Journée «Les Capteurs en Agriculture»18 avril 2014

Capteurs physiques et virtuels - Mise à disposition des donnéesDenis BOISGONTIER - Cap 2020

AFIA, 18/04/14

Cap 2020

Jeune Entreprise Innovante spécialisée dans l’innovation appliquée aux Conseils Agronomiques à la Parcelle.

Créée en 2007 par Denis Boisgontier après :o 28 années à Arvalis - Institut du végétal (…, responsable

Nouvelles Technologies de l’Information - Agriculture de Précision),o 1 an chez Novimet : société spécialisée dans les radars météo

à bipolarisation (Responsable marché agricole).

Nombre salariés : 3

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Cap 2020

Dans un contexte de contraintes économiques et environnementales qui nécessite de réaliser les interventions culturales dans les conditions agro-pédo-climatiques optimum pour chaque parcelle, Cap 2020 s’est fixé comme mission d’apporter aux acteurs agricoles les données agro-climatiques utiles à leurs prises de décision à la parcelle et de les accompagner pour les valoriser.

Activité

o Commerciale : « L'agro-climatologie pour tous » elle cible aujourd’hui essentiellement les organisations agricoles, offre spécifique agriculteurs en cours de lancement,

o Recherche & Développement : capteurs et réseaux de capteurs.

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Cap 2020

Pour développer son activité, Cap 2020 :

o s’appuie sur son expertise agronomique ainsi que sur son savoir-faire dans les technologies de l’information,

o a lié des partenariats technologiques avec des sociétés et des organismes à la compétence reconnue dans différents domaines (simulation atmosphérique à haute résolution, analyse spatiale des donnée, système d’information, la modélisation agronomique, etc.).

Afin de fournir des informations agro-climatiques les plus pertinentes possibles pour chaque parcelle d’un territoire agricole, Cap 2020 a développé le concept de Capteur Virtuel :

o capteur météo (Station Météo Virtuelle®),

o capteur d’humidité du sol,

o capteur de température du sol.

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Capteurs physiques et virtuels - Mise à disposition des données

Pourquoi des capteurs virtuels en complément des capteurs physiques ?

Aujourd’hui, les nouvelles technologies de l’agriculture de précision concernent essentiellement les capteurs embarqués (engins agricoles, drones, satellites, etc.) qui permettent pour la collecte d’information sur les cultures à l’échelle intraparcellaire mais à des intervalles de temps très lâches :

Capteurs physiques et virtuels - Mise à disposition des données

Rendement : 1 passage

-100900 -100850 -100800 -1007505298700

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30

40

50

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70

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100

-100900 -100850 -100800 -1007505298700

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5299000

5299050

19.5

20.0

20.5

21.0

21.5

22.0

22.5

23.0

23.5

24.0

Indice végétation avec engin agricole : 1 ou 2 passages

Indice végétation avec satellite : 3-4 passages

Contrairement aux capteurs embarqués, les capteurs fixes en réseau permettent le suivi des parcelles en continu dans le temps mais il est matériellement impossible aujourd’hui d’équiper toutes les parcelles des territoires agricoles.

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Capteurs physiques et virtuels - Mise à disposition des données

Réseaux de stations météo locaux (clients Cap 2020,

Météo France, …)

Traitement et fusiondes données météo

(analyse géostatistique, interpolation, etc.)

2

Autres données météo (radar pluie, …)

Grilles (3x3 km)

de données météo de

prévision et d’observation

Données issues de capteurs météo et autres sources

(satellite, couverture du sol, MNT, etc. )

Simulations atmosphériques

à haute résolution

1

Données de prévision, d’observation et

historiques disponibles via des

Stations Météo Virtuelles®

3

Coordonnées géographiques des parcelles

Station Météo Virtuelle® : comment ça marche ?

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Capteurs physiques et virtuels - Mise à disposition des données

La Station Météo Virtuelle® fournit des données : d’observation, de prévision ainsi qu’un historique (sur 14 ans),

en données horaires ou journalières, pour l’ensemble des paramètres utilisés en agriculture : pluie,

température, vitesse du vent, direction dominante du vent, humidité relative, rayonnement global, ETP, etc.,

pour la France et l’Europe :

Maille 3 x 3 km Maille 12 x 12 km

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Réception et mise à disposition de données capteurs

Capteurs humidité et température du sol virtuels : comment ça marche ?

Caractéristiques de la parcelle

(texture, profondeur, etc.)

Données météo issues de la

Station Météo Virtuelles®

* (Transfert Eau et Chaleur) Développé par l’INRA et adapté au concept de SMV par Cap 2020

Modèle TEC*

Modèles de

décision

Fenêtres favorables

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Capteurs physiques et virtuels - Mise à disposition des données

Informations agro-climatiques élémentaires :o données de prévision à 7 jours et données d’observation,o données de température et d’humidité du sol sur plusieurs horizons

en fonction des caractéristiques de la parcelle. Informations agro-climatiques élaborées :

o suivi de la réserve hydrique du sol,o indicateurs de disponibilité (= notion de jours disponibles) pour

réaliser les opération culturales (travail du sol, semis, pulvérisation, épandage, récolte, etc.),

o prévisions sur les stades phénologiques des cultures et risques climatiques,

o autres en cours de développement.

