# Méthodologie détaillée d'étude des sondes de sol IoT mesurant la température et l'humidité (ECOLOGGING_PROSPER) et exemple de déploiement.

Pierre Bordenave, Fanny Robledo-Garcia

<figure><img src="image_1.png" /></figure>

## To cite this version:

Pierre Bordenave, Fanny Robledo-Garcia. Méthodologie détaillée d'étude des sondes de sol IoT mesurant la température et l'humidité (ECOLOGGING_PROSPER) et exemple de déploiement.. INRAe UEFP. 2025. hal-05136493

HAL Id: hal-05136493

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Submitted on 21 Jul 2025

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# Tests et validation de capteurs pour le suivi hydrique du sol pour le projet PROSPER

## Contacts projet :

ROBLEDO-GARCIA Fanny (BIOGECO) : fanny.robledo-garcia@inrae.fr ;

ROBIN Cécile (BIOGECO) : cecile.robin@inrae.fr ;

SCHIMANN Heidy (BIOGECO) : Heidy.Schimann@inrae.fr ;

## Stagiaire :

LEBOURG Marie (encadrante Fanny) : marie.lebourg@inrae.fr ;

## Contacts instrumentation :

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

## Contact informatique :

CHAUMEIL Philippe (BIOGECO) : philippe.chaumeil@inrae.fr ;

## Références :

https://doi.org/10.17180/1shr-w786 ; https://hal.inrae.fr/hal-05136493

Version 1 : Juillet 2025

Version 2 :

## Introduction :

Avec l'accélération du changement climatique, la maladie de l'encre constitue une menace croissante pour la pérennité des châtaigneraies et le renouvellement des vergers. Cette maladie est causée par deux microorganismes originaires d'Asie qui ont été introduits en France au milieu du XIXe siècle. Ces pathogènes sont thermophiles, se dispersent par l'eau et infectent le système racinaire provoquant des pourritures des racines et du collet, un flétrissement du feuillage, puis la mort de l'arbre (voir Figure 0). Afin de préserver les châtaigneraies, le projet PROSPER (Prophylaxie et Solutions Pour la santé des châtaigniERs) vise à mettre en place un réseau de surveillance participative et à proposer aux castanéiculteurs un outil de prédiction du risque épidémique, permettant d'identifier les meilleures stratégies de gestion face aux aléas climatiques. La température et l'humidité du sol étant des facteurs clés de l'épidémiologie de la maladie, l'utilisation de stations suivi du sol et météorologique équipées de capteurs mesurant en continu ces paramètres permet de collecter des données essentielles pour adapter les stratégies de gestion sanitaire. Les capteurs utilisés dans cette étude sont de type IoT et sont lowcost par rapport aux capteurs de type Campbell qui ont un coût beaucoup plus élevé. L'objectif est de pouvoir installer une station suivie du sol en humidité et température avec des capteurs à bas coût en milieu isolé, où la faune sauvage est présente comme les sangliers par exemple.
<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>**Figure 0.** Symptômes de la maladie de l'encre : (A) Pourriture racinaire, (B) Pourriture du collet et suintement noir, (C) Flétrissement du feuillage, (D) Mort de l'arbre.</figcaption></figure>

Ce rapport décrit dans le détail les différentes étapes pour comparer ces sondes IoT DS18B20 et SEN0308 à une sonde de référence qui est la CS650 de chez CAMPBELL SCIENTIFIC dans le but de comprendre leurs modes de fonctionnement.

# 1. Choix de la méthode pour valider les capteurs

Comme choix méthodologique, je vais utiliser la méthode Cross Calibration.

## Définition :

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 (ici une CS650 de chez CAMPBELL SCIENTIFIC), dans les mêmes conditions environnementales.

- **Période de mesure simultanée** : On laisse les deux capteurs enregistrer les données en parallèle pendant une période définie (détailée plus tard dans le rapport).

- **Comparaison des données** : On compare les mesures prises par le capteur à tester à 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 réelle (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.

Pour l'étude de validation et inter-comparaison, l'acquisition des capteurs sera la même : une acquisition simple toutes les 1 minute et une moyenne à la demi heure.

L'idée est d'étudier le fonctionnement de ces capteurs IoT par rapport à un capteur que nous connaissons (ici la sonde CS650 de chez CAMPBELL SCIENTIFIC qui est décrite ci-dessous) et de détecter les capteurs IoT (DS18B20 mesure de température et SEN0308 mesure du Volumetric Water Content) qui pourraient donner des valeurs non exploitables.

## 2. Descriptif des capteurs et du protocole mis en place en laboratoire

Pour réaliser des mesures de températures du sol, nous avons porté notre choix sur les capteurs de température DS18B20 et pour la mesure de l'humidité du sol, nous utilisons une sonde SEN0308. Nous décrivons les capteurs et le protocole mis en place pour les comparer à une sonde de référence ci-dessous.

### 2.1 Caractéristiques des capteurs testés pour mesurer la température et l'humidité

* Le capteur de température DS18B20

Il s'agit de la sonde nommée DS18B20, qui est étanche et en acier inoxydable. Une photo de cette sonde est visible sur la Figure 1 ainsi que ses caractéristiques techniques (Tableau 2).

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Figure 1. Photo de la sonde de température étanche DS18B20.</figcaption></figure>

<table><caption>Tableau 1. Caractéristiques de la sonde DS18B20.</caption><thead><tr><td></td><td>Plage de mesure</td><td>Résolution</td></tr></thead><tbody><tr><td>DS18B20</td><td>-10°C à 85°C</td><td>+ ou - 0,5°C</td></tr></tbody></table>

* La sonde de sol capacitive SEN0308 pour les mesures d'humidité avec la programmation fournisseur

Pour réaliser des mesures d'humidité du sol, nous nous sommes orientés vers un capteur étanche capacitif SEN0308 (Figure 2), qui fonctionne sur le principe de mesure de la variation d'un champ électrique (la capacité) dans un milieu : ici un sol.
Le fonctionnement de ce capteur est relativement simple. Il mesure l'humidité en détectant les variations de capacité électrique dues à la présence d'eau dans le sol (l'eau est un bon conducteur : plus il y a de l'eau et plus la capacité est élevée). Cette variation de capacité est traduite par un signal électrique qui est converti en valeur analogique : la tension de sortie varie de 0 à 2,9 VCC. Grâce à cette sortie analogique, le capteur convertit l'humidité du sol en une valeur de tension. L'utilisateur peut calibrer le capteur pour définir les seuils de sol sec et humide.

Le capteur SEN0308 utilise des plaques d'électrodes capacitives au lieu d'électrodes traditionnelles. La longueur des plaques de 12cm permet une mesure plus précise.

Le capteur est composé de deux électrodes proches l'une de l'autre qui forment un condensateur. Le sol entre ces électrodes joue le rôle de matériau isolant.

Sa variation d'humidité modifie ses propriétés isolantes. La sonde renvoie un signal qui correspond à ce niveau d'humidité. La donnée d'humidité est obtenue après une conversion du signal mesuré avec la fonction MAP (fonction programmée dans l'ARDUINO pour convertir la mesure brute capacitive en un pourcentage indiquant le niveau d'humidité du sol).

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>**Figure 2.** Photos du capteur capacitif SEN0308 pour la mesure de l'humidité du sol.</figcaption></figure>

Pour la programmation de ces sondes, nous utiliserons le programme du fournisseur.

Le capteur est conçu pour être inséré directement dans le sol afin de réaliser les mesures.

* La sonde de sol capacitive SEN0308 pour les mesures d'humidité avec la programmation en utilisant l'équation de TOPP

Nous avons adapté à ce capteur une autre technique d'acquisition du signal en utilisant l'équation de TOPP. Cette équation mesure la teneur en eau volumétrique d'un sol. Le descriptif de l'acquisition sera en Annexe 1.

## 2.2 Descriptif du protocole mis en œuvre pour ces capteurs et description des capteurs de référence
Pour approuver les capteurs de température et d'humidité (sonde SEN0308 pour la mesure de l'humidité et le capteur de température de type DS18B20), il est nécessaire de comparer leurs mesures aux valeurs d'un capteur de référence. Pour ce faire, nous avons utilisé une sonde CS650 de la marque CAMPBELL SCIENTIFIC (Figure 3) qui présente les caractéristiques suivantes (Tableau 2).

Nous réalisons cette étude sous différentes étapes en fonction de différentes strates de sol (récoltées) car le type de sol influence les mesures, même si le taux d'humidité est identique. Chaque type de sol possède une densité et une structure de particules différentes, ce qui peut affecter les mesures capacitives du capteur.

<table><caption>**Tableau 2.** Caractéristiques de la sonde étalon CS650 de la marque CAMPBELL SCIENTIFIC (valeurs du fabricant).</caption><thead><tr><td>CS 650</td><td>Plage de mesure</td><td>Précision</td><td>Résolution</td></tr></thead><tbody><tr><td>Température du Sol</td><td>-50° à 70°C</td><td>&lt; 0,001°C</td><td>+ ou - 0,02°C</td></tr><tr><td>Teneur en Eau Volumétrique</td><td>0 à 100%</td><td>&lt; 0,05%</td><td></td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>**Figure 3.** Photo de la sonde CS650 du fabricant CAMPBELL SCIENTIFIC.</figcaption></figure>

Nous avons installé ces sondes CS650 et tous les autres capteurs dans des bacs étanches qui sont remplis de sol (des sites ou les sondes seront déployées (Dordogne 24)).

Avant de mettre en place l'expérience en étuve, il faut calibrer à l'air et à l'eau les sondes SEN0308 IoT pour obtenir les valeurs références et les mettre dans le code.

