Monitoring micro-agriculture

I. Introduction

Objectif du projet

Ce projet propose la mise au point et la définition d'un kit grand public et bon marché pour le monitoring en micro-agriculture, que ce soit les bacs urbains d'Incroyables Comestibles, l'agriculture sur balcon ou terrasse ou la culture d'intérieur, essentiellement en milieu urbain. Ce projet se situe à la croisée des chemins des enjeux de nutrition saine, d'indépendance alimentaire et de raccourcissement des chaînes d'approvisionnement, tant sur un plan individuel que sur un plan collectif.

Description du projet

La serre miniature connectée Modu’TSErre ou ModuPot'se sera conçue pour faciliter la culture hydroponique en milieu urbain.
Elle offrira certains aspects tels que :

   - un environnement contrôlé pour la croissance des plantes. 

   - un système modulaire permettant différentes configurations en fonction des besoins de l'utilisateur. 

   - une automatisation et optimisation de la croissance des plantes.

II. Analyse des technologies existantes

Structures de serres

• Matériaux

   - Aluminium
   - Bois
   - Plastique

• Avantages et inconvénients

   - Aluminium: Léger, modulable, durable mais plus cher
   - Bois: Écologique, esthétique, mais moins résistant aux intempéries
   - Plastique: Bon marché, léger, mais moins durable et moins écologique

Systèmes de gestion automatique

• Cartes électroniques

   - Arduino
   - Raspberry PI
   - Carte propriétaire 

• Avantages et inconvénients

   - Arduino: Simple à utiliser, large choix de capteurs disponible et abordables
   - Raspberry PI: Plus puissant, mais moins abordable
   - Carte propriétaire: L'utilisation de ce type de carte va à l'encontre même de l'objectif de notre projet

Systèmes logistique de la serre

• Types de systèmes

   - Hydroponique
   - Aéroponique
   - Aquaponique

• Avantages et inconvénients:

   - Hydroponique: Economise l'eau, facile à mettre en place
   - Aéroponique: Offre une meilleure croissance des plantes mais plus complexe
   - Aquaponique : Offre un écosystème encore plus riche mais extrêmement plus complexe

Exemples concrets

• Autopot complet

   - Avantages: remplit correctement certaines fonctions demandés (sans électricité !), modulable 
   - Inconvénients: Système très onéreux, peu pratique, ne remplit pas le rôle de serre, trop grand pour le cas d'utilisation demandé, pas d'automatisation

• iDOO Jardin Intérieur

   - Avantages: remplit correctement beaucoup de fonctionnalités demandés, design, dispose d'une application, prix convenable
   - Inconvénients: Pas modulable, pas d'open source, utilisation de plastique, exclusivement pour l'intérieur, ne remplit pas le rôle de serre

III. Les défis à surmonter et nos solutions

Comme vu précédemment avec les exemples précédents, les solutions proposées ne sont pas satisfaisantes pour répondre à notre problématique. En effet, les différents défis qui constituent notre problématique sont nombreux :

• Les défis

   1) Les matériaux et les composants peuvent être onéreux.
   2) Rendre la serre la plus modulable possible.
   3) Proposer une solution très facilement réparable.
   4) Proposer une solution durable et scalable dans le temps.
   5) Assurer une rétrocompatibilité entre le code et les différents composants.
   6) Minimiser au maximum l'empreinte carbone de notre solution. (Consommation d'eau / d'électricité, production des matériaux...)
   7) Assurer une réelle utilité à cette serre (i.e. production de culture non-négligeable) afin d'assurer un premier pas vers l'indépendance alimentaire.

• Nos solutions

   1) En privilégiant des matériaux peu chers voir même des matériaux de récupération. (les profilés sont plutôt bons marché et une couverture en plastique / plexiglas est convenable)
      Pour ce qui est des composants, privilégier l'occasion voir même réparer des composants.

   2) Le choix de l'utilisation des profilés permet d'avoir une grande modularité du projet.

   3) Les matériaux / composants sont facilement trouvables et le fait de devoir assembler la serre nous-même permet d'assurer une grande réparabilité du projet.

   4) Le choix de profilés en aluminium et de plexiglas / plastique pour la couverture permet d'assurer une grande durabilité.
      On peut de même envisager que cette serre miniature soit vu avec de plus grandes échelles ! 

   5) Ce défi est de taille, c'est pourquoi il est essentiel de directement intégrer cet aspect lors du développement du logiciel. 

   6) En choisissant des matériaux recyclables, réutilisés et des composants d'occasion (par exemple) il sera possible de minimiser l'empreinte carbone de notre serre.

   7) Ce défi est le plus important de tous, il faut avant tout que cette serre ne soit pas un simple gadget, mais bien un moyen d'assurer une certaine indépendance alimentaire !
      Pour ce défi, la solution n'est pas encore établie et doit être très clairement étudiée.

Besoins en matériel

Structure de la serre

• Profilés aluminium pour le cadre

   - 20x20mm de longueur variable (à voir selon les modèles: 50cm, 1m...) 

   - Raccords de fixation compatible avec les profilés (cubique pour les angles, en ligne pour un agrandissement du cadre)

   - Profilés d'encadrement pour insérer les cadres en plexiglas

   - Avantages:

           - Prix assez bas (voir 1) 

           - Possibilité de faire évoluer la structure avec d'autres profilés plutôt que devoir acheter un autre modèle

• 

  Profilé Utilisé

• 

  Raccords d'assemblages dans les coins

• 

  Connecteurs pour agrandir la serre

• Vitres en plexiglas ou en plastique (recyclé ?)

   - Dimensions variables selon le montage souhaité mais toutes disponibles (voir 2)

   - Assez cher si en plexiglas

Gestion automatique de la serre

• Carte(s) Arduino
• Capteurs

   - Hygromètre 

   - Photosensible 

   - Thermomètre

Système logistique de la serre

• Lampe(s) LED et Lampe(s) Chauffante(s)

• Système d'apport en nutriments pour la culture hydroponique:

   - Petit tuyau en plastique (recyclé ?)

   - Pompe 

   - Système d'irrigation goutte-à-goutte

   - Réservoir facilement accessible pour le remplissage de l'eau et des nutriments

Autres matériels divers

• Pot en terre ou plastique recyclé
• Terreau
• Graines
• Attache pour pots

Liens extérieurs

1 - https://www.systeal.com/fr/568-systeme-6-mm
2 - https://www.systeal.com/fr/plaques-plexiglas-pmma/662-plexiglas-coule-transparent-incolore-epaisseur-3-mm.html
3 - https://fr.wikipedia.org/wiki/Hydroponie
4 - https://fr.wikipedia.org/wiki/A%C3%A9roponie
5 - https://fr.wikipedia.org/wiki/Aquaponie