Systèmes de conduite en parallèle

Aperçu

• Les systèmes de conduite parallèle conviennent à de nombreuses tâches liées aux véhicules dans les domaines du travail du sol, du semis, du contrôle des mauvaises herbes, de la protection phytosanitaire, de la fertilisation et de la récolte des cultures en surface et en ligne.
• Ils entraînent une plus grande précision de direction, soulagent le conducteur et facilitent la réalisation des travaux d’entretien lors de l’utilisation de bineuses et de pulvérisateurs à lames inférieures. La réduction du chevauchement permet d’économiser du temps, des produits phytosanitaires, des engrais et du carburant.
• Les systèmes de conduite parallèle utilisent la localisation par satellite (voir l’article “Systèmes globaux de navigation par satellite”), les ultrasons ou les caméras pour le positionnement. Les coûts varient fortement en fonction de l’étendue des fonctions, de la précision, de l’équipement préalable du tracteur et du fournisseur. Les systèmes d’aide à la conduite parallèle sont disponibles à partir d’environ CHF 1000, les systèmes d’aide à la conduite de précision simple à partir d’environ CHF 10’000 et les systèmes d’aide à la conduite parallèle automatique de précision maximale à partir d’environ CHF 20’000.
• En Suisse, environ 1300 systèmes de conduite parallèle de haute précision basés sur des satellites sont utilisés (état 2019).

Systèmes de guidage par GPS et par caméra : état de la technique et tendances (© FiBL, Agroscope, FRI)

Domaines d’application et avantages

• Lors du déchaumage avec de grandes largeurs de travail, les systèmes de conduite parallèle assurent un raccordement précis, permettent de travailler dans les plates-bandes, réduisent le chevauchement et évitent les bandes non travaillées.
• Là où les traceurs pénètrent à peine dans le sol, ne laissent pas de traces (semis mulch/direct) ou laissent des sillons trop importants, les systèmes de conduite parallèle sont la solution appropriée pour compenser ces inconvénients.
• Dans la méthode de culture Strip Till, le travail du sol se fait en bandes étroites. Les systèmes de conduite parallèle permettent de les créer avec précision. Grâce aux traces de passage mémorisées, le semis s’effectue avec précision dans la bande travaillée. Il est également possible de réaliser avec précision une pulvérisation en bande de cultures en ligne après le semis.
• Lors du semis ou de la plantation, les systèmes de conduite parallèle permettent de tracer des lignes droites. Cela permet de contrôler plus efficacement les mauvaises herbes avec des bineuses. Lorsqu’une précision particulière est requise sur les outils portés, la direction de ces outils est assurée par des systèmes de conduite parallèle séparés.
• Lors de la protection des plantes ou de l’épandage d’engrais en pré-levée et sur les prairies, les systèmes de conduite parallèle aident à maintenir la trajectoire et à la retrouver après le remplissage. Les chevauchements indésirables sont évités.
• Dans les cultures intensives telles que les cultures maraîchères, un système de planification des voies de circulation permet de définir en permanence la position des voies de circulation. La division du sol en zones de circulation et de croissance réduit l’influence négative du compactage du sol qui se produit surtout dans les zones de circulation d’entretien et de récolte.
• Il en résulte une optimisation du temps de travail, car il n’est plus nécessaire de rouler voie par voie. Ces systèmes permettent de sauter facilement des voies de circulation et de réduire ainsi le temps de manœuvre.
• Il en résulte une optimisation de l’utilisation d’intrants et d’auxiliaires, car le chevauchement réduit des largeurs de travail permet d’économiser du diesel, des produits phytosanitaires et des engrais.
• L’ergonomie est améliorée. Les systèmes de conduite parallèle soulagent notamment en cas de mauvaise visibilité, d’obscurité et de brouillard. Comme il n’y a pas d’activité de direction manuelle, la capacité de concentration est maintenue plus longtemps.
• La conception de nouveaux systèmes de culture tels que le relais-intercropping devient possible : sur le même champ, plusieurs cultures telles que les céréales et le soja sont cultivées en parallèle. Avec les systèmes de conduite parallèle, la deuxième culture est semée entre les rangs de la première.