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>**Figure 4.** Calibration air/eau des sondes SEN0308.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>**Figure 5.** Données ajustées suite à la calibration des sondes SEN0308 pour le jeu de sonde N°1 qui seront déployées sur MAZEROLLES.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>**Figure 6.** Données ajustées suite à la calibration des sondes SEN0308 pour le jeu de sonde N°2 qui seront déployées sur VILLARS.</figcaption></figure>

Lorsque ceci est fait, nous préparons les futurs tests en étuve.

Les bacs sont mis ensuite dans une étuve. L'expérimentation consiste à faire varier la température de l'étuve (de T ambiant (12°C), à 20°C, 25°C, 30°C et 35°C). Pour chaque température définie, et lorsque celle-ci est stabilisée (attendre 12 heures environ pour atteindre un équilibre thermique entre Terre et étuve), de l'eau (à 16°C) est versée dans le bac pour étudier la modification de température et d'humidité du sol. L'objectif est d'enregistrer les valeurs des capteurs de température et d'humidité à chaque apport d'eau (environ 1.5 litres) pour chacune des températures du milieu. Des photos décrivant cette expérimentation sont visibles sur la Figure 7 et 8.
<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>**Figure 7.** Photos de l'expérimentation dans l'étuve pour l'humidité et la température du sol.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>**Figure 8.** Rajout de l'eau avec pulvérisateur.</figcaption></figure>

Il y a 3 bacs pour trois horizons de sol différents (0-20cm/20-40cm/40-60cm).

Nous réaliserons 2 fois l'expérience car il y a deux sites à l'étude (sites de déploiement).

L'acquisition des données est faite de la façon suivante : une simple acquisition toutes les minutes et une moyenne à la demi-heure pour se rapprocher des préconisations des infrastructures de recherche (ICOS, AnaEE...).

Il va y avoir 2 types d'études :

(1) Un point de référence sera réalisé dans le même horizon de sol avec toutes les sondes (sonde de référence et sondes IoT) pour les deux sites (jeux de sondes N°1 et N°2).

(2) Une étude d'ensemble en fonction du jeu de sonde, du site et de l'horizon (0-20cm/20-40cm/40-60cm). C'est-à-dire que tous les bacs sont équipés d'une sonde étalon/comparative CS650 de chez CAMPBELL SCIENTIFIC (TDR), de
2 sondes SEN0308 et 2 capteurs de température DS18B20 dans le but de réaliser des mesures de reproductibilité.

Nous allons acquérir les données suivantes qui sont :

- Pour le capteur DS18B20 : la température en °C.

- Pour la sonde SEN0308 :

- Méthode fournisseur : l'humidité et la conductivité du sol.

- Méthode équation de TOPP : la permittivité et le VWC du sol en %.

Définition de :

- Permittivité : mesure indirecte influencée par les facteurs suivants du sol : type, eau et salinité.

- VWC : VolumetricWaterContent : donne directement la quantité d'eau dans le sol.

Ces deux paramètres permettent d'estimer le taux d'humidité dans le sol avec des capteurs diélectriques.

Pour obtenir l'acquisition de la température et de l'humidité du sol, il faudra coupler les sondes SEN0308 à des capteurs de températures DS18B20.

Pour les deux jeux de sondes de sol (VILLARS et MAZEYROLLES), nous réalisons un point de mesure de référence pour obtenir leurs incertitudes.

Puis nous étudierons le fonctionnement des sondes en fonction du site et du niveau d'installation (0-20cm/20-40cm et 40-60cm (nature du sol)).

## 3 Point de référence en température et en humidité pour les deux jeux de sondes

Pour cette étude de point de référence, toutes les sondes de température et d'humidité sont installées dans le même bac avec la même température ambiante, le même taux d'humidité, la même nature de sol soit le même horizon 0-20cm.

### 3.1 Jeu de sonde N°1

a) Méthode Box Plots des Températures DS18B20
<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>**Figure 9.** Point milieu pour le jeu de sonde N°1 DS18B20 en température avec comme comparaison une CS650 de chez CAMPBELL SCIENTIFIC dans l'horizon 0-20cm Box Plots.</figcaption></figure>

Nous observons une bonne distribution qui est équilibrée autour de la médiane et une variabilité comparable entre les mesures de température de la CS650 et des DS18B20.

b) Méthode Box Plots pour l'Humidité VWC SEN0308

<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>**Figure 10.** Point milieu pour le jeu de sonde N°1 SEN0308 en humidité avec comme comparaison une CS650 de chez CAMPBELL SCIENTIFIC dans l'horizon 0-20cm Box Plots.</figcaption></figure>

Les box plots pour la mesure du VWC VolumetricWaterContent montrent que le jeu de données est asymétrique et nous constatons une forte dispersion sur les données. Les sondes SEN0308 N°5 et 6, indiquent que la tendance de dispersion est concentrée sur la médiane.

c) Méthode Coefficient de variation des Températures DS18B20

Pour étudier le Coefficient de Variation CV, voici un tableau qui récapitule les ordres de grandeur :
<table><caption>**Tableau 3.** Interprétation des coefficients de variations.</caption><thead><tr><td>Coef de Variation</td><td>interprétation :</td></tr></thead><tbody><tr><td>&lt; 0,5</td><td>très bonne stabilité</td></tr><tr><td>0,5-1</td><td>bonne stabilité</td></tr><tr><td>1 à 2</td><td>moyenne</td></tr><tr><td>&gt;2</td><td>Mauvaise répétabilité à surveiller</td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>**Figure 11.** Point milieu pour le jeu de sonde N°1 DS18B20 en température avec comme comparaison une CS650 de chez CAMPBELL SCIENTIFIC dans l'horizon 0-20cm coefficient de variation.</figcaption></figure>

Ici, le coefficient de variation pour les capteurs de température est faible (<20%) ce qui veut dire que les données sont peu dispersées autour de la moyenne et donc homogènes d'où une faible variabilité.

d) Méthode coefficient de variation pour l'Humidité VWC SEN0308

<figure><img src="image_14.png" /></figure>
<caption>**Figure 12.** Point milieu pour le jeu de sonde N°1 SEN0308 en humidité avec comme comparaison une CS650 de chez CAMPBELL SCIENTIFIC dans l'horizon 0-20cm coefficient de variation.</caption>

Même constat qu'au-dessus.

### e) Méthode Diagramme dispersion des Températures DS18B20

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

Les capteurs de température possèdent des coefficients de corrélation R² qui tendent vers 1, ce qui veut dire qu'il existe une bonne variance entre le capteur DS18B20 et le capteur CS650.

### f) Les incertitudes, les écarts-types, le RMSE et l'erreur de biais moyenne pour les sondes de température et d'humidité pour le point de référence N°1.

<table><caption>**Tableau 4.** Les incertitudes et erreurs de biais.</caption><thead><tr><td>Sonde DS18B20 température en DegC N°</td><td>Incertitude ±1σ</td><td>Érreur de biais moyenne</td><td>Écart-type</td><td>Érreur quadratique moyenne RMSE</td></tr></thead><tbody><tr><td>1</td><td>0,031</td><td>0,14</td><td>0,43</td><td>0,45</td></tr><tr><td>2</td><td>0,031</td><td>0,42</td><td>0,44</td><td>0,61</td></tr><tr><td>3</td><td>0,026</td><td>0,47</td><td>0,37</td><td>0,60</td></tr><tr><td>4</td><td>0,041</td><td>0,79</td><td>0,58</td><td>0,96</td></tr><tr><td>5</td><td>0,033</td><td>0,64</td><td>0,46</td><td>0,79</td></tr><tr><td>6</td><td>0,039</td><td>0,66</td><td>0,55</td><td>0,85</td></tr></tbody></table>

<table><thead><tr><td>Sonde SEN0308 Humidité en % N°</td><td>Incertitude ±1σ</td><td>Érreur de biais moyenne</td><td>Écart-type</td><td>Érreur quadratique moyenne RMSE</td></tr></thead><tbody><tr><td>1</td><td>0,32</td><td>-4,2</td><td>4,5</td><td>4,72</td></tr><tr><td>2</td><td>1,17</td><td>-4,55</td><td>16,32</td><td>6,48</td></tr><tr><td>3</td><td>0,44</td><td>-6,12</td><td>6,19</td><td>8,48</td></tr><tr><td>4</td><td>0,14</td><td>4,09</td><td>1,9</td><td>4,50</td></tr><tr><td>5</td><td>0,27</td><td>6,42</td><td>3,82</td><td>6,55</td></tr><tr><td>6</td><td>0,1</td><td>6,42</td><td>1,41</td><td>6,55</td></tr></tbody></table>

Ces deux tableaux vont nous aider à analyser les capteurs.

* **Pour la température :**

- Capteur 1 : Ce capteur présente une très faible erreur de biais (0.14 °C) et un écart-type modéré (0.43 °C), ce qui lui confère une bonne stabilité. L'incertitude recalculée (0.43 °C) est cohérente avec l'écart-type, traduisant un bon comportement global.
- Capteur 2 : Avec un biais de 0.42 °C et une incertitude recalculée à 0.44 °C, ce capteur est précis et relativement stable. Son incertitude initiale (0.46 °C) était très légèrement surestimée.

- Capteur 3 : Ce capteur présente un biais un peu plus élevé (0.47 °C), mais son incertitude réelle est faible (0.37 °C), inférieure à celle initialement déclarée (0.73 °C). Cela indique un bon comportement malgré une estimation d'incertitude exagérée.

- Capteur 4 : Malgré un biais élevé (0.79 °C), son écart-type reste modéré (0.58 °C), et l'incertitude recalculée est bien plus faible (0.55 °C) que celle annoncée (1.04 °C). L'erreur semble donc davantage due à un biais systématique qu'à une variabilité aléatoire.

