par Telemaco Melia, vice-président et directeur général d'EchoStar

 

La population mondiale a récemment atteint le chiffre historique de 8 milliards d'habitants, et les Nations unies s'attendent à ce qu'elle atteigne 9,8 milliards d'ici 2050. Nourrir tous ces gens sera un défi majeur pour les agriculteurs du monde entier. En fait, les Nations unies estiment que pour nourrir cette population, il faudrait augmenter la production alimentaire globale de quelque 70 % par rapport au chiffre de référence de 2005/2007.

 

 

L'un des moyens d'y parvenir est d'augmenter le rendement des cultures, et certains succès ont déjà été obtenus. Selon l'Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO), des pays comme la Belgique et le Danemark ont amélioré les rendements en blé pour atteindre près de neuf tonnes par hectare, soit environ le double du chiffre correspondant en 1961.

Malgré ces améliorations, il est encore possible d'aller plus loin, de nombreux pays étant en mesure d'améliorer leurs rendements en blé de trois tonnes par hectare ou plus. Il existe des possibilités similaires pour d'autres cultures céréalières – par exemple, le Népal peut améliorer son rendement en orge de plus de quatre tonnes par hectare.

 

Plus de nourriture et un meilleur environnement

 

Tout en produisant davantage de nourriture pour répondre aux besoins d'une population croissante, nous devons également protéger l'environnement. Bien que cela semble contre-intuitif, nourrir davantage de personnes en améliorant le rendement des cultures permet également de protéger les habitats naturels. Dans un scénario de maintien des rendements actuels, les terres cultivées dans le monde devraient augmenter de 26 %, soit une superficie équivalente à celle de l'Inde et de l'Allemagne réunies, pour nourrir la population prévue en 2050. En revanche, combler les écarts de rendement en améliorant les rendements de leurs chiffres actuels à 80 % de leur potentiel maximal éliminerait en grande partie la nécessité d'étendre les terres cultivées existantes.

La conservation et la protection des sources d'eau dont dépend l'agriculture constituent une autre priorité dans le cadre de l'amélioration des rendements agricoles. L'agriculture étant responsable de plus de 70 % de l'utilisation de l'eau dans le monde et de plus de 40 % dans de nombreux pays de l'OCDE [4], la demande de nouvelles denrées alimentaires et de nouveaux produits devrait maintenir cette utilisation à un niveau élevé.

Par exemple, la demande croissante de biocarburants pourrait entraîner une augmentation spectaculaire de la demande en eau de l'agriculture, ces cultures pouvant nécessiter autant d'eau que les combustibles fossiles pour leur production.

Outre les sources d'eau, la santé des sols et les populations d'insectes et d'oiseaux doivent également être protégées des effets néfastes causés par le ruissellement des engrais et l'utilisation excessive de pesticides.

Les sols utilisés pour l'agriculture se dégradent progressivement et deviennent moins productifs au fil du temps, ce qui les rend moins adaptés aux futures cultures. Les agriculteurs veulent utiliser leurs ressources de manière efficace et durable afin de s'assurer qu'ils tirent toujours le meilleur parti de leurs terres sans les endommager.

 

Une meilleure information pour une meilleure agriculture

Face à ces exigences et défis croissants, l'exploitation agricole de demain devra être plus efficace. Les rendements supérieurs nécessaires devront être obtenus avec moins d'intrants sous forme d'énergie ou  de produits chimiques. Cela permettra non seulement de préserver la nature de ce stress chimique et des nutriments excessifs qui peuvent provoquer des déséquilibres dans les cours d'eau, mais aussi de réduire l'empreinte carbone de l'agriculture en diminuant les besoins en énergie pour la production, le transport et l'application de ces matériaux.

Pour atteindre ces objectifs, il faudra disposer d'informations précises. Grâce à des informations de meilleure qualité et plus récentes sur leurs terres et les cultures qui y poussent, les agriculteurs peuvent prendre de meilleures décisions, garantissant ainsi les meilleurs résultats pour les cultures, les sols, les sources d'eau et les produits stockés tels que les céréales récoltées.

Les capteurs qui peuvent renseigner les agriculteurs sur des aspects tels que la température du sol, les niveaux d'eau et les précipitations leur permettent déjà d'en savoir plus sur leurs terres et leur état. Pourtant, jusqu'à présent, ces capteurs ont été isolés et leur utilité a été réduite par la nécessité de se rendre en personne sur place pour lire les données acquises.

