Green tech : l'innovation de La Grangette

La green tech ou technologie verte, vous connaissez ? 

Et si on vous parle de vertical farming

C'est un sujet qui nous passionne. Tant pour ses enjeux environnementaux et de "bien vivre" - "bien manger" que pour les challenges technologiques de ce type de produits intelligents.

On l'a vécu avec le projet de La Grangette.

Nous avons accompagné ce projet depuis près de 2 ans avec un objectif : offrir un potager d'intérieur avec une armoire de culture intelligente !

On vous propose de plonger dans les coulisses de ce produit inédit.

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Challenge DU PROJET

Le concept de La Grangette

la grangette

"Manger frais, local, et sans pesticide est le mieux que l’on puisse faire pour notre santé et pour notre environnement". La Grangette permet à chacun de produire ses propres légumes tout au long de l’année.

Devenons  tous  producteurs  avec   le  potager  autonome  La Grangette grâce à  son assistant personnel et son « total control » où poussent les meilleurs légumes. 

La  Grangette  est  un  système  de  culture de légumes  qui  permet   de  se nourrir du fait de sa grande capacité. Le meuble fermé  permet  de  créer  des  conditions  de  culture  propices grâce à l'intelligence artificielle et l’hydroponie pour un  meilleur développement nutritionnel et gustatif des plantes. 

Grâce aux capteurs et aux actionneurs du meuble, le modèle intelligent qui gère le système assure un résultat et permet un ajustement des cultures au calendrier de l’utilisateur.

La  Grangette propose un meuble sur-mesure aux citoyens désireux de produire une partie de sa nourriture en indoor/ high-tech, sans se soucier de l’approvisionnement en plantes ou des contraintes de culture.

Par ailleurs, La Grangette propose aussi son système de fonctionnement à un cuisiniste  qui  souhaite intégrer à son offre un potager d’intérieur autonome. 

La rencontre avec La Grangette

Derrière La Grangette, il y a un CEO et un PO. Ensemble, ils garantissent la réussite du projet. Ils ont la maîtrise du vivant, de la graine à la récolte 🌱

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Ensuite, derrière la conception et le développement de l'armoire de culture (meuble hydroponique), il y a Rtone et tous nos métiers : 

  • la mécanique,
  • l'électronique,
  • les systèmes embarqués,
  • le Cloud,
  • le Mobile,
  • la R&D

> Découvrir le parcours IoT de Rtone

Au coeur du projet, il y a aussi l'UX (Expérience Utilisateur). L'UX a été réalisée en relation tri-partite avec Pininfarina.

La solution en 5 axes

La collaboration entre Rtone et l'équipe de La Grangette a débuté en Novembre 2018.

Les chemins pour réaliser le produit sont multiples, des changements de cap et des contraintes sont identifiés au fil de l’eau. Pour répondre à ce besoin, Rtone a mis à disposition un pôle d’expertise multi-compétences. La géométrie du pôle est ajustée par phase, le tout piloté en agilité pour rester concentrer sur la valeur apportée à La Grangette.

> En savoir plus sur les méthodes agiles dans l'Iot.  

 

Electronique

Nous avons rapidement identifié les besoins pour permettre la définition d’une architecture matérielle permettant de démarrer de premières cultures en autonomie. 

Nous avons sélectionné avec soin les capteurs en fonction de nos plages de mesures, de leurs résolutions et précisions tout en considérant les contraintes d’étalonnage.

Le premier set de capteurs de la zone technique permet de suivre la solution nutritive dans le réservoir (Potentiel d'Hydrogène, Potentiel d’Oxydo Réduction, Oxygène Dissous, Electro Conductivité,  Temp).

Un second set de capteurs permet de suivre la culture par étage, au travers de caméras et de mesures de PAR, CO2, Temp, RH.

Les actionneurs sont adressés au travers de relais pour piloter les organes d'irrigation, de climat, d’éclairage.éléctronique embarqué

Le design de cette carte électronique a demandé de la rigueur sur le conditionnement et les chaînes analogiques. De plus, une isolation a dû être prévue pour tous les capteurs immergés. La cohabitation de 220Vac et de petits signaux a aussi contraint la carte.

Cette carte est esclave d’un produit à base de Raspberry Pi, afin de garder l’aspect communautaire et permettre l’interface avec d’autres équipements par les port USB ou Ethernet.

Nous avons également mis au point une carte de lecture de TAG RFID. En effet, chaque support de plante intègre un tag qui sert d’identifiant et de carnet de santé. Notre expertise en radio nous a permis de ‘fine-tuner’ l’antenne pour faciliter la détection des TAGs en dessous du bac de culture plein d’eau. 

La communication avec la zone technique se fait en RS485 avec le protocole Modbus.

Depuis le début, les besoins n’ont cessé de maturer. Pour répondre aux dernières contraintes, l’architecture a évolué afin de ne plus être centralisée, mais modulaire. 

C'était le challenge à relever sur 2020 !

