EP4329486A1 - Procédé et système de détection de larves dans un palmier - Google Patents

Procédé et système de détection de larves dans un palmier

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Publication number
EP4329486A1
EP4329486A1 EP22719597.1A EP22719597A EP4329486A1 EP 4329486 A1 EP4329486 A1 EP 4329486A1 EP 22719597 A EP22719597 A EP 22719597A EP 4329486 A1 EP4329486 A1 EP 4329486A1
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EP
European Patent Office
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larvae
probe
detection
khz
plant
Prior art date
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Pending
Application number
EP22719597.1A
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German (de)
English (en)
Inventor
Brahim Zaim
Alexandre CASADEI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mck Hong Kong Ltd
Original Assignee
Mck Hong Kong Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mck Hong Kong Ltd filed Critical Mck Hong Kong Ltd
Publication of EP4329486A1 publication Critical patent/EP4329486A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M29/00—Scaring or repelling devices, e.g. bird-scaring apparatus
    • A01M29/16—Scaring or repelling devices, e.g. bird-scaring apparatus using sound waves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M1/00—Stationary means for catching or killing insects
    • A01M1/02—Stationary means for catching or killing insects with devices or substances, e.g. food, pheronones attracting the insects
    • A01M1/026—Stationary means for catching or killing insects with devices or substances, e.g. food, pheronones attracting the insects combined with devices for monitoring insect presence, e.g. termites
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
    • G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
    • G01H11/08—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means using piezoelectric devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M29/00—Scaring or repelling devices, e.g. bird-scaring apparatus
    • A01M29/16—Scaring or repelling devices, e.g. bird-scaring apparatus using sound waves
    • A01M29/18—Scaring or repelling devices, e.g. bird-scaring apparatus using sound waves using ultrasonic signals

Definitions

  • the present invention relates to methods and devices for detecting larvae in a stiped plant such as a palm tree.
  • the invention relates to a method and system for detecting red weevil larvae in a palm tree.
  • the red palm weevil (Rhynchophorus ferrugineus) of the palm tree is a daunting pest.
  • the female red weevil lays a few hundred eggs in one of the vulnerable parts of the palm tree.
  • These eggs after only a few days, give rise to larvae that attack the stem of the palm from the inside (soft part).
  • the larvae have, at the level of the muzzle, pincers in the form of very sharp beaks. Thanks to the force of these claws, the larvae are able to cut the fibers that make up the soft part of the palm stem, and feed on the flowing sap.
  • the larvae move inside the stem of the palm tree and/or in the branches by digging galleries. After a few weeks, the palm is hollow inside and ends up withering and falling.
  • the larvae dig galleries to the end of the surface of the palm stem, which causes the sap to flow outwards and indicates the presence of possible contamination of the palm tree by the larvae.
  • the present invention aims to detect early and well before the tree is irreparably withered, the existence of larvae inside the stem or in the palms. Another objective of the invention is to provide a method and a device making it possible to identify the presence of larvae in a plant in a reliable and precise manner.
  • the invention proposes a method for detecting larvae in a stiped plant by means of a step of detecting movement inside the plant, said method being very advantageous in that it implements : - a step of excitation of the larvae by the emission of a sound signal in a frequency band stressing said larvae and stimulating their body movement, and
  • the method of the invention thus makes it possible to reliably determine the presence of the larvae in the plant by means of a movement detection signal, and in particular because the movements of the larvae can be triggered under command by remission of a sound signal. stressing them.
  • the method of the invention can advantageously be implemented for the detection of red weevil larvae in a palm tree.
  • the frequency band for the excitation sound signal emission is between 1 kHz and 30 kHz, and the motion detection is performed in a frequency band between 10 Hz and 500 Hz.
  • the accuracy of the larvae detection process can be advantageously improved by carrying out one, all or combinations of the following actions:
  • results obtained from these actions, and all serving as an indicator of the presence of the larvae, are taken into consideration by a larvae detection algorithm to provide a result on said identification of the larvae.
  • the invention also relates to a system for detecting larvae in a plant with a stipe, said system comprising a motion sensor, and being particular in that it comprises a probe intended to be inserted into the stipe of the plant, said probe housing an electronic circuit integrating said motion sensor, and a loudspeaker configured to emit a sound signal stressing the larvae.
  • the probe of the invention is therefore very advantageous in that it comprises all of the components necessary to carry out the excitation and detection steps of the method for detecting larvae of the invention.
  • the larvae detection system comprises an external module integrating a signal processing unit configured to implement a larvae detection algorithm, said external module being intended to be attached to the outside of the plant by means of a strap and to be close to the probe.
  • the probe is configured to transmit a motion detection signal to said signal processing unit, which makes it possible to perform signal processing to identify the larvae outside the probe, and therefore to limit the dimensions of the probe.
  • the invention proposes to provide the external module with a light indicator to indicate the state of infection of the plant.
  • the invention proposes to design the external module as a loT connected object.
  • the system includes a remote server such as a cloud server hosting a database and an application, and the external module integrates:
  • radiofrequency communication module configured to send data transmitted by the probe and/or data on the identification of the larvae to the server, said server storing said data in the database, and said application being configured to transmit an alarm infection to a system user.
  • the user of the system will thus be able to receive notifications on his laptop or computer, to intervene on a plant showing signs of infection.
  • the external module is wired to the probe and includes a battery powered by a solar panel, said battery powering the external module and the probe.
  • the motion sensor is sensitive to frequencies between 10 Hz and 500 Hz, and the sound signal includes a sound frequency between 1 kHz and 30 kHz. These frequencies allow respectively to detect the very low frequency vibrations emitted by the bodily movements of the larvae, being in particular stressed by said sound frequencies.
