L’irrigation intelligente

Lavage Douelles

Qualité de l’eau

Irrigation Vergers

Irrigation Vigne

Protection Gel

1er Prix du Concours de l’Innovation - Dionysud 2006« Pilotage de l’irrigation à distance »

INTRODUCTION

En 2001, la SA MAGNE signait un premier partenariat avec la S.A.R.L Vitiservices, pour la réalisation et lamise en place d’un réseau régional de stations agro météo. Ce chalenge devait déboucher quelques mois plus tard surla création d’un nouveau service aux agriculteurs, le Baromètre Expert Magne.L’innovation dans ce domaine fut souligné lors du salon Dionysud 2004 par une « citation à récompense ».L’outil agronomique que représente le BEM (réseau de stations, interface informatique et serveur Net) nous permetaujourd’hui, d’envisager de nouveaux services aux agriculteurs au travers d’un accompagnement dans la gestion desréseaux d’irrigation.

Conscient de ce nouveau chalenge, nous avons confié à Vitiservices, le soin d’étudier la question de l’irri-gation de la vigne. Une expérimentation technique et agronomique a été mise en place début 2004, grâce aux impor-tants moyens de prises de mesures électroniques dont nous disposions (56 stations de mesures en Languedoc). Eneffet nous sommes déjà capables de calculer l’ETP en tous points des départements de l’Hérault, de l’Aude ou desPO et l’expérience de Vitiservices dans le domaine de la gestion agronomique, assistée par la télémesure ( gestiond’un parc de plus de 400 stations de mesures en France), nous a permis d’imaginer un service plus spécifique à l’irri-gation.L‘étude menée par Vitiservices a débouché sur la création du concept IRRILOG : Gestion automatisée et infor-matisée des réseaux d’irrigation, avec calcul de l’ETP à la parcelle, mesure des réserves hydriques, de la températureet de la salinité du sol ( sondes numériques Hydra Prob), mesure et contrôle du stress ressenti par la plante ( dendro-métrie et température Infra Rouge en continu), déclanchement à distance de l’ouverture et de la fermeture des van-nes, contrôle permanent avec validation du fonctionnement et des effets des apports d’eau sur la culture.IRRILOG permet une gestion de l’irrigation parcellaire à grande échelle. C’est une solution simple, efficace à la por-tée de tous (vignerons, conseil technique, caves coopératives, syndicats…) pour gérer en toute sécurité et avec préci-sons l’irrigation de chacune des parcelles de vigne en Languedoc Roussillon.

Le concept IRRILOG repose donc sur la prise en compte des aspects agronomiques, techniques, économiques et en-vironnementaux, pour la mise en place de la conduite de l’irrigation en viticulture .

La problématique repose sur la mise à disposition d’un ensemble de moyens (dans la limite des ressources en eau),visant à créer un système cohérent et complet, permettant un contrôle et un pilotage de l’irrigation à distance, ration-nel et optimisé, répondant aux impératifs et aux obligations de la production d’aujourd’hui (de la conception du ré-seau jusqu’à son utilisation quotidienne).Première étape du concept :

- conception du réseau (étude agronomique à la parcelle, plans, conseils...),- matériel (devis et vente : canalisation, pompes, filtration, tuyaux, goutte à goutte, microasperseurs, raccords, vannes,colliers, irri-doseur, automates, sondes, logiciels...),- réalisation de l’installation (tranchées, pose des conduites, de la filtration, des électrovannes,des sondes, des automates...)- maintenance du réseau (technique, hydraulique, électronique et informatique...)- automatisation du système (télécommandes à distance, liaison GPRS et Internet, logiciels,assistance à l'utilisation...)

Dés lors il est possible de passer à la deuxième étape :- aide à la décision (mesures, visites parcellaires, modèles, conseils et préconisations des

apports…en collaboration avec la filière, conseil, caves coopératives)- ferti-irrigation (analyses, contrôle de la salinité, conseils et préconisations, choix et fourniture des

fertilisants solubles...)- suivi et contrôle des résultats (bilan, analyses des données, synthèse et traçabilité desapports...).

Le but de notre participation au concours de l’innovation Dionysud 2006, est de vous présenter les aspects techni-ques les plus innovants du concept IRRILOG, nécessaires et indispensables à l’existence même du concept...