 

Logiciel embarqué

Pour rendre le meuble intelligent et autonome, un applicatif métier a dû être développé et embarqué au sein du meuble. Il a pour rôle principal de monitorer les différents capteurs présents dans le meuble :

  • suivre à la fois la composition de la solution nutritive (acidité, nutriments, présence d’algues) et les aspects climatiques (température, humidité…)
  • piloter une multitude d’actionneurs permettant une maîtrise de ces différentes caractéristiques pour garantir un environnement contrôlé et stable.
Nous avons mis en place une suite applicative s’articulant autour d’un orchestrateur séquençant plusieurs automates. Chacun d’eux a pour rôle de réguler les facteurs environnementaux allant de la gestion de l’irrigation, au contrôle de la luminosité, jusqu’à la maîtrise de la température.

L’ensemble de cette suite a été conçu pour être modulaire et favoriser la personnalisation lors des phases de R&D. Un système de recettes a été imaginé pour spécifier des consignes spécifiques afin de simuler et reproduire des environnements ou encore rejouer des scénarios préalablement réalisés.

Le meuble est connecté à un Cloud pour permettre un échange périodique des informations allant de la remontée des valeurs de différents capteurs, aux dates de débuts et fins de cultures et jusqu’à la fourniture des nouvelles fiches de recettes. Cela a pour but de centraliser les informations des différents meubles pour engendrer de la donnée afin d’alimenter les algorithmes de machine learning.

vertical farmingDans la culture du végétal, l'aspect crucial est de connaître l’état de croissance de la plante en temps réel. Rtone a proposé et mis en place une solution à base de vision, intégrant un jeu de caméras photographiant périodiquement chacune des plantes. A cela est ajouté un set d’outils d’analyse d’images pour avoir un feedback direct et concret du bon développement de cette dernière, comme la mesure de surface foliaire. 

 

Mécanique

La Grangette a nécessairement besoin d’un écrin pour accueillir la vie.

La mécanique a été un fil conducteur au cœur du projet, avec des étapes clés. 

Tout d'abord, un meuble prototype modulable et fonctionnel a été réalisé. Il a servi de laboratoire pour tester et valider toutes les fonctions mécaniques nécessaires à une culture optimisée des plantes. Les domaines à prendre en compte sont nombreux : le climat, la modularité, l'hygrométrie, la filtration, la ligne fluidique, l’ergonomie, la simplicité d’utilisation… 

Une fois le prototype validé, nous nous sommes penchés sur le design. L'objectif : proposer un design élégant et intégrable à nos cadres de vie. Pour ce faire, nous avons travaillé de concert avec un grand nom du design pour la partie esthétique.

Ensuite, nous avons eu la charge de rendre ce projet industrialisable en accord avec le marché visé.

L’année 2020 a été un véritable challenge autour de ces enjeux. De nombreuses phases de tests et de validations ont été réalisées. 

 

Cloud

Pour cette première phase de R&D, il était essentiel pour l’équipe La Grangette de disposer d’outils permettant d’historiser les données recueillies sur les séries de plantations réalisées au sein des prototypes de manière centralisée. 

Pourquoi ?

Pour faciliter ensuite les travaux d’analyse en vue de tirer le maximum d’enseignements sur l’impact des choix :

  • matériel,
  • logiciel,
  • sélection des variétés sur le résultat final (temps de croissance de la plante et qualités gustatives).

Afin de servir de socle à cette collecte, nous avons bâti une solution Cloud assurant la fonction d’inventaire de référence des meubles en exploitation, et exposant à ceux-ci une interface permettant la collecte des historiques de mesures des différents capteurs, des actions d’automates effectuées sur le meuble, et du cycle de vie des plantes (début et fin de plantation, pesées et mesures de taille), ainsi que la configuration du traitement des ces données collectées (ex: critères de validité des données).

La solution Cloud intègre en complément des fonctions de supervision des meubles, détectant par exemple les pertes de communication.

Image: notification Slack de perte de contact d’un meuble

Pour l’exploitation de ces données, un premier portail web fabriqué sur-mesure permet un premier niveau de visualisation de l’état des meubles et des historiques de mesures :

data vizualisation cloud
Illustration : portail sur-mesure de dataviz pour la R&D La Grangette


Toutes ces informations collectées subissent par ailleurs une série de pré-traitements (contrôle de validité, down-sampling, re-consolidation par plante, enrichissement) en vue de faciliter les travaux d’analyses poussées et de machine learning.

 

Machine learning

green tech

La prise régulière de photos est effectuée à l’aide de caméras insérées dans le meuble destinée à surveiller la croissance des plantes. Ces prises sont, par la suite, traitées de manière locale grâce au Edge Computing.

> En savoir plus sur la technologie Edge Computing dans cet article.

Vient ensuite le Machine Learning destiné à décrypter le temps de croissance grâce à la taille mais également la forme des végétaux sans nécessairement passer par Internet.

 

 

 

Outcome : les résultats du projet

Fin 2020, où en sommes-nous dans le projet?

La Grangette-min
  • 4 MVP (Minimum Viable Product) seront livrés en juillet 2021 pour êtres présentés dans des showrooms.
  • La Grangette va pouvoir déployer et commercialiser son produit sur la base des MVP livrés.
  • La phase d'industrialisation est prévue pour 2022.

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