  • the probe preferably has dimensions of the order of 20 mm by 60 mm and includes a power supply, a power interface to drive the loudspeaker, an accelerometer as a motion sensor, a circuit shaping the signal, an amplifier and a signal transmission unit configured to transmit the motion detection signal to the processing unit, said transmission being preferably carried out by means of a wired connection between the probe and the 'processing unit.
  • the device comprises at least one additional sensor, such as a piezoelectric type sound detector configured to transmit a detected signal in a frequency band between 0.5 KHz and 10 KHz. It is thus advantageously possible to also identify the acoustic vibrations emitted by the larvae when they nibble and tear the fibers of the plant.
  • a piezoelectric type sound detector configured to transmit a detected signal in a frequency band between 0.5 KHz and 10 KHz. It is thus advantageously possible to also identify the acoustic vibrations emitted by the larvae when they nibble and tear the fibers of the plant.
  • the device can integrate several additional sensors chosen from a temperature sensor, a humidity sensor, a CO2 sensor and/or a VOC volatile organic compound sensor.
  • the reliability of larval detection can thus be improved, but the device will also be used to collect data to understand the appearance and evolution of a larval infection.
  • FIG. 1 A diagram of the method for detecting larvae according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2 A diagram of the method for detecting larvae according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 3 A simplified representation of the larval detection system of the invention.
  • FIG. 4 A design diagram of the detection probe of the invention according to a three-stage functional architecture.
  • FIG. 5 An example of a signature obtained by detecting the movement of larvae.
  • the present invention provides a method and a system for identifying larvae in a stiped plant, and making it possible to identify the presence of said larvae reliably and during an initial state of infection of the plant.
  • a stipe also known as false trunk, refers to the stem of land plants such as palms, yuccas, dragon trees, tree ferns or banana trees.
  • the stipes differ from true trunks by the absence of significant growth in thickness, and by the absence of growth rings typical of the trunks of dicotyledonous trees.
  • the stipes are characterized by an interlocking of leathery leaf sheaths. In the description of the invention, the word stipe and stem are used equivalently.
  • the method and the system of the invention target the detection of red weevil in a palm tree.
  • the principle of the invention can be applied to other plants with stems and the detection of its infection by larvae.
  • fig. 1 shows a simplified diagram of the steps of the method for detecting larvae of the invention. This process is based on the detection of movement inside the palm tree, and in particular by the vibrations emitted by the movements of the larvae.
  • the invention proposes a method for detecting larvae comprising an excitation step 10 by means of a sound signal comprising a predefined frequency to stress the larvae and/or stimulate their bodily movement;
  • This excitation step proposed by the invention is very advantageous for identifying the larvae inside the plant at any time. Indeed, the Applicant has noticed that the emission of certain sound frequencies is capable of generating an erratic movement of the larvae, and more particularly:
  • the invention proposes to stress the larvae with a sound frequency between 1 kHz and 30 kHz, and preferably between 2 kHz and 20 KHz, or between 4 and 18 kHz.
  • the method targets the detection of red weevil in a palm tree and the excitation frequencies are between 12 and 15 KHz.
  • the sound signal will have a sound level of at least 50 dB.
  • the excitation step has a duration of at least 1 minute.
  • the method also comprises a detection step 20, carried out consecutively or simultaneously with the excitation step, and in which the very low frequency vibrations emitted by the larvae during their movement are detected.
  • these vibrations are detected by a motion sensor in a frequency band between 10 Hz and 500 Hz.
  • This motion sensor 50 is for example a three-axis accelerometer.
  • the detected signal is then amplified and transmitted in a step 30 to a signal processing unit to perform a step of processing said signal and identifying the larvae 40.
  • the method for detecting larvae can also comprise a preliminary detection step, carried out before the step excitation and so as to be able to compare the profile of the signal before and after said excitation.
  • the invention proposes to increase the accuracy and reliability of the results by carrying out one or more of the following additional detections or measurements: 1. Detection of vibrations in a frequency range between 0.5 KHz and
  • the invention also relates to a system (FIG. 3) for the detection of larvae comprising a probe 100 intended to be introduced into the stem of a plant and comprising one or more sensors 50 for detecting movement.
  • the probe 100 of the invention is very advantageous in that it also comprises an acoustic generator configured to emit a high frequency sound signal and in the ultrasound band. It is thus possible to implement the method for detecting larvae of the invention by means of this probe, and in particular to carry out the excitation step to detect the vibration emitted by the movement of the stressed larvae.
  • the system of the invention also comprises an external module 200 advantageously incorporating a signal processing unit 80 comprising signal processing and data storage means intended to implement the larvae detection algorithm on the basis of the signals received from the sensors.
  • the invention thus proposes to separate the signal processing unit 80 from the probe 200, which makes it possible to design the probe with reduced dimensions, and so as to facilitate its insertion into the stem of plants, in particular young plants n not yet having a very developed stem diameter.
  • the probe has approximate dimensions of the order of 20mm by 60mm.
  • the probe 100 is in the form of a tubular casing 20 comprising a first rear end comprising a power supply unit, a central part housing an electronic circuit 30 integrating all the electronic components for controlling the sensors 50 and the loudspeaker, the latter being preferably integrated in a front end of the probe having a conical shape.
  • the casing of the probe 100 is made of a metallic material resistant to corrosion at acid pH values, such as those found inside the stem of a palm tree.
  • the probe comprises a rear cover 15 receiving the power supply and electronic circuit cables 11, and a front cover 16 housing the sensors and the loudspeaker.
  • the probe 100 is assembled in a sealed manner and has preferred dimensions of the order of 20 mm by 60 mm.
