Les apports des AgTechs en viticulture

Du smartphone au robot, les innovations se déploient progressivement dans les vignobles, et peuvent aider à diminuer les intrants.

Les nouvelles technologies en viticulture regroupent un large panel de solutions faisant appel, pour les plus basiques, à de simples applications sur smartphone, et pour d'autres à un ensemble complexe de systèmes de positionnement par satellite, de détection et d'automatisation pour aller vers la robotique. Quelles sont aujourd'hui les technologies disponibles, quelles seront celles utiles demain, pour quels bénéfices et avec quels inconvénients à prendre en compte ?

Smartphones

Le smartphone est aujourd'hui une combinaison de différents capteurs qui peuvent servir à beaucoup d'applications : appareil photo, GPS, ordinateur avec connexion internet et échange de données. On peut l'utiliser seul ou en appui d'une solution matérielle embarquée sur le tracteur. Seul, le smartphone permet d'enregistrer des informations, de prendre des images et de les analyser, de se situer dans la parcelle et d'accéder à des serveurs distants sur lesquels peuvent être déversées toutes sortes d'informations en provenance de capteurs comme des stations météo par exemple. En combinaison avec une solution matérielle, la fonction la plus utile est le positionnement dans une carte pour interagir en temps réel avec un zonage décidé pour la fertilisation par exemple. Certaines applications sont dédiées à l'enregistrement du temps de travail, par zone d'activité ou par atelier prédéfini, en lien avec la puce GPS. La Digiferme a ainsi travaillé avec Aptimiz, qui donne des résultats intéressants à condition de bien paramétrer l'exploitation.

• Inconvénient : la performance des solutions proposées peut dépendre de la performance du terminal lui-même, tous les smartphones n'ayant pas les mêmes optiques, les mêmes processeurs et la même puce GPS.

Capteurs fixes

Température, humidité, vent : les stations météo se connectent et créent un réseau. Ainsi, la protection phytosanitaire peut être mieux ajustée lorsque l'on connaît avec précision la quantité de pluie tombée localement mais aussi l'humidité et la température pour anticiper le développement des maladies. Cela permet notamment de savoir, avec des produits strictement foliaires comme le cuivre, si le seuil de lessivage a été atteint ou non, pour ne traiter qu'à bon escient. Weenat propose ces stations connectées. L'analyse des courbes d'humidité dans le sol peut quant à elle être utile pour gérer la contrainte hydrique au vignoble, en lien avec un modèle de stress hydrique ou non.

Il existe aussi des capteurs à positionner « branchés » sur les rameaux pour suivre l'état hydrique de la vigne de manière très directe par l'évaluation du flux de sève, c'est ce que propose Agriot par exemple. Ces capteurs utilisent en général très peu d'énergie et peuvent être alimentés avec des batteries pendant deux à trois ans. Ils communiquent les données sur des serveurs via les réseaux bas débit, comme Sigfox ou LoRa, qui couvrent en général correctement les zones agricoles par signal radio, ce qui permet de s'affranchir de la couverture haut débit Wi-fi ou d'un abonnement data plus coûteux sur les réseaux 3G, 4G ou 5G. Un compte utilisateur permet de retrouver les données en temps réel sur son ordinateur ou sur son smartphone. Le capteur Sinafis par exemple (photo 1) envoie régulièrement les données de température et d'hygrométrie dans le sol et dans l'air.

