Contrôle du débit basé sur des satellites et des capteurs

• Le Section Control est aujourd’hui utilisé sur les appareils de protection des plantes , les épandeurs d’engrais, sur les planteuses et les semoirs à fertilisation liquide parallèle, ainsi que sur les semoirs (en ligne) et les semoirs monograines.
• Le Section Control améliore la gestion des grandes largeurs de travail. A partir de 12/15 m de largeur de travail, le conducteur ne peut généralement plus évaluer correctement les chevauchements et les manques. C’est surtout dans les champs non rectangulaires que l’on observe des chevauchements dans les tournières et les bordures, ce qui n’est pas souhaitable d’un point de vue agronomique et écologique.
• Le contrôle de section minimise les chevauchements dans les tournières et les bordures. En fonction de la forme de la frappe, une économie de 1 à 5 pour cent est possible.
• Le contrôle de section sur les appareils phytosanitaires permet d’éviter les fuites indésirables de produits phytosanitaires au niveau des chemins drainés, des puits, etc. et prévient ainsi les effets négatifs importants que même de petites quantités de substances actives peuvent provoquer dans les eaux.
• L’application des produits phytosanitaires (PPP) sera à l’avenir encore plus précise, adaptée aux besoins et sélective. C’est pourquoi l’épandage en tronçons correspondra à l’avenir à l’état de la technique.

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Semoir (en ligne)

Semoir EZK

Pulvérisateur agricole

Taxe sur les engrais

Condition de base pour Contrôle de section ou la commande automatique des tronçons sur les pulvérisateurs est la commande électrique des différents secteurs (ou buses) à partir du terminal ISOBUS ou du terminal de commande du pulvérisateur. Sur l’épandeur centrifuge d’engrais, la vitesse de rotation des disques d’épandage (2 disques d’épandage) doit pouvoir être réglée indépendamment l’un de l’autre. Pour cela, il faut un entraînement hydraulique ou électrique. En outre, une trappe de dosage électrique (pour réduire la quantité d’engrais) et/ou un réglage électrique du point d’alimentation sont nécessaires. Un semoir monograine doit être équipé de l’option Select Control disposer d’éléments semeurs à entraînement électrique. Ceux-ci sont automatiquement désactivés individuellement en cas de besoin. Les semoirs en ligne nécessitent également un entraînement électrique du dispositif de dosage et des tronçons qui peuvent être déconnectés individuellement.

Par la suite, seul le secteur des appareils de protection des plantes sera pris en compte.

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Application spécifique à la surface partielle basée sur le satellite

La part des tronçons à enclenchement automatique augmente pour toutes les tailles d’appareils et fait en partie partie partie de l’équipement standard. Parallèlement, les largeurs de travail des sections commutables, jusqu’à la commutation de buses individuelles, sont de plus en plus réduites.

Cette section présente les principaux aspects du contrôle des sections. Des technologies plus avancées, dont certaines sont déjà disponibles sur le marché, sont décrites dans la section “Perspectives de développement”.

Fonction

Les surfaces traitées avec l’appareil phytosanitaire sont enregistrées sur le terminal de commande à l’aide des données de position basées sur les satellites (voir l’article “Systèmes globaux de navigation par satellites”). Lors du passage sur des surfaces déjà traitées, les tronçons correspondants sont automatiquement désactivés.

Pour éviter de traiter des surfaces hors de la parcelle, il existe en principe deux possibilités. Soit on se déplace d’abord avec toute la largeur de travail le long de la limite de la parcelle et on “communique” ainsi le contour de la parcelle au terminal de commande ; ensuite, on traite l’intérieur de la parcelle. Ou bien les limites des parcelles et les surfaces non ciblées comme les puits sont enregistrées dans le terminal de commande et l’appareil phytosanitaire ne traite automatiquement que dans les limites des parcelles sur les surfaces ciblées.

Pour que le contrôle de section fonctionne comme prévu, les étapes de travail respectives doivent être réalisées de manière cohérente.

Utilisation

L’utilisation de Section Control diffère fortement selon l’application et le fabricant et va du plus simple au plus complexe.