  • Figure 4 shows a design diagram of the probe of the invention according to a three-stage functional architecture:
  • a power supply stage 1 comprising the power supply unit supplying the electronic circuit, said unit being provided with a reference voltage input coming from an external power supply source. This power supply is used to distribute the necessary voltage and current supplies to each of the electronic components of the probe.
  • a power stage 2 comprising a power interface which receives at its input a low-power alternating signal whose frequency can be between 1 kHz and 30 kHz. The power stage converts the received signal into a strong signal capable of driving the loudspeaker.
  • the acoustic generator once controlled, is able to generate a sound signal propagating in the stem of the palm tree to stress the larvae.
  • a detection stage 3 comprising one or more probe sensors, a signal shaping circuit, a signal amplifier, and a signal transmission unit preferably comprising a wired interface.
  • the signal detected by the sensors is therefore converted into an electrical signal, before being amplified and transmitted to the signal processing unit 80.
  • the signal processing unit 80 is present in the external module 200, and the transmission of the signal from the sensors is preferably done by means of a wired connection.
  • the probe of the larvae detection system is introduced into a hole made in the stem of the plant, and the external module 200 is fixed to the stem near the probe 100 by a fastening means.
  • the external module 200 is fixed by means of a strap to the stem of the plant, and the probe 100 and the external module 200 remain subsequently connected to said plant, and so as to monitor on the long term his state of health.
  • a first sensor of the probe is a three-axis accelerometer configured to detect vibrations comprising a frequency band between 10 Hz and 500 Hz.
  • This sensor of the accelerometer type is therefore capable of detecting the extremely low frequency and ultra low frequency vibrations emitted by the moving larvae, for example when they are stressed by the sound of excitation.
  • Figure 5 illustrates an example of frequency signature related to said movements.
  • the probe 100 also comprises the following sensors: - a piezoelectric type sound sensor configured to detect vibrations having a frequency between 0.5 KHz and 10 KHz, these vibrations being linked to the sound emissions of the nibbling movements of the larvae, as well as to the tearing of the fibers at the interior of the plant;
  • the invention proposes to announce the result on the identification of larvae to the user of the system by at least two means.
  • the first and simplest solution consists in providing an indicator light indicating by a color code the state of health of the plant, and therefore a need for intervention on this plant. This is for example an LED on the external module controlled by the signal processing unit.
  • the second solution which can be deployed as an alternative or in addition to the first solution, consists in converting the external module 200 into a connected object loT.
  • the external module therefore integrates a radiofrequency communication module 70 configured to send data from the sensors or data on the identification of the larvae to a remote server, such as a cloud server.
  • the cloud server hosts a database storing the data transmitted by the processing unit 70, and/or an application to give the user access to some or all of the data stored by the server, as well as to the results of identification of larvae in a plant.
  • the application is accessible from a smartphone or a computer, and is configured to emit an alarm when a plant monitored by the system of the invention is infected.
  • the system of the invention comprises a plurality of probes and external modules communicating with the server, each pair of probe and external module being identified at the level of said server and by the application.
  • a couple will be assigned to each palm tree and the user of the system will receive precise notifications on the state of health of his plantation, in particular he will be able to identify which plants show signs of infection. It is thus possible to intervene only on infected plants and save the rest of a plantation from its destruction.
  • the system is also very advantageous in that it is energy self-sufficient.
  • the external module 200 comprises a battery 60 powering said external module 200 as well as the probe 100, and on the other hand said battery 60 is advantageously powered by means of a solar panel (not shown).
  • the external processing unit also includes a radio frequency communication module configured to report the results of the larvae identification process and/or a data history to a remote server.
  • the invention thus proposes a method and a system for detecting larvae making it possible to effectively detect an infection of the larvae in a plant, and the precision of which can be improved by taking into account one or more additional measurements.
  • the invention therefore makes it possible to intervene quickly and only on the infected palm trees to administer a treatment against the infection, such as an injection of a compound toxic to the larvae.
  • a treatment against the infection such as an injection of a compound toxic to the larvae.
  • the invention therefore represents a solution of paramount importance for saving individual plants, but also for preventing the spread of infection in a plantation, or even in a region or country.
  • farmers are reassured and major economic losses due to larvae infections in stemmed plants are avoided, such as losses caused by red weevil in global palm production.
  • the system of the invention has an optimal functional architecture to provide reliable results, as well as being robust and autonomous.
  • the present invention therefore provides a solution that can be massively deployed to monitor the state of health of large plantations.

Landscapes

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Abstract

La présente invention propose un procédé et un système pour identifier des larves dans une plante à stipe, et permettant d'identifier la présence desdites larves de manière fiable et lors d'un état d'infection initial de la plante. En particulier, l'invention propose un procédé de détection de larves comportant une étape d'excitation au moyen d'un signal sonore comportant une fréquence prédéfinie pour stresser les larves et/ou stimuler leur mouvement corporel; et suite à laquelle les larves sont identifiées par les mouvements détectés en réponse audit signal sonore. L'invention concerne également un système de détection de larves comportant une sonde intégrant un capteur de mouvement et un haut-parleur configuré pour émettre ledit signal sonore stressant les larves.

Description

Description
Titre : PROCÉDÉ ET SYSTÈME DE DÉTECTION DE LARVES DANS UN PALMIER
Domaine technique
La présente invention concerne les procédés et dispositifs de détection de larves dans une plante à stipe tel qu’un palmier. Dans un mode de réalisation préféré, l’invention concerne un procédé et un système de détection de larves de charançon rouge dans un palmier.
