Agriculture connectée : capteur LoRaWAN pour l’humidité du sol et l’irrigation de précision

Une irrigation efficace ne devrait pas dépendre uniquement d’un calendrier fixe. Les exploitations agricoles, serres, vignobles, vergers et plantations ont besoin de données réelles sur le sol pour déterminer quand irriguer et quelle quantité d’eau utiliser.

Un capteur d’humidité du sol LoRaWAN mesure l’état hydrique du sol autour des racines et transmet les données au moyen d’un réseau sans fil longue portée et basse consommation.

Cette technologie permet de surveiller des parcelles éloignées sans installer de câbles de communication ni utiliser une carte SIM dans chaque capteur.

Shenzhen Jinshengchang Technology Co., Ltd. développe des dispositifs agricoles LoRa et LoRaWAN personnalisés. Une solution OEM ou ODM peut intégrer des capteurs de sol, des passerelles LoRaWAN, des vannes d’irrigation télécommandées, une plateforme IoT, des applications Android et iOS ainsi qu’une API.

Qu’est-ce qu’un capteur d’humidité du sol LoRaWAN ?

Un capteur d’humidité du sol LoRaWAN est un dispositif IoT agricole qui recueille les données du sol et les transmet à une passerelle par communication LoRaWAN.

Selon la sonde choisie, le dispositif peut mesurer :

• La teneur volumétrique en eau ;
• La température du sol ;
• La conductivité électrique ;
• La salinité ;
• L’azote, le phosphore et le potassium ;
• La température et l’humidité ambiantes ;
• La tension de la batterie ;
• L’état de fonctionnement de la sonde.

La passerelle reçoit les paquets LoRaWAN et les transmet à un serveur réseau ou à une plateforme IoT par 4G, Ethernet ou Wi-Fi.

Une architecture courante est la suivante :

Sonde de sol → Terminal LoRaWAN → Passerelle LoRaWAN → Serveur réseau → Plateforme IoT → Interface Web, application ou API

Plusieurs capteurs peuvent partager la même passerelle. La portée réelle dépend du relief, de la végétation, de la hauteur d’installation, de l’antenne, de la puissance d’émission et des réglementations radio du pays.

Pourquoi utiliser LoRaWAN dans l’agriculture ?

Communication sans fil longue portée

LoRaWAN est conçu pour transmettre de petits volumes de données sur de longues distances. Cette technologie convient aux exploitations agricoles, pâturages, vergers et plantations comportant des points de mesure très espacés.

La portée effective doit être vérifiée sur le terrain. Les collines, arbres, bâtiments, cultures humides et une installation trop basse de la passerelle peuvent réduire la couverture.

Faible consommation d’énergie

Le terminal peut rester en veille pendant la majeure partie de son fonctionnement. Il se réveille selon l’intervalle configuré, interroge la sonde, transmet les données puis retourne en veille.

Ce mode de fonctionnement permet de prolonger l’autonomie de la batterie. Un panneau solaire peut également être intégré pour les installations isolées devant fonctionner toute l’année.

Aucune carte SIM individuelle

Les capteurs communiquent avec une passerelle LoRaWAN partagée. Chaque point de mesure n’a donc généralement pas besoin d’une carte SIM ni d’un abonnement mobile individuel.

Lorsque la passerelle utilise une connexion 4G, seule celle-ci nécessite une carte de données. Cela peut diminuer les frais récurrents et simplifier la gestion d’un vaste réseau de capteurs.

Déploiement évolutif

Un projet peut commencer avec quelques points de mesure, puis être complété par d’autres capteurs, passerelles, vannes et zones d’irrigation.

Les équipements peuvent être classés sur la plateforme par :

• Exploitation ;
• Parcelle ;
• Type de culture ;
• Serre ;
• Zone d’irrigation ;
• Client ou distributeur.

Principales applications agricoles

Irrigation des cultures

Les capteurs installés à des endroits représentatifs peuvent mesurer les variations d’humidité avant et après l’irrigation.

Lorsque la valeur reste inférieure au seuil défini, la plateforme peut envoyer une alerte. L’exploitant dépend ainsi moins des inspections visuelles et des horaires fixes.

Vergers et vignobles

Les arbres fruitiers et les vignes peuvent présenter des besoins en eau différents selon le type de sol, la pente, la profondeur des racines et l’exposition au soleil.

Un réseau de capteurs LoRaWAN permet de comparer les différentes zones et de mettre en place une irrigation adaptée à chaque parcelle.

Serres agricoles

Dans une serre, il est possible de combiner la mesure de l’humidité du sol, de la température du sol, de la température de l’air et de l’humidité relative.

Les données peuvent aider l’opérateur à prendre une décision ou alimenter des règles automatiques d’irrigation.

Pâturages et exploitations isolées

De nombreuses zones agricoles éloignées ne disposent ni d’une alimentation électrique stable ni d’une connexion Internet fixe.

