L'agriculture intelligente s'appuie sur des technologies extrêmement importantes pour exécuter des tâches telles que la détection, le traitement, le stockage, la mise en réseau ou les déplacements physiques. Toutefois, l'une de ces technologies les réunit toutes et permet de faire émerger les remarquables solutions IoT que l'on trouve dans l'agriculture intelligente : il s'agit des communications sans fil. Bien que l'on rencontre une grande diversité de méthodes de communication dans ce secteur, nous nous concentrerons ici sur les plus courantes et les plus vitales.
L'utilisation du Wi-Fi en agriculture intelligente
Le Wi-Fi, une solution sans fil devenue évidente dans le monde entier, est désormais utilisé intensivement dans l'agriculture intelligente. Avec des portées pouvant atteindre 100 m en extérieur à partir d'un unique routeur, c'est une excellente solution pour les applications agricoles de petite taille ou de taille moyenne lorsqu'il est utilisé comme plateforme autonome. Il s'agit d'une technologie relativement avancée si on la compare aux réseaux de technologies sans fil moins répandues. Il permet à la technologie d'atteindre un niveau plus élevé de maturité ou d'adoption, et donc de s'intégrer plus facilement dans diverses solutions ou plateformes.
Le Wi-Fi occupe les bandes 900 MHz, 2,4 GHz, 3,6 GHz, 4,9 GHz, 5 GHz, 5,9 GHz et 60 GHz, ce qui rend sa connectivité RF compatible avec un grand nombre d'environnements et de distances. Ces fréquences autorisent un transfert de données rapide, mais offrent également un fort pouvoir d'absorption, ce qui les rend en général plus indiquées pour des applications de proximité en ligne de mire où les interférences peuvent absorber le signal RF. Bien que sa portée limitée puisse sembler l'exclure pour des applications d'agriculture intelligente qui s'exercent la plupart du temps sur de grandes surfaces, il s'avère plus avantageux que les solutions sans fil à longue portée sur des niches spécifiques. Par exemple, Farmshelf, une solution d'agriculture intelligente à petite échelle qui s'utilise en intérieur et fournit directement les restaurants et les marchés en produits d'agriculture traditionnelle, exploite le Wi-Fi pour diffuser des informations à ses utilisateurs.
Le LPWAN : la solution idéale pour le développement de l'agriculture intelligente
Un grand nombre d'applications d'agriculture traditionnelle ont été rendues intelligentes par l'ajout d'appareils, d'outils et de ressources. En général, ces technologies rapportées nécessitent cependant une solution sans fil autorisant une portée nettement plus longue puisqu'elles doivent transmettre le signal sur les grandes distances que couvrent habituellement les exploitations ou les domaines agricoles. En outre, compte tenu de l'éloignement des sites où ils sont utilisés, ces appareils de transmission à longue portée sont souvent alimentés par batterie ou par panneaux solaires et doivent donc consommer peu d'énergie. La solution technologique idéale pour ces opérations d'agriculture intelligente est donc d'utiliser un LPWAN (low-power wide-area network, réseau étendu à faible consommation). Il existe un certain nombre de technologies LPWAN sur des bandes RF attribuées ou non.
Les trois technologies LPWAN les plus couramment utilisées dans le monde sont LoRa, Sigfox et NB-IoT. Toutes se retrouvent à l'avant-garde dans l'agriculture intelligente.
1) LoRa, dont le nom est tiré (en anglais) de ses capacités de communication longue portée, a été introduite en 2009 et étendue en 2012 par Semtech. LoRa est aujourd'hui un LPWAN largement répandu, utilisé dans le monde entier pour ses capacités de communication sans fil à faible consommation et à faible coût pouvant fonctionner jusqu'à 50 km de distance.
2) Sigfox, qui n'est pour le moment surtout disponible que sur le marché européen, est à la fois une société et un opérateur de réseau qui a entrepris de s'étendre dans le monde entier.
