Campbell Scientific (Canada) détient une réputation mondiale de chef de file en matière de surveillance environnementale. Au cours des dernières décennies, divers progrès techniques ont été réalisés qui assistent les chercheurs dans la collecte de données dans des régions difficiles d’accès, tout en augmentant les catégories et les quantités de données collectées.

Notre point de départ…

Les programmes traditionnels de surveillance hydrologique des régions éloignées sont restreints par des problèmes d’infrastructures et de logistique. Le relief, la végétation, la faune et le climat, ainsi que l’entretien des instruments sont un casse-tête que les chercheurs et les propriétaires de réseau doivent constamment résoudre. 

Ainsi, les propriétaires de réseau et les chercheurs sont restreints par des contraintes logistiques, les empêchant d’atteindre tous les objectifs de leur programme. Dans le but de régler ces problèmes, un certain nombre de technologies ont été mises au point. Des réseaux de capteurs sans fil, comme Dust et Zigbee, ont été créés à titre de solutions à petite échelle. Ce type de réseaux sont constitués d’une densité élevée de capteurs localisés dans des régions éloignées. Les limites de cette technologie ont été recensées dès le départ :

• La végétation modérée ou dense réduit les distances de communication effectives entre les nœuds et les passerelles.

• La consommation élevée des appareils sans fil exige encore des infrastructures considérables ce qui en réduit l’utilité.

En conséquence, les propriétaires de réseau et les chercheurs sont obligés de continuer à utiliser des modèles périmés impliquant des budgets imposants pour installer des stations complètes sur tout le territoire à surveiller ou alors leur programme de surveillance n’est pas en mesure de se développer aussi rapidement que nécessaire pour atteindre ses buts et objectifs.

Notre point d’arrivée…

Pour aider à contourner certaines des difficultés inhérentes de la collecte et des contrôles à distance de données environnementales, Campbell Scientific (Canada) s’est associée à Riot Technology corp. (RioT) pour assurer une solution économique de réseau sans fil étendu de faible puissance pour la surveillance qui permet le déploiement à long rayon d’action de capteurs fiables sans avoir recours à des infrastructures ou à des câbles. Cette nouvelle technologie est fondée sur des infrastructures sans fil à long rayon d’action qui utilise LoRa (TM) et le protocole de l’Internet des objets (IDO). Avantages de la technologie :

• Distances accrues de communication entre les nœuds.
• Consommation réduite d’électricité.
• Réglage facile – une fois programmé, chaque nœud (grain) peut être rapidement installé sur place.
• Auto alimentée par une puissance maximale de pile à 38 aH.
• Mise en liaison possible à des capteurs SDI déjà installés.

Campbell Scientific (Canada) et RioT, en collaboration avec l’Université d’Athabasca, ont déployé la première application dans le monde de l’Internet des objets pour la surveillance environnementale (IDOSE) des débits hydrologiques des bassins versants (dans ce cas-ci, en Alberta du Nord).

Les données environnementales (précipitation, teneur en eau du sol, température, conductivité, niveau supérieur de la nappe phréatique, écoulement fluvial et des renseignements diagnostiques [force du signal de communication et niveau de la pile]) sont recueillies en temps réel pour chaque nœud. Les données sont utilisées pour suivre le cycle hydrique complet à partir du ruissellement de la pluie au sol jusqu’à ce qu’elle quitte le bassin versant pour s’écouler dans un cours d’eau. Des facteurs environnementaux sont également pris en compte, comme la couverture végétale, les conditions météorologiques et la topographie de la surface pour déterminer leurs répercussions sur l’efficacité de communication des systèmes RioT. Cet aspect du programme de recherche a récemment fait l’objet d’un financement dans le cadre du programme de subventions d’engagement partenarial du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, qui a renforcé le partenariat entre Campbell Scientific (Canada), RioT et l’Université d’Athabasca.

Cet essai pratique est le premier du genre à produire des connaissances globales sur l’interaction des variables météorologiques et les caractéristiques géographiques d’un territoire et ses conséquences sur l’efficacité des réseaux étendus en région éloignée.

Dans le cadre de ce projet, les chercheurs de l’Université d’Athabasca réalisent leur objectif d’accélérer la prise de relevés d’un grand nombre de variables environnementales sur des sites multiples répartis sur un large territoire géographique éloigné.