Capteurs mobiles

Une évaluation de la vigueur végétative

Parmi les capteurs mobiles, on trouve les technologies qui ont vocation à réaliser un suivi régulier de l'état du vignoble (vigueur, état sanitaire) en étant embarquées sur un vecteur mobile qui est soit le tracteur de l'exploitation, soit un quad, soit un drone (photo 2), un rover terrestre ou encore un avion. Il s'agit en général de réaliser des prises de vues dans le visible ou dans l'infrarouge pour détecter des symptômes ou calculer des indices, avec un géoréférencement de la donnée. Le fonctionnement et les applications sont très différents. L'indice le plus couramment utilisé est le NDVI (« normalized difference vegetation index » ou « indice de végétation par différence normalisée », construit à partir des canaux rouge et proche infrarouge) ou ses dérivés (EVI, « enhanced vegetation index » ou « indice de végétation amélioré », etc.). Il est lié à l'expression végétative au moment de la prise de vue et évolue donc en cours de saison. On peut l'obtenir avec des capteurs proches de la vigne, mais il est plus intéressant d'avoir une vue plus globale et une acquisition plus rapide avec une prise de vue aérienne, voire satellitaire. Il peut être utilisé pour réaliser un zonage intraparcellaire à des fins de modulation de la fertilisation, ou dans l'optique de réaliser une récolte sélective en fonction du zonage (photo 3). Les prises de vues aériennes, réalisées tôt dans la saison, avant le plein développement végétatif de la vigne, permettent aussi d'obtenir une évaluation du taux de ceps manquants dans la parcelle. Les cartes obtenues donnent un aperçu de l'hétérogénéité intraparcellaire.

Avec l'IA : détection des maladies et adventices

Les prises de vue visant à détecter des symptômes foliaires sur la vigne font appel à l'intelligence artificielle. Il s'agit d'entraîner des algorithmes avec des images labellisées en fonction de ce qui est recherché, pour que les réseaux de neurones « apprennent ». Cela nécessite des prises de vue nombreuses et une définition d'image suffisante, donc une prise de vue rapprochée. C'est ce que propose Chouette vision par exemple, avec des vols de drone à basse altitude. Les applications de l'intelligence artificielle (IA) pour la détection de symptômes ou de caractéristiques spécifiques sont potentiellement très nombreuses : reconnaissance des maladies comme la flavescence dorée (rougissement), le mildiou (taches jaunâtres), les maladies du bois (marbrures sur feuilles - photo 4 -cep dépérissant - photo 5), mais aussi les adventices problématiques (vivaces). La technologie semble capable de fournir beaucoup d'informations géoréférencées, mais celles-ci n'ont de valeur que si le producteur peut les utiliser pour améliorer ses pratiques et économiser du temps ou des intrants.

Inconvénient, autres applications

La quantité de données nécessaire à chaque fois que le capteur mobile est utilisé s'évalue à plusieurs giga-octets par hectare, et la capacité de traitement informatique nécessite une puissance de calcul qui implique souvent un transfert des données sur un serveur distant, pour un résultat qui est donc différé par rapport à la prise de vue.

Les boîtiers de traçage Karnott font partie des capteurs mobiles. Ils enregistrent le temps d'utilisation des machines en détectant le mouvement et en faisant le lien avec la position enregistrée par le GPS. Ils trouvent une utilité indiscutable pour aider à la gestion d'un parc matériel partagé (en Cuma par exemple) ou pour la facturation des opérations réalisées en prestation de service.

L'évaluation du rendement fera partie des possibilités offertes, grâce à un radar embarqué sur quad. Ovalie Innovation conduit un ambitieux projet sur le sujet. La cartographie du rendement à la parcelle, encore peu répandue en vigne, devrait être de plus en plus proposée dans les années à venir, avec les progrès enregistrés par les prototypes des constructeurs de machines à vendanger.

Modulation automatique ou technologies à taux variable

La valorisation des cartes issues des différents capteurs, et donc le retour sur investissement, dépendent de la capacité à automatiser la modulation du travail en fonction des zonages obtenus. Par exemple, dans le cas de la fertilisation de la vigne, il est acquis que l'on peut, avec un épandeur adapté et une carte de préconisation lisible par l'appareil, appliquer deux à trois doses d'engrais différentes suivant l'hétérogénéité observée. Le calcul de la modulation est basé soit autour de la dose moyenne souhaitée, soit avec un objectif d'économies d'intrants en réduisant, voire en supprimant la fertilisation sur les zones les plus vigoureuses. À ce jour, cette valorisation de la cartographie n'est possible qu'avec un accompagnement technique sur l'utilisation de systèmes d'information géographique (SIG) permettant de créer des cartes de préconisation dans un format compatible avec le matériel utilisé (par exemple Kuhn, photo 6).

