FR2968889A1 - Dispositif de visualisation de la consommation d'eau d'un arbre et procede d'estimation de la consommation d'eau. - Google Patents

Abstract

Le dispositif de mesure de la consommation d'eau d'un arbre en temps réel comprenant au moins une sonde destinée être introduite dans le tronc d'un arbre et à prélever des données physiques, comprend : • des moyens de calculs permettant de : o convertir des données physiques en données de consommation d'eau ; o établir la consommation d'eau instantanée de l'arbre et sa consommation sur différentes autres périodes ; • des moyens de stockages de l'ensemble des données ; • des moyens de visualisation des données de consommation d'eau et des données environnementales • des moyens d'attaches du dispositif à l'arbre.

Description

DISPOSITIF DE VISUALISATION DE LA CONSOMMATION D'EAU D'UN ARBRE ET PROCEDE D'ESTIMATION DE LA CONSOMMATION D'EAU.

DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine des dispositifs permettant la mesure de la consommation d'eau des arbres.

ART ANTERIEUR io Actuellement, il existe plusieurs techniques de mesures de la consommation d'eau d'un arbre qui s'appuient sur différentes partie de l'arbre. La première technique, dite de pesée, s'applique à l'arbre en entier. La mise en pot d'un arbre et sa pesée en continu pour évaluer les 15 pertes d'eau nécessite une installation difficile et n'est vraiment possible que pour de petites plantes ou des arbustes dans une enceinte fermée et contrôlée. La figure 1 représente un tel dispositif comprenant un bac de pesée 4 dans lequel est disposé un arbuste 2 qui est recouvert d'une house 20 comprenant des ouvertures 1. Une balance 3 permet de mesure le poids de l'arbuste à différents instants.

Une seconde technique s'applique aux feuilles par la mesure de la transpiration de l'arbre. Les mesures effectuées sur une feuille ou un groupe 25 de feuille doivent pouvoir ensuite être intégrées au niveau d'une branche, puis des branches à l'ensemble du houppier. Ce qui pose des problèmes d'échantillonnage et des contraintes pratiques difficiles à résoudre pour des mesures en continu sur plusieurs mois

30 Une troisième série de techniques plus répandues que les précédentes s'appliquent au tronc et consistent à mesurer le flux total de sève brute qui transite dans le tronc. L'arbre prélève l'eau et les sels minéraux dans le sol par ses racines, ce mélange constitue la sève brute. Le tronc est le lieu de passage 35 obligé de la sève brute des racines vers les feuilles où elle est transpirée. La sève brute circule dans les vaisseaux du xylème qui se comportent comme de fins capillaires. Grâce aux liaisons hydrogène, les molécules d'eau maintiennent une bonne cohésion entre elles et peuvent être tirées par le haut sans se disloquer. Cette force de succion qui représente une haute pression négative est provoquée par la transpiration au niveau des feuilles par suite d'une différence de pression entre l'air plus ou moins sec et les feuilles. Les produits élaborés par photosynthèse au niveau des feuilles constituent la sève élaborée qui est acheminée vers les différentes parties de l'arbre. Ce flux de sève élaborée qui sert à la croissance de l'arbre est négligeable comparé au flux de sève brute ascendant.

L'enjeu des mesures à l'échelle du tronc est d'évaluer le flux total io de sève brute qui circule. Ce flux n'est pas homogène dans le tronc, ils se concentrent dans l'aubier qui est la partie vivante et externe du tronc L'aubier est plus ou moins profond selon les espèces, par exemple 2 cm chez le chêne et 8 à 10 cm chez le peuplier. Dans ce dernier cas, des techniques utilisées permettent 15 d'installer des sondes de mesures à différentes profondeurs ou une grande sonde qui couvre plusieurs profondeurs. La multiplication des sondes par arbre est toujours possible mais augmente les coûts.

Trois méthodes principales permettent de mesurer les flux de sève 20 dans les troncs.

Une première méthode, notée THB dont l'acronyme anglo-saxon signifie « Thermal Heat Balance », consiste à établir un bilan thermique en différents points de l'aubier. La méthode consiste à mesurer une différence 25 de température entre une zone de l'aubier chauffée par une électrode et une zone éloignée non chauffée. Un bilan des échanges thermiques entre les deux zones sert à calculer le flux de sève.

