avec des biais plus faibles et des RMSE autour de 4%.

* Le capteur 4 a la plus faible incertitude (+ ou – 0.13%) et le plus faible ce qui traduit une bonne précision globale.

- Synthèse :

* Le capteur 1 possède un biais élevé en humidité et une dispersion plus grande. C'est donc le moins performant.

* En température c'est le capteur 3 et 4 qui ont un biais et une dispersion faibles, qui est très proches du capteur de référence.

* Pour l'humidité Relative, le capteur 4 possède l'incertitude et le RMSE le plus faible et donc possède un bon compromis biais/stabilité.

Le BME280 avec les abris en ASA peint :

- Température :

* Tous les capteurs ont un biais négatif, donc ils sous estiment légèrement la température par rapport au capteur de référence.

* Le capteur 4 montre la plus forte sous-estimation.

* Le capteur 1 est globalement le plus précis et stable : plus faible RMSE 1.19°C, plus faible écart-type 0.98°C et incertitude.

- Humidité :

* Le capteur 2 est le moins fiable car il présente un biais très important et une grande dispersion.

* Le capteur 3 est le plus précis : biais modéré 5.6%, meilleur RMSE de 7.7%, plus faible dispersion (5.3%) et incertitude (0.2%).

- Synthèse :

* Les capteurs 1 et 3 sont les plus fiable globalement, avec de bons compromis en température et humidité.
* Le capteur 2 semble présenter une dérive surtout sur l'humidité.

* Le capteur 4 a une tendance à sous-estimer la température et surestimer l'humidité.

Analyse synthétique pour les BME280 et SHT31 à 1.8m avec leurs abris en ASA + peinture blanche :

- Température :

Les deux capteurs offrent des performances globalement bonnes, mais les SHT31 montrent des écarts plus faibles et une meilleure cohérence d'un capteur à l'autre.

Les BME280 présentent une légère sous-estimation systématique (biais négatif).

- Humidité relative :

Les SHT31 sont nettement supérieurs : erreurs plus faibles, meilleure stabilité et reproductibilité.

Les présentent souvent un biais positif (surestimation de 4 à 9%) et une légère dispersion plus grande, ce qui limite leur précision pour des meures fines.

- Robustesse et reproductibilité :

Les SHT31 ont des incertitudes plus faibles, donc une meilleure répétabilité.

Les BME280, bien que polyvalents (mesurant aussi la pression), sont moins optimisés pour l'humidité et la température seules.

Conclusion Générale du test :

En comparant les deux séries, les SHT31 se distinguent comme les capteurs les plus précis, stable et cohérents en température et en humidité relative.

Les BME280 restent de bons capteurs pour des applications générales mais nécessitent souvent une correction d'étalonnage pour atteindre le niveau de justesse des SHT31.

En résumé :

En fonction du positionnement que vous voulez de votre système de station instrumenté, il faudra privilégier des SHT31.

Pour des mesures indicatives ou intégrées à des systèmes multi-capteurs, les BME280 seront privilégiés mais moins précis.
# ANNEXE 14

Dans cette annexe, nous décrivons les principaux filaments utilisés pour l'impression 3D dans la création des packagings, faisons un bilan de fonctionnalité et un retour d'expérience.

<table><caption>**Tableau 42.** Tableau des différents filaments utilisés en impression 3D pour les packagings.</caption><thead><tr><td>Filaments</td><td>Origine</td><td>Facilité d'impression</td><td>Propriétés</td><td>Ecologie</td><td>Prix</td></tr></thead><tbody><tr><td>PLA (Acide Polylactique)</td><td>Biosourcée (amidon de maïs)</td><td>Très facile</td><td>Faible résistance thermique, cassant, bonne précision de détail</td><td>Biodégradable</td><td>Bon marché</td></tr><tr><td>PETG (Polyéthylène Téréphtalate Glycol)</td><td>Dérivé du plastique (avec du glycol)</td><td>Moyen</td><td>Bonne résistance mécanique, résistance thermique correcte, flexibilité et résistant aux chocs</td><td>Moins écologique</td><td>Moyen</td></tr><tr><td>ASA (Acrylonitrile Styryne Acrylate)</td><td>Dérivé pétrochimique</td><td>Difficile</td><td>Bonne résistance aux UV et chaleur, résistant mécaniquement, surface lisse</td><td>Non biodégradable</td><td>Plus cher</td></tr></tbody></table>

Les packagings en ASA des capteurs de température et d'humidité donnent entièrement satisfaction. Pour améliorer la qualité des données, il faut absolument déposer une couche de peinture blanc sur le packaging. La tenue dans le temps est à l'étude. Par contre nous avons beaucoup de difficultés à l'impression voir photo ci-dessous.

