SWIFF COVER

Bacci L., Battista P., Rapi B., Sabatini F.

2009 - 2013

Dans la gestion d’un environnement productif protégé, comme une serre, la seule introduction des régulateurs automatiques, même si électroniques, n’est pas capable de garantir le respect de toutes les conditions requises pour une production économiquement avantageuse et dans la même tempe durable du point de vue environnemental et à l'abri de erreurs ou dysfonctionnements.
Le projet SWIFF tendit à développer un système innovant pour le contrôle de l’irrigation et autres importantes fonctions typiques des activités productives du secteur des pépinières de plantes ornementales.. Le principal but du projet était identifier les solutions de modélisation et électroniques (HW/SW) capable d’augmenter la représentativité et la fiabilité des systèmes, en assurant la sécurité opérative maximale et une graduelle optimisation dans l’utilisation des ressources (eau, solution fertilisant, thermorégulation, traitements phytosanitaires, etc.) à l'intérieur de la structure productive.

 

 

Système sans fil pour le contrôle de l’irrigation et autres fonctions dans le domaine des pépinières de plantes ornementales. Résultats du Projet MIPAF « SWIFF ».

Dans le dernières dix années d’activité du notre groupe de recherche a été focalisé sur l’optimisation des ressources hydriques par le développement de modelés et systèmes experts pour le contrôle de l’irrigation and le fertigation, aussi bien pour les cultures en plein champ qu’en pépinière et serre pour culture horticoles et ornementales.

Aujourd’hui il y a une plus grande exigence d’économiser l’eau, pour beaucoup de raison entre le quelles on peut souligner :

  • Disponibilité inférieure d’eau pour la compétition croissante avec autres secteurs d’utilisation (utilisation civil, tourisme, etc.)
  • La progression de la salinité des nappes hydriques
  • La législation qui impose au pépiniéristes l’utilisation de techniques avec une plus grande efficience hydrique.

Une gestion efficiente de l’irrigation signifie limiter les pertes d’eau pour drainage que se traduit en une réduction de la dispersion dans l’environnement de fertilisant, pesticides et herbicides.

Une gestion intégrée de l’environnement contrôlé garantit une progressive optimisation de l’utilisation des ressources (eau, solution nutritive, thermorégulation, etc.) dans la structure productive.

Buts du projet

Développement d’un système automatique par l’utilisation de nouvelles technologies et solution sans fil, pour le :

  • Contrôle optimale de l’irrigation de plantes en pot et espèce de fleurs coupées, cultivent en serre à partir de mesures d’humidité du sol et de principales paramètres météorologiques.
  • Contrôle du microclimat de la serre par la gestion des systèmes de conditionnement existantes :
    Ouverture/fermeture des guichets, soufflants, système d’aération et nébulisation, panneaux ombrageant, illumination, etc.

Le système, avec le contrôle de l’irrigation et du microclimat, a pour but de :

  • Respecter les exigences hydriques de la plante
  • Réduire l’utilisation d’eau et nutriments
  • Réduire le consommation d’énergie
  • Limiter l’impact environnemental

L’utilisation de la technologie sans fil permet d’améliorer le monitorage et la gestion des principaux paramètres environnementaux dans la serre en réduisant, au même moment, les problèmes causés par la présence des câbles de connexion et en résolvant les problèmes de représentativité des pointes de mesure.

 SWIFF Hardware

Configuration de base : 8 analogique entrées, 4 sorties digitales (relais), 5 entrée digitales (compteurs)
Extensibilité : RS-485, modules sans fil (64), modules S-BUS (128)
Systèmes de connexion : RS-232, RJ-45, modem GSM/GPRS
Flexibilité : Alimentation du système (voltage d’entrée : 24 CC 18 VA), gamme des entrées des capteurs 0-5 V 0-20mA, Alimentation disponible (capteurs) 5 V CC, 12 V CC
Modularité : modules sans fil, modules S-BUS

Écran et clavier for l’affichage et la modification de la configuration sur le place. Archivage des derniers n jours de données (ex. 58 paramètres = 12 jours mémorisés.