Nous utilisons des systèmes d’acquisition de données à distance depuis 1993, les premiers faisaientappel à la connexion RTC filaire via modem, puis vint la radio et le GSM, cependant le transport de données selimitait à des transferts simples (données brutes ou binaires et des signaux électriques).Depuis 2003 l’accroissement du réseau Internet, la couverture des réseaux de téléphonie mobile et l’ouverture duhaut débit ont permis d’imaginer la constitution de réseaux beaucoup plus sophistiqués et le transport de donnéesnumériques sur des distances illimitées ( logiciels, programmes…).Grâce à la mise au point du module de communication T707 en collaboration avec la société Métrilog (liaisonpar GPRS), nous avons imaginé différentes fonctionnalités nouvelles autour du métier que nous pratiquons tousles jours, l’agriculture.

Depuis 2003 nous sommes interpellés pour répondre à des préoccupations agro-environnementales(gestion de l’eau, des bassins, de l’irrigation, contrôle de la qualité de l’eau et télégestion….). Sujet que nousavions traités en Tunisie entre 1997 et 2000, dans le cadre de la restructuration des UCP viti-oléicoles de« Khanget el Hajjaj ».Mais les temps ont changés, les limites des systèmes que nous utilisions se sont très vite faites sentir : validationdes requêtes et des ordres transmis, incompatibilité des différentes sondes de mesures nécessaires, risques inhé-rents à la qualité des liaisons radio ou GSM (certes suffisants pour rapatrier de la donnée, mais trop limité pours’assurer de mise en fonction ou contrôler les ordres envoyés).

Nous avons donc étudié le marché de l’électronique et de la communication, nous avons fait l’inven-taire des produits existants et celui de ceux qui n’existaient pas encore, mais qui nous étaient indispensables…D’importants investissements s’imposaient, nous avons recherché un partenaire et en 2004 nous avons inté-gré le groupe Magne...Ainsi dans un premier temps nous avons référencé le module T707 de Métrilog (data loger GPRS, intelligent,avec 50 entrées/sorties numériques sdi-12, dans un format de données compatible avec notre système logicielexistant), puis nous avons fait l’inventaires des nouvelles sondes numériques (XWT510, Aquaclip 100, YSI6000, TriSCAN, Hydra-prob, CS215…) qui nous ouvraient de nouvelles possibilités.Enfin nous avons étudié, les carences du système vis à vis de nos besoins et nous avons conçu ou recherchéles composants manquants:

- Les contrôleurs de vannes numériques M514 et digitaux VT2, 8 ou 48- Les nouvelles sondes de mesure et de contrôle (Capteur de température de feuille IR en continu,capteur de pression analogique, capteur dendrométrique en continu, compteur d’eau digital….).- Les différents adaptateurs (analogiques >> numériques) M512 et M 506 nécessaires à la connexion desnouvelles sondes.- Interface logicielle d’acquisition des données de programmation des commandes et de contrôle àdistance.

Ce développement, nous l’avons nommé IRRILOG pour plusieurs raisons :- L’eau est le point commun à tous les projets que nous traitons depuis trois ans et plus précisémentl’approvisionnement, le traitement et l’utilisation de l’eau sont au centre des intérêts de l’agricultureactuelle et future.- Notre chalenge était de réussir à connecter les différents formats des outils de mesure à un seul modulede liaison numérique et intelligent, capable d’utiliser le réseau Internet (en entrée et en sortie), pourcommuniquer avec la base à distance.- L’intérêt agro-économique et environnemental du système repose sur le pilotage à distance (acquisitiondes données, analyse, validation, interprétation, action). Afin d’accroître la réactivité devant lesnouvelles contraintes.IRRILOG est un concept global dont l’axe principal reste la gestion de l’eau

Nous vous présentons aujourd’hui le volet exclusif de la gestion de l’irrigation de la Vigne, en laissant de côtéles autres applications (Contrôle et pilotage des bassins, forages et autres sources d’approvisionnement et de laqualité de l’eau, contrôle des locaux de stockage ou encore thermorégulation et pilotage des mesures dans leschais, détection et mise en route de la lutte contre le gel, gestion de l’atmosphère des cultures …).

Il n’existe pas actuellement sur le marché d’équivalent au concept IRRILOG.

PREAMBULE

LES ASPECTSLES PLUS INNOVANTS

M514

M512

« Timer »

Contrôleen direct

Données grapheet en « live »

Logiciel Solusis

Électrovannecontrôlée

PERFORMANCES TECHNIQUES

Le formatage numérique / liaison GPRS (utilisation d’outils modernes)- Réduction considérable du format de la donnée transportée grâce au format numérique (2 à 3 Ko / connexion),- Réduction globale de la consommation en énergie (module, sondes de mesure et contrôleurs (1 à 3mA / mesure),- Insertion d’une intelligence artificielle, d’une mémoire importante et d’un programme sophistiqué dans le module, lessondes et les contrôleurs,- Transfert possible de programme (programmation directe en temps réel du module, des sondes et des contrôleurs),- Augmentation de la distance (sonde/contrôleurs >> module) de 50 à + de 300 mètres et plus si fibre optique,- Transmission des ordres et de la programmation par SMS et réseau Net- Alimentation de 6 à 24 Vc batterie + panneau solaire