État de la technique
Le charançon rouge {Rhynchophorus ferrugineus) du palmier est un ravageur redoutable. À l’âge adulte, le charançon rouge femelle dépose, dans l’une des parties vulnérables du palmier, quelques centaines d’œufs. Ces œufs, après quelques jours seulement, donnent lieu à des larves qui attaquent la tige du palmier par l’intérieur (partie tendre). Les larves disposent, au niveau du museau, de pinces sous forme de bec très tranchant. Grâce à la force de ces pinces, les larves sont capables de couper les fibres qui constituent la partie tendre de la tige du palmier, et se nourrir de la sève qui coule.
Les larves se déplacent à l’intérieur de la tige du palmier et/ou dans les branches en creusant des galeries. Au bout de quelques semaines, le palmier se trouve creux en son intérieur et fini par dépérir et tomber.
La présence des larves dans le cœur du palmier (à l’intérieur) ne présente aucun signe visible à l’extérieur du palmier permettant d’identifier leur présence. Ce n’est qu’après plusieurs semaines, quand le palmier est rongé de l’intérieur et que la sève ne remonte plus suffisamment vers les palmes, que des signes de noircissement des bouts des feuilles apparaissent et témoignent d’un risque de présence des larves et de la contamination du palmier.
Dans certains cas, les larves creusent des galléries jusqu’au bout de la surface de la tige du palmier ce qui provoque un écoulement de la sève vers l’extérieur et témoigne de la présence d’une possible contamination du palmier par les larves.
Quand la larve atteint un certain niveau de croissance, elle se transforme à son tour en charançon adulte et peut s’envoler. De nouveau, chaque larve qui devient, après quelques semaines, une femelle adulte est capable de pondre une centaine d’œufs à l’intérieur d’un ou plusieurs palmiers. La contamination connaît ainsi une croissance exponentielle et provoque la destruction d’un champ complet de palmiers.
Cette caractéristique de développement des larves à l’intérieur des palmiers provoquant leur destruction rend leur détection difficile et surtout tardive pour sauver le palmier.
Des techniques de pulvérisations de l’extérieur des palmiers par des produits chimiques n’ont montré aucune efficacité et ont surtout contribué à affaiblir la production des dattes.
D’autres techniques qui consistent à piéger les charançons adultes volants au travers de la phéromone, ont montré leur limite du fait que les pièges n’attirent pas systématiquement tous les charançons femelles qui, naturellement, ne pondent qu’à l’intérieur du palmier.
La seule façon prouvée actuellement d’anéantir les larves consiste à une injection d’un produit chimique à l’intérieur du palmier grâce à une injection par seringue adaptée. Le produit circule avec la sève qui nourrit les larves et finit par les tuer. La difficulté demeure néanmoins de détecter les larves à un stade précoce pour éviter la perte du palmier. Ainsi, il existe une méthode basée sur la détection des sons émis par les larves lors du grignotage des fibres. Toutefois, cette méthode ne permet d’obtenir une fiabilité satisfaisante dans la détection de larves dont les périodes d’activité peuvent être variées et influencer significativement les résultats.
Expose de l’invention
La présente invention a pour objet de détecter de façon précoce et bien avant que l’arbre ne soit irrémédiablement dépérit, l’existence des larves à l’intérieur de la tige ou dans les palmes. Un autre objectif de l’invention, est de fournir un procédé et un dispositif permettant d’identifier la présence des larves dans une plante de manière fiable et précise.
À cette fin, l’invention propose un procédé de détection de larves dans une plante à stipe au moyen d’une étape de détection de mouvement à l’intérieur de la plante, ledit procédé étant très avantageux en ce qu’il met en oeuvre : - une étape d’excitation des larves par l’émission d’un signal sonore dans une bande de fréquence stressant lesdites larves et stimulant leur mouvement corporel, et
- une étape d’identification des larves en fonction de la détection des mouvements générés par ladite étape d’excitation.
Le procédé de l’invention permet ainsi de déterminer de manière fiable la présence des larves dans la plante au moyen d’un signal de détection de mouvement, et notamment car les mouvements des larves peuvent être déclenchés sous commande par rémission d’un signal sonore les stressant.
Le procédé de l’invention peut avantageusement être mis en oeuvre pour la détection de larves de charançon rouge dans un palmier.
En particulier, la bande de fréquence pour l’émission de signal sonore d’excitation est comprise entre 1 kHz et 30 kHz, et la détection de mouvement est effectuée dans une bande de fréquence comprise entre 10 Hz et 500 Hz.
La précision du procédé de détection de larves, peut être avantageusement améliorée par la réalisation d’une, toutes ou des combinaisons des actions suivantes :
-détection des vibrations dites « de grignotage et d’arrachement de fibres » dans une bande de fréquences comprise entre 0.5 KHz et 10 KHz ;
-détermination de température ;
-détermination d’humidité ;
-détermination d’un niveau de CO2 ;
-détection des composés organiques volatils.
Les résultats obtenus à partir de ces actions, et servant tous d’indicateur sur la présence des larves, sont pris en considération par un algorithme de détection de larves pour fournir un résultat sur ladite identification des larves.
L’invention concerne également un système de détection de larves dans une plante à stipe, ledit système comportant un capteur de mouvement, et étant particulier en ce qu’il comporte une sonde destinée à être inséré dans le stipe de la plante, ladite sonde hébergeant un circuit électronique intégrant ledit capteur de mouvement, et un haut- parleur configuré pour émettre un signal sonore stressant les larves. La sonde de l’invention est donc très avantageuse en ce qu’elle comporte l’ensemble des composants nécessaires à effectuer les étapes d’excitation et de détection du procédé de détection de larves de l’invention.