Sur la carte mère il y a une interface S-BUS que permet la connexion de modules S-BUS pour la gestion de capteurs et actuateurs par un unique bus de quatre fils en portant l’alimentation (12 V CC) et les données.

Modules S-BUS

Le module S-BUS « canaux analogiques » peut être utilisé avec différents type de capteurs car il porte signales d’entrée dans la gamme de 0 ÷ 5 V, 0 ÷ 20 mA en fournissant, au même moment une alimentation de 12 V CC ou 5 V CC pour éventuels transducteurs.

  • Module S-BUS-Tensiomètres mesure le potentiel hydrique du sol.
  • Module S-BUS - EC5 mesure le contenu hydrique volumétrique

Le module S-BUS « sorties digitales » permet la gestion à distance de actuateurs pour le contrôle, par exemple, de électrovalves du système d’irrigation.

SWISS  SBUS Modules

Les modules opérant sur S-BUS sont, donc, des unités esclaves que répondent à l’unité maître, en communicant le state des entrées ou en mettant à jour les sorties digitales avec la valeur reçue par l’unité maître.

Mesure du potentiel hydrique du sol
(Indique la quantité d’énergie que doit être
appliquée pour extraire l’eau du sol)

Mesure du contenu volumétrique d’eau
(Indique la quantité réel d’eau présente dans le sol
et disponible pour les plantes)
tensiometric soil moisture sensors water-soil relation volumetric soil moisture sensors
    Tourbe, perlite, ponce, laine minérale    

 

Modules radio

Sur la carte mère il y a une interface RS-485 que permet la connexion de concentrateurs radio to gérer modules sans fil.

Micrologiciel

Le micrologiciel du système permet:

  • La gestion de l’acquisition des données des capteurs
  • La gestion de l’irrigation par le « soil-method »
  • Le contrôle de l’irrigation par le système intégré en utilisant le « soil-method » et le « climate-method » en même temps
  • Le contrôle du microclimatLa gestion des données : archivage en local et à distance (GPRS/GSM)
  • La gestion des alarmes par le modem GPRS/GSM (alimentation et capteurs panne, state de la batterie, etc.)

Soil-method Climate-method
Mesure du potentiel hydrique du sol ou du contenu volumétrique d’eau du sol
Problème : risque d’une basse représentativité de la mesure
(identification d’une correcte position du capteur dans le pot, sélectionne du pot échantillon
ETRc=ETP · Kc
Problème principale : valeurs de Kc inconnue pour les espèces ornementales

 

Le système intégré, que se base sur l’utilisation simultané du « soil-method » et du « climate-method », permet d’avoir des effets positives sur la gestion de l’eau, comme :

  • Une meilleure fiabilité du système automatique
  • Un utilisation d’un nombre inférieur de capteurs
  • Une meilleure représentativité de la mesure.

Schema Firmware

L. Bacci, P. Battista, B. Rapi (2008). An integrated method for irrigation scheduling of potted plants. Scientia Horticulturae, 116: 89-97.
L. Bacci, P. Battista, F. Sabatini, B. Rapi, F. Saccardo, E. Luccioli, A. Marcucci (2010). Applicazione e validazione del sistema integrato HYDRO per la gestione dell’irrigazione su piante ornamentali coltivate in serra. IX Giornate Scientifiche SOI, Firenze, 10-12 marzo 2010

L’interface homme-machine (IHM)

L’interface homme-machine (IHM), du logiciel STR3000, permet le control du système à distance. La connexion GPRS M2M (machine-to-machine en anglais) consent de changer les valeurs des variables de configuration en temps réel de façon d’adapter le fonctionnement du système à différentes situations environnementales et productives.
Au moyen de l’interface il est possible, en outre, contrôler graphiquement le trend des paramètres micro-météorologique, en consentant le monitorage direct de l’environnement opératif

 SWIFF GUI

(download http://www.cespevi.it/pdf/-Sistema_SWIFF_Battista-Serni.pdf) [Italien]

 

Chercez

Editors

Battista Piero (piero.battista at cnr.it)

Rapi Bernardo (bernardo.rapi at cnr.it)

Romani Maurizio (maurizio.romani at cnr.it)

 

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