- Capteur 5 : Il présente un biais notable (0.64 °C), mais un écart-type plus faible (0.46 °C), ce qui donne une incertitude recalculée de 0.46 °C. Son incertitude initiale de 0.93 °C est nettement surestimée.

- Capteur 6 : Bien qu'il ait un biais relativement élevé (0.66 °C), l'écart-type reste raisonnable (0.55 °C), menant à une incertitude réelle de 0.54 °C. Cela montre que la valeur déclarée de 1.02 °C est significativement surestimée.

• Pour l'humidité :

- Capteur 1 : Il présente un biais modéré (-4.2) et un écart-type raisonnable (4.5), avec une RMSE correcte (4.72). C'est un capteur globalement fiable, bien que légèrement sous-estimateur.

- Capteur 2 : Il souffre d'un écart-type très élevé (16.32), signe d'une grande instabilité. Malgré une incertitude élevée (1.17), il a une RMSE moyenne (6.48) mais reste peu fiable.

- Capteur 3 : Ce capteur montre le biais le plus négatif (-6.12) et un écart-type élevé (6.19), avec la plus mauvaise RMSE (8.48). Il est à éviter en l'état, car il est à la fois imprécis et instable.

- Capteur 4 : Avec la meilleure RMSE (4.50) et une faible incertitude (0.041), il est le plus précis du lot. Son biais positif modéré (4.09) le rend légèrement surestimé mais très stable.

- Capteur 5 : Son biais est élevé (6.42), et l'écart-type également (3.82), menant à une RMSE de 6.55. Il suretime systématiquement et montre une précision médiocre.

- Capteur 6 : Il présente le plus faible écart-type (1.41), donc très stable, mais un biais fort (6.42), identique à celui du capteur 5. Sa RMSE (6.55) montre qu'il est cohérent, mais avec une erreur systématique importante.

## 3.2 Jeu de sonde N°2

### a) Méthode Box Plots des Températures DS18B20
<figure><img src="image_16.png" /><figcaption>**Figure 13.** Point milieu pour le jeu de sonde N°2 DS18B20 en température avec comme comparaison une CS650 de chez CAMPBELL SCIENTIFIC dans l'horizon 0-20cm Box Plots.</figcaption></figure>

Nous observons une bonne distribution qui est équilibrée autour de la médiane et une variabilité comparable entre les mesures de température de la CS650 et des DS18B20.

### b) Méthode Box Plots pour l'Humidité VWC SEN0308

<figure><img src="image_17.png" /><figcaption>**Figure 14.** Point milieu pour le jeu de sonde N°2 SEN0308 en humidité avec comme comparaison une CS650 de chez CAMPBELL SCIENTIFIC dans l'horizon 0-20cm Box Plots.</figcaption></figure>

Nous observons une distribution équilibrée pour les sondes SEN0308. La forme des box plots montrent une saturation en eau du sol.

### c) Méthode Coefficient de variation des Températures DS18B20

Pour étudier le Coefficient de Variation CV, voici un tableau qui récapitule les ordres de grandeur :
<table><caption>**Tableau 5.** Interprétation des coefficients de variations.</caption><thead><tr><td>Coef de Variation</td><td>interprétation :</td></tr></thead><tbody><tr><td>&lt; 0,5</td><td>très bonne stabilité</td></tr><tr><td>0,5-1</td><td>bonne stabilité</td></tr><tr><td>1 à 2</td><td>moyenne</td></tr><tr><td>&gt;2</td><td>Mauvaise répétabilité à surveiller</td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_18.png" /><figcaption>**Figure 15.** Point milieu pour le jeu de sonde N°2 DS18B20 en température avec comme comparaison une CS650 de chez CAMPBELL SCIENTIFIC dans l'horizon 0-20cm coefficient de variation.</figcaption></figure>

Ici, le coefficient de variation pour les capteurs de température est faible (<20%) ce qui veut dire que les données sont peu dispersées autour de la moyenne et donc homogènes d'où une faible variabilité. Les variations sont dues à la variation de température de l'étuve qui est trop rapide pour l'acquisition de la sonde DS18B20.

d) Méthode coefficient de variation pour l'Humidité VWC SEN0308

<figure><img src="image_19.png" /></figure>
**Figure 16.** Point milieu pour le jeu de sonde N°2 SEN0308 en humidité avec comme comparaison une CS650 de chez CAMPBELL SCIENTIFIC dans l'horizon 0-20cm coefficient de variation.

Nous observons une cohérence dans la teneur en eau du sol qui est ici saturée à 45%.

e) Les incertitudes, les écarts-types, le RMSE et l'erreur de biais moyenne pour les sondes de température et d'humidité pour le point de référence N°2

<table><caption>**Tableau 6.** Les incertitudes et les erreurs de biais.</caption><thead><tr><th>Sonde DS18B20 température en DegC N°</th><th>Incertitude ±1σ</th><th>Écart-type</th><th>Écart-type</th><th>Écart-type</th></tr></thead><tbody><tr><td>1</td><td>0,0398</td><td>0,6</td><td>0,82</td><td>1,02</td></tr><tr><td>2</td><td>0,03</td><td>0,46</td><td>0,62</td><td>0,78</td></tr><tr><td>3</td><td>0,038</td><td>0,58</td><td>0,78</td><td>0,97</td></tr><tr><td>4</td><td>0,03</td><td>0,36</td><td>0,62</td><td>0,73</td></tr><tr><td>5</td><td>0,037</td><td>0,62</td><td>0,77</td><td>0,99</td></tr><tr><td>6</td><td>0,03</td><td>0,34</td><td>0,63</td><td>0,81</td></tr></tbody></table>

<table><thead><tr><th>Sonde SEN0308 Humidité en % N°</th><th>Incertitude ±1σ</th><th>Écart-type</th><th>Écart-type</th><th>Écart-type</th></tr></thead><tbody><tr><td>1</td><td>0,0335</td><td>6,035</td><td>0,69</td><td>6,07</td></tr><tr><td>2</td><td>0,393</td><td>6,14</td><td>0,81</td><td>6,19</td></tr><tr><td>3</td><td>0,035</td><td>6,03</td><td>0,72</td><td>6,07</td></tr><tr><td>4</td><td>0,0393</td><td>6,11</td><td>0,81</td><td>6,16</td></tr><tr><td>5</td><td>0,0321</td><td>4,45</td><td>0,66</td><td>5,88</td></tr><tr><td>6</td><td>0,0393</td><td>4,45</td><td>0,81</td><td>5,88</td></tr></tbody></table>

Ces deux tableaux vont nous aider à analyser les capteurs.

* **Pour la température :**

- Capteur 1 : Ce capteur présente un biais de 0.6 °C avec un écart-type de 0.82°C, menant à la plus haute RMSE (1.02 °C). L'incertitude annoncée (±0.03 °C) est cohérente avec cette dispersion relativement importante.

- Capteur 2 : Avec un biais modéré (0.46 °C) et un écart-type de 0.62 °C, ce capteur montre une performance stable. Son incertitude (±0.03 °C) est en phase avec l'écart-type, voir légèrement sous-estimée.

- Capteur 3 : Ce capteur affiche un biais de 0.58 °C et un écart-type assez élevé (0.78 °C), ce qui donne une RMSE de 0.97 °C. L'incertitude (±0.038 °C) semble appropriée compte tenu de la variabilité.

- Capteur 4 : Avec un faible biais (0.36 °C) et un écart-type modéré (0.62 °C), ce capteur est l'un des plus stables. L'incertitude (±0.03 °C) est bien justifiée.

- Capteur 5 : Ce capteur montre un biais relativement important (0.62 °C) combiné à un écart-type de 0.77 °C. L'incertitude de ±0.037 °C reflète bien sa dispersion.

- Capteur 6 : Le capteur 6 présente le plus faible biais (0.34 °C) et une dispersion modérée (écart-type de 0.63 °C). Son incertitude (±0.03 °C) est bien calibrée et reflète une bonne précision globale.

* **Pour l'humidité :**

- Capteur 1 : Il présente un biais élevé (6.035) mais une bonne stabilité (écart-type 0.69), ce qui donne une RMSE correcte (6.07). Ce capteur est globalement précis malgré une surestimation constante.
- Capteur 2 : Avec le biais le plus élevé (6.14) et un écart-type de 0.81, il obtient la RMSE la plus haute (6.19). Il est donc le moins performant du lot, à cause d'une forte erreur systématique.

- Capteur 3 : Son biais (6.03) est élevé, mais sa stabilité (écart-type 0.72) est correcte. Il offre une précision moyenne avec une RMSE de 6.07.

- Capteur 4 : Très similaire au capteur 2, avec un biais de 6.11 et un écart-type de 0.81. Sa RMSE (6.16) est élevée, ce qui traduit une faible précision globale.

- Capteur 5 : Il a le plus faible biais (4.45) et un écart-type réduit (0.66), menant à la meilleure RMSE (5.88). C'est le capteur le plus fiable de cette série.

- Capteur 6 : Son biais est également très faible (4.45), mais avec un écart-type un peu plus élevé (0.81). Il partage la meilleure RMSE (5.88), ce qui en fait un excellent capteur.

**Conclusion** : Pour l'utilisation de ce type de capteur IoT en humidité du sol, il est vivement conseillé de les tester pour les valider ou les rejeter en les comparant à un capteur de référence connu, et de bien comprendre leurs fonctionnements avant leur déploiement.

## 4. Résultats des tests en laboratoire

L'étude suivante est faite en fonction du lieu de prélèvement et de l'horizon du sol.