Aperçu des terminaux de commande pour le contrôle de section de différents fabricants

	Terminal de commande pour l’utilisation de la machine. De plus, la commande automatique de tronçons est intégrée. Il est possible de passer à tout moment du menu de travail à la gestion des commandes et à l’affichage des cartes.
	Extension de l’écran* au moyen d’une application et d’un hotspot WLAN local depuis le terminal de commande vers n’importe quelle tablette avec système d’exploitation iOS ou Android. Les cartes d’application et la commutation de tronçons sont affichées sur le terminal. * AmaTron 4 + tablette
	Technologie Autospray* PWM. En cas de commande de quantité spécifique à la surface partielle, la quantité est affichée au conducteur et il lui suffit d’entrer la taille des gouttes sur le terminal ISOBUS. * Kuhn Autospray
	IsoMatch GeoControl* est une application software qui permet de piloter toutes les machines compatibles ISOBUS du groupe Kverneland (pulvérisateurs, épandeurs d’engrais, semoirs). Un récepteur GPS est nécessaire. * Kverneland

Précision de commutation de Section Control

Pour la précision de la commutation, il est décisif que Section Control (en tant que système) soit exactement adapté aux vannes de commutation et qu’il n’y ait pas de retard dans la montée en pression entre la vanne et la buse. Avec un système de circulation continue, la pulvérisation commence immédiatement, car il n’est pas nécessaire de faire monter la pression en premier. Avec une coupure des buses individuelles, on obtient le chevauchement le plus faible possible.

Mise à niveau

Le Section Control peut être installé ultérieurement. La vidéo montre de manière exemplaire comment cela fonctionne.

Müller-Elektronik Section-Control Box (© Müller-Elektronik)

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La responsabilité dans le domaine des applications phytosanitaires est très élevée. Comme l’utilisateur évolue toujours dans un domaine sensible à l’environnement, une grande qualité dans l’exécution des tâches est nécessaire. Il s’agit de tâches de routine telles que la commande et le réglage du tracteur et du pulvérisateur, ainsi que la manipulation correcte des éléments de commande. En même temps, l’utilisateur doit garder une vue d’ensemble exigeante de l’espace dans le champ et respecter les contraintes de distance. Cela entraîne certes moins de contraintes physiques dans l’exécution du travail quotidien, mais de plus en plus de contraintes mentales. Le contrôle de section permet ici d’alléger la charge de travail et de réduire ainsi les contraintes.

Sans contrôle de section : Plus la largeur de travail est importante, plus les cales de chevauchement sont grandes. Dans la zone de chevauchement, la quantité de substance active est doublée. Ceux qui visent de grandes largeurs de travail doivent donc nécessairement s’intéresser au contrôle de section.

Les petites parcelles nécessitent davantage de manœuvres en bout de champ (tournières) par rapport à la surface travaillée. C’est pourquoi il y a davantage de chevauchements et une consommation de ressources correspondante.

Avec le contrôle de section : Avec le soutien du GNSS, le système reconnaît quand les tronçons commencent et qu’il doit donc s’arrêter. Le Section Control active le tronçon dès que la première buse a atteint la ligne limite ou la ligne de coupe et le désactive dès que la dernière buse atteint la ligne. Dans les zones de chevauchement relativement importantes qui peuvent se produire avec de grandes largeurs de travail, le contrôle de section permet donc d’économiser de la matière active de l’ordre de 1 à 5 pour cent. A l’inverse, en tournière de petites parcelles, on peut s’attendre à un potentiel d’économie de produits de pulvérisation comparativement plus important grâce au Section Control que pour les grandes surfaces (nombre de manœuvres plus important).

Dans les exploitations PFLOPF (PFLOPF voir www.pflopf.ch), les économies réalisées avec un pulvérisateur de 22 mètres étaient de 4 %. Sur une largeur de travail de 15 mètres, il n’y avait guère de différence entre la commande manuelle et la commande automatique.

La règle de base est la suivante : Plus la forme de la parcelle ou du champ est défavorable, plus le potentiel d’économie est important, car par rapport à la taille du champ, une plus grande proportion de chevauchements et un plus grand nombre de retournements sont nécessaires.

Potentiel d’économies grâce au contrôle de section pour différentes formes de champs. Hypothèses : largeur de travail de 15 mètres et parcelle de 5 hectares. Sur l’appareil de protection des plantes sans Section Control, les tronçons de 3 mètres sont toujours activés manuellement, le Section Control (activation d’une seule buse) active des tronçons de 0,5 mètre.

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Coûts

Le tableau suivant présente un exemple de calcul des coûts de procédé pour un pulvérisateur traîné avec et sans commande de tronçons en utilisant des composants pré-équipés en usine. La variante avec commande de tronçons présente des coûts supplémentaires d’environ 4300 CHF. Par rapport au coût d’acquisition du pulvérisateur, qui se situe entre 70 000 et 80 000 CHF selon la configuration, le surcoût lié à la commande de tronçons est d’environ 5,8 %. Les frais de procédure augmentent également entre 3,8 et 4,7%.

