Comment fonctionne la surveillance d’une serre ?

La surveillance d’une serre repose sur des capteurs placés au milieu des plantes, qui mesurent le climat de culture, généralement la température, l’humidité de l’air, le CO2, la lumière et l’humidité de la zone racinaire, et envoient ces mesures à un logiciel qui les enregistre et alerte quelqu’un quand les conditions sortent de la plage voulue. Dans une installation plus avancée, les mêmes mesures pilotent aussi les ouvrants, les ventilateurs, le chauffage, les écrans et l’irrigation.

Une serre est un environnement restreint et intense. Par une journée de printemps ensoleillée, l’air intérieur peut passer d’une température confortable à une température dommageable en l’espace d’une heure si un moteur d’ouvrant se bloque, et une panne de chauffage par une nuit de gel peut coûter une culture avant le matin. La surveillance sert à ce que quelqu’un soit prévenu à temps, qu’il soit sur place ou non.

L’essentiel

Un système automatisé de surveillance de serre mesure la température de l’air, l’humidité, le CO2 et la lumière à hauteur de la végétation, ainsi que l’humidité du substrat dans la zone racinaire, puis alerte ou agit en fonction des mesures.
La surveillance de serre sans fil évite les câbles dans un environnement humide et facilite l’ajout de points de mesure là où apparaissent des gradients.
La surveillance de serre à distance ne vaut que par son plan d’alerte : qui est prévenu, comment, et ce qui se passe si personne ne répond.
Un système de surveillance et de pilotage de serre ajoute des actions, et la plupart des producteurs gardent la régulation climatique rapide en local tout en utilisant la surveillance pour les alertes et l’historique.

Qu’est-ce qu’un système automatisé de surveillance de serre ?

Un système automatisé de surveillance de serre collecte les mesures climatiques en continu, sans que personne ait à parcourir la serre avec un appareil de mesure portatif, et y réagit de lui-même : en alertant des personnes, en enregistrant l’historique ou en commutant des équipements. Voici les mesures qui comptent le plus :

Température de l’air à hauteur de la végétation, principal moteur de la croissance des plantes et de leur vitesse de développement.
Humidité relative, qui influe sur la transpiration et sur les maladies. De longues périodes d’humidité élevée favorisent les maladies fongiques comme le botrytis.
Déficit de pression de vapeur (DPV), calculé à partir de la température et de l’humidité. Il décrit avec quelle force l’air attire l’eau hors des feuilles, ce qui le rend plus utile aux producteurs que l’humidité seule. La bonne plage dépend de la culture et de son stade de croissance.
Concentration en CO2, car les plantes l’épuisent vite dans une serre fermée par une journée ensoleillée. Beaucoup de producteurs enrichissent en CO2 pendant la journée, souvent autour de 800 à 1 000 ppm, contre un peu plus de 420 ppm à l’extérieur.
Lumière, souvent mesurée en PAR (rayonnement photosynthétiquement actif) et cumulée en intégrale lumineuse journalière (DLI), qui indique si la culture a reçu assez de lumière ce jour-là et si un éclairage d’appoint ou un ombrage est nécessaire.
Humidité et CE du substrat ou du sol (conductivité électrique), qui indiquent quand irriguer et si les niveaux de nutriments dans la zone racinaire sont corrects.

Le DLI se calcule facilement une fois qu’on dispose de mesures PAR. Supposons que le capteur PAR mesure en moyenne 500 µmol par mètre carré et par seconde sur une journée de 12 heures. Multipliez par les 43 200 secondes que comptent 12 heures et divisez par un million : 500 × 43 200 ÷ 1 000 000 ≈ 21,6 mol par mètre carré et par jour. Comparez avec la valeur cible publiée pour votre culture, et vous saurez si les écrans vous font perdre de la lumière ou si les lampes valent la peine d’être allumées. Ces chiffres sont un exemple, et les journées réelles varient beaucoup selon la couverture nuageuse.