Une seconde méthode, notée HPV dont l'acronyme anglo-saxon 30 signifie « Heat Pulse Velocity », consiste à mesurer la vitesse de déplacement d'une onde de chaleur. Une électrode injecte dans l'aubier une onde de chaleur dont la vitesse de déplacement jusqu'à une autre électrode située au-dessus et à une distance connue, est mesurée. En multipliant cette vitesse par la section d'aubier, la méthode permet d'en déduire un flux par 35 unité de temps.

Une troisième méthode, notée TDP dont l'acronyme anglo-saxon signifie « Thermal Dissipation Probe », consiste aussi à fixer deux électrodes horizontalement dans le tronc à environ 10 cm l'une au-dessus de l'autre. Celle du haut est chauffée sur 2 cm à son extrémité, celle du bas est identique mais non chauffée. Un thermocouple mesure l'évolution de l'écart de température entre les deux aiguilles. Cet écart varie en fonction du flux de sève. Cette dernière méthode semble être la plus utilisée. Il existe une variante de cette méthode avec une troisième sonde pour tenir compte de la température du tronc au moment de la mesure.

Un inconvénient des dispositifs de mesure des flux de sève de io l'art antérieur est que l'utilisateur doit acquérir séparément les différents éléments du dispositif choisi, puis les installer et les configurer lui-même selon le contexte, le type d'arbre et l'âge de l'arbre.

Un second inconvénient est que l'utilisateur après une certaine 15 période de mesure doit venir récupérer les données enregistrées pour chaque sonde pour pouvoir les analyser et les transformer en flux de sève.

Par ailleurs, un troisième inconvénient est que les données doivent être récupérées régulièrement sur place pour être traitées et 20 analysées. Ces relevés réguliers des valeurs aux fins de permettre le calcul et l'analyse de la consommation d'eau de l'arbre impliquent d'organiser des relevés selon certaines conditions et impliquent le déplacement d'un opérateur. Enfin, un autre inconvénient rencontré lors de mesures sur de 25 longues périodes, est que les sondes ou électrodes utilisées sur l'arbre ne sont pas réutilisées exactement dans les mêmes dispositions. Une conséquence est que des erreurs de disposition des appareils de mesure peuvent engager des erreurs de relevés.

30 Un problème apparait quelque soit la méthode choisie, car l'utilisateur doit acquérir séparément les différents éléments et assurer lui-même le montage et l'ajustement de l'ensemble ce qui a pour inconvénient que les systèmes de mesure existants sont complexes et exigent que l'utilisateur soit un «spécialiste » du domaine. 35 BUT DE L'INVENTION L'invention a pour but de pallier aux inconvénients précités. L'invention concerne un dispositif de visualisation de la consommation d'eau des arbres en temps réel et un procédé de mesure de la consommation à partir d'un tel dispositif. Le dispositif de visualisation comprend également des moyens permettant la mesure et le calcul des consommations en temps réel.

Avantageusement, le dispositif de mesure de la consommation io d'eau d'un arbre en temps réel comprenant au moins une sonde destinée être introduite en profondeur dans l'écorce d'un arbre et à prélever des données physiques, caractérisé en ce que le dispositif comprend : - une batterie délivrant un courant permettant d'alimenter le dispositif ; 15 - une interface utilisateur permettant d'effectuer un paramétrage du dispositif ; - des moyens de calculs permettant de : o recueillir des données physiques prélevées par chaque sonde ; 20 o convertir les données physiques en données de consommation d'eau à partir d'un premier paramétrage ; o calculer la consommation instantanée d'eau de l'arbre ; - des moyens de stockages de l'ensemble des données physiques, et des données de consommation d'eau sur une première période 25 paramétrable ; - des moyens de visualisation des données de consommation d'eau sur une seconde période paramétrable.

Avantageusement, les moyens de calculs permettent de 30 convertir : o les données physiques de chaque sonde en données correspondantes à des flux sève par un second paramétrage et ; o les données correspondantes à des flux de sève en 35 données de consommation d'eau à partir d'un troisième paramétrage, le second et le troisième paramétrage correspondant au premier paramétrage.