Aperçu de la technologie

La plupart des systèmes de conduite parallèle utilisent un système global de navigation par satellite (GNSS) pour le guidage (voir l’article “Systèmes globaux de navigation par satellite”). Si le guidage doit s’orienter sur le nombre réel de plantes, comme par exemple lors du binage dans les rangées de légumes, on utilise des capteurs.

Différentes applications, différentes précisions

Selon l’application, différentes précisions de direction de ± 30 cm à ± 3 cm sont nécessaires.

Selon l’application, il faut des précisions de direction différentes.

Une précision de ± 30 cm est adaptée aux grandes largeurs de travail pour la fertilisation de fond et la fertilisation organique avec des schémas d’épandage qui se chevauchent. Pour le travail du sol (déchaumeurs à disques, cultivateurs, combinés de lit de semences) avec de grandes largeurs de travail et un raccordement précis, il faut une précision de ± 10 cm de voie à voie. Pour semer, planter et sarcler avec précision, il faut être encore plus précis. Dans ce cas, il faut des systèmes de haute précision avec une exactitude de l’ordre de ± 3 cm.

Les systèmes de guidage par satellite couvrent toutes les plages de précision, les systèmes de guidage par capteur la plage de haute précision de ± 3 cm.

Aperçu des différents travaux et des plages de précision adaptées à ceux-ci

Systèmes de conduite parallèle basés sur le satellite

Planification et utilisation des voies de circulation

Les systèmes de conduite parallèle GNSS permettent de suivre avec précision des trajectoires de départ définies au préalable. Dans la pratique, ce sont principalement les trajets rectilignes d’un point A à un point B et les trajets de contour le long de voies précédentes incurvées qui sont répandus. La création des voies de circulation peut se faire soit directement sur le terminal du tracteur par un positionnement manuel du point de départ et du point d’arrivée, soit par planification dans un logiciel sur ordinateur. Les limites de champ y servent de référence pour la voie de circulation. Les voies de circulation peuvent ensuite être transférées au terminal du tracteur et y être traitées.

Comment diriger ? Aides manuelles à la conduite parallèle, systèmes d’assistance à la conduite ou systèmes de direction automatique

On distingue les systèmes de conduite parallèle en fonction du mode de mise en œuvre de la correction de la direction : aides manuelles à la conduite parallèle, systèmes d’assistance à la direction et systèmes automatiques. Si l’on veut conduire avec précision, il faut un système avec correction de direction intégrée. Seuls les systèmes d’assistance à la direction et les systèmes automatiques sont adaptés aux travaux de précision.

Aides manuelles à la conduite parallèle indiquent sur une barre lumineuse l’ampleur de la correction que le conducteur doit apporter. Ils ne sont utilisés que pour des précisions de ± 30 cm. Le degré de décharge est faible et il n’y a pas non plus de temps supplémentaire pour effectuer d’autres tâches de contrôle. Les systèmes manuels sont souvent vendus comme des systèmes d’entrée de gamme, avec l’option d’ajouter ultérieurement une commande de direction. Ils sont utilisés pour les grandes largeurs de travail dans le travail du sol ainsi que pour l’épandage d’engrais sur les cultures et les prairies. Dotés d’une fonction de marquage, ils peuvent aussi être utilisés, par exemple, pour reprendre au bon endroit après le remplissage de l’épandeur d’engrais.

Systèmes d’assistance à la direction transforment directement l’écart de position en une correction de la direction. Dans la plupart des systèmes, le volant est commandé directement par un moteur électrique avec roue de friction ou, dans le cas d’un équipement ultérieur spécifique au fabricant, le volant de série est remplacé par un volant avec entraînement motorisé intégré. Le système de conduite parallèle peut ainsi être rapidement transformé d’un tracteur à l’autre. Il n’est pas nécessaire de l’équiper de composants de direction fixes supplémentaires. Les systèmes d’aide à la conduite ont la même fonction que les systèmes manuels, mais ils soulagent sensiblement le conducteur, qui n’a plus à se concentrer sur un affichage. Le braquage en bout de champ se fait manuellement. Comme l’intervention directe sur la direction est plus rapide que l’intervention manuelle, il est possible d’exploiter la meilleure précision des récepteurs satellites de meilleure qualité.