INNOVATION

1 - La création d’un nouvel adaptateur : M512Il est désormais possible de transformer au format numérique sdi-12, toutes sondes analogiques ou digitales existantessur le marché par l’intermédiaire de notre nouvel adaptateur économique :- M512 = analogiques 0...1 / 2.5 / 5 / 10Vc ou 4-20mA et digitaux >> numérique sdi-12

2 - Création d’une interface logicielle addUPI via le NetUne fois la donnée transmise par le module, elle peut faire le tour de la planète en moins d’une seconde ! Les donnéessont stockées sur un serveur virtuel énorme , et restent à la disposition des utilisateurs (code d’accès + mot de passe)- Importation automatique des données sur le PC, avec lecture directe des graphes ou très conviviale des données en« live », par le réseau Internet. Compatible Windows, Mac et Linux.- Simplicité de la programmation du « timer » pour le pilotage des électrovannes- Accès simplifié à la construction de la configuration de chaque station pilote, par interface Net- Exportation automatique des données en format texte,- Compatibilité avec le logiciel addVANTAGE.

3 - Création d’un contrôleur numérique programmables (impulsions et contact sec, voltage, ampérage)- Le M514 est un nouveau contrôleur de vannes numérique, alimenté par un courant de 6 à 24VC , sa fonction est derecevoir de mémoriser et d’actionner les ordres d’ouverture et de fermeture donnés à chaque solénoïde à impulsion.- Ce contrôleur peut actionner 3 vannes indépendantes (3 paires de fils + 1terre)

QUALITE DE LA CONSTRUCTION

Tous les composants utilisés sont des composants standards produits et utilisés en masse :- Modem GPRS >> Motorola ou Nokia grandes séries- Numérique >> sdi-12 / RS435- Boîtiers des adaptateurs et des contrôleurs et les connecteurs sont IP65/67 (étanches à l’eau et la poussière)- Carte mémoire, processeurs, résistances, câbles, connecteurs… Tous les composants sont à la norme CEE

SECURITE DE FONCTIONNEMENT

1 - Risques pour l’utilisation en standard :- courant 6 à 24 Vc, panneau solaire + batterie sans risque d’électrocution- alimentation batterie 12Vc-6 A (autonomie sans alimentation de 7 jours)- panneau solaire 10 /19Vc - 700mA de 900 cm² réactif à la lumière.- régulateur de charge à 14.5 V maxi ,- contrôle du voltage et transmission de la donnée, contrôlable à distance.

2 - Risques informatiques et électroniques :- le contenu du cerveau du module est aussi en mémoire sur le serveur,- le remplacement d’un module prend moins de 30mn,- la mise en route est réalisée par l’envoi d’un SMS en 1 à 2 mn,- la reprise des fonctions s’effectue à la première connexion (1 connexion / 15 mn )ou à la demande par envoi d’un SMS spécifique

3 - Contrôle des commandes de vannes :une fois le programme envoyé le contrôleur est autonome...- un signal on ou off est renvoyé par le module- le compteur d’eau valide la circulation de l’eau en temps réel dans la conduite principale,- le capteur de pression valide la présence ou l’absence d’eau dans chaque canalisation.

RESPECT DES CRITERES D’ENVIRONNEMENT

1 - Critères liés au fonctionnement du matériel :- aucune pollution à l’utilisation (aucune émission de gaz ou autre, énergie solaire)- émission hertzienne normalisée (GPRS, de 3 à 15 secondes d’émission tous les 1/4 d’heure)

2 - Critères liés à l’utilisation du matériel et aux avantages pour le respect des normes environnementales:- contrôle par compteur homologué de l’eau utilisée,- contrôle par capteur de pression du bon déroulement des opérations,- contrôle par les différentes sondes de mesure du stress hydrique,- possibilité de modéliser le besoin en eau,- visualisation simple de l’état d’avancement des opérations,- possibilité d’intervention rapide en temps réel,- traçabilité des mesures, des différentes opérations, des temps d’irrigation et de la quantité d’eau utilisé.