Tout cela a changé pour le mieux avec le développement de l'"Internet des objets" (IoT). L'IoT est constitué d'objets physiques dotés de capacités "intelligentes" permettant de collecter des données sur leur monde physique. Ces données sont transmises par des réseaux de communication à des ordinateurs qui traitent, stockent et analysent ces données.

Selon le logiciel utilisé, un tel système peut également produire des informations qui permettent aux agriculteurs d'agir – avec la possibilité de voir ce qui se passe sur leur exploitation en temps réel (souvent sur des appareils intelligents familiers tels que les smartphones et les tablettes), les agriculteurs peuvent prendre la décision la plus éclairée pour ajuster leurs plans en fonction de l'évolution des conditions.

 

La ferme intelligente

Ces capteurs reliés entre eux et ces informations facilement accessibles donnent aux agriculteurs la possibilité d'accroître leur productivité dans un certain nombre de cas d'utilisation agricole. 

L'une d'entre elles est connue sous le nom d'agriculture de précision, qui utilise les données de l'IoT pour aider les agriculteurs à planifier leurs opérations de manière plus détaillée. Par exemple, elle leur permet de décider exactement où, quand et comment utiliser des ressources telles que les engrais, les pesticides et l'irrigation, et en quelles quantités. Il est évident que les cultures poussent mieux et atteignent plus rapidement leur pleine maturité lorsqu'elles reçoivent la quantité d'eau idéale. Avec une indication précise de la quantité d'eau dont chaque champ a besoin, les agriculteurs peuvent fournir suffisamment d'eau, mais pas trop. En éliminant les incertitudes liées à l'arrosage des cultures, un système de surveillance de l'humidité du sol peut réduire la consommation d'eau d'environ 20 %.

Grâce aux capteurs qui fournissent des données sur l'humidité du sol, les conditions météorologiques et la santé des cultures, les agriculteurs peuvent prendre de meilleures décisions quant au moment de planter les cultures et à la façon de les entretenir tout au long de la saison de croissance, en fonction de l'évolution des conditions météorologiques et autres.

Le suivi de la santé des cultures au cours de leur développement est également vital. Les capteurs peuvent être fixés sur des sites dans les champs ou montés sur des drones, renvoyant des données sur la santé des cultures et identifiant les sites de champs qui nécessitent une intervention supplémentaire.

Une utilisation correcte des engrais est également essentielle. Les capteurs peuvent signaler à l'agriculteur que les engrais présents dans le sol sont épuisés. Il peut alors utiliser les cartes de rendement des cultures pour décider quelles zones ont besoin de plus d'engrais. Le fait de garder une trace de la quantité d'engrais utilisée tout au long de la saison et sur quelles surfaces permet de déterminer la fréquence d'achat des engrais. Une image précise de l'utilisation permet de ne pas immobiliser trop de fonds de roulement dans les engrais, de contrôler les coûts et d'obtenir une plus grande marge bénéficiaire.

Elle permet également d'éviter l'utilisation excessive d'engrais, qui peut entraîner des ruissellements dans les terres et les cours d'eau environnants, ce qui risque de détériorer l'environnement local.

Les systèmes de surveillance des cultures peuvent également regrouper des données sur des facteurs tels que l'humidité, les précipitations et la température, ce qui permet aux agriculteurs de récolter au bon moment pour optimiser la qualité et le rendement des cultures.

L'un des aspects essentiels de la production céréalière est le stockage des céréales après la récolte. Il est bien connu que les céréales doivent être stockées à des températures particulières pour assurer leur conservation – par exemple, le stockage à long terme du blé exige que les températures ne dépassent pas 5°C, avec un taux d'humidité de 14,5 %. [5] Les capteurs IoT peuvent aider en avertissant des conditions qui pourraient favoriser la croissance des mycotoxines ou des infestations d'insectes, ce qui permet d'intervenir à temps pour prévenir ces risques.

De manière générale, l'IoT garantit que les cultures, les champs et les installations de stockage nécessitent moins de visites en personne et permet de remplacer les tâches manuelles par des processus automatisés. Les machines agricoles, les granges de stockage, les portails et autres équipements peuvent tous être surveillés.

Cela permet de gagner du temps et de réduire le nombre de personnes chargées de gérer les grandes exploitations. En outre, elle réduit également le temps de fonctionnement des véhicules, ce qui permet d'économiser du carburant et des coûts et de prévenir la pollution.

Lorsque des personnes sont nécessaires, les capteurs IoT peuvent également suivre la santé et l'emplacement des travailleurs agricoles pour assurer leur sécurité.