Exemple de calcul des coûts de machine : surcoûts liés à l’utilisation ou à l’achat d’une commande de tronçonnement

Il existe différentes variantes pour l’équipement ultérieur d’appareils phytosanitaires existants, en fonction de l’équipement préalable :

• Une transformation de l’appareil phytosanitaire en ISOBUS, si la commande électrique des tronçons et la vanne de régulation électrique sont déjà disponibles, coûte à partir de 1700 CHF, frais d’installation en sus. Pour le tracteur, il faut également un équipement ISOBUS, qui n’est pas compté ici.
• Si le tracteur n’est pas équipé d’ISOBUS mais que l’appareil phytosanitaire est équipé d’une commande électrique de tronçons et d’une vanne de régulation électrique, il est alors possible, le cas échéant, de l’équiper directement. Müller-Elektronik, dont les commandes sont montées sur de nombreux appareils phytosanitaires, propose pour ces commandes la solution de rééquipement SC-Box. Le package d’environ 5000 CHF, qui peut être installé ultérieurement sans grands travaux, comprend entre autres un terminal de commande et un récepteur GNSS simple (voir l’article “Systèmes globaux de navigation par satellite”).
• Si aucun équipement préalable n’est disponible et que tous les composants mécatroniques nécessaires doivent être ajoutés, les coûts s’élèvent à plus de 10 000 CHF.

Économies

Les coûts des produits phytosanitaires varient d’un peu moins de CHF 100/ha pour le maïs d’ensilage (sans trichogrammes) à environ CHF 270/ha pour le blé d’hiver et le colza et environ CHF 800/ha pour les betteraves sucrières (catalogue des marges brutes 2019 pour les cultures PER Intenso). Si les champs sont principalement rectangulaires et que le Section Control permet d’économiser 1 pour cent du budget, l’économie est de 1 à 8 CHF/ha ; si les champs sont principalement de forme irrégulière et que l’économie du budget est de 5 pour cent, l’économie est de 5 à 40 CHF/ha.

Évaluation de la gestion d’entreprise

On peut partir du principe que les investissements pour le Section Control peuvent être amortis en moyenne sur la rotation des cultures grâce aux économies de moyens réalisées dans une fourchette de 1 à 5 pour cent.

Aux économies de moyens réalisées grâce au contrôle de tronçon s’ajoutent les aspects de la réduction de la charge des conducteurs, de l’assurance qualité et de la gestion des risques, qui ne peuvent être évalués que de manière limitée en termes monétaires. Le Section Control permet d’une part d’assurer en permanence une qualité d’application élevée tout en soulageant l’opérateur, et d’autre part de minimiser le risque que les produits phytosanitaires soient appliqués en dehors des surfaces cibles et causent des dégâts dans les cours d’eau par exemple. A condition que la commande automatique des tronçons soit utilisée selon les instructions et qu’elle fonctionne sans erreur, il en résulte des avantages qui justifient un supplément de prix.

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• Lire le mode d’emploi et s’exercer aux opérations hors saison
• Veiller au montage correct des composants
• Effectuer (faire effectuer) régulièrement les mises à jour du logiciel

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La numérisation améliore l’identification des mauvaises herbes, des maladies et des ravageurs. De plus, elle permet une protection phytosanitaire spécifique à une partie de la surface avec un traitement “hotspot”, au lieu d’un traitement sur toute la surface.

Technologies clés pour la protection des plantes de demain

La commande intelligente des buses avec modélisation de la largeur d’impulsion (PWM), les systèmes de fluide avec des vitesses de régulation élevées, la commande individuelle des buses, le changement manuel et automatique des buses depuis la cabine du conducteur, la compensation des courbes et l’adaptation du débit de chaque position de buse sont des technologies clés pour une application précise et sélective des produits phytosanitaires à l’avenir.

Grâce aux nouvelles technologies, comme par exemple un système de reconnaissance des mauvaises herbes, on ne pulvérise que là où un traitement est nécessaire (application spot). Cela permet de réaliser des économies potentielles de 20 à 80% sur l’utilisation des herbicides.

En complément, une combinaison de protection phytosanitaire chimique et de mesures mécaniques telles que le hersage et le binage, ainsi que l’utilisation de systèmes de conduite parallèle (voir l’article “Systèmes de binage basés sur des capteurs” et l’article “Systèmes de conduite parallèle”) promettent une minimisation ciblée de l’utilisation d’herbicides tout en garantissant une efficacité élevée.