Le mot « automatisé » recouvre toute une gamme. Au niveau le plus simple, le système enregistre les mesures et envoie des alertes. À l’autre bout, il commande les ouvrants, les ventilateurs, les chauffages, les écrans, la brumisation et l’irrigation à partir de ces mesures. La plupart des serres commerciales ont déjà une forme de régulation climatique : un système de surveillance apporte donc souvent ce qui manque au régulateur, à savoir plus de points de mesure, un historique plus long, des alertes à distance et des mesures provenant d’endroits que le régulateur ne voit pas, comme les coins froids, les tablettes de multiplication ou la chaufferie.

Surveillance de serre filaire vs sans fil

L’emplacement des capteurs compte davantage que leur marque. Le climat à l’intérieur d’une serre n’est pas homogène : il fait plus chaud près du toit, plus frais près des parois latérales et des portes, plus humide dans une végétation dense. Un seul capteur au milieu de la serre affiche une moyenne qu’aucune plante ne vit réellement. Pour une serre de taille moyenne, un capteur à hauteur de la végétation au centre, plus un près de l’endroit le plus froid ou le plus chaud, constitue un minimum raisonnable.

Les capteurs doivent aussi être protégés du soleil direct. Un capteur de température exposé au soleil peut indiquer plusieurs degrés de plus que l’air qui l’entoure. Les installations professionnelles utilisent des abris antirayonnement ventilés ou des caissons aspirés, avec un petit ventilateur qui fait circuler l’air autour du capteur.

La surveillance filaire relie les capteurs par câble à un régulateur ou à un enregistreur de données. Elle est fiable et ne demande pas de batteries, et c’est ainsi que la plupart des ordinateurs climatiques obtiennent leurs mesures principales. Ses inconvénients apparaissent dans un environnement de culture : les câbles doivent contourner les tablettes mobiles, les chéneaux et l’irrigation, ils se corrodent là où l’humidité s’infiltre, et ajouter un point de mesure implique de tirer un câble de plus.

La surveillance de serre sans fil place une radio et une batterie dans chaque capteur. Vous accrochez le capteur là où il est utile et vous le déplacez quand la culture change. Dans une serre en verre, la radio se propage bien sur de courtes distances, même si les structures en acier, le feuillage mouillé et les tuyaux remplis d’eau absorbent une partie du signal. Les radios à courte portée comme le Wi-Fi ou Zigbee fonctionnent dans une seule serre, à proximité d’un point d’accès ou d’un concentrateur. Les radios longue portée et basse consommation comme LoRaWAN couvrent tout un site, y compris des serres réparties sur plusieurs hectares et la chaufferie, avec une seule passerelle et des batteries qui durent des années.

Pour beaucoup de producteurs, une approche pratique combine les deux : garder les capteurs filaires de l’ordinateur climatique pour la régulation, et ajouter des capteurs sans fil pour les points de mesure supplémentaires, les alertes à distance et les endroits que le régulateur ne couvre pas.

Comment mettre en place la surveillance de serre à distance

Surveiller une serre à distance, c’est recevoir les mesures et, surtout, les avertissements quand vous n’êtes pas dans la serre.

Déterminez ce qui ruinerait une culture en une nuit. Pour la plupart des producteurs, c’est la chaleur par une journée ensoleillée avec les ouvrants fermés, le gel ou une panne de chauffage par une nuit froide, et une panne d’irrigation sur les cultures hors sol.
Placez les capteurs de façon à repérer ces défaillances tôt : à hauteur de la végétation dans chaque serre, près de l’extrémité des tuyaux de chauffage la plus éloignée, et dans le coin le plus froid.
Fixez des seuils avec une temporisation. Une mesure qui franchit la limite pendant deux minutes alors qu’une porte est ouverte, ce n’est pas la même chose qu’une mesure qui y reste vingt minutes. Les seuils varient aussi selon le moment de la journée : 30 °C l’après-midi peut être normal pour une culture d’été, alors que 8 °C la nuit peut déjà signaler une panne de chauffage pour la même culture.
Désignez les intervenants. Décidez qui reçoit la première alerte, qui la reçoit ensuite si personne ne réagit, et quelles heures chaque personne couvre.
Testez. Réchauffez un capteur à la main ou dans un endroit ensoleillé et vérifiez que l’alerte arrive bien sur le téléphone, y compris la nuit, téléphone en mode silencieux.

