Vu la hausse du carburant conjuguée à la mécanisation croissante de l’agriculture wallonne, les acteurs du monde agricole considère la diminution de la consommation de carburant comme un levier important pour maintenir les marges et la compétitivité tout en répondant aux considérations environnementales. L’hétérogénéité et la complexité propre à l’agriculture complique fortement l’étude des consommations en carburant. De plus, l’insouciance énergétique du milieu a conduit à une mauvaise connaissance de la thématique et un manque de remise en question. La recherche, les conseillers, manquent de réponses techniques pour aider l’agriculture wallonne efficacement. Ce projet propose de transformer les tracteurs en laboratoire et en outil de récolte de données à l’aide des avancées technologiques bus CAN et GPS. L’analyse de ces données permettra de répondre aux attentes du secteur, tel que la caractérisation de la consommation à différentes échelles (exploitation, chantier…) et la production de stratégies efficaces et adaptées pour diminuer la consommation.
Contexte
L’optimisation de l’utilisation des machines agricoles est un des thèmes de recherche majeur de l’U8 du CRA-W. Les nombreux essais de terrain et de laboratoire (au banc d’essai tracteur normalisé notamment) réalisés ont permis l’acquisition d’un savoir-faire important. L’unité a travaillé notamment sur deux projets (Efficient 20 et Optenerges) visant à réduire la consommation énergétique de groupes pilotes d’agriculteurs. Il en ressort que l’influence du poste carburant sur leurs activités est une préoccupation croissante. D’autre part, les résultats actuellement disponibles relatifs à la consommation sont difficilement transférables au monde agricole en l’état.
Ce projet vise donc à donner des réponses ciblées et une aide à l’optimisation de l’utilisation du carburant dans la mécanisation agricole wallonne afin de répondre aux objectifs énergétiques de l’Europe, via l’expérimentation d’un système de monitoring et d’analyse de l’intrant carburant.
Selon les premières estimations du projet Efficient20, une réduction de consommation de carburant de l’ordre de 20% est envisageable pour les tracteurs agricoles en adoptant un mode de conduite adapté. Cependant, le peu de recherches sur les consommations étudient un nombre limité de paramètres et leurs résultats sont rarement comparables. La majorité des travaux réalisés avec le tracteur n’a pas encore été étudiée.
L’explosion de la technologie « bus CAN » (Controller Area Network) et sa standardisation sur les tracteurs de moyenne à forte puissance constituent un gisement très important de données sur la consommation et les paramètres l’influençant. Cependant, elle n’a pas encore été valorisée par la recherche.
L’association des données issues du bus CAN à la technologie GPS ouvrirait de nouvelles perspectives pour leurs interprétations et leurs spatialisations. De plus elle permettrait une contextualisation des données (consommation totale relative à un type de culture donné ou encore la cartographie des efforts du moteur sur une parcelle…) permettant une analyse plus poussée.
Il semble donc qu’ils existent des solutions techniques qui, alliées à des concepts TIC (Technologies de l’Information et de la Communication), permettent de pallier aux lacunes des études précédentes.
Objectifs
Vu la hausse du carburant conjuguée à la mécanisation croissante de l’agriculture wallonne, les acteurs du monde agricole considèrent la diminution de la consommation de carburant comme un levier important pour maintenir les marges et la compétitivité tout en répondant aux considérations environnementales. L’hétérogénéité et la complexité propre à l’agriculture complique fortement l’étude des consommations en carburant. De plus, l’insouciance énergétique du milieu a conduit à une mauvaise connaissance de la thématique et un manque de remise en question. La recherche, les conseillers, manquent de réponses techniques pour aider l’agriculture wallonne efficacement. Ce projet propose de transformer les tracteurs en laboratoire et en outil de récolte de données à l’aide des avancées technologiques bus CAN et GPS. L’analyse de ces données permettra de répondre aux attentes du secteur, tel que la caractérisation de la consommation à différentes échelles (exploitation, chantier…) et la production de stratégies efficaces et adaptées pour diminuer la consommation.
Lors de cette première biennale, le système d’acquisition des données ainsi que le protocole d’analyse seront mis au point, calibrés et validés.
Description des tâches
2014-2016
WP1: Approfondissement de l’état de l'art
Des recherches documentaires doivent encore être réalisées afin d'approfondir l’étude des différents TPMS de type bus CAN. Une attention particulière sera portée sur le format, le nombre et le type de données sortantes, leur précision et leur protocole de transmission en vue de juger de l’homogénéité et de l’amélioration de la compatibilité des systèmes.
WP2: Choix et mesure des indicateurs
Le terme "indicateur", regroupe l’ensemble des paramètres ayant un impact direct ou indirect sur la consommation et qui permettront d’en étudier la variabilité.
