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Les drones : un nouvel eldorado pour les scientifiques et les entrepreneurs ? | LUXEMBOURG CREATIVE, 13.12.2018

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Les drones…s’ils émerveillent petits et grands par leur côté ludique, ils représentent aussi un outil puissant pour les entreprises et le monde de la recherche. Mais au fond, les connaît-on vraiment ?
Si leur fonctionnement de base semble familier à beaucoup d’acteurs, beaucoup ignorent la réglèmentation qui y est liée, ainsi que les avantages et inconvénients de cette technologie.
Quelles sont les différentes applications du drone ?
AgrOptimize, spin-off de l’Université de Liège présente sur le campus d’Arlon, sera de la partie pour présenter des exemples concrets d’utilisation du drone dans le domaine de l’agriculture. Mathieu Almeida et Adrien Petitjean, ingénieur agronome et géomaticien au sein de cette société vous présenteront plus précisément, comment l’utilisation de données de télédétection peut aider à créer des outils d’aide à la décision pour la filière agro-industrielle, et répondre à plusieurs thématiques telles que la modulation d’azote, le comptage de plants, le désherbage localisé des adventices ou encore le suivi d’essais expérimentaux.

Au sein du campus d’Arlon de l’Université de Liège, plusieurs projets de recherche incluent aussi les drones :
Dans le cadre du projet CHAR, des drones équipés de capteurs multispectraux et thermiques servent à vérifier l’impact de zones enrichies en charbon de bois depuis des centaines d’années dans la croissance des cultures. Ramin Heidarian Dehkordi, chercheur au sein de l’équipe Eau-Environnement-Développement de Bernard Tychon vous présentera ce projet mené par trois facultés de l’Université de Liège, en collaboration avec le Earth and Life Institute de l’UCL.

Les drones peuvent aussi être utilisés pour le monitoring de la qualité de l'air et des émissions de gaz à effet de serre(méthane). Anne-Claude Romain et Eric Taguem, respectivement professeur et chercheur au sein de l’équipe SAM de l’Université de Liège vous l’expliqueront en vous présentant notamment leur octocoptère conçu spécialement pour ces applications. Ils évoqueront aussi leur participation au projet GRONE, qui vise à développer un cluster européen transfrontalier (Belgique, France, Allemagne Luxembourg) dans le domaine des services basés sur les drones.
Ses objectifs finaux: développer et structurer l’offre, et en faire bénéficier les entreprises de la région grâce au développement et au partage des connaissances, des expérimentations, des ressources technologiques et scientifiques ainsi que de cycles de formation.

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Les drones : un nouvel eldorado pour les scientifiques et les entrepreneurs ? | LUXEMBOURG CREATIVE, 13.12.2018

  1. 1. Mercredi 13 décembre – Arlon Les drones : un nouvel eldorado pour les scientifiques et les entrepreneurs ? Avec Anne-Claude Romain, Eric Taguem, Ramin Heidarian Dehkordi (ULiège) & Mathieu Almeida et Adrien Petitjean (AgrOptimize)
  2. 2. LUXEMBOURG CREATIVE en partenariat avec
  3. 3. Eric M. TAGUEM ; Pr. Anne-Claude ROMAIN Sensing of Atmospheres and Monitoring 14/12/18 3 Les drones : un nouvel eldorado pour les scientifiques et les entrepreneurs ? INSIDE THE GRONE PROJECT