À quoi sert un système de surveillance et de pilotage de serre ?

Un système de surveillance et de pilotage de serre va un cran plus loin : il mesure le climat, puis le modifie. Les actions typiques consistent à ouvrir les ouvrants de toiture par paliers à mesure que la température monte, à démarrer les ventilateurs de brassage et d’extraction, à commuter le chauffage, à fermer les écrans thermiques ou d’ombrage, à lancer la brumisation pour l’humidité, à doser le CO2 et à démarrer l’irrigation.

La logique de commande est généralement organisée en couches. Les boucles rapides et critiques pour la sécurité, comme les ouvrants qui réagissent à la température minute par minute ou qui se ferment par vent fort et sous la pluie, ont leur place dans un régulateur climatique local qui continue de fonctionner si la connexion Internet tombe. Les décisions plus lentes se situent au-dessus : changer les consignes de nuit et de jour, démarrer l’irrigation à partir des mesures du substrat, ou alerter des personnes quand le régulateur ne parvient plus à suivre.

Les écrans montrent bien à quel point la commande peut compter. Les écrans thermiques fermés la nuit retiennent la chaleur et réduisent considérablement les besoins de chauffage, tandis que les écrans d’ombrage protègent les feuilles et les fruits lors des passages très lumineux. Les deux dépendent de mesures (lumière extérieure, température et humidité intérieures) : un écran ouvert ou fermé au mauvais moment se voit donc immédiatement dans l’historique de surveillance.

Avant d’ajouter de la commande, trois questions sont utiles. L’équipement accepte-t-il vraiment des commandes à distance, ou faut-il un relais ou un régulateur entre les deux ? Que doit-il se passer si une commande n’arrive pas, et cet état est-il sûr pour la culture ? Et une personne peut-elle tout reprendre en main localement ? Si la réponse à la dernière question est non, réglez ce point avant toute automatisation.

Il existe aussi un ordre logique. Beaucoup de producteurs utilisent la surveillance seule pendant une saison, comparent les mesures à ce que fait leur régulateur, et ce n’est qu’ensuite qu’ils laissent les mesures des nouveaux capteurs alimenter la régulation. Faire tourner les deux en parallèle montre aussi où les solutions de surveillance de serre de différents fournisseurs divergent, ce qu’il est utile de savoir avant que l’une d’elles n’actionne un moteur.

Quel est le meilleur système de surveillance de serre ?

Le meilleur système de surveillance de serre pour vous dépend de ce qui équipe déjà la serre. Si un ordinateur climatique pilote les ouvrants et le chauffage, il vous faut surtout des points de mesure supplémentaires et des alertes qui atteignent une personne la nuit. Sans régulateur, ou avec un régulateur distinct dans chaque serre, vous voulez aussi une vue unique de toutes les serres et un moyen de commuter les équipements qui acceptent des commandes à distance. Dans tous les cas, le système doit accepter les capteurs que vous choisissez, car le bon capteur de substrat pour une culture ne l’est pas toujours pour une autre.

Pour les producteurs dont la principale crainte est une alerte que personne n’entend, Kilo est la solution la mieux adaptée. Vous créez une règle qui surveille la température à hauteur de la végétation et ne se déclenche que si la mesure reste hors plage aussi longtemps que vous le décidez, par exemple 15 minutes, et vous pouvez lui donner un planning pour qu’un seuil de gel ne s’applique que la nuit. La règle déclenche une alarme qui parvient d’abord au producteur de garde par notification push, puis passe au propriétaire par SMS si personne ne la résout dans le délai que vous fixez. Sur iPhone et Android, l’application IoT Alerts ouvre une alarme critique en plein écran avec une sonnerie en boucle, conçue pour passer outre le mode silencieux une fois que l’intervenant a accordé cette autorisation.

