Etude et conception d'un circuit numérique dédié aux objets connectés pour des applications agricolesDigital circuit design for Internet of Things (IoT) applied to agronomy

Abstract

L’agriculture joue un rôle primordial dans l’alimentation de l’être humain. Nos ancêtres ontdéveloppé diverses techniques pour améliorer le semis et la récolte afin de maximiser le fruit de la terre.L’eau est un problème pour les agriculteurs, non seulement parce qu’elle n’est pas toujours disponible(sècheresses, zones désertiques, etc.), mais aussi parce qu’il faut la transporter depuis la source jusqu’auchamp. Les civilisations ont trouvé des moyens différents pour résoudre ce problème, par exemple lesRomains avec les aqueducs et les Incas avec terrasses de semis. Aujourd´hui nous faisons face à unnouveau défi, lié au changement climatique, qui provoque des grandes sécheresses, des inondations et unavancement des zones désertiques. L’optimisation de l’utilisation de l’eau dans l’agriculture est essentiellepour subvenir aux besoins alimentaires de l’humanité. L’internet des objets (IoT) est une technologiequi peut apporter une solution. Un arrosage idéal se détermine en fonction de paramètres mesurablesin-situ (humidité, température, etc.) et de conditions prédictibles basées sur l’exploitation de donnéeshistoriques (paramètres mesurés, climat local, qualité du sol, configuration géographique). Le contrôlede l’arrosage se décide donc sur une collecte d’informations et leur traitement par une intelligence embarquéedans un système autonome. Les travaux de thèse envisagés sont la conception d’un circuit intégrénumérique qui convertit, collecte et traite les données suffisantes au contrôle d’un arrosage de champ.Ce circuit doit répondre à des contraintes de faible consommation, d’une alimentation in-situ (energyharvesting) et d’une autonomie à la prise de décision (big data et machine learning). On travaillera surl’adéquation algorithme-architecture en utilisant les outils de Synopsys pour fabriquer le circuit dans unetechnologie adéquate. Le circuit sera ensuite testé sur un site pilote. L’expérimentation aura pour butde comparer 2 jardins, un équipé du contrôle de l’arrosage et l’autre sans contrôle d’arrosage. Nous mesurerons l’apprentissage du système sur une longue durée afin de quantifier la réduction de la consommationd’eau à rendement égale