Automatisation et surveillance d’une serre (Greenhouse) par Internet des objets (Internet of Things)

Abstract

La serre agricole est un bon endroit pour cultiver des légumes et des fruits lorsque les conditions environnementales idéales pour les plantes sont disponibles et que le climat peut être contrôlé dans la serre. La serre contient de nombreux facteurs qui doivent être contrôlés en fonction des plantes plantées. Cependant, il y a des périodes pendant lesquelles ces paramètres, tels que la température, l'humidité, la luminosité, etc., deviennent à l'intérieur de la serre, sont défavorables à la plante. Dans les travaux en cours, nous avons essayé de concevoir un système électronique permettant de suivre les différences de paramètres ayant un impact direct sur la production agricole et de les adapter aux besoins des plantes agricoles, afin d’accroître la qualité et la quantité des produits agricoles résultant de la culture en serre, et pour faire face à un marché très concurrentiel. Comme début, nous avons identifié les critères les plus importants pour la croissance en serre. Pour mener à bien nos travaux et améliorer nos connaissances agricoles, nous avons mis au point les technologies les plus récentes dans les types de serres les plus courants et les divers composants nécessaires à la gestion efficace des paramètres climatiques. Cette connaissance nous a ensuite aidés à mettre au point une régulation du climat conforme aux spécifications du cahier des charges. Nous avons ensuite choisi une solution technologique pour la partie contrôle, dans laquelle nous avons choisi un microcontrôleur ESP8266 12E pour contrôler notre système. Après cela, nous avons choisi les capteurs et les actionneurs que nous avons utilisés dans notre system, en prenant en compte l'aspect matériel pour être un prix acceptable du notre plate-forme. Le climat à l'intérieur d'une serre agricole est un système dynamique très complexe, la température et l'humidité à l'intérieur sont non linéaires et fortement couplées par les lois de la thermodynamique, par conséquent, il est nécessaire d'utiliser des méthodes de contrôle précises et fortes, pour cela, nous avons utilisé deux types de contrôle, le contrôle par logique flou et le contrôle TOR, qui ont donné des résultats très acceptables et en temps réel. La plupart des exploitations agricoles algériennes occupant de grandes superficies, où il est nécessaire d’utiliser au moins trois unités de commande, le nombre peut augmenter selon les besoins, mais nous sommes satisfaits avec trois unités dans notre prototype. L'utilisation de l'application Web dans notre projet était une bonne chose pour contrôler à distance la serre agricole et de n'importe où dans le monde.Ce travail nous a permis de tester et d’améliorer nos connaissances théoriques et pratiques en électronique, en électrotechnique, en mécanique et en informatique. En outre, il a été la source de découvertes de nombreux domaines d'étude tels que: l'agriculture (gestion du climat, types et équipements de serres), la biotechnologie, l’électronique embarquée et l’utilisation de plusieurs outils comme : Matlab/ Toolbox Fuzzy Logic, EasyEDA, Apache, langages de programmation : C/C++, JavaScript, PHP, SQL…etc. En perspective, nous proposons d’améliorer notre projet à l’avenir en: - Adapter notre system pour la gestion des serres à grand volume (Serres multi-chapelle). - L'utilisation d'énergies renouvelables, telles que l'énergie solaire - Possibilité de contrôler plusieurs serres en réseau. - Intégration des systèmes de ferme intelligents utilisés dans les pays développés : système d’irrigation fertilisante, injecteur CO2, le chauffage d’eau …etc. - Utiliser des actionneurs et des capteurs industriels, pour obtenir de meilleurs résultats industriels. - Contrôler plus de paramètres comme : la température du sol, le PH et la conductivité électrique. - Utiliser d’autres types de commandes avancées comme les réseaux de neurones.