Pour chaque horizon (0-20cm/20-40cm/40-60cm) est installé une sonde de référence qui est la CS650 de chez CAMPBELL SCIENTIFIC et quatre sondes IoT (2 pour mesurer la température et 2 pour l'humidité). Nous ferons varier la température et l'humidité au cours du temps.

Voici une liste des acronymes des sondes pour l'étude suivante :

<table><caption>**Tableau 7.** Acronyme pour les sondes étalon/comparative TDR pour l'étude en étuve.</caption><thead><tr><th>Sonde Ref CS650</th><th></th></tr></thead><tbody><tr><td>TSS_B1_57805</td><td>température sol Bac 1 de 0 à 20cm en °C</td></tr><tr><td>ECSS_B1_57805</td><td>permitivité relative sol Bac 1 de 0 à 20cm en dS/m</td></tr><tr><td>SMSS_B1_57805</td><td>soil moister sol Bac 1 de 0 à 20 cm en VWC</td></tr><tr><td>HSS_B1_57805</td><td>humidité sol Bac 1 de 0 à 20cm en %</td></tr><tr><td>TSS_B2_58717</td><td>température sol Bac 2 de 20 à 40cm en °C</td></tr><tr><td>ECSS_B2_58717</td><td>permitivité relative sol Bac 2 de 20 à 40cm en dS/m</td></tr><tr><td>SMSS_B2_58717</td><td>soil moister sol Bac 2 de 20 à 40 cm en VWC</td></tr><tr><td>HSS_B2_58717</td><td>humidité sol Bac 2 de 20 à 40cm en %</td></tr><tr><td>TSS_B3_58716</td><td>température sol Bac 3 de 40 à 60cm en °C</td></tr><tr><td>ECSS_B3_58716</td><td>permitivité relative sol Bac 3 de 40 à 60cm en dS/m</td></tr><tr><td>SMSS_B3_58716</td><td>soil moister sol Bac 3 de 40 à 60 cm en VWC</td></tr><tr><td>HSS_B3_58716</td><td>humidité sol Bac 3 de 40 à 60cm en %</td></tr></tbody></table>
<table><caption>**Tableau 8.** Acronyme pour les sondes SEN0308 d'humidité pour l'étude en étuve.</caption><thead><tr><th colspan="2">Sondes Humidité du Sol SEN0308</th></tr></thead><tbody><tr><td>SEN1_S1</td><td>: SEN0308_N*1 conductivité sol Bac 1 de 0 à 20cm</td></tr><tr><td>SEN2_S1</td><td>: SEN0308_N*2 conductivité sol Bac 1 de 0 à 20cm</td></tr><tr><td>SEN3_S2</td><td>: SEN0308_N*3 conductivité sol Bac 2 de 20 à 40cm</td></tr><tr><td>SEN4_S2</td><td>: SEN0308_N*4 conductivité sol Bac 2 de 20 à 40cm</td></tr><tr><td>SEN5_S3</td><td>: SEN0308_N*5 conductivité sol Bac 3 de 40 à 60cm</td></tr><tr><td>SEN6_S3</td><td>: SEN0308_N*6 conductivité sol Bac 3 de 40 à 60cm</td></tr><tr><td>HR1_S1</td><td>: SEN0308_N*1 Humidité MAP sol Bac 1 de 0 à 20cm</td></tr><tr><td>HR2_S1</td><td>: SEN0308_N*2 Humidité MAP sol Bac 1 de 0 à 20cm</td></tr><tr><td>HR3_S2</td><td>: SEN0308_N*3 Humidité MAP sol Bac 2 de 20 à 40cm</td></tr><tr><td>HR4_S2</td><td>: SEN0308_N*4 Humidité MAP sol Bac 2 de 20 à 40cm</td></tr><tr><td>HR5_S3</td><td>: SEN0308_N*5 Humidité MAP sol Bac 3 de 40 à 60cm</td></tr><tr><td>HR6_S3</td><td>: SEN0308_N*6 Humidité MAP sol Bac 3 de 40 à 60cm</td></tr><tr><td>Per1_S1</td><td>: SEN0308_N*1 Permitivité sol Bac 1 de 0 à 20cm</td></tr><tr><td>Per2_S1</td><td>: SEN0308_N*2 Permitivité sol Bac 1 de 0 à 20cm</td></tr><tr><td>Per3_S2</td><td>: SEN0308_N*3 Permitivité sol Bac 2 de 20 à 40cm</td></tr><tr><td>Per4_S2</td><td>: SEN0308_N*4 Permitivité sol Bac 2 de 20 à 40cm</td></tr><tr><td>Per5_S3</td><td>: SEN0308_N*5 Permitivité sol Bac 3 de 40 à 60cm</td></tr><tr><td>Per6_S3</td><td>: SEN0308_N*6 Permitivité sol Bac 3 de 40 à 60cm</td></tr><tr><td>VWC1_S1</td><td>: SEN0308_N*1 VolumetricWaterContent sol Bac 1 de 0 à 20cm en %</td></tr><tr><td>VWC2_S1</td><td>: SEN0308_N*2 VolumetricWaterContent sol Bac 1 de 0 à 20cm en %</td></tr><tr><td>VWC3_S2</td><td>: SEN0308_N*3 VolumetricWaterContent sol Bac 2 de 20 à 40cm en %</td></tr><tr><td>VWC4_S2</td><td>: SEN0308_N*4 VolumetricWaterContent sol Bac 2 de 20 à 40cm en %</td></tr><tr><td>VWC5_S3</td><td>: SEN0308_N*5 VolumetricWaterContent sol Bac 3 de 40 à 60cm en %</td></tr><tr><td>VWC6_S3</td><td>: SEN0308_N*6 VolumetricWaterContent sol Bac 3 de 40 à 60cm en %</td></tr></tbody></table>

<table><caption>**Tableau 9.** Acronyme pour les sondes DS18B20 de température pour l'étude en étuve.</caption><thead><tr><th colspan="2">Sondes Température Sol DS18B20</th></tr></thead><tbody><tr><td>T1_S1</td><td>: DS18B20_N*1 température sol Bac 1 de 0 à 20cm en °C</td></tr><tr><td>T2_S1</td><td>: DS18B20_N*2 température sol Bac 1 de 0 à 20cm en °C</td></tr><tr><td>T3_S2</td><td>: DS18B20_N*3 température sol Bac 2 de 20 à 40cm en °C</td></tr><tr><td>T4_S2</td><td>: DS18B20_N*4 température sol Bac 2 de 20 à 40cm en °C</td></tr><tr><td>T5_S3</td><td>: DS18B20_N*5 température sol Bac 3 de 40 à 60cm en °C</td></tr><tr><td>T6_S3</td><td>: DS18B20_N*6 température sol Bac 3 de 40 à 60cm en °C</td></tr></tbody></table>

Les figures qui vous sont présentées dans le rapport, sont pour les moyennes à la 30min.

## 4.1 site VILLARS

a) Prélèvement de terrain

Les échantillons de terre ont été prélevés le 19 février 2025
<figure><img src="image_20.png" /><figcaption>**Figure 17.** Récolte échantillons site de VILLARS.</figcaption></figure>

Constat lors du prélèvement : entre 40 et 60cm il y a de l'argile et des cailloux plus ou moins gros. Difficile à prélever.

b) Mesures de la température avec la sonde DS18B20

Horizon 0-20cm :

<figure><img src="image_21.png" /><figcaption>**Figure 18.** Boite à moustaches site de VILLARS température horizon 0-20cm.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_22.png" /><figcaption>**Figure 19.** Etude comparative site de VILLARS température horizon 0-20cm.</figcaption></figure>
Evaluation de la température en étuve horizon 0-20cm : étude du comportement des sondes loT DS18B20 à la sonde CS650 campbell sci

<figure><img src="image_23.png" /><figcaption>**Figure 20.** Etude dynamique site de VILLARS température horizon 0-20cm.</figcaption></figure>

Horizon 20-40cm :

<figure><img src="image_24.png" /><figcaption>**Figure 21.** Boite à moustaches site de VILLARS température horizon 20-40cm.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_25.png" /><figcaption>**Figure 22.** Etude comparative site de VILLARS température horizon 20-40cm.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_26.png" /><figcaption>**Figure 23.** Etude dynamique site de VILLARS température horizon 20-40cm.</figcaption></figure>

Horizon 40-60cm :

<figure><img src="image_27.png" /><figcaption>**Figure 24.** Boite à moustaches site de VILLARS température horizon 40-60cm.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_28.png" /><figcaption>**Figure 25.** Etude comparative site de VILLARS température horizon 40-60cm.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_29.png" /><figcaption>**Figure 26.** Etude dynamique site de VILLARS température horizon 40-60cm.</figcaption></figure>

## Conclusion :

En regardant les graphiques présentés ci-dessus, les capteurs de température installés dans différentes structures de sol donnent des résultats satisfaisants que ce soit au niveau des diagrammes de dispersion avec les coefficients R² (Tableau 10).

<table><caption>**Tableau 10.** Synthèse des R² en température pour les différents horizons du site VILLARS.</caption><thead><tr><th>T en °C</th><th>0-20cm R²</th><th>20-40cm R²</th><th>40-60cm R²</th></tr></thead><tbody><tr><td>Sonde N°1</td><td>0,9963</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sonde N°2</td><td>0,9928</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sonde N°3</td><td></td><td>0,9914</td><td></td></tr><tr><td>Sonde N°4</td><td></td><td>0,9953</td><td></td></tr><tr><td>Sonde N°5</td><td></td><td></td><td>0,9959</td></tr><tr><td>Sonde N°6</td><td></td><td></td><td>0,9944</td></tr></tbody></table>

Les box plots en température pour le site de VILLARS (figures 18, 21 et 24) indiquent que la distribution des valeurs est équilibrée autour de la médiane et qu'ils ont des mesures centrales équivalentes.