Le recensement des indicateurs les plus pertinents se basera sur la littérature par l’analyse des modèles de calcul de consommation les plus satisfaisant, les références internationales en la matière et la bibliographie scientifique, mais également sur des résultats déjà obtenus au banc d'essais moteur du CRA-W. Les limitations techniques de l’obtention des indicateurs seront fournies au niveau du WP1.
Un système d'acquisition des indicateurs sera mis au point sur deux tracteurs récents via l'optimisation de l'utilisation des sorties bus CAN et l'ajout d'antenne GPS.
La précision de la mesure des indicateurs doit être vérifiée, et le cas échéant, calibrée.
Les données sortantes seront comparées à des mesures effectuées par l’intermédiaire de méthodes de références existantes. Pratiquement, une partie des mesures seront calibrées au banc d'essai
WP3: Mise au point de la chaîne de transfert et d'analyse des informations
Avant de pouvoir utiliser les mesures, celles-ci doivent passer par plusieurs processus successifs permettant leur enregistrement, transfert, stockage, lecture, validation et ségrégation. Une attention particulière sera donnée à la standardisation des informations, afin de permettre un éventuel transfert du système sur d’autres tracteurs.
Cette tâche concerne entre autres le développement d’un module chargé de l’enregistrement et du transfert des données sortantes du bus CAN.
La base de données, alimentée par les mesures du tracteur (bus CAN, capteurs, GPS) et les informations extérieures telles que le type d’exploitation ou le parcellaire, sera construite selon une architecture de type Access qui permettra de relier les données entre elles.
WP4: Validation du système d'acquisition, de transfert et d'analyse
Le système développé sera testé en situation contrôlée à partir des deux tracteurs équipés. Il s’agira d’évaluer sa capacité à acquérir les indicateurs dans des situations contrastées, pour des essais de complexité croissante, jusqu’aux applications réelles d’une exploitation.
217-2018
WP1: Modélisation de la ségrégation des activités
WP1.1: Détermination et caractérisation des activités principales du tracteur. WP1.2: Confrontation des modèles de ségrégations des activités aux enregistrements et essais de références, calibration et validation des modèles. WP1.3: Implémentation des modèles dans la base de données.
WP2: Passage au banc moteur à charge partiel et estimation des demandes en puissances des outils (CAN)
La confrontation des deux sources (données CAN pour l’outil et banc moteur pour le tracteur) permettra de juger de l’adéquation tracteur/outil pour l’activité concerné.
WP3 : pour chaque activité, détermination d’un modèle de calcul des réductions possible sur base d’un enregistrement
Sur base des WP précédents, il sera possible d’attribuer une sélection de solutions d’économies pertinentes pour chaque activité. Cette sélection s’effectuera parmi la gamme des solutions connues (1ière biennale) par combinaison de trois concepts.
- Diminuer la demande de puissance au maximum
- Augmenter le rendement de travail au maximum
- Ajuster l’offre de puissance du moteur au plus juste sur base du WP4
WP4 : amélioration de l’automatisation du transfert des données et ouverture à l’acquisition d’image
Le projet testera un enregistreur équipé d’une antenne 3G dont les enregistrements seront envoyés directement sur une plateforme logiciel ou un serveur. Ce même enregistreur permettra le raccordement d’une caméra de type « webcam » afin de mettre en œuvre le WP2.
Résultats attendus
L’objectif du projet est d’étudier les voies d’amélioration de l’efficience énergétique des tracteurs agricoles, sur base de la valorisation des données générées automatiquement (quelle que soit l'activité) par les chaînes de mesure embarquées et disponibles à la sortie des bus CAN.
2014-2016. Le système d’acquisition des données ainsi que le protocole d’analyse seront mis au point, calibrés et validés:
- Synthèse sur les systèmes de mesures embarqués
- Revue des indicateurs impactant la consommation
- Protocole de calibration des mesures
- Système d'enregistrement, base de données et outil de traitement des données
- Validation du système en conditions contrôlées
2017-2018. Un outil complet (matériel et logiciel) d’audit énergétique de la mécanisation agricole des exploitations wallonnes:
- Modèles de ségrégation des activités
- Outil de calcul de bilans et de comparaisons
- Méthode de cartographie des moteurs
- Outil d'audit énergétique de la mécanisation agricole
Contribution
Au sein du CRA-W, L’unité Systèmes agraires, Territoires et Technologies de l’information mobilisera son expertise pour la mise au point de la base de donnée. Une étroite collaboration avec l’Unité Fertilité des sols et protection des eaux, en charge du domaine expérimental du CRA-W et des machines agricoles s’y rapportant, sera organisée pour permettre l’installation du système de mesure sur les tracteurs et la réalisation des tests et essais.
La réalisation du projet nécessitera également un échange d’informations avec les importateurs et marchands de tracteurs agricoles.
Financement
- SPW - DGO3 - Direction de la Recherche et du Développement