  4. 4. Développer et structurer l’offre des services basés sur les drones, pour en faire bénéficier les entreprises de la Grande Région. 13 partenaires sur 4 pays (PMEs, Instituts de recherche, Organisations de support aux entreprises,… ) + 5 Partenaires méthodologiques AXES D’ACTIVITÉS • Environmental Monitoring • Pollution des eaux continentales • Qualité de l’air 14/12/18 4 GRONE Grande Région rObotique aérienNE MARKET NEEDS • Outils de monitoring, • Outils d’évaluation de risques, • Systèmes d’aide à la décision Cluster Transfrontalier • Mining Aftercare • Monitoring mines désaffectées [1]
  5. 5. 5 LES PARTENAIRES DU PROJET Spécialisée dans la prise de vues, de mesures et de films aériens Traitement d’image, SIG Pollution en milieu aquatique, évaluation des risques Pollution de l’air, nuisances olfactives Non Destructive Testing technologies for monitoring Systèmes complexes, Intelligence Artificielle et Robotique Machine Learning Concepteur de drones Robotique et systèmes automatiques Systèmes complexes, Intelligence Artificielle et Robotique Concepteur de drones Link : http://interreg-grone.eu/fr/about/ 7 14/12/18
  6. 6. 14/12/18 6 Notre approche classique à Mesures sur terrain à Dispositifs électroniques avec des capteurs « Low-costs » *NOUVELLE APPROCHE AVEC LE PROJET GRONE : UTILISER UN INSTRUMENT DE MESURE MOBILE DANS L’AIR APPORTS AVEC DES DRONES … à Profil vertical des concentrations à ++Données et ++Modèle de dispersion (validation) à Meilleure couverture du terrain à Prélever des échantillons à + 3m au dessus du sol MESURES PONCTUELLES à Mesures au laboratoire à Olfactomètre avec Jury de nez à Chromatographie en phase gazeuse (TD-GC-MS) [3]
  7. 7. 14/12/18 7 NOS DEFIS… GRONOSE (Cfr Poster) • Quel type d’équipements? • Quel type de capteurs ? • Cameras multi-spectrales • Analyseurs • Challenges en terme de métrologie • Exploitation et mise en valeurs des résultats • Caractéristiques du drone • Taille, « Payload », Autonomie en vol,… • Comment mesurer des émissions surfaciques ? • Où faire des mesures/prélèvements (effets des turbulences) ? • Un ou +sieurs échantillon(s) en une mission ? • Aspect temporel, Géostatistique,.. • Identification de zones à ambiance gazeuse (signature) • Mapping des concentrations dans un volume • Capteurs « low-costs » [4] [5][6] [6] [7]
  8. 8. 14/12/18 8 BASE : ESTIMATION DU RISQUE POUR UNE PERSONNE/INFRASTRUCTURE Formation Licence Pilotage (~2000 €) à Respect de la vie privée à Respect des zones interdites au survol à Vol à vue et uniquement en journée à Documents requis Type de Licence pilotage drones en Belgique POINT SUR LA REGLEMENTATION EN BELGIQUE Différences entre les législations au sein de l’UE … à Certificat immatriculation, conformité, à Licence de pilotage • Classe 1(a,b) et Classe 2 [8]
  9. 9. 14/12/18 9 Les drones : un nouvel eldorado pour les scientifiques et les entrepreneurs ? • Nouvelles thématiques et approches pour la recherche appliquée EN RESUMÉ … • Perspectives entrepreneuriales à ne pas ignorer • Services/Produits à valeur ajoutée • Accompagnement de la part de la réglementation • Évolution et harmonisation [9] • Idem chez les autres partenaires du projet (R&D) [10] [11]
  10. 10. 14/12/18 10 GRONE PROJECT VALUE CHAINs … How do they look like … INDENTIFIED CLIENT NEEDS Integration as UNIQUE WORKFLOWs Autonomous flight, Obstacles avoidance, NDT for sensing, Navigation without GPS Prototype Designing and Assembling Valuable products/services R&DAspects Data transfert, Data treatment, Data visualisation TRAINING PROSPECTING/ MARKETING