Pour l'étude en dynamique nous observons une réaction (vitesse d'acquisition) plus rapide pour l'acquisition avec la sonde de chez CAMPBELL SCIENTIFIC.

### c) Mesures de l'humidité dans le sol avec la méthode fournisseur

<table><caption>**Tableau 11.** Interprétation des résultats fournisseurs en humidité.</caption><thead><tr><th>Humidité du sol</th><th>Interprétations</th></tr></thead><tbody><tr><td>0 et 33%</td><td>sol sec</td></tr><tr><td>33 et 66%</td><td>humide</td></tr><tr><td>66 et 100%</td><td>très humide</td></tr></tbody></table>
Horizon 0-20cm :

<figure><img src="image_30.png" /><figcaption>**Figure 27.** Etude dynamique site de VILLARS humidité méthode fournisseur horizon 0-20cm.</figcaption></figure>

Horizon 20-40cm :

<figure><img src="image_31.png" /><figcaption>**Figure 28.** Etude dynamique site de VILLARS humidité méthode fournisseur horizon 20-40cm.</figcaption></figure>
Horizon 40-60cm :

<figure><img src="image_32.png" /><figcaption>**Figure 29.** Etude dynamique site de VILLARS humidité méthode fournisseur horizon 40-60cm.</figcaption></figure>

Conclusion :

Sur les figures 27, 28 et 29 avec la méthode d'acquisition du fournisseur, nous observons bien les fluctuations de l'humidité en fonction de la recharge en eau et du séchage en étuve.

La différence de % sur les trois graphiques en fonction des capteurs est due à l'utilisation et à la méthode d'acquisition.

Dans la prochaine partie, nous allons présenter la méthode d'acquisition du signal par l'équation de TOPP développée en atelier (programmation) dans le but de recoller le signal d'acquisition des sondes SEN0308 aux sondes TDR CS650 de chez CAMPBELL SCIENTIFIC.

d) Mesures de l'humidité dans le sol avec la méthode VWC

<table><caption>**Tableau 12.** Interprétation du VWC VolumetricWaterContent en %.</caption><thead><tr><td>Volumetric Water Content</td><td>Interprétations</td></tr></thead><tbody><tr><td>&lt; 10%</td><td>sol sec</td></tr><tr><td>10-30%</td><td>sol humide</td></tr><tr><td>&gt; 40%</td><td>Excès d'eau : entraine l'asphyxie des racines</td></tr></tbody></table>
Horizon 0-20cm :

<figure><img src="image_33.png" /><figcaption>**Figure 30.** Etude dynamique site de VILLARS humidité méthode développée en atelier horizon 0-20cm</figcaption></figure>

<figure><img src="image_34.png" /><figcaption>**Figure 31.** Boite à moustaches site de VILLARS humidité méthode développée en atelier horizon 0-20cm.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_35.png" /></figure>
<caption>**Figure 32.** Etude comparative site de VILLARS humidité méthode développée en atelier horizon 20-40cm.</caption>

Horizon 20-40cm :

<figure><img src="image_36.png" /><figcaption>**Figure 33.** Etude dynamique site de VILLARS humidité méthode développée en atelier horizon 20-40cm.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_37.png" /><figcaption>**Figure 34.** Boite à moustaches site de VILLARS humidité méthode développée en atelier horizon 20-40cm.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_38.png" /><figcaption>**Figure 35.** Etude comparative site de VILLARS humidité méthode développée en atelier horizon 20-40cm.</figcaption></figure>
Horizon 40-60cm :

<figure><img src="image_39.png" /><figcaption>**Figure 36.** Etude dynamique site de VILLARS humidité méthode développée en atelier horizon 40-60cm.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_40.png" /><figcaption>**Figure 37.** Boite à moustaches site de VILLARS humidité méthode développée en atelier horizon 40-60cm.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_41.png" /><figcaption>**Figure 38.** Etude comparative site de VILLARS humidité méthode développée en atelier horizon 40-60cm.</figcaption></figure>
## Conclusion :

En regardant le Tableau 13 ci-dessous qui est une synthèse des R² en fonction des différents horizons de sol de VILLARS avec la nouvelle méthode d'acquisition, nous pouvons conclure que les sondes dans l'horizon 0-20cm donnent un résultat mitigé : peut-être que la sonde N°1 est mieux insérée dans le sol que la sonde N°2. Pour les sondes dans l'horizon 20-40cm le résultat est cohérent et mitigé, tandis que pour les sondes dans l'horizon 40-60cm le R² est totalement identique (dû à la calibration air/eau des sondes N°5 et N°6 : elles ont les mêmes valeurs).

<table><caption>Tableau 13. Synthèse des R² en humidité pour les différents horizons du site VILLARS.</caption><thead><tr><th>VWC en %</th><th>0-20cm R²</th><th>20-40cm R²</th><th>40-60cm R²</th></tr></thead><tbody><tr><td>Sonde N°1</td><td>0,977</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sonde N°2</td><td>0,8261</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sonde N°3</td><td></td><td>0,8669</td><td></td></tr><tr><td>Sonde N°4</td><td></td><td>0,8426</td><td></td></tr><tr><td>Sonde N°5</td><td></td><td></td><td>0,8706</td></tr><tr><td>Sonde N°6</td><td></td><td></td><td>0,8706</td></tr></tbody></table>

Je pense que certaines différences sont dues aux caractéristiques physiques des sondes au niveau de l'intégration du signal (taille du capteur 12cm pour la sonde SEN0308 et 33cm pour la sonde CS650).

Les coefficients R² sont totalement différents entre les horizons de sol à cause de la structure qui est complètement différente entre les couches.

Pour information et rappel l'horizon 40-60cm qui a été prélevé à VILLARS était très compact (argile dure et avec des cailloux). La porosité est très faible, ce qui réduit la conductivité électrique (l'eau s'y déplace lentement).

Les horizons 0-20cm et 20-40cm sont plus meubles, avec des cailloux qui faciliteront la circulation d'eau et qui augmenteront donc la conductivité.

Sur les graphiques de dynamisme (Figure 30, 33 et 36), les sondes SEN0308 réagissent plus vite car elles ont une surface d'intégration de 12cm (forme du capteur) tandis que la sonde TDR intègre 33cm de surface et prend toute la hauteur du bac. Il faut attendre un certain temps que l'eau s'infiltre totalement dans l'échantillon du sol qui est dans le bac.

## 4.2 site MAZEYROLLES

### a) Prélèvement de terrain

Les échantillons de terre ont été prélevés le 05 février 2025. Information importante d'après le propriétaire, le verger n'a jamais eu la terre travaillée. Le prélèvement a été fait sous un arbre qui a été déraciné.
<figure><img src="image_42.png" /><figcaption>**Figure 39.** Récolte échantillons site de MAZEYROLLES.</figcaption></figure>

La couche entre 40 et 60cm est très difficile à creuser. C'est de l'argile.

b) Mesures de la température avec la sonde DS18B20

Horizon 0-20cm :

<figure><img src="image_43.png" /><figcaption>**Figure 40.** Boite à moustaches site de MAZEYROLLES température horizon 0-20cm.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_44.png" /><figcaption>**Figure 41.** Etude comparative site de MAZEYROLLES température horizon 0-20cm.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_45.png" /><figcaption>**Figure 42.** Etude dynamique site de MAZEYROLLES température horizon 0-20cm.</figcaption></figure>

Horizon 20-40cm :

<figure><img src="image_46.png" /><figcaption>**Figure 43.** Boite à moustaches site de MAZEYROLLES température horizon 20-40cm.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_47.png" /><figcaption>**Figure 44.** Etude comparative site de MAZEYROLLES température horizon 20-40cm.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_48.png" /><figcaption>**Figure 45.** Etude dynamique site de MAZEYROLLES température horizon 20-40cm.</figcaption></figure>

Horizon 40-60cm :

<figure><img src="image_49.png" /><figcaption>**Figure 46.** Boite à moustaches site de MAZEYROLLES température horizon 40-60cm.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_50.png" /><figcaption>**Figure 47.** Etude comparative site de MAZEYROLLES température horizon 40-60cm.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_51.png" /><figcaption>**Figure 48.** Etude dynamique site de MAZEYROLLES température horizon 40-60cm.</figcaption></figure>

## Conclusion :

En regardant les graphiques présentés ci-dessus, les capteurs de température installés dans différentes structures de sol donnent des résultats satisfaisants que ce soit au niveau des diagrammes de dispersion avec les coefficients R² (Tableau 14).

<table><caption>**Tableau 14.** Synthèse des R² en température pour les différents horizons du site MAZEYROLLES.</caption><thead><tr><th>T en °C</th><th>0-20cm R²</th><th>20-40cm R²</th><th>40-60cm R²</th></tr></thead><tbody><tr><td>Sonde N°1</td><td>0,9954</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sonde N°2</td><td>0,992</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sonde N°3</td><td></td><td>0,9936</td><td></td></tr><tr><td>Sonde N°4</td><td></td><td>0,9958</td><td></td></tr><tr><td>Sonde N°5</td><td></td><td></td><td>0,9971</td></tr><tr><td>Sonde N°6</td><td></td><td></td><td>0,9983</td></tr></tbody></table>

Les box plots en température pour le site de MAZEYROLLES (figures 40, 43 et 46) : le capteur de référence CS650 et les capteurs à étudier donnent des résultats
comparables en termes de tendance centrale, les mesures ne sont pas biaisées par rapport à la référence et nous avons une bonne précision et une bonne fidélité.