Dans un mode de réalisation préféré, le système de détection de larves comporte un module externe intégrant une unité de traitement de signal configurée pour mettre en oeuvre un algorithme de détection de larves, ledit module externe étant destiné à être attaché à l’extérieur de la plante au moyen d’une sangle et pour être à proximité de la sonde. Avantageusement, la sonde est configurée pour transmettre un signal de détection de mouvements à ladite unité de traitement de signal, ce qui permet d’effectuer le traitement du signal pour identifier les larves à l’extérieur de la sonde, et donc de limiter les dimensions de la sonde.
Afin de signaler une plante infectée, l’invention propose de fournir le module externe avec un témoin lumineux pour indiquer l’état d’infection de la plante. En complément, ou en alternative, l’invention propose de concevoir le module externe comme un objet connecté loT. Dans ce mode de réalisation, le système comporte un serveur distant tel qu’un serveur cloud hébergeant une base de données et une application, et le module externe intègre :
- un module de communication radiofréquence configuré pour remonter des données transmises par la sonde et/ou des données sur l’identification des larves au serveur, ledit serveur stockant lesdites données dans la base de données, et ladite application étant configurée pour transmettre une alarme d’infection à un utilisateur du système.
L’utilisateur du système pourra ainsi recevoir les notifications sur son portable ou son ordinateur, pour intervenir sur une plante présentant des signes d’infection.
De préférence, le module externe est relié de manière filaire avec la sonde et comporte une batterie alimentée par un panneau solaire, ladite batterie alimentant le module externe et la sonde.
En ce qui concerne la détection de mouvement des larves, le capteur de mouvement est sensible aux fréquences d’entre 10 Hz et 500 Hz, et le signal sonore comporte une fréquence sonore entre 1 kHz et 30 kHz. Ces fréquences, permettent respectivement de détecter les vibrations très basses fréquences émises par les mouvements corporels des larves, étant notamment stressées par lesdites fréquences sonores.
Dans un mode de réalisation, la sonde comporte de préférence des dimensions de l’ordre de 20 mm par 60mm et comporte un bloc d’alimentation, une interface de puissance pour piloter le haut-parleur, un accéléromètre comme capteur de mouvement, un circuit de mise en forme du signal, un amplificateur et une unité de transmission de signal configuré pour transmettre le signal de détection de mouvements à l’unité de traitement, ladite transmission étant effectuée de préférence au moyen d’une liaison filaire entre la sonde et l’unité de traitement..
De préférence, le dispositif comporte au moins un capteur supplémentaire, tel qu’un détecteur de son de type piézoélectrique configuré pour transmettre un signal détecté dans une bande de fréquence entre 0.5 KHz et 10 KHz. Il est ainsi avantageusement possible d’identifier également les vibrations acoustiques émises par les larves lorsqu’elles grignotent et arrachent les fibres de la plante.
De même, le dispositif peut intégrer plusieurs capteurs supplémentaires choisis parmi un capteur de température, un capteur d’humidité, un capteur de CO2 et/ou un capteur des composés organiques volatils COV.
La fiabilité sur la détection de larves peut être ainsi améliorée, mais le dispositif servira aussi à la collecte des données permettant de comprendre l’apparition et l’évolution d’une infection de larves.
Brève description des dessins
On comprendra mieux l’invention à l’aide de la description, faite ci-après à titre purement explicatif, des modes de réalisation de l’invention en référence aux figures.
[Fig. 1] Un schéma du procédé de détection de larves selon un mode de réalisation de l’invention.
[Fig. 2] Un schéma du procédé de détection de larves selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. [Fig. 3] Une représentation simplifiée du système de détection de larves de l’invention.
[Fig. 4] Un diagramme de conception de la sonde de détection de l’invention selon une architecture fonctionnelle à trois étages.
[Fig. 5] Un exemple de signature obtenue par la détection de mouvement des larves. Description détaillée des modes de réalisation de l’invention
La présente invention propose un procédé et un système pour identifier des larves dans une plante à stipe, et permettant d’identifier la présence desdites larves de manière fiable et lors d’un état d’infection initial de la plante.
Un stipe, connu aussi comme faux-tronc, désigne la tige de plantes terrestres comme les palmiers, les yuccas, les dragonniers, les fougères arborescentes ou les bananiers. Les stipes se différencient des vrais troncs par l’absence de croissance significative en épaisseur, et par l’absence de cernes de croissance typiques de troncs des arbres dicotylédones. Les stipes se caractérisent par un emboîtement de gaines foliaires coriaces. Dans la description de l’invention, le mot stipe et tige sont utilisés de manière équivalente.
Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, le procédé et le système de l’invention visent la détection de charançon rouge dans un palmier. Toutefois, le principe de l’invention peut être appliqué à d’autres plantes à stipes et la détection de son infection par des larves. La fig. 1 montre un schéma simplifié des étapes du procédé de détection de larves de l’invention. Ce procédé se base sur la détection de mouvement à l’intérieur du palmier, et notamment par les vibrations émises par les mouvements des larves.
Dans des conditions normales, les larves se déplacent à l’intérieur de la tige lorsqu’elles s’alimentent et creusent des galeries dans la tige. Toutefois, à un moment quelconque les larves ne se trouvent pas nécessairement en état de mouvement ou d’alimentation, ce qui peut introduire une erreur considérable dans leur détection. De plus, les faibles vibrations émises par les mouvements des larves peuvent être facilement confondues ou noyées dans le bruit du signal. Afin de résoudre ce problème, l’invention propose un procédé de détection de larves comportant une étape d’excitation 10 au moyen d’un signal sonore comportant une fréquence prédéfinie pour stresser les larves et/ou stimuler leur mouvement corporel ;
Cette étape d’excitation proposée par l’invention est très avantageuse pour identifier les larves à l’intérieur de la plante à tout moment. En effet, le Demandeur s’est aperçu que l’émission des certaines fréquences sonores est capable de générer un mouvement erratique des larves, et plus particulièrement :
- Les larves montrent une perte de contrôle de leur déplacement ;
- Les larves se pincent les unes les autres ;
- Les larves montrent un mouvement incohérent de roulement sur elles-mêmes.