Avantageusement, le premier paramétrage comprend au moins la définition d'un type d'arbre, un diamètre du tronc, une profondeur d'aubier, un nombre de sondes, au moins un écart entre chaque sonde. Avantageusement, les données de flux de sève sont obtenues à partir de la mesure d'un écart en température entre une première sonde introduite dans une première zone chauffée de l'arbre à partir de moyens de chauffage et une seconde sonde introduite dans une zone de l'arbre non chauffée. Avantageusement, les moyens de chauffage comprennent au io moins une électrode. Avantageusement, les données de flux de sève sont obtenues à partir de la mesure d'une vitesse de déplacement d'une onde de chaleur injectée à partir d'une première sonde et reçue à partir d'une seconde sonde. Avantageusement, les sondes sont des aiguilles. 15 Avantageusement, le dispositif de mesure comprend des moyens d'attaches du dispositif à l'arbre. Avantageusement, les moyens d'attaches comprennent un collier métallique permettant de maintenir le dispositif à une certaine hauteur de l'arbre. 20 Avantageusement, le dispositif comprend des moyens de protection imperméable permettant de protéger le dispositif tout en laissant circuler l'air autour d'une extrémité de chaque sonde. Avantageusement, le dispositif comprend des moyens de transfert de données sans fil permettant de stocker les données dans un appareil 25 nomade. Avantageusement, les moyens de transfert de données sans fil permettent un transfert de données selon un protocole GSM. Avantageusement, les moyens de transfert de données sans fil permettent un transfert de données selon un protocole Bluetooth. 30 Avantageusement, l'interface utilisateur permet de définir la seconde période prédéterminée pendant laquelle la consommation d'eau est représentée sous forme d'une courbe d'évolution. Avantageusement, le procédé d'estimation de la consommation d'eau d'un arbre à partir d'un dispositif de l'invention comprend : 35 - une première étape de configuration comprenant : o une étape d'identification de l'écart en température maximale (dTM) observé entre deux aiguilles ; - une étape de mesure de la densité de flux de sève de l'arbre par application de la théorie de Granier ; - une étape de calcul comprenant : o des calculs de la densité de flux journalière par intégration des mesures de la précédente étape ; o des calculs du flux de sève sur une surface d'aubier correspondante à la profondeur de la sonde introduite dans l'écorce de l'arbre o une conversion des données physiques en données de consommation d'arbre à partir des calculs précédemment et de l'étalonnage ;

Avantageusement, l'étape de configuration comprend en outre : - la détermination du type d'arbre et ; 15 - une estimation de l'âge de l'arbre à partir de l'estimation de la profondeur de l'aubier, - la détermination du nombre de sondes utilisées permettant de récolter les données physiques.

20 FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront présentés dans une description détaillée & illustrée par les figures suivantes : à l'aide de la description qui suit, faite en regard des dessins annexés qui représentent : 25 ^ figure 1 : un dispositif de mesure de l'art antérieur permettant d'évaluer la consommation d'eau d'un arbre ; ^ figure 2 : un boitier de l'art antérieur comprenant des électrodes permettant la mesure d'une vitesse de déplacement d'une onde de chaleur dans un arbre ; 30 ^ figure 3 : une vue de coupe d'une représentation d'un arbre ; ^ figure 4 : un schéma fonctionnel du dispositif de l'invention.

EXPOSE DE L'INVENTION

35 Le dispositif de visualisation de l'invention permet de mesurer, de calculer et d'afficher la consommation d'eau instantanée d'un arbre. Le dispositif comprend des moyens permettant de mesurer des données physiques tels que des moyens pour mesurer le flux de sève brute transitant i0 dans le tronc. Selon différentes variantes de réalisation, le dispositif de l'invention peut comprendre l'un des moyens de mesure des flux de sève permettant la mise en oeuvre de l'une des techniques suivantes : la méthode du bilan thermique (THB), la méthode de l'onde de chaleur (HPV) et la méthode de la dissipation thermique (TDP).

Un avantage de la mesure de ces données physiques est que les flux de sèves se concentrent dans l'aubier et peuvent donc être mesurés par l'introduction de sondes à différentes profondeurs et dans différentes Io zones de l'aubier.

Une première solution est mise en oeuvre par des moyens pour mesurer une différence de température entre une zone de l'aubier chauffée par exemple par une électrode et une zone éloignée non chauffée. Un bilan 15 des échanges thermiques entre les deux zones sert à calculer le flux de sève. Ces sondes sont plus connues sous l'appellation THB (Thermal Heat Balance).

Une seconde solution consiste en la mesure de la vitesse de 20 déplacement d'une onde de chaleur. Cette solution est mise en oeuvre par une électrode injectant dans l'aubier une onde de chaleur dont la vitesse de déplacement est mesurée jusqu'à une autre électrode située à une distance connue. En multipliant cette vitesse par la section d'aubier on obtient un 25 flux de sève par unité de temps. Les électrodes de ce type peuvent être, par exemple, celles développées par Greenspan sous l'appellation anglo-saxonne « Sapflow Sensor System ».