Des capteurs alimentés par batterie ou énergie solaire peuvent fonctionner avec une passerelle LoRaWAN solaire pour sites isolés.

Parcs et espaces verts

Les capteurs peuvent également être installés dans les parcs, jardins, terrains de sport, espaces verts municipaux et projets d’aménagement paysager.

Le système aide à identifier les zones trop sèches, les excès d’arrosage et les éventuelles défaillances du réseau de distribution d’eau.

Intégration avec une vanne d’eau LoRaWAN

Le capteur fournit les données du sol tandis qu’une vanne d’eau intelligente LoRaWAN exécute l’action de commande.

Lorsque les deux appareils sont connectés à la même plateforme, le processus peut fonctionner comme suit :

1. Le capteur détecte un faible niveau d’humidité.
2. La plateforme vérifie que la valeur reste inférieure au seuil configuré.
3. Le système envoie une commande d’ouverture à la vanne de la zone concernée.
4. L’irrigation démarre pendant une durée définie.
5. La vanne se ferme automatiquement.
6. Le capteur mesure de nouveau l’humidité du sol.
7. La plateforme enregistre l’ensemble de l’opération.

Pour améliorer la fiabilité, l’automatisation peut également prendre en compte les précipitations, la pression, le débit d’eau, le retour d’état de la vanne et la qualité de la communication.

Une seule mesure anormale ne devrait pas déclencher immédiatement l’irrigation sans vérification supplémentaire.

Types de sondes compatibles

Les différentes cultures et natures de sol peuvent nécessiter des technologies de mesure spécifiques. La sonde ne doit donc pas être sélectionnée uniquement en fonction de son prix.

Les options d’intégration comprennent notamment :

• Sonde capacitive d’humidité du sol ;
• Sonde FDR ;
• Sonde TDR ;
• Capteur combiné d’humidité et de température ;
• Sonde d’humidité, de température et de conductivité électrique ;
• Sonde de mesure à plusieurs profondeurs ;
• Capteur agricole RS485 Modbus ;
• Sonde à sortie analogique ;
• Capteur environnemental compatible SDI-12.

La plage de mesure, la précision et la méthode d’étalonnage dépendent de la composition du sol, de sa salinité, de la profondeur d’installation et des exigences du projet.

Caractéristiques techniques personnalisables

Les spécifications suivantes représentent des possibilités de personnalisation et non les paramètres fixes d’un seul modèle.

Les caractéristiques finales doivent être confirmées après la sélection de la sonde, de l’intervalle de transmission et de l’environnement d’installation.

Plateforme IoT et gestion des données

Une plateforme complète de surveillance agricole peut proposer :

• L’affichage de l’humidité actuelle ;
• Des graphiques et historiques de mesure ;
• La gestion des exploitations et zones d’irrigation ;
• Des seuils minimum et maximum ;
• Des alertes de batterie faible ;
• Des alarmes en cas de capteur hors ligne ;
• La surveillance des passerelles ;
• L’enregistrement des étalonnages ;
• La gestion des utilisateurs et autorisations ;
• Un accès par navigateur et application mobile ;
• L’exportation des données ;
• Une interface multilingue ;
• Une API destinée aux systèmes externes ;
• La configuration à distance ;
• Des règles automatiques de commande des vannes.

La plateforme lora8 peut réunir les données des capteurs, l’état des passerelles, les alarmes et les équipements télécommandés dans une interface unique.

Les dispositifs peuvent également être connectés au serveur LoRaWAN ou à la plateforme agricole du client.

Planification de la couverture LoRaWAN

L’emplacement de la passerelle influence directement la stabilité du réseau.

Dans la mesure du possible, elle doit être installée :

• Au-dessus des cultures et de la végétation ;
• À distance des grandes structures métalliques ;
• Dans un emplacement offrant une bonne propagation radio ;
• Dans un boîtier adapté à une utilisation extérieure ;
• À proximité d’une connexion 4G, Ethernet ou Wi-Fi ;
• Avec une protection contre la foudre et les surtensions.

Une grande exploitation peut nécessiter plusieurs passerelles. Un chevauchement partiel de la couverture permet de réduire les zones blanches et d’améliorer la disponibilité du système.

Avant le déploiement à grande échelle, un projet pilote doit être réalisé avec l’antenne, la fréquence, la hauteur et l’intervalle de transmission prévus.

Précision et installation du capteur

LoRaWAN assure la transmission des données, mais ne détermine pas la précision de la mesure.

La qualité des résultats dépend principalement de la sonde, de son étalonnage, des conditions du sol et de la méthode d’installation.

