Le programmateur est le cerveau du système d'irrigation. Il permet d'automatiser l'irrigation des toutes cultures plein champ, sous serre, arboriculture, horticulture, espaces verts, arbres urbains, parcs et jardins..
Définition :
Le programmateur est le cerveau du système d'irrigation. Il permet d'automatiser l'irrigation des toutes cultures plein champ, sous serre, arboriculture, horticulture, espaces verts, arbres urbains, parcs et jardins...
Sa première couche ou fonction de base consiste à exécuter des tâches électromécaniques, en sortie. Tâche unique, comme l'aller simple d'un pivot sur un appui bouton, jusqu'à rencontrer en entrée un "défaut", comme une butée. Des milliers de tâches qui s'enchaînent sur un ordinateur horticole. En entrée, la première couche peut récolter des données machine : tension, pression, position, alerte ..
Sur un programmateur arboricole par exemple, l'enchaînement est cyclique : les tâches sont répétées, en définissant les jours concernés sur la semaine par exemple, les heures de départ et les durées d'irrigation, sur différents secteurs. Il remplace ainsi l'intervention manuelle pour ouvrir et fermer des vannes. Ceci en boucle sur toute une saison, s'il n'y a pas d'interruption ou de modification. En programmation séquentielle, le système ouvre à l'heure convenue la première électro-vannes, puis la ferme à la fin de la durée programmée. Il passe ensuite à la seconde voie pour une durée identique ou différente, et ainsi de suite..
A moins qu'une intervention extérieure n'interrompe ou ne modifie le processus, pour un fonctionnement selon 2 notions opposées, transposables au monde de l'irrigation :
- en boucle dite fermée, il est prévu qu'une information venant du milieu extérieur puisse réguler, modifier, reprogrammer. Une intervention logique ou logicielle, par le biais de capteurs qui fournissent des données en temps réel sur le milieu : humidité du sol, précipitations, calcul de paramètres météorologiques, permettant d'ajuster dynamiquement ou manuellement le programme en cours.
- en boucle dite ouverte, a contrario, la machine exécuterait les tâches sans tenir aucun compte des variations du milieu extérieur.
La seconde couche du programmateur est l'interface humain-machine (IHM).
Côté utilisateur, selon les modèles, la saisie de plages horaires en arboriculture décrites précédemment, un simple appui bouton sur une armoire électro-mécanique, jusqu'à l'entrée de données nécessaires à un programme sophistiqué.
Côté fabricant, l'automate programmable d'une rampe d'irrigation nécessite par exemple la programmation de 32 entrées digitales et 4 entrées analogiques, pour commander intelligemment 16 sorties digitales (0/1) et 4 sorties analogiques (4-20 mA). Ainsi que l'installation des capteurs correspondants sur la machine, en assurant le bon fonctionnement durable de l'ensemble. Pour un fabricant d'armoire électro-mécanique de pivot, le câblage d'une dizaine de ports logiques est nécessaire. Pour la plupart des modèles courants du marché, le bureau d'étude du fabricant maîtrise sa carte électronique et sa programmation. Pour les systèmes informatisés le plus sophistiqués, le fabricant compile un code informatique complet pouvant compter plusieurs dizaines de milliers de lignes. L'IMH de la plupart des modèles prévoit une fonction de remplacement manuel, permettant de démarrer ou d'arrêter manuellement, en dehors de la logique de programmation.
L'IMH va être largement influencée par la troisième couche.
La troisième couche est la communication ou connectivité, quand le programmateur devient un objet connecté.
Le fabricant utilise alors des plages de fréquences radio, par exemple en Europe : 433 Mhz, 868 MHz (Sytème dédié, LoRa, Sigfox), GSM 2G en 900 Mhz, 3G en 900, 1900 et 2100 MHz, 4G en 800 et 1800 MHz, 5G en 700, 3500 MHz et 26 GHz. Avec différents protocoles de communication (MQTT, HTTP, CoAP, AMQP, Bluetooth, etc..) ainsi que différents protocoles : Modbus, MQTT, LoRaWan, Zigbee, WI-FI, LTE-M, NB-IOT.
L'utilisateur dispose à l'autre bout d'une télémétrie (mesures) télégestion (décisions) télécommande (exécution) via internet / appli ou plateforme. En utilisant smartphone, tablette ou ordinateur, avec navigateur internet. Soit en intérieur sur la box du bureau ou de la maison, soit en extérieur via 4G, 5G souvent disponilbe. Cette troisième couche de communication permet de manier à distance la seconde couche (interface machine) afin d'interagir avec la première couche (fonctionnelle). Démarrer, ralentir, arrêter une machine à distance, suivre les remontées d'information machine électriques, hydrauliques, mécaniques (tension, pression, position, etc ..) Ceci dans un environnement d'information et de décision plus ou moins sophistiqué, qui constitue la quatrième couche.