30 La figure 2 représente une telle électrode 200 permettant de générer une onde de chaleur dans l'aubier. L'électrode comprend des moyens de raccordements 211 à une alimentation et une des moyens de transmission 220 de l'onde de chaleur dans l'aubier destinés à être insérés dans le tronc de l'arbre. 35 La figure 2 représente deux types d'électrodes de différentes tailles permettant d'adapter la mesure à un type d'arbre. Ces sondes sont plus connues sous l'appellation HPV (Heat Pulse Velocity).

Enfin une troisième solution permet de déduire le flux de sève circulant dans l'arbre à partir de mesures de dissipations thermiques. La mise en oeuvre de cette troisième solution est effectuée au moyen d'aiguilles, servant de sondes et de conducteur de chaleur dans l'arbre, fixées horizontalement dans le tronc et l'une au-dessus de l'autre à une dizaine de centimètres. L'aiguille du haut est chauffée sur une certaine longueur, par exemple de 2 cm et celle du bas est non chauffée. Un thermocouple mesure l'évolution de l'écart de température entre les deux aiguilles. Cet écart varie en fonction du flux de sève. io Cette solution peut-être améliorée à partir d'une troisième sonde pour tenir compte de la température du tronc au moment de la mesure. Une sonde de type Granier peut-être employée aux fins de la mise en oeuvre de cette troisième solution. Ces sondes sont plus connues sous l'appellation THD (Thermal 15 Heat Dissipation).

La figure 3 représente une coupe d'un tronc comprenant le coeur 30 de l'arbre, c'est-à-dire la partie morte de l'arbre et l'aubier 31 qui correspond à la partie vivante de l'arbre, l'aubier. Deux sondes ou aiguilles 20 32, 33 sont représentées dans la vue de coupe. Les deux sondes sont insérées dans l'aubier à différentes profondeurs permettant de mesurer les flux de sève à différentes profondeurs.

La figure 4 représente un schéma de principe des différents 25 moyens du dispositif 40 de l'invention.

Le dispositif de l'invention comprend des moyens pour alimenter les différents composants, notés P sur la figure 4. Avantageusement, l'alimentation est une batterie qui peut être rechargée tous les 15 jours par 30 exemple. Le dispositif de l'invention a alors une autonomie qui permet une flexibilité d'usage du dispositif. Par exemple, une sonde THD exige une consommation de 84mA et une puissance de chauffe de 0,2W. Un remplacement périodique des batteries permet une interruption de service relativement courte. Cependant, 35 avec une batterie on peut disposer d'une autonomie énergétique grâce à des panneaux photovoltaïques et un transformateur/régulateur. Le dispositif de l'invention peut aussi être relié au secteur comme mode alternatif de fonctionnement.

Le dispositif de l'invention comprend un dispositif de mesure, noté M, de données physiques correspondant à l'un des trois types de sondes THB, HPV ou THD insérées dans une ou plusieurs portions d'aubier. Chacune des sondes THB, HPV ou THD peuvent être utilisées et être combinés aux moyens de calculs de l'invention. Par exemple, avec les sondes THD, les moyens de mesure comprennent des sondes et des relais électroniques chargés de transformer le courant 12 V de la batterie en tension de 3V et de recueillir le signal de mesure. Le dispositif de l'invention comprend des moyens d'acquisition et io de stockage des données physiques prélevés par les moyens de mesures, notés A sur la figure 4. Typiquement, le signal de mesure peut comprendre un échantillonnage sur 2000 niveaux possibles entre 0 et 2 Volts. Ce sont ces valeurs en millivolts qui constituent les mesures. Elles sont stockées dans la mémoire du dispositif. Différentes centrales d'acquisition de données i5 peuvent être utilisées dans le dispositif de l'invention. Selon les moyens d'acquisition, le dispositif de l'invention permet, à un utilisateur, de paramétrer selon son choix, les fréquences d'acquisition et de stockage des données physiques, par exemple toutes les 30 secondes et toutes les 5 minutes respectivement. Dans ce cas, pour une journée on dispose alors de 20 288 mesures.