La récolte sélective est une autre application de ce type de zonage. En effet, des essais réalisés entre 2016 et 2020 ont montré un lien régulier entre la cartographie de vigueur réalisée en fin de saison et le degré et la maturité des raisins obtenue à la récolte. Avec une machine à vendanger récente, deux qualités très différentes peuvent ainsi être obtenues en asservissant le remplissage des bennes gauche et droite à la position de la machine dans la parcelle (photo 7). Ceci a un intérêt si le gain de qualité sur une des zones est bien valorisé sur le produit final.

L'autoguidage sur tracteur

Le GPS RTK (Real Time Kinematic ou cinématique temps réel) permet aux tracteurs d'obtenir un positionnement centimétrique. En grandes cultures, les applications sont évidentes : éviter de recouvrir des lignes de semis ou d'épandage, ou garantir une optimisation du travail sur de grandes largeurs sans avoir la contrainte de repères visuels distants. En viticulture, les choses sont un peu différentes puisque les rangs constituent un alignement structurel des parcelles. Il y a pourtant des applications pratiques d'une barre de guidage sur un tracteur viticole ou sur une machine à vendanger. L'interface peut confirmer au chauffeur qu'il reprend bien le bon rang, sans doublon avec une machine multi-rang, et sans oubli (décalage trop important). Une barre de guidage centimétrique avec un système de commande (volant électrique, commande de la colonne de direction, photo 8) trouve aussi son utilité quand il s'agit de réaliser des travaux précis autour du pied de vigne, et c'est le cas en matière de désherbage mécanique interceps, puisque des écarts latéraux de quelques centimètres peuvent avoir pour conséquence des blessures sur souche ou un désherbage incomplet. Outre le gain de précision, cette technologie a pour intérêt et bénéfice une moindre sollicitation de l'attention du chauffeur : moins de tension et moins de fatigue.

• Inconvénient : un guidage centimétrique sur un tracteur viticole représente un surcoût plus important relativement au coût d'achat du tracteur que la même technologie pour un tracteur en grandes cultures. De plus, si cette technologie apporte du confort et la traçabilité des opérations, il est difficile d'en quantifier le gain réel en termes de débit de chantier ou de baisse du risque de blessures sur souches. Il nécessite en outre un abonnement annuel pour recevoir les corrections RTK.

• Perspectives : des solutions à bas coût construites à partir de logiciels libres et du réseau Centipède(1) pourraient permettre de démocratiser cette solution de conduite précise et semi-automatique.

Les robots

Les robots sont arrivés en viticulture en réponse aux problématiques d'entretien du sol sans herbicides. Leur développement a été rendu possible grâce aux technologies de positionnement centimétriques, comme dans le cadre des systèmes d'autoguidage sur tracteurs. Les robots sont de simples vecteurs de solutions techniques éprouvées, mais très chronophages pour les vignerons, comme le désherbage mécanique avec les outils interceps. Ils doivent embarquer des capteurs pour la sécurité des opérateurs ou du public pouvant évoluer autour de la machine. Ces capteurs vont du simple contact (bumper) jusqu'aux lidars permettant de balayer l'espace devant le robot à une distance permettant d'anticiper un ralentissement en cas de détection d'obstacle. La réglementation est pour le moment restrictive dans le sens où elle impose une supervision humaine lors de l'utilisation d'un robot agricole. Cela restreint l'intérêt aux cas dans lesquels les opérateurs peuvent travailler « en temps masqué » à proximité du robot pour assurer la supervision. Les robots se guident grâce à une trace GPS enregistrée une fois pour toutes sur la parcelle. Sur une parcelle très régulière, la cartographie peut être réalisée avec peu de points : les entrées et sorties de rangs. Inversement, une parcelle ancienne, avec des rangs pas absolument rectilignes, va demander une cartographie plus resserrée, centrée sur des points remarquables marquant les changements de direction ou les écarts par rapport à la ligne droite. Cette dépendance à la cartographie rend indispensable une bonne couverture 4G pour recevoir les corrections du signal GPS, ou l'implantation d'une antenne RTK sur l'exploitation.