Les possibilités techniques d’optimisation de l’épandage sont nombreuses. Il ne faut pas sous-estimer le fait que la prise de décision avant l’épandage devient de plus en plus complexe. Il est de plus en plus rare de trouver une réponse simple à la question “Quels produits peuvent être utilisés pour quelles cultures et sur quelles surfaces, en tenant compte de quelles conditions et de quelles obligations à l’heure actuelle ? Des systèmes d’assistance numérique complets peuvent aider et soulager considérablement les personnes qui les utilisent.

Modulation de largeur d’impulsion (PWM)

La modélisation de la largeur d’impulsion est un moyen complexe et performant de contrôler le débit. Selon le fournisseur, les buses s’ouvrent et se ferment de 20 à 50 fois par seconde (20 ou 50 hertz), sans que la pression et la taille des gouttes ne changent.

Pour le débit, c’est ce qu’on appelle le “duty-cycle DC” ou la part du temps d’ouverture qui est déterminante (DC = degré d’impulsion ou degré de commande, indique une suite périodique d’impulsions).

Exemple : Si un pulvérisateur équipé de buses PWM de 20 ou 50 Hertz se déplace à quatre mètres/seconde (environ 14,4 km/h), il parcourt à chaque commutation une distance d’environ 20 ou 8 centimètres, qui ne sont pas traités avec un DC de 50 pour cent (seulement 8 cm avec un DC de 50 Hertz). Afin d’éviter tout défaut, les buses s’activent en alternance. Cela signifie que lorsque les buses 1, 3, 5, etc. s’ouvrent, les buses 2, 4, 6, etc. se ferment – et inversement.

Cartes d’application basées sur les satellites et les drones

L’application spécifique aux surfaces partielles selon des cartes préalablement établies et l’utilisation de capteurs augmentent. Cela signifie que les futurs pulvérisateurs pourront faire varier le dosage à l’intérieur de la largeur de travail, ce qui permettra de suivre la précision des cartes d’application et des capteurs en ligne. Ainsi, ce n’est plus la surface cultivée dans son ensemble qui est considérée, ou plutôt traitée, individuellement, mais chaque plante. L’attention se porte donc (à nouveau) sur l’injection directe de produits phytosanitaires dans les conduites de pulvérisation. Le mélange de pulvérisation n’est réalisé qu’en cas de besoin, sans contaminer le réservoir d’eau principal. Seule de l’eau propre est absorbée et mélangée pendant le fonctionnement. Alors que la quantité de substance active par “unité de surface cible” ne doit pas être réduite, l’unité “litres par hectare” doit être redéfinie.

Aperçu des cartes d’application basées sur les satellites et les drones

	Spot AmaSelect (© Amazone)	Teejet DynaJet (© Teejet)
Fonction	Traitement des mauvaises herbes spécifique à une partie de la surface sur la base d’images de haute précision prises par des drones d’une espèce particulière. Caméra RGB	Nouvelle technique de buses à débit régulé, sans modification de la pression et de la taille des gouttes ; alignement ISOBUS conséquent
Technique	Espacement des buses de 25 cm et commande de tronçons de 50 cm ; Buses 40-03 avec un angle de pulvérisation de 40° et une distance de la surface cible de 50 cm	Condition préalable pour des taux d’application variables (VRA) ; commande ciblée de chaque buse pour la protection phytosanitaire spécifique à la surface partielle
Remarques	Images de drones de haute précision et logiciel adapté à “AmaSelect Spot” requis	technologie PWM reconnue par le JKI* avec fréquence de commutation de 20 Hz * Institut Julius-Kühne en Allemagne, responsable des autorisations dans le domaine phytosanitaire

Application spécifique à la surface partielle basée sur une caméra

Outre le contrôle de section ou l’application de produits phytosanitaires spécifique à la surface partielle sur la base de cartes satellites ou de drones, il existe des développements basés sur la détection en temps réel des mauvaises herbes au moyen d’une caméra (sur la rampe). Outre la technique de caméra pure, une combinaison de la technique LED et de la technique de caméra est également utilisée (voir tableau ci-dessous).

Exemple

• Le système Hardy Twin Force Pulse repose sur la détection des mauvaises herbes par caméra, l’application ponctuelle adaptée à cette détection avec modélisation de la largeur d’impulsion (PWM) et l’assistance par air.
• Le Smart Sprayer (produit des partenaires de coopération Amazone, BASF et Bosch) utilise une combinaison de technologie LED et de caméra pour la capture d’images.
• Le système Exact Apply Dual de John Deere utilise un système de caméras pour la reconnaissance des mauvaises herbes et des cultures.