  11. 11. 14/12/18 11 [9] Castillo-Lopez, M., Sajadi-Alamdari, S. A., Sanchez-Lopez, J. L., Olivares-Mendez, M. A., & Voos, H. (2018, June). Model Predictive Control for Aerial Collision Avoidance in Dynamic Environments. In 2018 26th Mediterranean Conference on Control and Automation (MED) (pp. 1-6). IEEE. REFERENCES [4] Fengbo, Y., Xinyu, X., Ling, Z., & Zhu, S. (2017). Numerical simulation and experimental verification on downwash air flow of six-rotor agricultural unmanned aerial vehicle in hover. International Journal of Agricultural and Biological Engineering, 10(4), 41-53. [10] https://plus.google.com/100813847968811472036/posts/e11fLZJki5Q [7] Hernandez Bennetts, V., Schaffernicht, E., Pomareda, V., Lilienthal, A. J., Marco, S., & Trincavelli, M. (2014). Combining non selective gas sensors on a mobile robot for identification and mapping of multiple chemical compounds. Sensors, 14(9), 17331-17352. [11] https://www.helsinki.fi/en/news/science-news/navigation-assistance-air-quality- measurements-and-security-risks-what-to-prepare-for-when-city-skies-become-populated-by- drones [2] OPALE ENVIRONNEMENT Dossier de Demande d’Autorisation au titre des Installations Classées Projet de prolongation de l’exploitation de l’ISDND de la Bistade – Sainte-Marie-Kerque (62) [1] http://www.espaces-transfrontaliers.org/ressources/cartes/maps/show/le-territoire-de-la-grande- region/ [3] https://energynow.ca/2017/07/aerostar-drone-solutions-announces-new-air-quality-monitoring- measurement-services/ [5] Oonk, H. (2010). Literature review: Methane from landfills. Methods to quantify generation, oxidation and emission. [6] Evangelatos, O., & Rolim, J. (2015). An airborne wireless sensor system for near-real time air pollution monitoring. Sensors & Transducers, 189(6), 12. [8] https://dronelife.com/2015/07/15/5-reasons-you-should-consider-professional-drone-training/
  12. 12. Schéma Ramin Heidarian Dehkordi Les effets de l'accumulation du charbon de bois dans le sol sur le potentiel agronomique de ces sols à l'aide de la télédétection UAV Université de Liège – Arlon Campus Environnement . Décembre 2018 Contexte UAV Résultats
  13. 13. Schéma Le plan • Le Contexte du projet Char • Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) dans Char • Résultats préliminaires UAV Résultats Contexte
  14. 14. Schéma 1st field campaign UAV Résultats Contexte Le Contexte du projet Char • Charbon: produit de décomposition limitée par l'oxygène de matière organique • Biochar: amendement de charbon au sol (B. Hardy, 2015)
  15. 15. Schéma 1st field campaign UAV Résultats Contexte Le Contexte du projet Char • Cadre du projet Char
  16. 16. Schéma 1st field campaign UAV Résultats Contexte Le Contexte du projet Char • Cadre du projet Char
  17. 17. Schéma 1st field campaign UAV Résultats Contexte Le Contexte du projet Char • Cadre du projet Char
  18. 18. Schéma 1st field campaign UAV Résultats Contexte Le Contexte du projet Char • Cadre du projet Char
  19. 19. Schéma 1st field campaign UAV Résultats Contexte Le Contexte du projet Char • La télédétection par UAV permet la détection de plaques de charbon dans les champs agricoles (B. Hardy, 2015) • L'empreinte des fours à charbon apparaît en phase de croissance ---> influence agronomique…? (B. Hardy, 2017)
  20. 20. Schéma 1st field campaign UAV Résultats Contexte Le Contexte du projet Char • Site expérimental
  21. 21. Schéma 1st field campaign Contexte Le Contexte du projet Char • Site expérimental UAV Résultats
  22. 22. Schéma 1st field campaign Contexte Le Contexte du projet Char UAV Résultats Unmanned Aerial Vehicles Drone: Dynamic Remotely Operated Navigation Equipment UAV: Unmanned Aerial Vehicle UAS: Unmanned Aerial System
  23. 23. Schéma 1st field campaign Contexte Le Contexte du projet Char UAV Résultats Unmanned Aerial Vehicles dans Char projet Char - DJI Phantom 4 Pro --> RGB - Développé DJI Matrice 100 --> multispectraux + thermiques • La valeur des UAV est associée aux capteurs montés!