Programmateur Hydra-wise de Hunter
La quatrième couche est la plateforme WEB, qui met en forme toutes les informations.
Si on prend l'exemple de la solution Comsag en arboriculture, la plateforme dispose d'un synoptique du réseau d'irrigation, et d'un choix de programmes d'irrigation pré-établis pour ce réseau.
Les données qui montent sont les paramètres machine, c'est-à-dire ce qui est entrain de s'exécuter sur le réseau, ainsi que des mesures de capteurs alimentant un OAD de pilotage d'irrigation.
Les données qui descendent permettent le stockage, l'exécution et le remplacement du programme d'ouverture-fermeture de vannes.
Si on prend l'exemple du Fieldnet de Lindsay, la plateforme géolocalise sur une carte les pivots de la ferme, l'affichage les présente comme des icônes actives de télégestion, c'est-à-dire qu'en cliquant dessus, on obtient l'infromation machine montante et la télécommande descendante.
FiledNet, Lindsay
Comment choisit-on le programmateur sur un projet d'irrigation ?
Le premier critère est l'optimisation du coût final de l'installation, dont le programmateur est une pièce maîtresse, décisive.
Le marché du programmateur est mature, le rapport coût / bénéfice est performant. Une offre de quelques centaines d'euros en arboriculture et horticulture, quelques milliers sur de plus grosses installations.
Le coût final de l'installation, permise par un programmateur orientera l'offre du designer ou le choix de l'irrigant.
Le second critère important tient au sentiment de maîtriser la programmation. Pour l'installateur, un modèle fiable qu'il maîtrise, qu'il est capable d'expliquer, de dépanner.
Pour l'irrigant : la compréhension, une reprogrammation à sa portée, sans malaise pour modifier en saison.
Selon les modèles : en présentiel ou via un smartphone, une application, internet.
Le cahier des charges agronomique, c'est-à-dire la réponse aux besoins d'adaptation au champ, intervient malheureusement de manière assez succincte dans les choix initiaux d'investissement.
En général, le bilan hydrique ou la pratique courante est à l'origine du plan hydraulique d'ensemble (dimensionnement, diamètres, débits etc ..). Il s'agit souvent d'automatiser des tâches connues, des pratiques connues, sans évolution marquante à ce stade, en utilisant souvent le mm comme unité de mesure, qui débouche sur des m3 de manière opérationnelle. La possiblité des équipements et leur utilisation feront ensuite la différence.
AC/DC : l'alimentation électrique est un critère déterminant dans le choix.
Le réseau électrique peut être disponible à la station de pompage out autour de la ferme en horticulture, maraîchage, sous serre ou abri.
Un programmateur AC (sur secteur, 380, 220 V alternatif) pourra être une armoire, un automate, un ordinateur de serre, un programmateur 24V alternatif de verger, avec des électrovannes câblées, si le câble est moins cher que le sans-fil.
En espace vert et golf, on peut connecter de nombreuses vannes sur 2 fils seulement, grâce aux décodeurs.
Lorsque que le réseau électrique n'est pas accessible, le moindre coût penchera du côté de programmateurs DC, comme les vannes autonomes à pile.
Même cas lorsque l'eau est disponible sous pression sur un réseau collectif ou un réseau privé maintenu sous pression grâce à un ballon, un presostat et une pompe à variateur électronique.
Centralisation de la programmation, rendue possible par la communication.
Par définition, l'information est centralisée en un seul point dans une armoire, un programmateur AC multi-voies, un ordinateur.
Par définition, l'information est dispersée dans le cas d'un réseau de programmateurs sur pile (DC), réseau d'électrovannes sans fil, et doît être recentralisée sur une application, via une communication montante et descendante. Par exemple, Solem repartit l'intelligence entre le module de vanne et la plateforme. Le module exécute son programme embarqué, modifiable depuis la plateforme. Les capteurs sont traités au niveau du module de manière à remonter des alertes vers la plateforme, qui les traite et redescend une instruction marche / arrêt au module pour son programme en cours.
Remerciements à Fanny Abrahamse, directrice & électrotechnicienne Eaux Vives, Michel Contardo dirigeant TCSD, Laurent Denieulle Debernard Irrigation, Michaël Fayaud dirigeant Urbasense, Stephan Tuffery Solem.
Xavier EFTIMAKIS
DG Challenge Agriculture
06 30 52 95 61