Systèmes de guidage automatique ont tous les composants intégrés dans le tracteur La correction de la direction est directement mise en œuvre par la soupape de direction hydraulique. Le conducteur commande le système via le terminal et les éventuels commutateurs de fonction. Les systèmes avec correction de direction intégrée ont des avantages et des inconvénients. D’une part, le conducteur a plus de capacité pour l’essentiel, car il peut se concentrer pleinement sur le travail de la machine. D’autre part, les longs battements peuvent à la rigueur entraîner une monotonie, un ennui et une tendance à l’endormissement. Étant donné qu’en cas d’obstacle dans la voie de circulation, il faut généralement l’éviter manuellement, ce point ne doit pas être négligé.

Aperçu des possibilités d’intervention sur la direction

	Aide à la direction	Assistant de direction	Automate de direction
Fonction	Une barre lumineuse ou un écran indique la piste théorique et la direction de l’écart. La direction est toutefois manuelle.	Guidage par moteur électrique au volant	Système de direction hydraulique intégré, qui effectue le mouvement de direction directement dans le système hydraulique de direction
Précision	plutôt imprécis, aide à l’orientation rudimentaire	en fonction du service de correction de ± 30 cm à ± 3 cm	en fonction du service de correction de ± 30 cm à ± 3 cm
Application	Protection phytosanitaire en pré-levée, fertilisation et déchaumage	Travail du sol, fertilisation, fauchage et protection des plantes	tous les travaux
Avantages	facile à mettre à niveau, bon marché	peut être installé ultérieurement, système automatique	grande précision, réactivité, permet la gestion des fourrières
Inconvénients	imprécis, la décharge du conducteur est faible	manque de réactivité, volant qui tourne, coût convient pour des vitesses de déplacement inférieures à 5 km/h	Coûts, mise à niveau coûteuse si le tracteur n’est pas pré-équipé

Compensation des fluctuations et de la dérive

Des capteurs d’inclinaison compensent l’influence de l’inclinaison de la pente et des mouvements fluctuants pendant la conduite. Ils maintiennent le tracteur stable et évitent la dérive vers le bas de la pente ou la conduite en ligne droite. Même si le tracteur se déplace avec précision sur un terrain vallonné, il se peut que l’outil porté ne suive pas exactement. Cela s’explique par le fait que l’antenne est généralement montée sur le tracteur et non sur l’appareil. En raison de la dynamique du système de montage, on n’obtient jamais la même précision sur l’équipement que sur la position de l’antenne.

Pour corriger cela, les machines peuvent être équipées d’un système de navigation supplémentaire. La correction de position s’effectue par le biais de coutres à disques commandables ou d’un cadre de réglage hydraulique en trois points. Pour les machines attelées, il existe des commandes de suivi qui font en sorte que l’outil se déplace directement dans la voie du tracteur.

Systèmes de conduite parallèle basés sur des capteurs

Si le guidage ne doit pas être orienté sur une trajectoire de consigne GNSS, mais sur la végétation réelle, comme par exemple lors du binage dans les rangées de légumes, les plantes doivent être palpées directement. Les capteurs permettent de se déplacer dans une plage de précision de ± 3 cm avec des moyens techniques plus simples. Les palpeurs mécaniques fonctionnent de la même manière que les palpeurs utilisés dans les becs-de-cane à maïs sur les ensileuses pour détecter les rangs. Ils peuvent être utilisés en présence d’une ligne directrice mécaniquement résistante, comme une rangée de plantes (par exemple, baies et maïs), une butte de terre ou un sillon dans le sol. Capteurs à ultrasons Balayent sans contact de grandes surfaces uniformes telles que des surfaces foliaires dans les vergers et les vignes, des andains de fourrage vert ou des sillons dans le sol. Les lignes directrices sont également obtenues par voie optique avec des caméras bidimensionnelles et tridimensionnelles. caméras numériques sont reconnues. Ces systèmes sont surtout utilisés dans les cultures maraîchères pour piloter les bineuses entre les rangs, mais ils peuvent aussi guider le tracteur.

Systèmes de conduite parallèle sans GNSS : palpeurs mécaniques de rangs dans le maïs et les salades ; reconnaissance de la voie et des plantes par ultrasons ; reconnaissance des rangs de plantes par caméra

Aspects économiques du travail

Le fait de décharger le conducteur de la conduite est particulièrement utile pour les opérations qui nécessitent de surveiller simultanément les réglages de la machine. Même dans des conditions de visibilité défavorables la nuit ou en cas de brouillard et de baisse de concentration, il est toujours possible de conduire avec précision.