Le dispositif de l'invention comprend des moyens de calcul, notés K sur la figure 4, Le traitement des données comprend la conversion des données physiques en données de flux de sève et en données de 25 consommation d'eau à l'échelle de l'arbre selon la méthode prévue pour le type de sonde utilisée. Un avantage du dispositif de l'invention est de permettre de traiter les données en temps réel. Un processeur permet notamment de remplir cette nouvelle fonction. Par exemple, pour les sondes THD, le principe du calcul des flux 30 de sève, est le suivant : Les mesures correspondent à des différences de température mesurée entre les deux aiguilles du thermocouple. La différence de température instantanée est notée dT et elle exprimée en mV. La différence maximale observée sur un cycle diurne est repérée et stockée. Elle est notée 35 dTM. Généralement, cette mesure est observée en fin de nuit lorsqu'il n'y a pratiquement pas de flux de sève. On pose le paramètre suivant : K = (dTM-dT)/dT Puis, un calcul permet de déterminer une densité de flux, donné par la relation suivante : Vs= 0.000119 * KA 1.231. A titre indicatif, on obtient alors les valeurs numériques suivantes 5 selon les configurations d'intégration dans le temps : Vs - 1 à 3 litres dm-2.heure-1 ou ; Vs - 10 à 30 litres dm-2.jour'.

Le calculateur permet par exemple d'intégrer à l'échelle de la io journée l'ensemble des mesures obtenues. Avec une surface d'aubier S correspondant à la sonde enfoncée entre 0 et 2cm, le calculateur permet d'obtenir un flux de sève correspondant Qs = Vs * S et de faire la somme pondérée des valeurs obtenues pour chaque sonde. On obtient, par exemple, une consommation d'eau de 100 à 15 150 litres pour une journée.

Le dispositif de l'invention comprend des moyens pour visualiser les résultats à l'aide d'au moins un afficheur, noté D sur la figure 4, qui peut être un écran plat de type LCD ou LED. Dans une variante de réalisation 20 l'écran est tactile. Enfin, des types d'écrans comportant une protection étanche permettent d'améliorer la robustesse du dispositif de l'invention qui peut être soumis à différentes contraintes environnementales. Selon les variantes de réalisations, le dispositif de l'invention 25 comprend plusieurs afficheurs réalisant différentes fonctions d'affichage. Par exemple, un premier afficheur permet de générer des données d'informations, notamment relatives au type d'arbre et quelques caractéristiques prédéfinies caractérisant l'arbre telles que par exemple sa hauteur. Le premier afficheur permet également de générer les 30 consommations d'eau de l'arbre sur différentes périodes au choix, par exemple selon les données saisonnières, mensuelles, hebdomadaires, journalières et/ou horaires. Un second afficheur peut être employé de manière à afficher des informations complémentaires concernant les données environnementales 35 telles que la température ambiante, l'humidité de l'air ou l'éclairement solaire. Dans une alternative, toutes les informations sont affichées sur un même écran avec un menu permettant de sélectionner le type d'informations souhaité.

Dans un mode de réalisation, un afficheur comprend un menu permettant d'afficher des consommations d'eau sur différentes durées préenregistrées. La sélection d'une échelle de temps peut être réalisée au moyen d'une liste prédéfinie. Cette fonction permet une utilisation simplifiée et permet un accès par exemple à un public plus large dans le cadre de campagne de sensibilisation. Dans un mode de réalisation, l'affichage des données de consommations d'eau peut être représenté sous forme d'un graphique. Par exemple, un mode de représentation des données peut être de générer un io graphique avec la durée selon l'axe des abscisses et la consommation en litres est selon l'axe des ordonnées. Avantageusement, la consommation d'eau peut être représentée pour une pluralité de sondes. L'utilisation d'une pluralité de sondes permet d'obtenir des moyennes plus précises et permet également de prendre en 15 compte par exemple les flux de sève transitant à différentes profondeurs de l'arbre.

Dans un mode particulier de l'invention les données environnementales peuvent être générées de manière à être superposées au 20 graphique représentant l'évolution de la consommation d'eau de l'arbre. Cette dernière fonction présente l'avantage de permettre une corrélation immédiate et visuelle du rapport entre l'évolution d'un paramètre environnemental tel que la température ou encore le déficit de pression de vapeur. 25 Selon un autre mode d'affichage, les données physiques, telles que les données de flux de sève dans l'arbre, peuvent être générées en superposition aux données de consommation d'eau d'un arbre. Cette dernière fonction permet de s'assurer par exemple que l'étalonnage est correct par la superposition des variations. Cette dernière fonction permet 30 également à un opérateur de contrôler rapidement que l'étalonnage n'a besoin d'être mise à jour ou au contraire permet d'ajuster pendant la vie de l'arbre l'étalonnage prédéfinie au départ. Avantageusement, le dispositif de l'invention permet de générer un premier ensemble de données de consommations d'eau d'une première 35 durée superposées à un second ensemble de données de consommations d'eau d'une seconde durée. Typiquement, cette dernière fonction permet de contrôler d'une année sur l'autre les variations de consommations d'un arbre.