<figure><img src="image_147.png" /><figcaption>**Figure 123.** Difficultés d'impression 3D avec l'ASA.</figcaption></figure>

Concernant le PETG, nous l'utiliserons plus avec les Godets des pluviomètres LEXCA001. Ils ont une tenue d'environ 1.5ans.

Nous avons aussi réalisé toutes les impressions en PLA. Il est vraiment très facile à l'utilisation et donne un super rendu dans les finitions mais il possède une durée de vie d'environ 6 mois.
# ANNEXE 15

Dans cette annexe 15, nous présentons le multiplexeur I2C ADA2717 ref 35168 qui nous a permis de réaliser des mesures de répétabilité et de reproductibilité.

Ce module permet de raccorder jusqu'à 8 capteurs I2C avec la même adresse sur le même bus I2C de l'Arduino Mega.

<figure><img src="image_148.png" /><figcaption>**Figure 124.** Multiplexeur ref 35168 pour raccorder jusqu'à 8 capteurs I2C.</figcaption></figure>

Si vous avez besoin des codes n'hésitez pas à prendre contact avec nous.

Voici les liens du multiplexeur :

https://www.gotronic.fr/art-module-multiplexeur-i2c-ada2717-26051.htm

https://learn.adafruit.com/adafruit-tca9548a-1-to-8-i2c-multiplexer-breakout/overview

https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/tca9548a.pdf
# ANNEXE 16

En annexe 16, nous vous montrons un exemple des résultats du BME280 qui commence à se détériorer à cause d'une saturation de la mesure de l'humidité relative de l'air.

Nous observons une augmentation de l'évolution de l'erreur RMSE au fil du temps et des mesures de l'erreur de biais en espalier.

Lorsque nous traçons les acquisitions de l'humidité relative au courant du temps, nous obtenons une saturation à 100%.

Quand vous observez ceci, il est grand temps de changer le BME280.

<figure><img src="image_149.png" /><figcaption>**Figure 125.** Etude de la dégradation de la mesure du BME280 par la saturation en humidité relative.</figcaption></figure>
# ANNEXE 17

Auteur : Stéphane MATZ.

Site pilote : UREFNO, OPTMix, Nathalie KORBOULEWSKY.

Descriptif du site Pilote OPTMix :

La station Ecologging est installée depuis le 29 janvier 2025 dans une parcelle de la forêt d'Orléans (parcelle 57, figure 128 et 129), dans un enclos faisant parti du dispositif expérimental OPTMix (Oak Pine Tree Mixture). Ce dispositif est constitué d'un réseau de 33 placettes instrumentées en forêt domaniale d'Orléans sur une surface totale de 40 ha. L'objectif est d'étudier les conséquences de la composition (chêne sessile, pin sylvestre, mélange), de la densité (nombre d'arbres/ha), et de la présence d'ongulés sauvages (sangliers, cerfs, chevreuils), sur le fonctionnement de la forêt (bilan hydrique, régénération, biodiversité, croissance du peuplement).

La station est placée dans une parcelle forestière gérée en futaie régulière composée de pin sylvestre (Pinus sylvestris) et de chêne sessile (Quercus petraea) d'environ 90 ans, sans sous-étage. Quatre placettes expérimentales y sont installées, 3 de densités faibles (n° 2-3-4) dont 2 grillagées (n° 2 et 3), et une de densité moyenne (n°1). La station est dans une des placettes de densité faible avec une surface terrière de 17 m²/ha (9 m² de pin et 8 m² de chêne) correspondant à 117 arbres/ha (55 pins et 121 chênes). La végétation de sous-bois est dominée par une poignée d'espèces, notamment la callune, la fougère aigle et la molinie bleue.

La station ECOLOGGING a été déployée avec le capteur de température et d'humidité BME280 et la maquette du packaging N°3 (coupelles de sauce voir figure 74 (packaging au plus proche du packaging définitif, réalisé en impression 3D en ASA)). Nous avons comparé les données de la station ECOLOGGING avec 2 stations CAMPBELL SCIENTIFIC installées à proximité (environ 200 m).

Les stations CAMPBELL SCIENTIFIC sont équipées d'un pluviomètre ARG100 et d'une sonde de température Thermo-hygromètre CS215 (Tableau et figure).

