Rencontres du Végétal

•Contexte

Les toitures végétalisées (TTV), comme toutes les formes de végétalisation en ville, participent au rafraîchissement du milieu urbain par l'évapotranspiration. L’irrigation de ces toitures, parfois pratiquée en période estivale, est souvent mal maîtrisée. Un sous-arrosage limite la transpiration des plantes, tandis qu’un arrosage en excès conduit à des conflits d’usage de l’eau. Les problématiques liées à l’eau sont également rencontrées dans d’autres domaines, tels que les sols sportifs ou les productions agricoles (pomme de terre, maïs…) et la vigne, avec un enjeu économique fort.

•Objectifs

Le projet Infra Green, lancé par le CRITT Horticole et qui a été transféré vers l’entreprise Smart Infra Green, a pour but d’utiliser l’imagerie thermique infrarouge de proximité afin de détecter précocement le stress hydrique et d’éviter des arrosages inutiles En plus du stress hydrique, le projet peut contribuer à détecter la présence d’eau libre sur les feuilles pour adapter la stratégie phytosanitaire (mildiou sur vigne et pomme de terre).

•Démarches et méthodes

Après une recherche bibliographique et un état de l’art, le travail s’est tout d’abord concentré sur l’analyse des besoins. Un benchmark des solutions existantes a été réalisé, et des échanges avec des professionnels de la végétalisation urbaine ont été conduits. Puis, les besoins recensés ont pu être traduits en fonctionnalités. Le cahier des charges compile les contraintes que subira l’outil, les fonctionnalités qu’il devra remplir pour s’adapter à ces contraintes ainsi que ses fonctions primaires. À partir de ce document, l’analyse technique a permis d’établir la structure matérielle et logicielle du système. De plus, les différents composants ont été sélectionnés dans le but de remplir les fonctions de l’outil final tout en restant frugal et économe. Enfin, des prototypes ont été construits. Ils ont été déployés sur des maquettes de TTV et sur des TTV réelles.

•Résultats obtenus

Premièrement, la relation entre les mesures infrarouges thermiques et l’état de stress hydrique des végétaux a été démontrée et précisée. Il est possible d’extraire une température de canopée à partir d’un thermogramme, et de calculer un indice de stress hydrique à partir de cette température et de la température ambiante. Cette méthode a été éprouvée sur plusieurs espèces végétales typiques des TTV avec à chaque fois de fortes corrélations (R² entre 0,92 et 0,95). Deuxièmement, le projet a permis d’assembler plusieurs prototypes qui remplissent plusieurs fonctions clef. Ils sont capables de prendre des mesures infrarouges à intervalles réguliers, de récupérer la température ambiante et les prévisions de précipitation via une API météo, et de calculer l’indice de stress hydrique du végétal. À partir de ce résultat, un prototype peut ouvrir ou non les électrovannes d’irrigation selon le besoin en eau réel des végétaux. Enfin, tout ce système est connecté, pour pouvoir être monitoré à distance, et est autonome en électricité.

•Perspectives

Sur la base de ces travaux préliminaires, une entreprise a été créé pour achever le développement et assurer la diffusion du procédé. La suite du projet a pour but, d’une part, d’élargir l’étude de l’indice de stress hydrique à d’autres espèces végétales telles que le maïs, la pomme de terre et la vigne. D’autre part, des travaux seront menés sur l’amélioration de l’outil, notamment sur le volet Numérique Responsable, l’économie d’énergie et sur le développement d’une interface graphique pour le monitoring et le contrôle de l’outil à distance.

•Références bibliographiques

• A review on smart irrigation management strategies and their effect
  on water savings and crop yield. Touil, S. et al. (2022) Irrigation
  and Drainage, 71(5), 1396–1416.
• Thermographic Analysis of Green Wall and Green Roof Plant Types under
  Levels of Water Stress. Elkadi, H et al. (2024), Sustainability,
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• Use of artificial intelligence for the prediction of microbial
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  Otero M. et al. (2023) Conference paper, 22nd GiESCO International
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• Using infrared thermal imaging technology to estimate the
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  Zhao W. et al. (2022) Journal of Hydrology Volume 615, Part A,
• Assessment for crop water stress with infrared thermal imagery in
  precision agriculture: A review and future prospects for deep
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