Le site gains de temps lors du retournement se situent entre 1 et 8 secondes ou entre 3 et 30 pour cent, en fonction de l’opération, du rapport entre la largeur de travail et le rayon de braquage et de la forme de braquage. C’est le passage d’un demi-tour en queue d’aronde à un demi-tour avec saut de voies qui permet de réaliser les économies les plus importantes. Si le demi-tour peut être effectué en oméga avec un raccordement direct à la dernière voie de circulation, comme cela est par exemple possible pour les grandes largeurs de travail dans l’exploitation des prairies, les possibilités d’économie sont faibles. Certains systèmes de conduite parallèle offrent la possibilité d’un demi-tour automatique en combinaison avec une gestion des fourrières pour le relevage automatique des outils. Le cas échéant, l’automatisation réduit encore de quelques secondes le temps de retournement nécessaire.

En ce qui concerne chevauchement réduit on peut s’attendre à une réduction du chevauchement de 3 à 10 pour cent selon l’opération et la largeur de travail, avec des économies de moyens, de carburant et de temps de travail correspondantes.

Dans les exploitations PFLOPF (PFLOPF voir www.pflopf.ch), il y a eu une réduction maximale de 5 pour cent avec un pulvérisateur de 21 mètres. Pour une largeur de travail de 15 mètres, le pourcentage maximal était de 4,5 %. Outre un chevauchement effectivement réduit, il y avait de nombreux défauts sans système de direction et un léger chevauchement après le changement.

Les systèmes de conduite parallèle ont un effet positif très important lors de l’utilisation de la machine. l’utilisation de bineuses . Celles-ci sont conduites de manière classique avec un pilote sur la bineuse. Si l’on sème et sarcle avec un système de conduite parallèle, il n’y a pas de barreur et il est possible de rouler environ deux fois plus vite, selon la culture et les conditions d’utilisation. Le temps de travail total nécessaire est ainsi réduit d’environ un tiers et le rendement de surface lors du binage est pratiquement doublé.

Aspects de gestion d’entreprise

Les coûts d’un système de conduite parallèle par satellite varient fortement en fonction des fonctionnalités, de la précision, de l’étendue de l’équipement préalable du tracteur et du fournisseur. Les systèmes d’aide à la conduite parallèle de précision simple sont disponibles à partir d’environ CHF 1000, les systèmes d’aide à la conduite de précision simple à partir d’environ CHF 10’000 et les systèmes d’aide à la conduite parallèle automatique de précision maximale à partir d’environ CHF 20’000. A cela s’ajoutent, pour les systèmes GNSS précis, des coûts annuels pour les signaux de correction de l’ordre de CHF 600 à CHF 1500 par véhicule. Les systèmes de conduite parallèle basés sur des capteurs se situent dans une fourchette d’environ CHF 10’000 à CHF 20’000. Pour une durée d’utilisation de dix ans, le coût total annuel d’un système de conduite parallèle se situe entre 150 et 5000 CHF environ, selon le système.

En général, tous les systèmes de conduite parallèle peuvent être installés de manière modulaire sur les tracteurs existants, il n’est pas nécessaire d’en acheter un nouveau. Aujourd’hui, de nombreux tracteurs sont pré-équipés en usine pour pouvoir être facilement équipés ultérieurement de systèmes de conduite parallèle GNSS. Cela permet de réduire les coûts de mise à niveau par rapport à un tracteur non prééquipé.

En Suisse, les économies de moyens, de carburant et de temps de travail dues à un moindre chevauchement permettent d’économiser environ 15 CHF par hectare de surface cultivée et par an dans la culture céréalière Intenso et environ 10 CHF par hectare de surface cultivée et par an dans la gestion intensive des prairies. Il convient de noter que pour obtenir ces effets, le système de conduite parallèle ne doit être utilisé en grandes cultures que pour le semis (un seul passage), alors qu’en prairies, il doit être utilisé pour tous les passages (plus de 20 passages selon le nombre de coupes). Dans les structures suisses, c’est donc dans les grandes cultures qu’il est le plus facile de réaliser des économies. Si le semis est effectué par l’entrepreneur, l’agriculteur peut réaliser des économies lors de la fertilisation et de la protection phytosanitaire sur les allées d’entretien aménagées avec précision, même sans utiliser de systèmes de conduite parallèle. Si les pratiques culturales peuvent être repensées en intégrant, par exemple, le travail en bandes Strip Till, des économies supplémentaires peuvent être réalisées.