<table><caption>**Tableau 43.** Caractéristiques des Pluviomètres ARG100 des stations de référence CAMPBELL SCIENTIFIC 1 et CAMPBELL SCIENTIFIC 2 du site OPTMix.</caption><thead><tr><td>Nom</td><td>Résolution 1 bascule</td></tr></thead><tbody><tr><td>Pluviomètre ARG100 CAMPBELL SCIENTIFIC</td><td>0.2mm</td></tr></tbody></table>
<figure><img src="image_150.png" /><figcaption>**Figure 126.** Photo du pluviomètre ARG100 de référence.</figcaption></figure>

<table><caption>**Tableau 44.** Caractéristiques des sondes thermo-hygromètre CS215 des stations de référence CAMPBELL SCIENTIFIC 1 et CAMPBELL SCIENTIFIC 2 du site OPTMix.</caption><tr><td>Nom</td><td>CS215 CAMPBELL SCIENTIFIC</td></tr><tr><td>Exactitude de mesure HR en %</td><td>+ ou - 0,9% entre 10 et 90%<br/>+ ou -4% de 0 à 10% et de 90% à 100%</td></tr><tr><td>Exactitude de mesure T en DegC</td><td>+ ou - 0,9DegC de - 40DegC à + 70DegC</td></tr></table>

<figure><img src="image_151.png" /><figcaption>**Figure 127.** Photo de la sonde thermo-hygromètre CS215 de référence.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_152.png" /><figcaption>**Figure 128.** Installation de la station météorologique ECOLOGGING sur le site OPTMix.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_153.png" /><figcaption>**Figure 129.** Installation de la station météorologique ECOLOGGING sur le site OPTMix et de son environnement.</figcaption></figure>
Les corrélations des T° moyennes, hygrométrie et pluviométrie sont présentées dans les graphiques ci-dessous pour le période de janvier à octobre 2025.

Les fichiers de mesures ont été purgés des données aberrantes, pannes, problème de capteurs (pluviomètre bouché).

Températures moyennes :

<figure><img src="image_154.png" /><figcaption>**Figure 130.** Etude comparative BME280 ECOLOGGING VS CAMPBELL SCIENTIFIC 1 en température.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_155.png" /><figcaption>**Figure 131.** Etude comparative BME280 ECOLOGGING VS CAMPBELL SCIENTIFIC 2 en température.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_156.png" /><figcaption>**Figure 132.** Etude comparative CAMPBELL SCIENTIFIC 1 VS CAMPBELL SCIENTIFIC 2 en température.</figcaption></figure>

Les corrélations entre les capteurs ECOLOGGING et CAMPBELL SCIENTIFIC sont moins bonnes qu'entre les deux CAMPBELL SCIENTIFIC mais restent très correctes.

**Hygrométrie :**

<figure><img src="image_157.png" /><figcaption>**Figure 133.** Etude comparative BME280 ECOLOGGING VS CAMPBELL SCIENTIFIC 1 en humidité relative.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_158.png" /><figcaption>**Figure 134.** Etude comparative BME280 ECOLOGGING VS CAMPBELL SCIENTIFIC 2 en humidité relative.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_159.png" /><figcaption>**Figure 135.** Etude comparative CAMPBELL SCIENTIFIC 1 VS CAMPBELL SCIENTIFIC 2 en humidité relative.</figcaption></figure>

Même constat pour les mesures d'hygrométrie mais les corrélations sont moins bonnes avec ECOLOGGING.
<figure><img src="image_160.png" /><figcaption>**Figure 136.** Etude comparative Pluviomètre Ecologging VS CAMPBELL SCIENTIFIC 1.</figcaption></figure>

Il y a deux points qui semblent décalés entre ECOLOGGING et CAMPBELL SCIENTIFIC.

<figure><img src="image_161.png" /><figcaption>**Figure 137.** Etude comparative Pluviomètre ECOLOGGING VS CAMPBELL SCIENTIFIC 2.</figcaption></figure>

Toujours deux points décalés mais avec des différences moins importantes.
<figure><img src="image_162.png" /><figcaption>**Figure 138.** Etude comparative Pluviomètre CAMPBELL SCIENTIFIC 1 VS CAMPBELL SCIENTIFIC 2.</figcaption></figure>

Les corrélations sont assez similaires entre ECOLOGGING/CAMPBELL SCIENTIFIC et CAMPBELL SCIENTIFIC /CAMPBELL SCIENTIFIC. La mesure de la pluie semble plus sensible à l'environnement d'installation (interception par le feuillage dans les parcelles plus denses).

**Conclusion :**

Les données mesurées par la station ECOLOGGING sont assez proches des stations CAMPBELL SCIENTIFIC surtout pour les températures et un peu moins pour l'hygrométrie. Les différences plus importantes pour la pluviométrie sont équivalentes à celles observées entre les deux CAMPBELL SCIENTIFIC. La station ECOLOGGING propose donc une qualité de mesures très proche du matériel CAMPBELL SCIENTIFIC à un prix bien moins élevé. Reste à connaitre sa durabilité sachant que les différents capteurs low-cost semblent moins durcis ? Le prix des capteurs étant assez faible on peut penser que même des changements de quelques éléments pendant la vie de la station (5, 10 ans ou plus) n'augmenteraient pas énormément le prix total car le matériel CAMPBELL SCIENTIFIC doit aussi faire face à des changements de capteurs en panne ou obsolètes pour un prix bien plus important.
# ANNEXE 18

Site pilote : UREP, David COLOSSE et Frédérique LOUAULT.