Cette superposition peut être appliquée à l'échelle du mois, de la semaine ou encore de la journée.

Dans un mode de réalisation, le dispositif de l'invention comprend 5 une interface de commande pour un opérateur permettant de sélectionner différentes configurations d'affichage. Notamment, le dispositif de l'invention comprend un mode de représentation de données graphiques permettant de générer les données en consommation d'eau sur différentes périodes telles que le mois, la io semaine, la journée ou sur une heure. Avantageusement, le dispositif de l'invention permet de calculer la consommation d'eau instantanée de l'arbre et/ou permet d'effectuer des moyennes de consommations sur des plus longues périodes. Un avantage de la visualisation sur place des résultats de 15 consommation d'eau d'un arbre et de permettre une décision plus rapidement en cas d'anormalités constatées. Par ailleurs, la visualisation des résultats sur place permet un contrôle périodique de la santé des arbres sans qu'un opérateur se déplace muni d'un matériel encombrant.

20 Le dispositif de l'invention comprend des moyens pour transférer les données physiques et/ou les données de consommation d'eau à un équipement portable tel qu'un ordinateur, un Smartphone ou un PAD, plus connu sous l'acronyme anglo-saxon signifiant « Portable Application Description », noté PC sur la figure 4. 25 Les moyens pour transférer les données physiques ou de consommation d'eau peuvent comprendre une connexion physique à un équipement mobile ou une connexion sans fil. Les moyens de connexion sont notés T sur la figure 4. Les connexions physiques peuvent, selon différentes variantes de 30 réalisation, comprendre : - une interface USB ; - une interface RS232 ; - une interface RJ 45.

35 Les connexions sans fil peuvent, selon différentes variantes de réalisation, comprendre : - une interface GSM ; - une interface GPRS - une interface WIFI ; - une interface Bluetooth ; - une interface comprenant un émetteur-récepteur à 2.4GHz pour des courtes distances radio peut être également 5 employée par exemple.

Les moyens de transfert permettent une surveillance efficace à distance et en temps réel de l'ensemble du dispositif de l'invention et une intervention rapide si nécessaire en cas de problème. i0 Les données peuvent être transférées soit sur requête par un opérateur lorsque la connexion est établie soit automatiquement à des instants prédéterminés périodiques ou non. Si le dispositif est implanté sur un site éloigné, ou difficile d'accès 15 par exemple dans des zones denses de population d'arbres, le transfert automatique des données physiques et de consommation d'eau permet un contrôle à distance et une intervention ponctuelle en cas de besoin.

Avantageusement, le dispositif de l'invention comprend un serveur 20 de données qui peut être combiné à des moyens pour recevoir et envoyer des données sans fil de manière à recueillir des données provenant d'autres dispositifs de mesure de la consommation d'eau d'arbres environnant. Lors d'un déploiement d'une pluralité de dispositifs de l'invention sur un ensemble d'arbres d'une zone prédéfinie, un avantage du dispositif de 25 l'invention est de centraliser les données de consommations d'eau de chaque arbre de l'ensemble des arbres comprenant un tel dispositif. Dans ce dernier, cas un seul dispositif permet de recueillir les données aux fins de calculer une moyenne de consommation d'eau pour un ensemble d'arbres. Cette dernière configuration permet de faire une étude de 30 la consommation d'eau d'une population définie d'arbres. Un autre avantage est que le transfert de données est simplifié puisqu'une seule connexion permet de télécharger des données cohérentes entre elles, sur une même échelle de temps, dans une même zone. Dans ce dernier mode de réalisation, un seul dispositif est 35 configuré en tant que serveur de données aux fis de les centraliser. Dans des alternatives, plusieurs dispositifs de l'invention peuvent être configurés de la sorte pour une population d'arbres donnée.

Le dispositif de l'invention comprend dans un mode de réalisation un boitier de protection, par exemple de type PVC, permettant de résister aux chocs et permettant une étanchéité en cas d'intempéries. Le boitier peut être hermétique en matière plastique ou en ABS, acronyme signifiant acrylonitrile butadiène styrène.