Pour l'étude en dynamique nous pouvons observer une réaction (vitesse d'acquisition) plus rapide pour la sonde de chez CAMPBELL SCIENTIFIC.

### c) Mesures de l'humidité dans le sol avec la méthode fournisseur

<table><caption>**Tableau 15.** Interprétation des résultats fournisseurs en humidité.</caption><thead><tr><td>Humidité du sol</td><td>Interprétations</td></tr></thead><tbody><tr><td>0 et 33%</td><td>sol sec</td></tr><tr><td>33 et 66%</td><td>humide</td></tr><tr><td>66 et 100%</td><td>très humide</td></tr></tbody></table>

Horizon 0-20cm :

<figure><img src="image_52.png" /><figcaption>**Figure 49.** Etude dynamique site de MAZEYROLLES humidité méthode fournisseur horizon 0-20cm.</figcaption></figure>

Horizon 20-40cm :
<figure><img src="image_53.png" /><figcaption>**Figure 50.** Etude dynamique site de MAZEYROLLES humidité méthode fournisseur horizon 20-40cm.</figcaption></figure>

Horizon 40-60cm :

<figure><img src="image_54.png" /><figcaption>**Figure 51.** Etude dynamique site de MAZEYROLLES humidité méthode fournisseur horizon 40-60cm.</figcaption></figure>

**Conclusion :**

Sur les figures 49, 50 et 51 avec la méthode d'acquisition du fournisseur, nous observons bien les fluctuations de l'humidité en fonction de la recharge en eau et du séchage en étuve.

La différence de % sur les trois graphiques en fonction des capteurs est due à l'utilisation et à la méthode d'acquisition.
Dans la prochaine partie, nous allons présenter la méthode d'acquisition du signal développée en atelier (programmation) dans le but de recoller aux résultats des sondes TDR CS650 de chez CAMPBELL SCIENTIFIC.

### d) Mesures de l'humidité dans le sol avec la méthode VWC

<table><caption>**Tableau 16.** Interprétation du VWC VolumetricWaterContent en %.</caption><thead><tr><td>Volumetric Water Content</td><td>Interprétations</td></tr></thead><tbody><tr><td>&lt; 10%</td><td>sol sec</td></tr><tr><td>10-30%</td><td>sol humide</td></tr><tr><td>&gt; 40%</td><td>Excès d'eau : entraine l'asphyxie des racines</td></tr></tbody></table>

Horizon 0-20cm :

<figure><img src="image_55.png" /><figcaption>**Figure 52.** Etude dynamique site de MAZEYROLLES humidité méthode développée en atelier horizon 0-20cm.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_56.png" /></figure>
<figure><img src="image_57.png" /><figcaption>**Figure 54.** Etude comparative site de MAZEYROLLES humidité méthode développée en atelier horizon 0-20cm.</figcaption></figure>

Horizon 20-40cm :

<figure><img src="image_58.png" /><figcaption>**Figure 55.** Etude dynamique site de MAZEYROLLES humidité méthode développée en atelier horizon 20-40cm.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_59.png" /></figure>
<figure><img src="image_60.png" /><figcaption>**Figure 57.** Etude comparative site de MAZEYROLLES humidité méthode développée en atelier horizon 20-40cm.</figcaption></figure>

Horizon 40-60cm :

<figure><img src="image_61.png" /><figcaption>**Figure 58.** Etude dynamique site de MAZEYROLLES humidité méthode développée en atelier horizon 40-60cm.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_62.png" /></figure>
<figure><img src="image_63.png" /><figcaption>**Figure 60.** Etude comparative site de MAZEYROLLES humidité méthode développée en atelier horizon 40-60cm.</figcaption></figure>

## Conclusion :

En regardant le Tableau 17 ci-dessous qui est une synthèse des R² en fonction des différents horizons de sol de MAZEYROLLES avec la nouvelle méthode d'acquisition, nous pouvons conclure que les sondes dans l'horizon 0-20cm donnent entièrement satisfaction, pour les sondes dans l'horizon 20-40cm le résultat est mitigé, tandis que pour les sondes dans l'horizon 40-60cm le R² est totalement identique (dû à la calibration air/eau des sondes N°5 et N°6 : elles ont les mêmes valeurs) qui est faible 0.6247.

<table><caption>**Tableau 17.** Synthèse des R² en humidité pour les différents horizons du site MAZEYROLLES.</caption><thead><tr><th>VWC en %</th><th>0-20cm R²</th><th>20-40cm R²</th><th>40-60cm R²</th></tr></thead><tbody><tr><td>Sonde N°1</td><td>0,98</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sonde N°2</td><td>0,9816</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sonde N°3</td><td></td><td>0,7972</td><td></td></tr><tr><td>Sonde N°4</td><td></td><td>0,9295</td><td></td></tr><tr><td>Sonde N°5</td><td></td><td></td><td>0,6323</td></tr><tr><td>Sonde N°6</td><td></td><td></td><td>0,6323</td></tr></tbody></table>

Je pense que certaines différences sont dues aux caractéristiques physiques des sondes au niveau de l'intégration du signal (taille du capteur 12cm pour la sonde SEN0308 et 33cm pour la sonde CS650).

Mais aussi à la structure du sol qui est complètement différente entre les couches.

Pour information et rappel, l'horizon 40-60cm qui a été prélevé à MAZEYROLLES était très compact (argile dure). Donc une porosité toujours très faible ce qui réduit la conductivité électrique.

Les horizons 0-20cm et 20-40cm sont plus meubles et faciliteront la circulation de l'eau et qui augmenteront donc la conductivité.
Sur les graphiques de dynamisme (Figure 52, 55 et 58), les sondes SEN0308 réagissent plus vite car elles intègrent le signal sur 12cm (forme du capteur) tandis que la sonde TDR intègre la donnée sur une surface de 33cm, installée sur toute la hauteur du bac. Il faut attendre un certain temps que l'eau s'infiltre totalement dans l'échantillon du sol qui est dans le bac.
## 5 Conclusion

Les sondes DS18B20 : donnent des résultats intéressants et seront déployées.

Les sondes de température DS18B20 ont tendance à surestimer de 0,5°C.

Les sondes SEN0308 : Certaines ont été rejetées, échangées et de nouveaux tests ont été réalisés. Lors du déploiement, nous garderons toujours l'acquisition du fournisseur et celle mise en oeuvre en atelier.

Les sondes de sol SEN0308 avec la méthode de l'acquisition en utilisant l'équation de TOPP, ont une tendance à sur ou sous estimer d'environ 5%.

Avant tout déploiement, il est vivement conseillé de tester toutes les sondes que vous voulez utiliser et d'étudier leur fonctionnement en fonction des horizons du sol à instrumenter.

### Déploiement in situ :

L'argile possède une porosité très faible et donc l'eau s'y déplace très lentement, voire presque pas (barrière d'étanchéité). Pour ces deux sites, je déconseille d'insérer des capteurs dans l'horizon 40/60cm car il est trop dur (composé d'argile) et risque de casser les capteurs lors de l'installation.

De plus, nous conseillons aussi de coupler à la station instrumentée un pluviomètre et un capteur de température & d'humidité de l'air.

Les données des capteurs (pluviomètres, T&H de l'air) couplées aux sondes de sol mesurant la température et l'humidité confirmeront le bon fonctionnement de celles-ci lors de pluie (infiltration de l'eau dans le sol) et de variations de température.
# Déploiement des capteurs pour le suivi hydrique du sol pour le projet PROSPER

Acquisition des données relatives au sol :

- Il faut prendre en compte les facteurs environnementaux tels que la température du sol, les précipitations récentes et le type de sol : contextualiser.

- Etudier les variations du VWC au fil du temps, en tenant compte des saisons et des événements météorologiques (T&H de l'air et pluviométrie) : analyse temporelle.

- Collecter des données du VWC à différentes profondeurs.

- visualisation graphique.

Ceci aidera à comprendre l'état hydrique du sol pour la gestion de l'eau ou la santé des plantes.

## 1. Etude et orientation des antennes relais pour faciliter le choix du fournisseur et pour maximiser la transmission 4G :

Pensez à regardez l'orientation des antennes relais des fournisseurs :

Utilisation du site suivant pour faire l'état des lieux de la transmission 4G :

https://www.cartoradio.fr/

### 1.1 VILLARS

<figure><img src="image_64.png" /><figcaption>Figure 1. Antenne relais du site de VILLARS.</figcaption></figure>
## 1.2 MAZEYROLLES

<figure><img src="image_65.png" /><figcaption>Figure 2. Antenne relais du site de MAZEYROLLES.</figcaption></figure>

Regardez les fréquences d'émissions des antennes relais en fonction du fournisseur et de l'orientation :

### Caractéristique de l'antenne relais de chez Orange pour MAZEYROLLES

<figure><img src="image_66.png" /></figure>

Opérateur: ORANGE

Catégorie: Téléphonie

Adresse:

Code Postal / Commune: 24550 LOUBEJAC

Coordonnées: 44.62667, 1.05861

### Détail des antennes :

N° de station ANFR: 0242290091

Date de mise en service: 08/10/1999 - Date de dernière modification: 10/04/2020

### HAUTEUR: 29.4 MÊTRES

<table><caption>Figure 3. Les fréquences des fournisseurs et orientations des antennes pour MAZEYROLLES.</caption><thead><tr><th>N° ANTENNE</th><th>ORIENTATIONS</th><th>EMETTEURS</th><th>DATES DE MISES EN SERVICE</th><th>BANDES DE FRÉQUENCES</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="8">163096</td><td rowspan="8">110°</td><td>LTE 1800 (4G)</td><td>17/11/2020</td><td>1805-1825 MHz<br>1710-1730 MHz</td></tr><tr><td>LTE 800 (4G)</td><td>12/10/2017</td><td>852-862 MHz<br>811-821 MHz</td></tr><tr><td>LTE 700 (4G)</td><td>23/11/2020</td><td>763-773 MHz<br>708-718 MHz</td></tr><tr><td>UMTS 900 (3G)</td><td>26/10/2017</td><td>934.9-943.6 MHz<br>889.9-898.6 MHz</td></tr><tr><td>GSM 900 (2G)</td><td>08/10/1999</td><td>934.9-943.6 MHz<br>889.9-898.6 MHz</td></tr><tr><td rowspan="8">163097</td><td rowspan="8">230°</td><td>LTE 1800 (4G)</td><td>17/11/2020</td><td>1805-1825 MHz<br>1710-1730 MHz</td></tr><tr><td>LTE 800 (4G)</td><td>12/10/2017</td><td>852-862 MHz<br>811-821 MHz</td></tr><tr><td>LTE 700 (4G)</td><td>23/11/2020</td><td>763-773 MHz<br>708-718 MHz</td></tr><tr><td>UMTS 900 (3G)</td><td>26/10/2017</td><td>934.9-943.6 MHz<br>889.9-898.6 MHz</td></tr><tr><td>GSM 900 (2G)</td><td>08/10/1999</td><td>934.9-943.6 MHz<br>889.9-898.6 MHz</td></tr></tbody></table>
## 1.3 Les cartes sim et ref

Utilisation de cartes SIM IOT de chez AIRMOB en 20G. On passera par SFR (on a le choix du fournisseur).

Pour le site VILLARS ref :

Pour le site MAZEYROLLES ref :

## 1.4 Les antennes d'émission 4G pour ECOLOGGING

Model Number: 4G-ANT-SV06

PRODUCT SPECIFICATION

### I. Main features

*Electrical

<table><thead><tr><td>No.</td><td>Item</td><td>Specifications</td></tr></thead><tbody><tr><td>1</td><td>Frequency (MHz)</td><td>680-960/1710-2700</td></tr><tr><td>2</td><td>Gain (Zenith)</td><td>5dBi</td></tr><tr><td>3</td><td>V.S.W.R</td><td>&lt;2</td></tr><tr><td>4</td><td>Impedance</td><td>50Ω</td></tr><tr><td>5</td><td>Max Input Power</td><td>5W</td></tr><tr><td>6</td><td>Lightning protection</td><td>DC ground</td></tr><tr><td>7</td><td>Polarization</td><td>V</td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_67.png" /><figcaption>**Figure 3.** Caractéristiques techniques des antennes 4G pour ECOLOGGING.</figcaption></figure>

## 2. Descriptif de l'équipement d'acquisition :

Les capteurs de T&HR de l'air (quantité 1) :

<table><tr><td>Nom</td><td>SEN0385 (SHT31)</td></tr><tr><td>Marque</td><td>Gotronic</td></tr><tr><td>Prix Ht en €</td><td>20,5</td></tr><tr><td>Precision T</td><td>+ ou - 0,2°C</td></tr><tr><td>Precision HR</td><td>+ ou - 2%</td></tr><tr><td>Plage T</td><td>-40°C à 125°C</td></tr><tr><td>Plage HR</td><td>0 à 100% HR</td></tr><tr><td>type de signal</td><td>I2C</td></tr></table>

<figure><img src="image_68.png" /><figcaption>SEN0385 (SHT31)</figcaption></figure>

<caption>**Figure 3.** Caractéristiques techniques du capteur de température et d'humidité de l'air SHT31.</caption>
## Le pluviomètre (quantité 1) :

<table><tr><td>Nom</td><td>LEXCA001</td></tr><tr><td>Marque</td><td>LEXTRONIC</td></tr><tr><td>Prix Ht en €</td><td>16,5</td></tr><tr><td>Unité</td><td>mm</td></tr><tr><td>Résolution</td><td>0,11mm/bascule</td></tr><tr><td>Progammation</td><td>Arduino</td></tr><tr><td>type de signal</td><td>Digital</td></tr></table>

<figure><img src="image_69.png" /><figcaption>**Figure 4.** Caractéristiques techniques du pluviomètre LEXCA001.</figcaption></figure>

## Les capteurs de Température du sol DS18B20 fabriqués en acier inoxidable (quantité 4) :

<table><thead><tr><td></td><td>Plage de mesure</td><td>Résolution</td></tr></thead><tbody><tr><td>DS18B20</td><td>-10°C à 85°C</td><td>+ ou - 0,5°C</td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_70.png" /><figcaption>**Figure 5.** Caractéristiques techniques du DS18B20 capteur de température pour le sol.</figcaption></figure>

## Les capteurs d'humidité du sol SEN0308 (quantité 6) :

<figure><img src="image_71.png" /><figcaption>**Figure 6.** Le SEN0308 capteur d'humidité du sol.</figcaption></figure>

## Microcontroleur, sauvegarde, RTC :

<figure><img src="image_72.png" /><figcaption>**Figure 7.** Architecture du système d'acquisition.</figcaption></figure>
## Sim7600 pour la transmission 4G :

<figure><img src="image_73.png" /><figcaption>**Figure 8.** Le SIM7600 pour la 4G.</figcaption></figure>

L'acquisition sur le terrain sera toutes les 1minute et une moyenne à la demi-heure.

Nous avons choisi ce type d'acquisition pour coller le plus possible aux infrastructures de recherche (ANAee, ICOS...).

Nous aurons 2 types de fichiers sauvegardés et ils seront en .csv

<figure><img src="image_74.png" /><figcaption>**Figure 9.** Présentation des fichiers csv.</figcaption></figure>

La moyenne à la demi-heure est envoyée en 4G, passant par un broker MQTTs développé par Philippe, visualisation sous Node-Red, enregistrement sur PC Technique Atelier Pierre et sur le NAS de BIOGECO.

Visualisation des données sous Node-Red et GRAFANA.

<figure><img src="image_75.png" /><figcaption>**Figure 10.** Chaîne complète d'acquisition.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_76.png" /><figcaption>Figure 11. Programme sous Node-Red MAZEYROLLES.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_77.png" /><figcaption>Figure 11. Programme sous Node-Red VILLARS.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_78.png" /><figcaption>Figure 12. Visualisation sous Node-Red MAZEYROLLES.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_79.png" /></figure>
<figure><img src="image_80.png" /><figcaption>Figure 13. Visualisation sous GRAFANA.</figcaption></figure>
Avant déploiement, nous avons relevé la consommation électrique de l'équipement pour faire un bilan énergétique avec un module USB ref 36115 de chez Gotronic qui permet de connaitre en temps réel la tension, le courant et la consommation sur la durée. La consommation est de 5.172VDC et 0.2308A au démarrage (0.906W). Puis en routine 5.209VDC et 0.1951A (0.796W).

Nous avons installé 3 panneaux solaires en parallèle et mis une batterie à décharge lente de 12VDC et 53Ah (Ref LDC12-53 marque CARBONE BATTERIES) dans le but d'être autonome le plus possible car l'équipement est déployé en Dordogne (24) et chez un agriculteur (accès limité et au bon vouloir du propriétaire).

<figure><img src="image_81.png" /><figcaption>**Figure 14. Schéma électrique de l'alimentation.**</figcaption></figure>

De plus nous avons réalisé un test d'autonomie pure pour connaitre le temps d'acquisition de la station sans recharge solaire qui est de 224 heures.
### 3. Photo de l'équipement :

<figure><img src="image_82.png" /><figcaption>**Figure 15.** Visualisation de l'équipement en atelier à déployer.</figcaption></figure>

Le boitier pour la batterie est IP68 acheté chez RS ref 287-8296.

Nous avons mis en place un Godet pour le pluviomètre avec des anti perchoir d'oiseau dans le but d'éviter toute perturbation (vibration) et donc comptage inaproprié.

<figure><img src="image_83.png" /><figcaption>**Figure 16.** Le pluviomètre et son Godet.</figcaption></figure>

Au fond du Godet, on ajoute une grille pour éviter qu'il se bouche.

Puis nous avons mis en place la dernière version de l'abri pour le capteur de Température & Humidité développé en atelier par impression 3D (stage Hugo Broutin 2025).
<figure><img src="image_84.png" /><figcaption>Figure 17. Capteur de Température et Humidité avec son nouvel abri.</figcaption></figure>

## 4. Acronyme pour le traitement des données :

### 4.1 Pour les capteurs environnementaux

<table><caption>Tableau 1. Acronyme des capteurs environnementaux.</caption><thead><tr><th colspan="2">Sonde mesure environnement moyenne à la 30min</th></tr></thead><tbody><tr><td>T.air_moy</td><td>: SHT31 mesure température air en °C</td></tr><tr><td>HR.air_moy</td><td>: SHT31 mesure humidité relative air en %</td></tr><tr><td>Cumul 30min en mm</td><td>: cumul de pluie en mm/30min</td></tr><tr><td>Cumul journalier</td><td>: cumul de pluie journalier en mm</td></tr></tbody></table>
## 4.2 Pour les capteurs humidité du Sol SEN0308