Descriptif du site Pilote SOERE ACBB AnaEE-F de Theix : Etude du fonctionnement et des propriétés agronomiques et environnementales de la prairie permanente sous l'influence de différents modes de gestion (gradient d'intensité de pâturage, régime de fertilisation). Le site est composé de 30 parcelles de 400 à 2200 m² :

* Température annuelle : 8.7°C

* Précipitation annuelle : 800 mm

* Altitude 880 m

La station météo ECOLOGGING a été installée le 16 Octobre 2024 jusqu'au 11 Mai 2025 dans le parc météorologique du dispositif SOERE ACBB AnaEE-F de Theix. Nous avons comparé les données de la station ECOLOGGING à la station de référence Agroclim de Theix (environ 20m).

<figure><img src="image_163.png" /><figcaption>**Figure 139.** Installation de la station météorologique ECOLOGGING sur le site SOERE ACBB AnaEE-F de Theix.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_164.png" /><figcaption>**Figure 140.** Installation de la station météorologique ECOLOGGING sur le site SOERE ACBB AnaEE-F de Theix et de son environnement de prairie.</figcaption></figure>
La station ECOLOGGING a été déployée avec la maquette de packaging N°2 (tube en PVC et les verrines) pour le capteur de température et d'humidité BME280.

<figure><img src="image_165.png" /><figcaption>**Figure 141.** BME280 et son packaging N°2 pour le déploiement à Theix.</figcaption></figure>

Nous allons vous présenter deux graphiques qui montrent un décalage dans le temps qui est dû à la dérive de l'Horloge RTC.

<figure><img src="image_166.png" /><figcaption>**Figure 142.** Décalage de l'acquisition dans le temps à cause de l'horloge RTC avec l'humidité relative sur le site de Theix.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_167.png" /><figcaption>**Figure 143.** Décalage de l'acquisition dans le temps à cause de l'horloge RTC avec la température sur le site de Theix.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_168.png" /><figcaption>**Figure 144.** Comparatif du Pluviomètre ECOLOGGING par rapport au pluviomètre Agroclim sur le site de Theix.</figcaption></figure>

**Conclusion :**

Nous observons bien que la station ECOLOGGING a eu un décalage dans le temps, elle a été déployée avec le packaging N°2 qui ne ventile pas bien naturellement la température et l'humidité.

Ceci nous a permis de mettre en place un nouveau packaging pour le capteur de température et d'humidité en ASA et d'améliorer l'acquisition pour éviter toute dérive dans le temps avec une synchronisation de l'horloge RTC sur un serveur NTP en utilisant les commande AT (recalage de l'horloge RTC toutes les 16 minutes).

Le pluviomètre ECOLOGGING donne des résultats très intéressant. Nous avons un écart de 2.4mm sur une période de 3.5 mois soit 103 échantillons de cumul journalier.
# ANNEXE 19

Voici un retour d'expérience du comparatif entre le pluviomètre ECOLOGGING à bascule et le pluviomètre gravimétrique TRwS405 (ICOS compliant) réalisée de Juillet 2024 à Novembre 2025.

Nous avons réalisé cette étude comparative sur environ 318 échantillons de cumul journalier. Des cumuls n'ont pas été pris en compte en raison des tests effectués durant ces périodes.

Nous pouvons conclure que le pluviomètre de la station instrumentée ECOLOGGING est stable dans le temps. L'erreur RMSE n'évolue quasiment pas.

<figure><img src="image_169.png" /><figcaption>**Figure 145.** Etude comparative Pluviomètre ECOLOGGING VS Pluviomètre Gravimétrique TRwS405
Juillet 2024 à Novembre 2025.</figcaption></figure>
ANNEXE 20

Cette annexe 20 montre un comparatif entre le pyranomètre de chez DAVIS de la station ECOLOGGING et le pyranomètre de la station de référence Agroclim du 30 Septembre au 06 Novembre 2025 (soit 885 acquisitions).

<figure><img src="image_170.png" /><figcaption>**Figure 146.** Etude comparative Pyranomètre Davis ECOLOGGING au Pyranomètre de la station de référence Agroclim Septembre 2025 à Novembre 2025.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_171.png" /><figcaption>**Figure 147.** Etude comparative Pyranomètre Davis ECOLOGGING au Pyranomètre de la station de référence Agroclim sur deux belles journées ensoleillées.</figcaption></figure>