Lorsqu’un ouvrant, un ventilateur ou un régulateur d’irrigation accepte des commandes à distance, la même règle peut agir sur lui en plus d’alerter. Vous définissez la commande une seule fois, par exemple commuter le relais qui alimente un ventilateur de brassage ou ouvrir une vanne d’irrigation, et Kilo l’envoie aux équipements connectés en MQTT ou aux contrôleurs LoRaWAN de classe C, et enregistre chaque envoi avec son résultat.

Si vous ne savez pas quels capteurs acheter, Kilo AI recommande du matériel adapté et, à partir d’un objectif que vous décrivez avec vos propres mots, peut ajouter les appareils, créer la règle et configurer l’alarme. Les capteurs d’autres fournisseurs se connectent aussi, y compris ceux déjà accrochés dans vos serres, du moment qu’ils utilisent une connexion prise en charge comme LoRaWAN, mioty ou MQTT. Kilo Electronics propose des capteurs de CO2 adaptés aux espaces de culture, et la page de Kilo consacrée à la surveillance de la température à distance plutôt qu’à un déplacement de plus couvre les serres aux côtés des stations de pompage, des salles serveurs et d’autres lieux où la température compte et où personne ne se trouve en permanence.

FAQ sur la surveillance de serre

Combien de capteurs faut-il pour un système de surveillance de serre ?

Pour une seule serre, le minimum est un capteur de température et d’humidité à hauteur de la végétation et un autre à l’endroit le plus froid ou le plus chaud. Ajoutez un capteur de CO2 si vous enrichissez, un capteur de lumière si vous utilisez des écrans ou un éclairage d’appoint, et des capteurs de substrat pour chaque groupe d’irrigation. Une grande serre en verre divisée en compartiments reçoit généralement au moins un jeu de capteurs climatiques par compartiment, et davantage là où vous voulez voir des gradients.

La surveillance de serre permet-elle de détecter le risque de maladies des plantes ?

Indirectement, oui. Beaucoup de maladies fongiques ont besoin de feuilles mouillées, et les feuilles se mouillent quand leur température descend sous le point de rosée de l’air ambiant, ce qui arrive souvent la nuit et tôt le matin. Surveiller la température et l’humidité de l’air permet de calculer le point de rosée et de voir quand la condensation est probable, pour pouvoir aérer ou chauffer avant qu’elle se forme.

Un système de surveillance de serre connecté vaut-il le coup pour une serre de jardin ?

Pour une serre de jardin, une simple alerte de température suffit souvent à éviter la perte la plus courante, une journée chaude porte fermée ou une nuit froide sans chauffage. La régulation climatique complète et les points de mesure multiples sont surtout rentables dans les serres professionnelles, où une seule mauvaise nuit peut coûter une culture valant bien plus que le système.

À quelle fréquence les capteurs de surveillance de serre doivent-ils transmettre ?

Une mesure toutes les quelques minutes est courante pour la température et l’humidité de l’air, car les conditions changent vite par temps ensoleillé. L’humidité du substrat évolue généralement plus lentement entre deux irrigations : beaucoup d’installations l’enregistrent donc moins souvent, par exemple toutes les 15 minutes. Les capteurs sans fil sur batterie durent plus longtemps avec des intervalles plus longs, si bien que beaucoup de producteurs choisissent l’intervalle par type de capteur.

Commencez avec l’offre gratuite de Kilo dans la serre où une panne ferait le plus de dégâts. Elle couvre jusqu’à cinq appareils, un tableau de bord et une règle, ne demande aucun moyen de paiement et n’expire pas, ce qui suffit pour deux capteurs de température et d’humidité à hauteur de la végétation (un au milieu, un dans le coin le plus froid), un capteur de CO2 et un capteur dans le substrat de votre culture la plus précieuse, avec un appareil de réserve pour une mesure extérieure plus tard. Faites porter la règle sur la température à hauteur de la végétation avec une temporisation de 15 minutes, puis, un soir, maintenez un capteur au chaud au-dessus du seuil plus longtemps que cela et vérifiez que l’alarme se fait bien entendre sur votre téléphone.