3) NB-IoT est une technologie LPWAN LTE à bande étroite conçue pour être extrêmement simple et économe en énergie. Le but est de pouvoir l'employer dans de nombreuses applications IoT dans les secteurs de l'industrie et de l'agriculture intelligente.
Appareils LPWAN
Les appareils LPWAN offrent une portée nettement plus étendue que les solutions de communication sans fil à haut débit. Cependant, cet avantage en termes de portée s'accompagne d'une limitation de la transférabilité des données. Par exemple, il n'est pas possible de diffuser de la vidéo 4k en streaming sur des réseaux LoRa. En revanche, l'envoi de paquets de données depuis un capteur de pH et d'humidité du sol est plus réaliste. À l'heure actuelle, la principale limitation du LPWAN est sa disponibilité. La plus forte demande de communications sans fil dans l'infrastructure actuelle porte essentiellement sur des communications haut débit. Bien qu'il existe indubitablement un marché pour le LPWAN, son adoption et son utilisation se sont avérées plus lentes que celles de technologies telles que le cellulaire 3G et les technologies de communication à plus forte densité de données.
L'utilisation des technologies GPS/GNSS dans l'agriculture
L'une des infrastructures de communication sans fil les plus largement adoptées à travers le monde est le GPS (Global Positioning System ou système de géo-positionnement par satellite). Bien qu'il ne s'agisse pas d'un système de communication de point-à-point au même titre que le Wi-Fi ou le LPWAN, cette technologie sans fil a un impact considérable dans le monde, y compris pour l'agriculture intelligente.
Développé tout d'abord au milieu du XXe siècle, déployé pour la première fois en 1978 et mis en place en totalité en 1993 par le secteur militaire des États-Unis, le GPS utilise un réseau de 24 à 31 satellites qui transmettent des signaux radio contenant leur position et leur horodatage exacts. Des récepteurs spécialisés recueillent instantanément ces informations et les traitent pour en déduire une position relative aux satellites, et donc un emplacement sur la planète, avec une précision qui est aujourd'hui de 30 centimètres. Pourtant, le GPS est lentement en passe de devenir une technologie du passé qui sera un jour remplacée par des systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS, Global Navigation Satellite Systems). Il s'agit notamment du système européen Galileo, de GLONASS en Russie, de NavIC en Inde et de BeiDou en Chine, qui sont tous plus ou moins exploités depuis le début du siècle.
Le GPS dans l'agriculture de précision
En agriculture intelligente, le positionnement mondial est utilisé dans une multitude d'applications, notamment pour suivre des troupeaux, des équipements agricoles, voire des drones agricoles. John Deere, l'un des plus gros constructeurs de matériel agricole au monde, s'appuie fortement sur le GPS et des technologies comparables. Certaines des solutions de la marque, telles que ses appareils d'agriculture de précision et de guidage, utilisent le GPS pour guider automatiquement le matériel agricole, surveiller la productivité et la couverture de processus critiques et fournir des données à large échelle susceptibles d'améliorer l'efficacité des procédés agricoles. Jusqu'à récemment, l'utilisation du GPS n'avait fourni au secteur que des informations complémentaires. Toutefois, les dernières avancées en matière d'informatique périphérique et de technologies de conduite intelligente en ont fait une ressource supplémentaire pour contrôler les équipements.
Conclusions
L'agriculture intelligente utilise aujourd'hui un large éventail de technologies de communication sans fil. Des technologies de transmission rapide de données telles que le Wi-Fi mettent à disposition des utilisateurs de grandes quantités de données, cela rapidement et dans des situations de proximité immédiate. Le LPWAN permet de travailler sur de grandes distances pour un coût réduit, mais avec des volumes de données transférables limités. Le GPS et autres GNSS fournissent un jeu de points de données restreint, mais d'une valeur incalculable, qui prouve son utilité dans le monde entier pour un éventail d'applications quasi illimité.
Ensemble, les technologies sans fil très variées utilisables par l'agriculture ont sans aucun doute transformé un secteur d'activité ancien et vaste en un secteur intelligent axée sur les données qui s'optimise en permanence et adopte de nouvelles technologies à mesure qu'il progresse.