Il semblerait donc que ces fréquences stressent les larves, et assurent la détection des vibrations dues aux mouvements erratiques des larves. Dans un mode de réalisation, l’invention propose de stresser les larves avec une fréquence sonore comprise entre 1 kHz et 30 kHz, et de préférence entre 2 kHz et 20 KHz, ou entre 4 et 18kHz. Dans un mode de réalisation préféré, le procédé vise la détection de charançon rouge dans un palmier et les fréquences d’excitation sont comprises entre 12 et 15 KHz.
De préférence, le signal sonore aura un niveau sonore d’au moins 50 dB.
De préférence, l’étape d’excitation a une durée d’au moins 1 minute.
Le procédé comporte également une étape 20 de détection, effectuée de manière consécutive ou simultanée avec l’étape d’excitation, et dans laquelle sont détectées les vibrations très basses fréquences émises par les larves lors de son mouvement. De préférence, ces vibrations sont détectées par un capteur de mouvement dans une bande de fréquence comprise entre 10 Hz et 500 Hz. Ce capteur 50 de mouvement est par exemple un accéléromètre trois axes.
Le signal détecté est ensuite amplifié et transmis dans une étape 30 à une unité de traitement de signal pour effectuer une étape de traitement dudit signal et d’identification des larves 40.
Dans un deuxième mode de réalisation, le procédé de détection de larves peut comporter également une étape préalable de détection, effectuée avant l’étape d’excitation et de sorte à pouvoir comparer le profil du signal avant et après ladite excitation.
De plus, l’invention propose d’augmenter la précision et la fiabilité des résultats en effectuant l’une ou plusieurs des détections ou mesures supplémentaires ci-après : 1. Détection des vibrations dans une gamme de fréquence comprise entre 0.5 KHz et
10 KHz, ces vibrations étant reliées aux mouvements de grignotage des larves, ainsi qu’à l’arrachement des fibres à l’intérieur de la plante. Par exemple, lorsqu’il s’agit du charançon rouge dans un palmier, le grignotage de larves peut être détecté entre 0.5 KHz et 10 KHz, et l’arrachement des fibres entre 0.5 KHz et 5 KHz. 2. Détermination de température à l’intérieur et/ou à l’extérieur de la plante afin d’identifier avec précision les plages de températures favorables au développement des larves. Par exemple, pour le charançon rouge entre 18 et 25°C.
3. Détermination de l’humidité à l’intérieur et/ou l’extérieur de la plante afin d’identifier avec précision les plages favorables au développement des larves. Par exemple, pour le charançon rouge entre 50 ou 100% d’humidité relative à l’extérieur de la tige.
4. Détermination d’un niveau de CO2 à l’extérieur et/ou l’intérieur de la tige afin d’identifier des concentrations anormales de CO2, et pour comparaison aux niveaux de CO2 fournis par la météo locale.
5. Détection des composés organiques volatils COV présents dans l’odeur de fermentation caractéristique du métabolisme de la larve.
L’ensemble ou partie de ces mesures pourra ainsi être pris en compte par un algorithme de détection de larves, et fournir des résultats fiables sur l’identification des larves dans une plante, inclusive lors des étapes initiales de l’infection.
L’invention concerne également un système (fig. 3) pour la détection de larves comportant une sonde 100 destinée à être introduite dans le stipe d’une plante et comportant un ou plusieurs capteurs 50 de détection de mouvement. La sonde 100 de l’invention est très avantageuse en ce qu’elle comporte également un générateur acoustique configuré pour émettre un signal sonore haute fréquence et dans la bande ultrason. Il est ainsi possible de mettre en oeuvre le procédé de détection de larves de l’invention au moyen de cette sonde, et notamment d’effectuer l’étape d’excitation pour détecter la vibration émise par le mouvement des larves stressées.
Le système de l’invention comporte également un module externe 200 intégrant avantageusement une unité de traitement de signal 80 comportant des moyens de traitement de signal et de stockage de données destinés à mettre en oeuvre l’algorithme de détection de larves sur la base des signaux reçus des capteurs. L’invention propose ainsi de séparer l’unité de traitement de signal 80 de la sonde 200, ce qui permet de concevoir la sonde avec des dimensions réduites, et de sorte à faciliter son insertion dans la tige des plantes, notamment des plantes jeunes n’ayant pas encore un diamètre très développé de tige. De préférence la sonde a des dimensions approximatives de l’ordre de 20 mm par 60mm.
Selon un mode de réalisation, la sonde 100 se présente sous la forme d’une enveloppe 20 tubulaire comportant une première extrémité arrière comportant un bloc d’alimentation, une partie centrale hébergeant un circuit électronique 30 intégrant l’ensemble des composants électroniques pour piloter les capteurs 50 et le haut- parleur, ces derniers étant intégrés de préférence dans une extrémité avant de la sonde présentant une forme conique.
De préférence l’enveloppe de la sonde 100 est réalisée dans un matériau métallique résistant à la corrosion à des pH acides, tels que ceux retrouvés à l’intérieur de la tige d’un palmier. La sonde comporte un couvercle arrière 15 recevant les câbles 11 d’alimentation et du circuit électronique, et un couvercle avant 16 hébergeant les capteurs et le haut-parleur. La sonde 100 est assemblée de manière étanche et présente des dimensions préférées de l’ordre de 20 mm par 60 mm.