 

La ferme connectée

 

Pour obtenir ces avantages, nous devons nous assurer que nous disposons d'une méthode de connectivité qui relie les capteurs et nous permet d'apporter les données qu'ils capturent. En raison des distances à parcourir, du terrain et des tâches à accomplir, l'agriculture n'est pas adaptée aux connexions fixes câblées. D'une part, la capacité de données de ces types de lignes fixes est beaucoup plus élevée que nécessaire et serait donc beaucoup trop coûteuse pour une utilisation agricole. Ces lignes peuvent aussi être facilement endommagées par les labours et autres opérations agricoles.

Les capteurs doivent communiquer avec une passerelle, qui peut se trouver à quelques kilomètres de l'endroit où les données sont effectivement saisies. La méthode de connectivité doit également être facile à déployer – sans accès à l'alimentation secteur, un capteur doit fonctionner pendant de longues périodes sur une seule batterie et ne pas dépendre de la couverture cellulaire, qui peut être inégale ou inexistante dans les zones rurales ou éloignées.

Une méthode de connectivité idéale pour l'agriculture est le protocole LoRaWAN® (Long Range Wide Area Network). Il s'agit d'une méthode de connectivité de données à faible bande passante spécifiée par l'Alliance LoRa et qui répond à toutes ces exigences.

LoRaWAN® est conçu pour fournir les débits de données inférieurs requis par la ferme connectée. Capable de transmettre des données sur plusieurs kilomètres pour répondre aux besoins des exploitations agricoles les plus grandes, il est également de faible puissance, avec des nœuds de capteurs qui peuvent fonctionner longtemps, voire plusieurs années, sans changement de batterie. Parce qu'elle repose sur des protocoles universels, la connectivité peut être partagée entre plusieurs dispositifs, avec des capteurs de sol, des systèmes d'irrigation, des machines agricoles et de nombreuses autres applications qui utilisent le même système.

Bien que plusieurs fournisseurs de connectivité offrent un accès aux réseaux LoRaWAN®, les agriculteurs peuvent bénéficier d'une flexibilité encore plus grande en acheminant les données par satellite. Grâce à cette méthode, les exploitations situées dans des régions très éloignées ou loin de tout réseau terrestre peuvent néanmoins accéder aux données de leurs capteurs à travers la propriété. Les capteurs situés dans des vallées profondes ou sur d'autres terrains qui posent des problèmes de propagation des signaux peuvent quand même transmettre leurs données.

 

Obtenir des données agricoles sur tout un continent

 

L'une de ces solutions offre une couverture LoRaWAN® dans toute l'Europe grâce à un satellite de grande capacité. Par exemple, il peut y avoir des capteurs IoT dans une ferme mesurant des paramètres tels que la température du sol, les niveaux d'humidité ou le niveau d'un réservoir d'eau.

Ces capteurs enverraient leurs données à un module LoRaWAN. Le module utilise ensuite les fréquences de la bande S sous licence pour envoyer les données au satellite. La bande de fréquences est importante car elle peut être affectée par des interférences. La bande S offre de grands avantages par rapport aux autres bandes, en particulier sa résistance importante à l'affaiblissement du signal causé par la pluie, la neige et la glace. Il est donc idéal pour la surveillance par mauvais temps et permet à l'agriculteur d'accéder aux données à tout moment, quelles que soient les conditions.

Depuis le satellite, il est envoyé vers l'internet via une station terrestre passerelle satellite et un réseau compatible LoRaWAN®. Les données sont alors prêtes à être consultées par l'agriculteur sur son appareil intelligent.

Des avantages encore plus importants sont obtenus grâce à l'utilisation d'une technique appelée LoRa® Frequency Hopping Spread Spectrum [LR-FHSS], qui permet aux dispositifs IoT d'envoyer des données directement au satellite. Il en résulte une plus grande fiabilité, des performances supérieures, une consommation d'énergie réduite et une résistance encore plus grande aux interférences.

L'IoT peut clairement apporter de grands avantages aux agriculteurs, mais les données doivent être accessibles à tout moment. Grâce à LoRaWAN® activé par satellite, les données IoT des capteurs seront toujours disponibles, quels que soient les défis posés par la distance, la topographie et la météo.

Lorsque les agriculteurs en savent plus sur ce qui se passe sur leurs terres, ils peuvent rendre leur exploitation plus facile à gérer, plus rentable et plus durable. Il en résulte une augmentation des rendements, ce qui réduit le besoin de terres supplémentaires pour les cultures, protège l'environnement et améliore la sécurité alimentaire mondiale.

 

 

 

 

Milling and Grain – Février 2023

Pour découvrir l'intégralité de ce numéro, ainsi que les numéros précédents, rendez-vous ICI