Le dispositif de l'invention comprend également dans un mode de réalisation des capteurs environnementaux tel que par exemple un capteur en température et/ou un capteur d'humidité de l'air et/ou un capteur de io rayonnement photo-synthétiquement actif ou encore des instruments pour déterminer l'EvapoTranspiration Potentielle, notée ETP. Ces capteurs permettent de recueillir de données environnementales et de les associer à des consommations d'eau sur des durées prédéfinies. Un avantage est de permettre une corrélation entre i5 l'évolution de la consommation d'eau d'un arbre et des conditions environnementales. Selon le type d'utilisation prévue, le dispositif de l'invention permet la visualisation en temps réel sur les moyens d'affichages de la température, de l'humidité relative de l'air, du rayonnement photo-synthétiquement actif 20 également noté PAR, et de l'ETP. Dans un mode de réalisation, le boitier comprend des moyens pour mesurer la hauteur et la grosseur des arbres tels qu'un dendromètre. Cette fonction permet de suivre la micro-croissance journalière et annuelle des arbres au niveau de leur diamètre. 25 Le dispositif de l'invention peut comprendre des moyens de fixation du boitier à un arbre, tel qu'un collier métallique. Eventuellement, lorsque l'attache du boitier présente une difficulté particulière selon le contexte topologique, ce dernier peut être fixé sur un poteau métallique à 30 coté de l'arbre. Dans ce dernier cas, le boitier comporte des moyens de raccordement aux sondes insérées dans l'arbre. Le dispositif de l'invention améliore considérablement les études concernant les arbres notamment en ce qui concerne leur consommation d'eau et donc la surveillance des forêts et l'évolution d'une population 35 d'arbres donnée. Le dispositif de l'invention permet une utilisation plus simple des données collectées directement exploitables.

Le traitement des données et la visualisation de ces données peuvent être directement prélevées et consultées au niveau de l'arbre. Le dispositif permet avantageusement d'obtenir la consommation en temps réel et permet donc une surveillance accrue d'un ou des arbres s surveillé(s).

Un apport du dispositif de l'invention est sa compacité. En effet, tous les composants et moyens sont confinés dans un même boitier fixé sur l'arbre. i0 Enfin un autre avantage de l'invention est son apport pédagogique en vue de l'étude ou de la sensibilisation à la protection de la nature ou de l'étude d'espèce particulière. Notamment, l'invention permet de connaitre les besoins 15 nécessaires d'un type d'arbre notamment en vue d'un reboisement d'une zone dépeuplée ou de la mise en place d'une forêt dans un contexte géographique différent.

Dans le domaine de l'agriculture, le dispositif de l'invention permet 20 une meilleure gestion de l'eau d'irrigation, notamment en ce qui concerne l'arboriculture fruitière et la forêt, ainsi qu'une meilleure connaissance du fonctionnement hydrique instantané des arbres. Dans le cadre de la surveillance environnementale, l'arbre devient, grâce au dispositif de l'invention un bio-indicateur de son milieu et permet de 25 suivre l'impact d'une crue, les conséquences d'une inondation ou d'une tempête, et de suivre son comportement dans un contexte de bio-épuration et de changement climatique. Enfin, pour la définition de débits d'étiage dans les cours d'eau l'arbre peut servir d'indicateur et optimiser des choix de construction ou de 30 dimensionnement dans un contexte géographique donné. Par ailleurs, dans le domaine de la recherche, les données générées par le dispositif de l'invention, notamment par le biais d'un afficheur, permet d'éviter des pertes de données et facilite par le biais des moyens de transfert le suivi des campagnes de mesure. 35 Une mise en oeuvre particulière du dispositif de l'invention permet d'assembler les moyens suivant aux fins de sa réalisation : - des sondes Granier ; - une centrale d'acquisition et de contrôle de type Datahog 2 de Skye instruments ; - des connecteurs Binder5 /Hirschmann coté sondes ; s - un microcontrôleur AVR ATmega164P/V, - des mémoires non volatiles EEPROM (24LC1024) ; - une interface simple en Visual Basic 6 ; - deux connecteurs RS232 (DB9), - des afficheurs 38,1 mm Kingbright (SBA15-11 EGWA) io Le nombre d'interfaces nécessaires peut être modulaire, notamment en regard du nombre de sondes souhaitées qui dépend du type d'arbre, c'est-à-dire son espèce et de la taille du tronc.

Typiquement, dans le cas où 4 sondes sont utilisées pour mesurer 15 le flux de sève à différentes profondeurs de l'arbre, un exemple de mise de configuration des sondes est le suivant : une première sonde est insérée jusqu'à 2 cm, une seconde sonde est insérée entre 2 à 4 cm, troisième sonde est insérée entre 4 et 6 cm et une dernière sonde est insérée entre 6 à 8 cm.

20 Un avantage de l'utilisation d'une pluralité de sondes insérées à différentes profondeurs est de multiplier les mesures sur la largeur de l'aubier de manière à fiabiliser les mesures ainsi que les moyennes de consommations d'eau déduites des mesures.