Pour obtenir des résultats fiables :

1. Sélectionnez une sonde adaptée au type de sol.
2. Installez-la à la profondeur effective des racines.
3. Assurez un bon contact entre la sonde et le sol.
4. Évitez les poches d’air autour de la zone de mesure.
5. Ne placez pas tous les capteurs près des sorties d’eau.
6. Comparez les premières données avec une mesure de référence.
7. Effectuez un nouvel étalonnage si la sonde est déplacée vers un sol très différent.
8. Protégez les câbles contre les machines agricoles et les animaux.

Un seul capteur ne peut pas toujours représenter l’état de toute une exploitation. Une grande surface doit être divisée en zones selon le sol, l’altitude, la culture et la configuration de l’irrigation.

Développement OEM de capteurs agricoles LoRaWAN

Jinshengchang peut personnaliser l’ensemble du terminal de mesure et pas seulement fournir un module de communication.

Les services OEM et ODM peuvent comprendre :

• Sélection et intégration de la sonde ;
• Conception de cartes électroniques LoRaWAN ;
• Développement d’un firmware basse consommation ;
• Format de données uplink personnalisé ;
• Commandes downlink pour la configuration à distance ;
• Configuration des fréquences régionales ;
• Conception de la batterie et de la recharge solaire ;
• Développement d’un boîtier étanche ;
• Logo, étiquette et emballage personnalisés ;
• Sélection et planification des passerelles ;
• Intégration à une plateforme cloud ;
• Applications Android et iOS ;
• Intégration MQTT, HTTP et API ;
• Fabrication de prototypes ;
• Essais sur le terrain ;
• Production en série.

Le développement personnalisé du firmware LoRaWAN peut également prendre en charge des intervalles de transmission adaptatifs.

Par exemple, le capteur peut transmettre moins fréquemment lorsque les conditions du sol sont stables et augmenter la fréquence en cas de changement rapide de l’humidité.

Informations nécessaires pour obtenir un devis

Avant de préparer une proposition technique, il est recommandé de préciser :

1. Quelle culture ou application doit être surveillée ?
2. Quels paramètres doivent être mesurés ?
3. Quelle est la profondeur de mesure nécessaire ?
4. Combien de points de surveillance sont prévus ?
5. Quelle est la superficie et la topographie de la zone ?
6. Quelle fréquence LoRaWAN est autorisée dans le pays ?
7. À quelle fréquence les données doivent-elles être transmises ?
8. Une alimentation par batterie ou panneau solaire est-elle nécessaire ?
9. Le système doit-il commander automatiquement les vannes ?
10. La plateforme lora8 ou un serveur privé sera-t-il utilisé ?
11. Un boîtier, un protocole, un logo ou un emballage personnalisé est-il nécessaire ?

Ces informations permettent de choisir la sonde, de calculer la capacité de la batterie, de déterminer le nombre de passerelles et de définir les paramètres de communication.

Pourquoi choisir Jinshengchang Technology ?

Shenzhen Jinshengchang Technology Co., Ltd. possède une expérience dans le positionnement GPS, les communications LoRa, le matériel embarqué, les firmwares basse consommation et les plateformes IoT.

Ses capacités comprennent :

• Le développement de terminaux LoRa et LoRaWAN ;
• L’intégration de capteurs agricoles ;
• La commande à distance de vannes d’irrigation ;
• Les passerelles LoRaWAN intérieures et extérieures ;
• Les équipements alimentés par batterie ou énergie solaire ;
• Le développement de firmware en langage C ;
• Les plateformes Web et applications mobiles ;
• L’intégration par API ;
• Le déploiement sur un serveur privé ;
• La fabrication OEM et ODM ;
• Le support technique et le service après-vente.

Cette approche intégrée convient aux clients qui recherchent une solution d’agriculture connectée complète plutôt qu’une simple sonde de mesure.

Conclusion

Un capteur d’humidité du sol LoRaWAN fournit des données utiles pour l’irrigation intelligente des champs, serres, vignobles, vergers, plantations et espaces verts municipaux.

La fiabilité du système dépend de la combinaison d’une sonde adaptée, d’une installation correcte, d’une couverture LoRaWAN stable et de règles d’automatisation soigneusement définies.

L’intégration de capteurs de sol, de vannes LoRaWAN, de passerelles et d’une plateforme centralisée permet de transformer des mesures isolées en une solution complète de gestion de l’eau.

Pour développer un capteur agricole LoRaWAN OEM, une passerelle ou un système d’irrigation intelligent personnalisé, contactez Shenzhen Jinshengchang Technology Co., Ltd.

Coordonnées

Entreprise : Shenzhen Jinshengchang Technology Co., Ltd.
Contact : Wang Tao
E-mail : 397017470@qq.com
WhatsApp : +86 134 8088 1974
Téléphone : +86 134 8088 1974 / +86 177 2242 0256
Site Web : www.lora8.net
Adresse : Bureau 305, Ailian Chuangzhao Plaza, district de Longgang, Shenzhen, Guangdong, Chine.