CONCLUSIONS

Cette gestion automatisée des systèmes d’irrigation de la vigne ( goutte à goutte, micro aspersion …) estdevenue possible à partir du moment où :- un contrôleur de vannes, numérique et programmable pouvait sécuriser les opérations d’ouvertures et de fermeturesde vannes (Contrôleur M514 - 3 vannes)- l’ensemble des sondes de mesures nécessaires au contrôle, pouvaient se connecter au module de communication sanscontraintes. (Adaptateur M512 - 3 à 4 entrées analogiques et 1 à 2 entrées digitales)- une interface de sur le Net rendait le système disponible à tout moment (Portail M2M Metrilog)- un logiciel simplifié rendait accessible à tous, le contrôle et la programmation des commandes (Logiciel SOLUSIS)- le coût de l’investissement devenait abordable.(voir ci-dessous)

Coût moyen HT, d’une installation pour le pilotage de l’irrigation :1700 € (module T707 + énergie + câbles + 1er adaptateur + 1contrôleur vanne centrale + compteur d’eau

+ pluviomètre).+ 300 € (pour contrôler les 2 vannes suivantes)+ 170 € (pour chaque vanne suivantes / lot de 3)+ Les sondes diverses et multiples (analogiques, digitales et numériques)+ 120 € d’Interface logicielle (SOLUSIS)

Soit un prix moyen de l’investissement à la parcelle pour 5 parcelles de 526 € et de 438 € / ha en moyenne.Le coût annuel des communications est 160 € / module (abonnement carte data + 5Mo GPRS) soit de 32 € / parcelle

dans notre exemple(Notre système installé, le plus économique , contrôle 44 vannes, le coût total à la parcelle télécommandée est de 128 €.)

Une installation moyenne, comprend de 4 à 6 parcelles de 1ha 20 en moyenne soit environ 6 ha (5 parcelles), le coût dupilotage automatisé amorti sur 5 ans ramène la valeur de l’investissement à l’hectare et par an à 88 € + 26 € d’abonnement soitun montant total de 114 € / ha ( équivalent à 6 heures de main d’œuvre qualifiée / an et / ha ou à 1 € / jour pendant la périoded’irrigation),

Contrôleurs de pression S21G

Électrovannes - Contrôleurs - S21G

Contrôleurs de vannes et adaptateurs,ouvertures et fermetures des vannes

Programmation des électrovannes,des sondes et des adaptateurs

Contrôle à distance des opérations,retour des infos de validation

COMMANDES DE VANNES

CONTRÔLE OPERATIONS

DONNEES PARCELLES

INFORMATIQUE

LEGENDES

Compteur à impulsions

Sondes (irrigation)

Acquisition des données parcelles

INSTALLATION DOMAINE DE LA BERGERIE (34)

CAPTEURS, SONDES ET MATERIELSDISPONIBLES ADAPTABLES

(Sélectionnés ou conçus depuis 2005 pour leurs performances et leur rapport qualité/prix)

20 capteurs différents 52 Sondes 12 Pays d’origine

Vitesse et direction Vent Schiltknecht Allemagne analogSP-lite - Radiations solaires Kipp & Zonnen Allemagne analog - sdi-12Pluviomètre à cueillere Pronamic Allemagne digitalPluviomètre à auget GES France digitalMP50-Thermomètre + RH Vaisala Pays Bas analogCS215-Thermomètre + RH Campbell UK sdi-12Humectographe Vitiservices/Adcon Franco/Roumain analogDendromètre PlantSens Verd’Tech Espagne analogTempérature IR fixe Optris Edit Franco/Allemand analogWXT510 (7 sondes) Vaisala Pays Bas sdi-12(Température + RH + Pa + vitesse et direction vent + vent maxi + pluie et grêle)Hydra Prob I et II Stevens USA analog - sdi-12(température + RH + salinité sol)TriSCAN Sentek Australie sdi-12(Salinité + humidité du sol 4 niveaux)Capteur S21G pression Keller Suisse analogAquaclip 100 Martec France sdi-12Sonde 6 paramètres (température, conductivité, O²; pH, Redox, niveau)YSI 600 à 6000 YSI Environnement USA sdi-12Mesures physiques et chimiques de l’eau jusqu’à 15 paramètresCompteurs Volumétriques Vateau Franco/Allemand digitalÉlectrovannes solénoïde 9 Vc Dorot Israël impulsionÉlectrovannes solénoïde 6-20Vc Bermad Israël impulsionÉlectrovannes Solénoïde 6-12 Vc Rain Bird UK impulsionContrôleur de vannes VT2-8-48 Vitiservices France digitalContrôleur de vannes M514 Vitiservices/Metrilog Franco/Roumain sdi-12Adaptateur numérique M512 Vitiservices/Metrilog Franco/Roumain sdi-12Module GPRS - T707 Metrilog Austro/Roumain sdi-12Modules Radio A840-740-733-723 Adcon Autrichien analog - sdi-12