La figure 4 montre un diagramme de conception de la sonde de l’invention selon une architecture fonctionnelle à trois étages :
Un étage 1 d’alimentation comportant le bloc d’alimentation alimentant le circuit électronique, ledit bloc étant pourvu d’une entrée de tension de référence en provenance d’une source externe d’alimentation. Ce bloc d’alimentation permet de distribuer les alimentations nécessaires en tension et en courant à chacun des composants électroniques de la sonde. Un étage 2 de puissance comportant une interface de puissance qui reçoit à son entrée un signal alternatif basse puissance dont la fréquence peut être comprise entre 1 kHz et 30 kHz. L’étage de puissance permet de convertir le signal reçu en signal fort capable de piloter le haut-parleur. Le générateur acoustique, une fois commandé, est capable de générer un signal sonore se propageant dans la tige du palmier pour stresser les larves.
Un étage 3 de détection comportant l’un ou plusieurs capteurs de la sonde, un circuit de mise en forme du signal, un amplificateur de signal, et une unité de transmission du signal comportant de préférence une interface filaire. Le signal détecté par les capteurs est donc converti en signal électrique, avant d’être amplifié et transmis à l’unité de traitement du signal 80.
Tel qu’il a été déjà mentionné, l’unité de traitement du signal 80 est présente dans le module externe 200, et la transmission du signal des capteurs est faite de préférence au moyen d’une liaison filaire. En pratique, la sonde du système de détection de larves est introduite dans un trou réalisé dans la tige de la plante, et le module externe 200 est fixé sur la tige à proximité de la sonde 100 par un moyen d’attache. Dans un mode de réalisation préféré, le module externe 200 est fixé au moyen d’une sangle à la tige de la plante, et la sonde 100 et le module externe 200 restent par la suite reliés à ladite plante, et de sorte à monitorer sur le long terme son état de santé.
L’algorithme de détection de larves, mettra en oeuvre le procédé de détection des larves et fournira un résultat sur un état positif ou négatif d’infection de la plante sur la base des signaux transmis par les capteurs de la sonde. Dans un mode de réalisation préféré de l’invention, un premier capteur de la sonde est un accéléromètre trois axes configuré pour détecter des vibrations comportant une bande de fréquence compris entre 10 Hz et 500 Hz. Ce capteur de type accéléromètre est donc apte à détecter les vibrations extrêmement basses fréquences et ultra basses fréquences émises par les larves en mouvement, par exemple lorsqu’elles sont stressées par le signal sonore d’excitation. La figure 5 illustre un exemple de signature de fréquence reliée auxdits mouvements.
Dans un mode de réalisation, et afin d’effectuer les mesures supplémentaires du procédé de détection de larves de l’invention, la sonde 100 comporte également les capteurs ci-après : - un capteur de son de type piézoélectrique configuré pour détecter des vibrations comportant une fréquence comprise entre 0.5 KHz et 10 KHz, ces vibrations étant reliées aux émissions sonores des mouvements de grignotage des larves, ainsi qu’à l’arrachement des fibres à l’intérieur de la plante ;
-un capteur de température ;
-un capteur d’humidité ; et/ou
-un capteur de CO2 ;
-un capteur de COV pour détecter des sous-produits du métabolisme de la larve.
L’ensemble de ces mesures est donc pris en compte pour l’algorithme de détection de larves pour déterminer un état d’infection ou de bonne santé de la plante.
L’invention propose d’annoncer le résultat sur l’identification de larves à l’utilisateur du système par au moins deux moyens. La première solution et la plus simple consiste à fournir un témoin lumineux indiquant par un code couleur l’état santé de la plante, et donc un besoin d’intervention sur cette plante. Il s’agit par exemple d’un LED sur le module externe commandé par l’unité de traitement de signal.
La deuxième solution, qui peut être déployée en alternative ou en complément de la première solution, consiste à convertir le module externe 200 dans un objet connecté loT. Le module externe intègre donc un module de communication radiofréquence 70 configuré pour remonter des données des capteurs ou des données sur l’identification des larves à un serveur distant, tel qu’un serveur cloud.
Le serveur cloud héberge une base des données stockant les données transmises par l’unité de traitement 70, et /ou une application pour donner accès à l’utilisateur à une partie ou à l’ensemble des données stockées par le serveur, ainsi qu’aux résultats d’identification de larves dans une plante. Avantageusement, l’application est accessible depuis un smartphone ou un ordinateur, et est configurée pour émettre une alarme lorsqu’une plante surveillée par le système de l’invention est infectée.
Dans un mode de réalisation, le système de l’invention comporte une pluralité des sondes et des modules externes communiquant avec le serveur, chaque couple de sonde et module externe étant identifié au niveau dudit serveur et par l’application. Par exemple, dans une plantation de palmiers, un couple sera assigné à chaque palmier et l’utilisateur du système recevra des notifications précises sur l’état de santé de sa plantation, notamment il pourra identifier quelles sont les plantes présentant des signes d’infection. Il est ainsi possible d’intervenir uniquement sur les plantes infectées et épargner le reste d’une plantation de sa destruction.
Enfin, dans un mode de réalisation, le système est également très avantageux en ce qu’il est autonome en énergie. Dans ce mode de réalisation le module externe 200 comporte une batterie 60 alimentant ledit module externe 200 ainsi que la sonde 100, et d’autre part ladite batterie 60 est avantageusement alimenté au moyen d’un panneau solaire (non illustré).
