Il est largement reconnu que l'agriculture verticale présente de nombreux avantages par rapport aux méthodes de culture traditionnelles. En termes simples, malgré des coûts d'installation et d'exploitation relativement élevés, la production par unité de surface de croissance dans les fermes verticales dépasse facilement celle des serres les plus avancées. Mais pour atteindre constamment ce niveau de production, vous devez vous assurer que les conditions de croissance sont continuellement optimales. C'est là que les capteurs et les données jouent un rôle central et pourquoi ils sont prêts à transformer l'avenir de l'agriculture verticale.

Pour utiliser efficacement les capteurs et les données, vous devez d'abord savoir quel type de données est précieux et pourquoi. Les valeurs les plus importantes à mesurer sont les conditions de croissance suivantes :

• le climat (caractérisé par une combinaison de température de l'air, de taux d'humidité, de CO₂ Niveaux et vitesse de l'air)
• la température de la plante
• la composition en éléments nutritifs de l'eau d'irrigation
• le niveau et le spectre lumineux (tels que perçus par les plantes)
• la morphologie, les carences et la croissance des plantes (phénotypage)

Ces conditions sont importantes pour différentes raisons. La différence entre la température de la plante et la température de l'air, par exemple, peut nous dire si les stomates des feuilles sont ouverts. Si ce n'est pas le cas, la plante ne peut pas absorber le CO₂ et le transformer en biomasse. De même, nous pouvons mesurer en continu le pH (acidité) et la CE (conductivité électrique) de l'eau d'irrigation pour assurer une croissance optimale des plantes. Nous coopérons également avec plusieurs entreprises qui développent des capteurs pour mesurer d'autres paramètres de l'eau d'irrigation (comme le fer ou le magnésium).
Vous pourriez être surpris de voir que nous mesurons le niveau et le spectre lumineux tels qu'ils sont perçus par les plantes, en supposant que nous pouvons déjà le déduire du type et du nombre de modules d'éclairage LED installés. Cependant, nos recherches ont montré que le niveau de lumière perçu par les plantes peut s'écarter jusqu'à un facteur deux du niveau de lumière installé en fonction des propriétés optiques des matériaux utilisés entre et au-dessus des plantes. Cette valeur dépend en grande partie de la mesure dans laquelle les plantes couvrent la zone de croissance, et avec un taux de déviation potentiel aussi élevé, c'est celle que nous devons mesurer et suivre pour garantir des conditions de croissance optimales.

Des capteurs nous permettent de surveiller ces conditions de croissance, de reconnaître les anomalies et d'identifier les problèmes le plus tôt possible. En détectant les problèmes à un stade précoce, nous pouvons réagir de manière proactive plutôt que réactive. C'est particulièrement vrai pour les problèmes liés au système, tels que la température s'écartant d'un point de consigne prévu, qui peuvent être corrigés presque immédiatement.

En plus de mesurer les conditions de croissance, la mesure des résultats de croissance fournit également des données précieuses, en utilisant des paramètres tels que la taille, la hauteur, le poids et la couleur des plantes. Nous pouvons utiliser des caméras pour capturer des images des plantes dans la couche de croissance, par exemple, suivre le développement de la croissance au fil du temps et évaluer si la croissance répond aux attentes ou non en la comparant aux données capturées lors des cycles de croissance précédents dans des conditions similaires. Comme les capteurs, les caméras peuvent également aider à prévenir les problèmes à un stade précoce en permettant la détection des déficiences de croissance à un stade précoce (comme la brûlure de la pointe) et des maladies.

Notre plateforme de capteurs nous permet de mesurer les conditions les plus importantes pour la croissance des plantes. Ces conditions comprennent les paramètres climatiques et les paramètres d'irrigation (y compris l'eau fournie/vidangée en plus du pH et de l'EC). Au centre GrowWise du High Tech Campus (HTC) d'Eindhoven, nous collectons environ 1 600 données de points de consigne et de capteurs uniques toutes les dix minutes à partir de nos huit cellules climatiques. Ces recherches en cours sont précieuses et nous aident à développer en permanence notre base de connaissances et à améliorer les solutions que nous pouvons proposer.

Les capteurs peuvent être placés n'importe où dans une couche de croissance et communiquer sans fil les données qu'ils collectent au système back-end. Les applications cloud récupèrent ensuite ces données et visualisent les informations les plus pertinentes et utiles aux spécialistes des plantes et aux producteurs. Le développement de la plateforme de capteurs fait partie d'Horizon 2020 Internet of Food (H2020 IoF), un projet d'innovation de la Commission Européenne (CE), auquel nous collaborons étroitement avec Staay Food Group.

Les avantages de la technologie moderne des capteurs et de la science des données sont déjà multiples, mais les avancées technologiques dans des domaines tels que l'IA promettent d'être véritablement révolutionnaires. Signify recherche actuellement des algorithmes basés sur l'IA qui peuvent former des modèles pour coupler les conditions de croissance réalisées avec les résultats de croissance réalisés, par exemple, dans un processus connu sous le nom d'« apprentissage supervisé ». Cela nous permettra finalement de prévoir les conditions de croissance précises pour atteindre une croissance optimale et répondre aux besoins les plus spécifiques des producteurs. Des techniques d'IA telles que l'apprentissage automatique peuvent également être utilisées pour analyser des images de la croissance des plantes afin de détecter immédiatement tout écart inattendu ou toute déficience de croissance.

À l'heure actuelle, notre plateforme de capteurs et de données combinée à des applications cloud est très importante pour nos spécialistes des plantes et nos clients, de la surveillance du processus de croissance et de la détection des problèmes le plus tôt possible à l'accélération du développement de nouvelles recettes de croissance optimisées. Il est clair que les capteurs et les données qu'ils capturent jouent un rôle central dans l'évolution continue des fermes verticales. Signify et nos clients ne feront pas que participer à cette révolution, ils la mèneront.