L’utilisation nécessaire des surfaces varie, selon le système, entre bien moins de cent et plusieurs centaines d’hectares. Pour les appareils les moins chers, la décision d’achat se justifie sans doute surtout par le gain de confort. Pour les plus chers, l’utilisation est rentable si le taux d’occupation des surfaces est élevé, comme c’est le cas par exemple pour les entrepreneurs ou dans la culture maraîchère.

Surfaces nécessaires pour une utilisation rentable des systèmes de conduite parallèle par satellite dans les grandes cultures

Recommandations d’action pour une utilisation optimisée des systèmes de conduite parallèle

• Lire le mode d’emploi et s’exercer aux opérations hors saison
• veiller au montage correct des composants, en particulier du récepteur, des capteurs d’inclinaison et d’angle de braquage
• Définir un système cohérent pour la dénomination des lignes de trace, des champs, des exploitations et des clients et l’appliquer de manière conséquente (majuscules/minuscules, trémas, chiffres)
• Sauvegarder régulièrement les données
• Effectuer (faire effectuer) régulièrement les mises à jour du logiciel
• Veiller à une pression uniforme des pneus à gauche et à droite, à la même hauteur des points d’attelage sur les bras inférieurs et à la position droite des outils attelés derrière le tracteur.
• Calibrer le système après chaque changement d’appareil attaché

Perspectives de développement

Les systèmes de conduite parallèle sont la base d’une rationalisation plus poussée dans l’agriculture. Ces dernières années, de nombreux développements ont été présentés, qui donnent des impulsions, par exemple en ce qui concerne l’économie de temps de travail, la réduction de la pollution du sol lors des passages et l’organisation écologique de la protection phytosanitaire. Voici quelques exemples qui montrent ce qui est possible :

Guide Connect : avec le système Guide Connect, deux tracteurs sont commandés par un seul conducteur. Le premier tracteur habité est suivi par le second, couplé électroniquement et se déplaçant de manière autonome. L’étape suivante est celle des tracteurs entièrement autonomes qui, par exemple dans les cultures spéciales comme l’arboriculture, doivent effectuer de manière automatisée les travaux d’entretien récurrents comme la protection des plantes et le paillage.

Bonirob, un robot de terrain mobile, montre les possibilités de travaux d’entretien automatisés, basés sur les plantes individuelles, de la fertilisation au contrôle mécanique des mauvaises herbes en passant par la protection des plantes.

Xaver : des robots mobiles travaillant en essaim doivent effectuer le travail efficacement, 24 heures sur 24, en ménageant le sol.

Fournisseur de systèmes de conduite parallèle

Il existe un grand nombre de fournisseurs de systèmes de conduite parallèle. Le choix de systèmes professionnels et les possibilités de composer des solutions spécifiques à l’entreprise ne cessent de s’élargir. Des fonctionnalités telles que la documentation via le terminal, l’accès à distance du technicien de service aux réglages du système de conduite parallèle, l’intégration de la commande dans le terminal ISOBUS, la combinaison avec une commande de tronçons du pulvérisateur ou des capteurs supplémentaires mécaniques ou à base d’ultrasons pour une orientation directe sur la culture complètent l’offre.

Les principaux fournisseurs de systèmes de conduite parallèle et des éventuels signaux de correction nécessaires en Suisse sont (état 2019) :

Vous trouverez de plus amples informations sur le sujet auprès du Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft KTBL et de la Deutsche Landwirtschafts-Gesellschaft DLG. Les revues spécialisées en technique agricole publient régulièrement des comparaisons de systèmes de conduite parallèle.

Références

• Agroscope-Transfer 130 (2016) : Contrôle de précision des adventices dans les cultures en ligne
• Fiche technique DLG 388 (2013) : Systèmes de positionnement par satellite (GNSS) dans l’agriculture
• Rapport ART 756 (2012) : Avantages des systèmes de guidage automatique
• Dépliant ACW (2011) : Systèmes de guidage par satellite dans la culture des légumes de plein champ
• Rapport ART 659 (2006) : Systèmes de conduite parallèle pour tracteurs