L’unité de traitement extérieur comporte également un module de communication radio fréquence configuré pour remonter les résultats du procédé d’identification des larves et/ou un historique des données à un serveur distant.
L’invention propose ainsi un procédé et un système de détection de larves permettant de détecter efficacement une infection des larves dans une plante, et dont la précision peut être améliorée par la prise en compte d’une ou plusieurs mesures supplémentaires. L’invention permet donc d’intervenir rapidement et uniquement sur les palmiers infectés pour administrer un traitement contre l’infection, tel qu’une injection d’un composé toxique pour les larves. Lorsque ce traitement est appliqué à des états précoces de l’infection, tel que l’invention permet d’identifier, le palmier sera sauvé et l’infection sera arrêté.
L’invention représente donc une solution d’une importance capitale pour sauver les plantes individuellement, mais aussi pour éviter la propagation de l’infection dans une plantation, voir sur une région ou pays. Les agriculteurs sont rassurés et les grandes pertes économiques dues aux infections des larves dans des plantes à stipe sont évitées, tel que les pertes générées par le charançon rouge dans la production mondiale de palmiers.
De même, le système de l’invention présente une architecture fonctionnelle optimale pour fournir des résultats fiables, ainsi qu’étant robuste et autonome. La présente invention fournit donc une solution pouvant être déployée massivement pour monitorer l’état de santé des grandes plantations.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de détection de larves dans une plante à stipe au moyen d’une étape de détection de mouvement (20) à l’intérieur de la plante, caractérisé en ce qu’il comporte :
-une étape d’excitation (10) des larves par l’émission d’un signal sonore dans une bande de fréquence stressant lesdites larves et stimulant leur mouvement corporel, ladite bande de fréquence étant comprise entre 1 kHz et 30 kHz, et - une étape d’identification (40) des larves en fonction de la détection des mouvements générés par ladite étape d’excitation (10) au moyen d’un capteur (50) de mouvement dans une bande de fréquence comprise entre 10 Hz et 500 Hz.
2. Procédé de détection de larves selon la revendication 1 , dans lequel lors de l’étape d’excitation, lesdites larves sont des larves de charançon rouge dans un palmier.
3. Procédé de détection de larves selon l’une des revendications précédentes dans lequel, l’étape de détection (20) comporte également une, toutes ou des combinaisons des actions suivantes :
-détection des vibrations dites « de grignotage et d’arrachement de fibres » dans une bande de fréquences compris entre 0.5 KHz et 10 KHz ; -détermination de température ;
-détermination d’humidité ;
-détermination d’un niveau de CO2 ;
-détection des composés organiques volatils, et dans lequel, l’étape de traitement du signal et d’identification des larves mets un oeuvre un algorithme d’identification des larves considérant un résultat desdites actions.
4. Système de détection de larves dans une plante à stipe, comportant un capteur (50) de mouvement, caractérisé en ce qu’il comporte une sonde (100) destinée à être inséré dans le stipe de la plante, ladite sonde hébergeant un circuit électronique (30) intégrant ledit capteur (50) de mouvement et un haut-parleur configuré pour émettre un signal sonore stressant les larves.
5. Système de détection de larves selon la revendication 4, comportant un module externe (200) intégrant une unité de traitement de signal (80) configurée pour mettre en œuvre un algorithme de détection de larves, ledit module externe (200) étant destiné à être attaché à l’extérieur de la plante au moyen d’une sangle et pour être à proximité de la sonde, et dans lequel ladite sonde (100) est configurée pour transmettre un signal de détection de mouvements à ladite unité de traitement de signal (80).
6. Système de détection de larves selon la revendication 4 ou 5, comportant un serveur distant tel qu’un serveur cloud hébergeant une base de données et une application, et dans lequel le module externe comporte :
- un module de communication radiofréquence (70) configuré pour remonter des données transmises par la sonde (100) et/ou des données sur l’identification des larves au serveur, ledit serveur stockant lesdites données dans la base de données, et ladite application étant configurée pour transmettre une alarme d’infection à un utilisateur du système.
7. Système de détection de larves selon l’une des revendications 4 à 6, dans lequel le module externe (200) est relié de manière filaire avec la sonde (100) et comporte une batterie (60) alimentée par un panneau solaire, ladite batterie alimentant le module externe et la sonde, et/ou dans laquelle le module externe (200) comporte un témoin lumineux pour indiquer l’état d’infection de la plante.
8. Système selon l’une des revendications 4 à 7, dans lequel le capteur de mouvement est sensible aux fréquences entre 10 Hz et 500 Hz, et le signal sonore comporte une fréquence sonore entre 1 kHz et 30 kHz.
9. Système de détection de larves selon l’une des revendications 4 à 8, dans lequel la sonde (100) comporte de préférence des dimensions de l’ordre de 20 mm par 60mm et comporte un bloc d’alimentation, une interface de puissance pour piloter le haut-parleur, un accéléromètre comme capteur (50) de mouvement, un circuit de mise en forme du signal, un amplificateur et une unité de transmission de signal configuré pour transmettre le signal de détection de mouvements à l’unité de traitement, ladite transmission étant effectuée de préférence au moyen d’une liaison filaire entre la sonde et l’unité de traitement.
10. Système de détection de larves selon l’une des revendications 4 à 9, dans lesquels la sonde (100) comporte également un détecteur de son de type piézoélectrique configuré pour transmettre un signal détecté dans une bande de fréquence entre 0.5 KHz et 10 KHz.
11. Système de détection de larves selon l’une des revendications 4 à 10, comportant un ou plusieurs capteurs supplémentaires choisis parmi un capteur de température, un capteur d’humidité, un capteur de CO2 et/ou un capteur des composés organiques volatils COV.
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