Les élèves spécialisés en « ingénierie physique et capteurs » relèvent un nouveau défi technologique orienté “innovation durable”. Leur objectif : optimiser une serre hydroponique connectée à l’aide de l’intelligence artificielle et ainsi améliorer la croissance des végétaux !
Si l’hydroponie présente de nombreux avantages écologiques et environnementaux, les contraintes sont elles aussi bien réelles. Pour contrecarrer les coûts énergétiques d’éclairage, d’alimentation des pompes et du contrôleur mais aussi limiter l’impact des défaillances techniques sur les végétaux, les élèves de 3e année mettent en pratique leurs compétences afin de concevoir, à l’aide de l’intelligence artificielle, une serre équipée d’un dispositif sans fil, autonome sur batterie rechargeable par panneau solaire.
Le recours à une nouvelle technologie d’intelligence artificielle développée via NVIDIA® Jetson Nano™ dédiée aux applications embarquées de l’IoT permet cette année de paramétrer des capacités d’analyse avancées. Une caméra mobile placée sur un bras robotisé évalue d’éventuelles carences en nutriments et établit un diagnostic au regard de la couleur des feuilles, de la présence de taches ou de marbrures. Le bras robotisé est également paramétré pour gérer la cueillette !
Un projet d’ingénierie écologique
- Automatisation du cycle d’éclairage adapté aux phases de croissance des plants (retour vidéo).
- Automatisation du cycle de l’eau via des périodes de marées paramétrables (température, pH, conductivité).
- Suivi local et à distance des grandeurs environnementales de l’air (température, humidité, pression).
- Automatisation de la gestion de la batterie : production/consommation.
Pour mener à bien ce challenge interdisciplinaire en lien avec l’agriculture durable, les élèves de 3e année ont redoublé d’ingéniosité pour allier leurs savoir-faire :
- Programmation langage Python, VSCode et Git.
- Robotique : interaction, récolte.
- Traitement image / IA : analyse de la croissance des végétaux.
- Electronique : commande de la pompe et de l’éclairage, conception PCB, assemblage, test, validation.
- Électronique embarquée : acquisition du niveau d’eau, contrôle de la pompe, acquisition données environnementales de la serre, envoi sans fil (BLE), pilotage de l’éclairage à LED, suivi état charge, flux d’énergie.
- Physique, instrumentation, mesure : suivi du niveau d’eau, évaluation et calibration des capteurs environnementaux.
- Mécanique, packaging, logistique : assemblage du système, modélisation et conception 3D, packaging du système, connectique et assemblage des cartes
Avantages environnementaux de l’hydroponie
Méthode de culture hors-sol, l’hydroponie se caractérise par la croissance des végétaux dans un milieu nutritif liquide. Au-delà de l’économie de la ressource en eau, le contrôle précis de l’apport en nutriments améliore considérablement la croissance des végétaux. L’eau recyclée et réutilisée dans le système permet une économie de 90% de la ressource comparée à l’agriculture traditionnelle !