<table><caption>Tableau 2. Acronyme des capteurs d'humidité pour le sol.</caption><thead><tr><th colspan="2">Sondes Humidité du Sol SEN0308 moyenne à la 30min</th></tr></thead><tbody><tr><td>SEN1_S1_moy</td><td>: SEN0308_N°1 conductivité sol fosse 1 à 20cm</td></tr><tr><td>SEN2_S1_moy</td><td>: SEN0308_N°2 conductivité sol fosse 1 à 40cm</td></tr><tr><td>SEN3_S2_moy</td><td>: SEN0308_N°3 conductivité sol fosse 2 à 20cm</td></tr><tr><td>SEN4_S2_moy</td><td>: SEN0308_N°4 conductivité sol fosse 2 à 40cm</td></tr><tr><td>SEN5_S3_moy</td><td>: SEN0308_N°5 conductivité sol fosse 3 à 20cm</td></tr><tr><td>SEN6_S3_moy</td><td>: SEN0308_N°6 conductivité sol fosse 3 à 40cm</td></tr><tr><td>HR1_S1_moy</td><td>: SEN0308_N°1 Humidité MAP sol fosse 1 à 20cm</td></tr><tr><td>HR2_S1_moy</td><td>: SEN0308_N°2 Humidité MAP sol fosse 1 à 40cm</td></tr><tr><td>HR3_S2_moy</td><td>: SEN0308_N°3 Humidité MAP sol fosse 2 à 20cm</td></tr><tr><td>HR4_S2_moy</td><td>: SEN0308_N°4 Humidité MAP sol fosse 2 à 40cm</td></tr><tr><td>HR5_S3_moy</td><td>: SEN0308_N°5 Humidité MAP sol fosse 3 à 20cm</td></tr><tr><td>HR6_S3_moy</td><td>: SEN0308_N°6 Humidité MAP sol fosse 3 à 40cm</td></tr><tr><td>Per1_S1_moy</td><td>: SEN0308_N°1 Permitivité sol fosse 1 à 20cm</td></tr><tr><td>Per2_S1_moy</td><td>: SEN0308_N°2 Permitivité sol fosse 1 à 40cm</td></tr><tr><td>Per3_S2_moy</td><td>: SEN0308_N°3 Permitivité sol fosse 2 à 20cm</td></tr><tr><td>Per4_S2_moy</td><td>: SEN0308_N°4 Permitivité sol fosse 2 à 40cm</td></tr><tr><td>Per5_S3_moy</td><td>: SEN0308_N°5 Permitivité sol fosse 3 à 20cm</td></tr><tr><td>Per6_S3_moy</td><td>: SEN0308_N°6 Permitivité sol fosse 3 à 40cm</td></tr><tr><td>VWC1_S1_moy</td><td>: SEN0308_N°1 VolumetricWaterContent sol fosse 1 à 20cm en %</td></tr><tr><td>VWC2_S1_moy</td><td>: SEN0308_N°2 VolumetricWaterContent sol fosse 1 à 40cm en %</td></tr><tr><td>VWC3_S2_moy</td><td>: SEN0308_N°3 VolumetricWaterContent sol fosse 2 à 20cm en %</td></tr><tr><td>VWC4_S2_moy</td><td>: SEN0308_N°4 VolumetricWaterContent sol fosse 2 à 40cm en %</td></tr><tr><td>VWC5_S3_moy</td><td>: SEN0308_N°5 VolumetricWaterContent sol fosse 3 à 20cm en %</td></tr><tr><td>VWC6_S3_moy</td><td>: SEN0308_N°6 VolumetricWaterContent sol fosse 3 à 40cm en %</td></tr></tbody></table>

## 4.3 Pour les capteurs température du Sol DS18B20

<table><caption>Tableau 3. Acronyme des capteurs de température pour le sol.</caption><thead><tr><th colspan="2">Sondes Température Sol DS18B20 moyenne à la 30min</th></tr></thead><tbody><tr><td>T1_S1_moy</td><td>: DS18B20_N°1 température sol fosse 1 à 20cm en °C</td></tr><tr><td>T2_S1_moy</td><td>: DS18B20_N°2 température sol fosse 1 à 40cm en °C</td></tr><tr><td>T3_S2_moy</td><td>: DS18B20_N°3 température sol fosse 2 à 20cm en °C</td></tr><tr><td>T4_S2_moy</td><td>: DS18B20_N°4 température sol fosse 2 à 40cm en °C</td></tr><tr><td>T5_S3_moy</td><td>: DS18B20_N°5 température sol fosse 3 à 20cm en °C "spare"</td></tr><tr><td>T6_S3_moy</td><td>: DS18B20_N°6 température sol fosse 3 à 40cm en °C "spare"</td></tr></tbody></table>

## 5. Comment interpréter les résultats de l'humidité et du VWC :

<table><caption>Tableau 4. Interprétation des résultats pour la méthode fournisseur.</caption><thead><tr><th>Humidité du sol</th><th>Interprétations</th></tr></thead><tbody><tr><td>0 et 33%</td><td>sol sec</td></tr><tr><td>33 et 66%</td><td>humide</td></tr><tr><td>66 et 100%</td><td>très humide</td></tr></tbody></table>
<table><caption>**Tableau 5.** Interprétation des résultats pour la méthode développée en atelier VWC.</caption><thead><tr><td>Volumetric Water Content</td><td>Interprétations</td></tr></thead><tbody><tr><td>&lt; 10%</td><td>sol sec</td></tr><tr><td>10-30%</td><td>sol humide</td></tr><tr><td>&gt; 40%</td><td>Excès d'eau : entraine l'asphyxie des racines</td></tr></tbody></table>

Nous utilisons une méthode d'interprétation simple.

Définition de :

- Permittivité : mesure indirecte influencée par les facteurs suivants du sol : type, eau et salinité.

- VWC : VolumetricWaterContent : donne directement la quantité d'eau dans le sol.

**6. Retour terrain visite site avant déploiement :**

Le site de MAZEYROLLES est facile d'accès, c'est un verger de châtaigner. Il faudra choisir un bon emplacement car il y a quelques difficultés en 4G.

<figure><img src="image_85.png" /><figcaption>**Figure 14.** Verger de châtaigner (le couvert est fermé).</figcaption></figure>

Le site de VILLARS est plus difficile d'accès. C'est en pleine forêt.

En hiver, la 4G passe au sol. A voir lorsque les arbres auront débourré au printemps.

Il faudra mettre les panneaux solaires en hauteur.
<figure><img src="image_86.png" /><figcaption>**Figure 14.** Difficultés d'accès VILLARS.</figcaption></figure>

## 7. Premier déploiement à MAZEYROLLES le 17 07 2025 :

Voici quelques photos du déploiement et un plan d'installation des sondes dans le sol.

<figure><img src="image_87.png" /><figcaption>**Figure 16.** Installation à Mazeyrolles.</figcaption></figure>
<figure><img src="image_88.png" /><figcaption>**Figure 17.** Schéma des capteurs dans le sol pour une fosse.</figcaption></figure>

Nous avons réalisé 3 fosses pour avoir une meilleure surface d'intégration possible et de représentabilité spatiale des données sur 1m² environ.

Nous avons choisi ce type d'installation dans le sol dans le but de se mettre dans les mêmes conditions (niveau) de prélèvements qui ont été réalisés sur le site de MAZEYROLLES.

## 8. Deuxième déploiement à VILLARS le XX XX 2025 :
<figure><img src="image_89.png" /></figure>
# Annexe N°1 : nouvelle technique de calcule pour obtenir le pourcentage d'humidité volumétrique en VWC (Volumetric Water Content unité %) et la permittivité du sol.

Cette méthode utilisée est une autre façon de traiter le signal analogique de la sonde SEN0308. Nous nous sommes appuyés sur l'équation de TOPP.

Pour mettre en évidence cette technique de mesure, nous utilisons toujours la sonde SEN0308. Dans le programme nous réaliserons les étapes suivantes :

- Mesure de la valeur analogique du capteur et conversion en tension avec le capteur.

```c
int rawValue0 = analogRead(soilMoisturePin0);
int rawValue1 = analogRead(soilMoisturePin1);
int rawValue2 = analogRead(soilMoisturePin2);
int rawValue3 = analogRead(soilMoisturePin3);
int rawValue4 = analogRead(soilMoisturePin4);
int rawValue5 = analogRead(soilMoisturePin5);
```

```c
float voltage0 = rawValue0 * (VREF / ADCResolution);
float voltage1 = rawValue1 * (VREF / ADCResolution);
float voltage2 = rawValue2 * (VREF / ADCResolution);
float voltage3 = rawValue3 * (VREF / ADCResolution);
float voltage4 = rawValue4 * (VREF / ADCResolution);
float voltage5 = rawValue5 * (VREF / ADCResolution);
```

<caption>**Figure 1.** Code lecture et conversion.</caption>

- Convertir cette tension en permittivité relative

La permittivité relative donne des informations sur la propagation du champ électrique dans un horizon de sol. Elle dépend de la teneur en eau, de la composition minérale et de sa densité.

```c
float calculateSoilPermittivity0(float voltage0) {
    return pow(10, (voltage0 - VOLTAGE_AIR0) / (VOLTAGE_WATERO - VOLTAGE_AIR0) * 1.5);
}
```

<caption>**Figure 2.** Code pour la permittivité relative.</caption>

- Application de l'équation de TOPP pour obtenir l'humidité volumétrique.

Qu'est-ce que l'équation de TOPP :

C'est une relation empirique utilisée pour estimer la teneur en eau volumétrique d'un sol à partir de sa permittivité diélectrique relative.

```c
float calculateVolumetricWaterContent0(float soilPermittivity0) {
    float vwc0 = -5.3e-2 + 2.92e-2 * soilPermittivity0
        - 5.5e-4 * pow(soilPermittivity0, 2)
        + 4.3e-6 * pow(soilPermittivity0, 3);
```

<caption>**Figure 3.** Code pour le VWC.</caption>

- Convertir en pourcentage l'humidité volumétrique.

```c
constrain(vwc0 * 100, 0, 100); // Convertir en % et limiter entre 0 et 100%
```

<caption>**Figure 4.** Code pour obtenir le pourcentage d'humidité volumétrique.</caption>
<figure><img src="image_90.png" /></figure>