Avec l’application spécifique à la surface partielle et la lutte ponctuelle contre les mauvaises herbes indésirables, la problématique des quantités résiduelles incalculables se pose. C’est pourquoi cette approche n’a vraiment de sens que pour les appareils à alimentation directe, car le problème des quantités restantes disparaît alors également.

Aperçu de la technique d’application spécifique à la surface partielle basée sur la caméra

	Pulvérisateur intelligent	Concept I-Spray	Contrôle de la courbe	Pulvérisation en bande
Fonction	SmartSprayer est une méthode de détection des mauvaises herbes en temps réel. Application sur des surfaces partielles sur la base d’une détermination du seuil de dommage basée sur un logiciel. La décision d’application est prise en temps réel. (SmartSprayer : projet commun de Bosch, xarvio™ et Amazone)	Les capteurs hyperspectraux surveillent la population de plantes. Objectif : la bonne buse s’ouvre au bon moment pour traiter une zone de manière ciblée. (Concept I-Spray : concept de seringue Kuhn)	Pour maintenir le débit le plus constant possible sur toute la largeur de travail, même dans les virages, Amazone propose la fonction Curve Control pour la commande des buses AmaSelect. (Curve Control : pulvérisateurs traînés et automoteurs Amazone)	Une autre possibilité de remplacer l’application sur toute la surface par une application sur une partie de la surface est la pulvérisation en bandes par rangées. (Pulvérisation sur brûlis : Amazone AmaSelect Row)
Technique	Avec le SmartSprayer, le champ est photographié sur toute sa surface par la technique de caméra intégrée. L’éclairage actif par LED permet d’obtenir un taux de détection constant de jour comme de nuit.	Une combinaison de capteurs sur la rampe de pulvérisation et d’intelligence artificielle pour l’analyse des images permet d’ouvrir la bonne buse de manière ciblée.	AmaSelect Curve Control détermine le rayon de courbure à l’aide de capteurs et assure de manière entièrement automatique une application nettement plus régulière pendant les virages grâce au changement automatique des buses à l’intérieur de la rampe.	La condition préalable est l’utilisation de buses spéciales “SpotFan” avec un angle de pulvérisation de 40°. La distance habituelle entre les buses est de 50 cm. En option, il existe un kit de déplacement avec quatre positions de buses. Cela permet un espacement des buses de 25 cm.
Remarques	La technique phytosanitaire “traduit” la décision agronomique en une application précise. Vannes à modulation de fréquence par largeur d’impulsion, 40-03 buses espacées de 25 cm, jusqu’à 12 km/h possible.	En cours de développement. Les premières évaluations montrent qu’il est possible d’économiser jusqu’à 80 % de produits phytosanitaires en traitant de manière ciblée les plantes individuelles.	Curve Control a la possibilité de sélectionner quatre buses ou combinaisons de buses différentes pour adapter le débit d’application. Cette fonction est disponible pour les pulvérisateurs traînés et automoteurs.	Il est très important de respecter précisément la distance entre les surfaces cibles lors de la pulvérisation en bandes. Si la distance est trop grande, la bande s’élargit, si elle est trop petite, elle se rétrécit toujours.

Aspects économiques des appareils à équipement étendu

Les coûts supplémentaires pour un équipement avec modulation de largeur d’impulsion se situent dans la moyenne et s’élèvent à environ 1000 CHF par mètre de largeur de travail.

Le surcoût des rampes de pulvérisation équipées de capteurs pour un traitement ciblé spécifique à la surface partielle, par exemple pour les mauvaises herbes, est élevé. Rien que le coût d’un équipement avec des capteurs pour la reconnaissance des surfaces couvertes/non couvertes (sans reconnaissance des plantes individuelles ou des plantes cultivées et des mauvaises herbes) s’élève à environ 5000 CHF par mètre de largeur de travail. Pour un appareil phytosanitaire d’une largeur de travail de 24 mètres, les investissements augmentent de plus du double par rapport à un appareil non équipé de capteurs. Pour un amortissement, il faut des économies de moyens de l’ordre de plusieurs dizaines de pour cent. Pour les insecticides et les fongicides, un traitement spécifique à la surface partielle n’est que partiellement réalisable en raison des modèles d’infestation. Les obstacles à une utilisation rentable sont élevés.

Selon le niveau d’équipement, les versions haut de gamme des pulvérisateurs n’entrent plus en ligne de compte pour la mécanisation individuelle pour des raisons économiques, mais restent réservées aux grandes exploitations et aux entrepreneurs.

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Fournisseur de pulvérisateurs et de commandes de tronçonnement

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