Development of Advanced Sensor Technologies for Enhanced Control and Monitoring in Integrated Agricultural Systems

Abstract

Ce travail est un projet de master visant à développer un système intelligent de surveillance et de contrôle dans les environnements agricoles, en utilisant des Automates Programmables Industriels (API) et des capteurs conçus sur mesure, ainsi qu’une carte Arduino. Nous avons identifié plusieurs lacunes dans les méthodes traditionnelles de surveillance de l’irrigation, ce qui nous a conduits à choisir ce projet. Parmi les problèmes observés figurent le manque de précision dans le suivi des quantités d’eau, la difficulté à surveiller de grandes surfaces agricoles, ainsi que le retard de réaction face aux pannes ou aux fuites, entraînant un gaspillage d’eau, une augmentation de la charge de travail et une baisse de l’efficacité du système. Notre projet vise à améliorer l’efficacité des systèmes d’irrigation grâce à l’exploitation des technologies d’automatisation et des capteurs intelligents, permettant un suivi précis et une réaction immédiate en cas de conditions anormales. Cette approche réduit la dépendance à l’intervention humaine, minimise les pertes, optimise l’utilisation des ressources en eau et offre aux agriculteurs un moyen fiable de surveiller leurs systèmes à distance. La surveillance en temps réel constitue une caractéristique essentielle du système. Le projet se divise en deux parties principales : le matériel et le logiciel. Du côté matériel, nous avons conçu et assemblé trois capteurs intelligents : un capteur de débit et un capteur de niveau d’eau, tous deux connectés à un API, ainsi qu’un capteur de position pour un système d’irrigation pivot, relié à une carte Arduino. Chaque capteur a été testé individuellement pour garantir la précision des mesures et le bon fonctionnement. Les capteurs ont été connectés à une Interface Homme-Machine (IHM) pour l’affichage des données en temps réel. Du côté logiciel, nous avons programmé l’API en langage Ladder Logic pour commander les pompes et les vannes en fonction des signaux des capteurs. L’Arduino a également été programmé pour traiter les signaux magnétiques et fournir des informations sur le nombre de rotations du pivot, sa direction et sa position actuelle. Enfin, le système complet a été testé dans un environnement agricole réel, donnant des résultats précis et efficaces. L’interface a affiché en temps réel les données relatives au débit, au niveau d’eau et à la position du système, permettant ainsi une prise de décision à distance rapide. Ces résultats sont en adéquation avec les objectifs du projet, à savoir promouvoir l’agriculture intelligente et assurer une gestion efficace des ressources. يعتبر هذا العمل مشروع ماجستير يهدف إلى تطوير نظام ذكي للمراقبة والتحكم في البيئات الزراعية، باستخدام وحدات التحكم القابلة للبرمجة الصناعية (API) ومستشعرات مصممة خصيصًا، بالإضافة إلى لوحة أردوينو. لقد حددنا عدة ثغرات في الطرق التقليدية لمراقبة الري، مما قادنا لاختيار هذا المشروع. من بين المشكلات الملاحظة نقص الدقة في تتبع كميات المياه، وصعوبة مراقبة مساحات زراعية كبيرة، بالإضافة إلى تأخر الاستجابة في مواجهة الأعطال أو التسريبات، مما يؤدي إلى إهدار المياه وزيادة عبء العمل وانخفاض كفاءة النظام. يهدف مشروعنا إلى تحسين كفاءة أنظمة الري من خلال الاستفادة من تقنيات الأتمتة والمستشعرات الذكية، مما يتيح تتبعًا دقيقًا واستجابة فورية في حالة الظروف غير الطبيعية. هذا المشروع