Claims (16)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de mesure de la consommation d'eau d'un arbre en temps réel comprenant au moins une sonde destinée être introduite en profondeur dans l'écorce d'un arbre et à prélever des données physiques, caractérisé en ce que le dispositif comprend : - une batterie délivrant un courant permettant d'alimenter le io dispositif ; - une interface utilisateur permettant d'effectuer un paramétrage du dispositif ; - des moyens de calculs permettant de : o recueillir des données physiques prélevées par chaque 15 sonde ; o convertir les données physiques en données de consommation d'eau à partir d'un premier paramétrage ; o calculer la consommation instantanée d'eau de l'arbre ; - des moyens de stockages de l'ensemble des données physiques, 20 et des données de consommation d'eau sur une première période paramétrable ; - des moyens de visualisation des données de consommation d'eau sur une seconde période paramétrable. 25
2. 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de calculs permettent de convertir : o les données physiques de chaque sonde en données correspondantes à des flux sève par un second paramétrage et ; 30 o les données correspondantes à des flux de sève en données de consommation d'eau à partir d'un troisième paramétrage, le second et le troisième paramétrage correspondant au premier paramétrage. 35 2968889 - 18 -
3. 3. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le premier paramétrage comprend au moins la définition d'un type d'arbre, un diamètre du tronc, une profondeur d'aubier, un nombre de sondes, au moins un écart entre chaque 5 sonde.
4. 4. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 3 à 4, caractérisé en ce que les données de flux de sève sont obtenues à partir de la mesure d'un écart en température entre une première io sonde introduite dans une première zone chauffée de l'arbre à partir de moyens de chauffage et une seconde sonde introduite dans une zone de l'arbre non chauffée.
5. 5. Dispositif de mesure selon la revendication 4, caractérisé en ce que 15 les moyens de chauffage comprennent au moins une électrode.
6. 6. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les données de flux de sève sont obtenues à partir de la mesure d'une vitesse de déplacement d'une onde de 20 chaleur injectée à partir d'une première sonde et reçue à partir d'une seconde sonde.
7. 7. Dispositif de mesure selon la revendication 4, caractérisé en ce que les sondes sont des aiguilles.
8. 8. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'attaches du dispositif à l'arbre. 30
9. 9. Dispositif de mesure selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens d'attaches comprennent un collier métallique permettant de maintenir le dispositif à une certaine hauteur de l'arbre.
10. 10. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, 35 caractérisé en ce que le dispositif comprend des moyens de protection 25 2968889 - 19 - imperméable permettant de protéger le dispositif tout en laissant circuler l'air autour d'une extrémité de chaque sonde.
11. 11. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à s 10, caractérisé en ce que le dispositif comprend des moyens de transfert de données sans fil permettant de stocker les données dans un appareil nomade.
12. 12. Dispositif de mesure selon la revendication 11, caractérisé en ce que io les moyens de transfert de données sans fil permettent un transfert de données selon un protocole GSM.
13. 13. Dispositif de mesure selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de transfert de données sans fil permettent un transfert de 15 données selon un protocole Bluetooth.
14. 14. Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que l'interface utilisateur permet de définir la seconde période prédéterminée pendant laquelle la consommation 20 d'eau est représentée sous forme d'une courbe d'évolution.
15. 15. Procédé d'estimation de la consommation d'eau d'un arbre à partir d'un dispositif de l'une quelconque des revendications 6 à 14, caractérisé en ce que le procédé comprend : 25 - une première étape de configuration comprenant : o une étape d'identification de l'écart en température maximale (dTM) observé entre deux aiguilles ; - une étape de mesure de la densité de flux de sève de l'arbre par application de la théorie de Granier ; 30 - une étape de calcul comprenant : o des calculs de la densité de flux journalière par intégration des mesures de la précédente étape ; o des calculs du flux de sève sur une surface d'aubier correspondante à la profondeur de la sonde introduite dans 35 l'écorce de l'arbre 2968889 - 20 - o une conversion des données physiques en données de consommation d'arbre à partir des calculs précédemment et de l'étalonnage ; 5
16. 16. Procédé d'estimation de la consommation d'eau d'un arbre selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'étape de configuration comprend en outre : - la détermination du type d'arbre et ; - une estimation de l'âge de l'arbre à partir de l'estimation de la profondeur de l'aubier, - la détermination du nombre de sondes utilisées permettant de récolter les données physiques.15