Les robots ont introduit la motricité électrique sur les machines viticoles, bien que certains aient fait le choix de rester hybrides (photo 9), pour ne pas dépendre d'une prise de courant. Cela pose évidemment la question de la compatibilité des outils présents sur le marché avec ces robots. Les fonctions hydrauliques ne sont pas forcément disponibles. Sur Bakus, Vitibot a développé son propre intercep électrique, ce qui lui permet non seulement d'avoir un retour d'information de l'outil vers le robot, mais aussi d'enregistrer des données en cours de travail, comme le nombre de ceps manquants dans la parcelle.

Les technologies employées pour le guidage et la sécurité ont fait augmenter le prix des machines. S'il est incontestable que les robots fonctionnent bien, avec des performances décentes (2 h 30 par hectare pour du désherbage mécanique interceps en vignes larges), le coût d'usage est encore très élevé, essentiellement en raison du coût d'acquisition, et des questions logistiques à prendre en compte pour le déplacement entre les parcelles. Un grand robot viticole, comme ceux proposés par Sitia, Naïo Technologies ou Vitibot demande, pour être déplacé sur la route, un transport sur remorque. Cela implique le permis remorque ainsi que le véhicule capable de tracter. Aujourd'hui, les robots de désherbage mécanique, s'ils permettent de libérer du temps de travail pour les exploitants, ne sont pas encore rentables par rapport à la pratique qu'ils entendent automatiser. L'avenir est donc peut-être à des robots plus petits, avec des capacités moindres, qui n'auraient pas pour objectif de remplacer le tracteur, mais d'intervenir en complément, pour un travail d'entretien simple et répétitif ? Par ailleurs, on peut encore imaginer d'autres robots utiles pour la vigne, pour réaliser l'ensemble des tâches répétitives et chronophages.

Un retour sur investissement possible

Les nouvelles technologies en viticulture reposent pour beaucoup sur la possibilité de géolocaliser des observations, des mesures, des indices, des machines ou des événements captés par différentes sources : smartphone, capteurs embarqués, caméras, capteurs fixes. Selon l'application, la précision de la géolocalisation importe plus ou moins. Ce qui importe est la possibilité d'avoir accès à une information zonée qui permet de prendre des décisions différentes en fonction du zonage observé, sur des actions aussi différentes que la fertilisation, l'irrigation ou la récolte. Pour ce faire, des matériels capables d'être pilotés en fonction d'une carte de préconisation sont nécessaires. Ils sont à ce jour peu nombreux sur le marché, ce qui explique leur faible déploiement. La possibilité de moduler la pulvérisation pour les traitements phytosanitaires est un enjeu fort qui dépend des possibilités d'intégration de la technologie sur les appareils de traitement (injection directe, buses PWM). Le retour sur investissement est pourtant possible grâce aux économies réalisées sur les intrants.

En dehors des solutions purement matérielles, chaque fournisseur a souvent sa propre interface de consultation des données. Un agrégateur (360 Viti de fruition, par exemple) serait le bienvenu pour rassembler différents services en un même lieu.

(1) Le projet Centipède vise à créer un réseau de bases RTK ouvertes et disponibles pour toute personne se trouvant dans la zone de couverture. Le réseau est étendu par des instituts publics, des particuliers, des acteurs privés comme les agriculteurs ou d'autres partenaires publics.