Les informations fournies par les capteurs virtuels Cap 2020

Disponibles au pas de temps horaire :o 1 fois/jour pour les données observation et 2 mises à jour/jour pour

les prévisions,o pour chaque parcelle (coordonnées géographiques),o pour l’année en cours,o avec un historique de 14 ans (2000 à 2013).

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Principaux clients de Cap 2020 Organismes agricoles :o Groupe Limagrain : LG, Advanta, Limagrain Recherche,

Limagrain Iberica,o Maïsadour Semences (France et Europe),o Vitivista, Dow AgroSciences, Footways, …

Agriculteurs : offre de service en cours de lancement.

Capteurs physiques et virtuels - Mise à disposition des données

Pour la campagne 2014, Cap 2020 doit gérer :

près de 6 000 SMV réparties sur la France et l’Europe, plus de 15 000 capteurs virtuels T° et humidité du sol, soit environ 300 millions d’enregistrements en base de

données pour une campagne.

La production de ces données et leur mise à disposition est un challenge technique pour Cap 2020 (TPE).

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Capteurs physiques et virtuels - Mise à disposition des données

Enjeux Cap 2020 pour la génération et à la mise à disposition des données

Production et gestion d’un grand volume de données données climatiques issues de SMV données des autres capteurs virtuels

- Traitements et stockages distribués sur plusieurs serveurs dédiés hébergés (évaluation de l’intérêt du Cloud Computing)- Utilisation de BDD MySQL (mieux adaptée aux structures simples avec un grand nombre de lignes, évaluation du NoSQL)

Demande très disparate et en constante évolution chez nos clients : de la fourniture de données brutes jusqu'à la mise en place d'un système de supervision des parcelles sur l'ensemble de leur zone d'activité.

- Utilisation d’API mises à disposition des utilisateurs (accès unifié aux données). - Respect des standards du Web (principalement JSON) - Utilisation de "méthodes agiles" pour les développements.

Aspect crucial pour nos clients de la fourniture de l’information au jour le jour.

- Disponibilité 7/7j 365 jours/an.

Importance de la confiance de l’utilisateur vis-à-vis des données "virtuelles".

- Mise en œuvre de processus qualité : validation des données, alertes de dysfonctionnements, ... - Implication du client dans la remontée d’anomalies.

Enjeux Cap 2020 Choix adoptés

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Réception et mise à disposition de données capteurs

Exemple de Supervision de parcelles à travers l’Europe Besoin client :

suivi temps réel au jour le jour de l’évolution des conditions agro-climatiques (atmosphère + sol) sur près de 5 000 parcelles,

partage de tout ou partie de l’information avec autant d’utilisateurs.

Superviseur pour la prise de décision : combinaison de différents paramètres liés aux conditions agro-climatiques de l’année et historiques

Bases de données

Contient les données des

capteurs virtuels « brutes ».

Web Services(API maison)

Bulletins météo utilisateurs

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Capteurs physiques et virtuels - Mise à disposition des données

Données sol

Données climatiques

Données cultures

Web Services

Utilisation d’une API permettant l’interopérabilité entre les données des capteurs virtuels Cap 2020 et le modèle agronomique ITK.

Avantage : chacun a la main sur son domaine de compétence

Exemple de fonctionnement d’un modèle de prévision de rendement

Données de rendement prévu :

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Activité R&D Cap 2020 sur les réseaux de capteurs fixes

Projet GNSS-Agri lauréat de l’appel à projets du CNES « sur les applications spatiales aval innovantes au service du développement économique et sociétal ».

Partenaires : Cap 2020 (porteur du projet), Laboratoire de Météorologie Physique de Clermont Ferrand (CNRS), Isep, INRA Avignon et Numtech.

Objet du projet : évaluer l’intérêt technique et économique de l’analyse des signaux émis par les satellites GPS pour améliorer la prédiction des paramètres agro-météo en relation avec la teneur en humidité des couches atmosphériques : prévision des événements pluvieux, évapotranspiration, durée d’humectation du feuillage.

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Activité R&D Cap 2020 sur les réseaux de capteurs fixes

Projet MCUBE (Multimedia for Machine to Machine) projet FEDER labellisé par le pôle de compétitivité System@tic.

Objet du projet : apporter de l'intelligence aux capteurs son et image afin de résoudre la problématique de faible consommation et de transmission GPRS/EDGE.

Objet du projet pour Cap 2020 : pour la tomate de plein champ développer un système de suivi en temps réel :o de la croissance et maturation des tomates via l’analyse d’image,o du développement de la population de noctuelles en combinant analyse du son

et analyse d’image.

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Activité R&D Cap 2020 sur les réseaux de capteurs fixes

Projet CROCUS (Capteurs en Réseau, autOnomes, pour le suivi du Climat, de la Végétation et du Sol) dans le cadre de « l’appel à projets Recherche finalisée et innovation des instituts techniques agricoles » du Ministère de l’Agriculture pour l’année 2012. Objet du projet : concevoir, mettre en œuvre et évaluer un système d’information

complet, allant de l’installation du réseau de capteurs, jusqu’au conseil à l’agriculteur. Objet du projet pour Cap 2020 : mettre en place le Système d'Information de

collecte et mise à disposition des données capteurs.

Merci de votre attention

d.boisgontier@cap2020.fr