  24. 24. Schéma 1st field campaign Contexte Le Contexte du projet Char UAV Résultats Unmanned Aerial Vehicles dans Char projet Char • DJI Matrice 100 caractéristiques
  25. 25. Schéma 1st field campaign Contexte Le Contexte du projet Char UAV Résultats Unmanned Aerial Vehicles dans Char projet Char Ø REM DLS + calibration panel ---> améliorer la correction atmosphérique pendant le vol • DJI Matrice 100 caractéristiques
  26. 26. Schéma 1st field campaign Contexte Le Contexte du projet Char UAV Unmanned Aerial Vehicles dans Char projet Char Stress hydrique des culturesCartes de végétationCouverture et hauteur de la canopée Résultats
  27. 27. Schéma 1st field campaign Contexte Le Contexte du projet Char UAV Unmanned Aerial Vehicles dans Char projet Char Stress hydrique des culturesCartes de végétationCouverture et hauteur de la canopée Résultats Résultats préliminaires • Une meilleure croissance des cultures sur les parcelles de charbon de bois
  28. 28. Schéma 1st field campaign Contexte Le Contexte du projet Char UAV Unmanned Aerial Vehicles dans Char projet Char Stress hydrique des culturesCartes de végétationCouverture et hauteur de la canopée Résultats Résultats préliminaires • éléments de topographie
  29. 29. Schéma 1st field campaign Contexte Le Contexte du projet Char UAV Unmanned Aerial Vehicles dans Char projet Char Stress hydrique des culturesCartes de végétationCouverture et hauteur de la canopée Résultats Résultats préliminaires
  30. 30. Schéma 1st field campaign Contexte Le Contexte du projet Char UAV Unmanned Aerial Vehicles dans Char projet Char Stress hydrique des culturesCartes de végétationCouverture et hauteur de la canopée Résultats Résultats préliminaires
  31. 31. Schéma 1st field campaign Contexte Le Contexte du projet Char UAV Unmanned Aerial Vehicles dans Char projet Char Stress hydrique des culturesCartes de végétationCouverture et hauteur de la canopée Résultats Résultats préliminaires • Résultats concluants ---> étendre la recherche à l'ensemble de la Wallonie à l'aide de satellites Airborne imagery Ground Sampling Distance Altitude Footprint Space-borne imagery Manned Unmanned
  32. 32. RENDRE L’AGRICULTURE DE PRÉCISION ACCESSIBLE AU PLUS GRAND NOMBRE Conférence Luxembourg Creative – 13/12/2018
  33. 33. Les drones : un nouvel eldorado pour les scientifiques et les entrepreneurs ?
  34. 34. AGROPTIMIZE 1
  35. 35. MATERIEL 2
  36. 36. Un matériel adapté à la demande DRONE = VECTEUR = matériel qui aéroporte un capteur qui fourni des données que l’HUMAIN analyse et transforme en service ! Drone quadricoptère Drone aile volante Hauteur de vol < 50 m 50-150 m Résolution spatiale < 5 cm 5-15 cm Débit de chantier Jusqu’à 25ha par jour Jusqu’à 250ha par jour
  37. 37. APPLICATIONS DU DRONE CHEZ AGROPTIMIZE 3
  38. 38. Comptage de plants
  39. 39. Comptage précis de levée sur pommes de terre • Vol à 20m de hauteur y = 0,957x - 1,5143 R² = 0,9748 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60 Comptagemanuel Comptage par drone (méthode AGROPTIMIZE) Comptage au 15 mai
  40. 40. Suivi temporel d’essais expérimentaux
  41. 41. Détection des betteraves malades 22 juin 2018 29 aout 2018 6 octobre 2018
  42. 42. Détection des betteraves malades Culture saine Culture malade Sol nu 22 juin 2018 29 aout 2018 6 octobre 2018
  43. 43. Corrélation entre les notations visuelles et les notations AGROPTIMIZE y = 0,7275x + 1,4312 R² = 0,7195 RMSE = 0,83 0 2 4 6 8 10 12 0 2 4 6 8 10 12 NoteAgroptimize Note visuelle Corrélation entre les notations visuelles et les notations AGROPTIMIZE
  44. 44. Détection localisée d’adventices
  45. 45. Détection localisée adventices • Cultures sarclées : betterave, maïs, tournesol • Désherbage localisée • Désherbage de rattrapage • Carte de pulvérisation localisée fournie compatible avec votre matériel • Vol à 50m de hauteur
  46. 46. Modulation d’azote
  47. 47. Modulation d’azote sur une parcelle de riz
  48. 48. Comparaison drone/satellite Drone Satellite
  49. 49. Comparaison drone/satellite Drone quadricoptère Drone aile volante Satellite Hauteur de vol < 50 m 50-150 m 786 km Résolution spatiale < 5 cm 5-15 cm 10 m Débit de chantier Jusqu’à 25ha par jour Jusqu’à 250ha par jour 1 image tous les 3 jours en Europe Limites Vent, pluie Vent, pluie Nuages
  50. 50. AUTRES APPLICATIONS DU DRONE EN AGRICULTURE 4
  51. 51. Autres applications du drone en agriculture • Lâchers de capsules de trichogrammes par drone pour lutter contre la pyrale du maïs : http://www.agriload.fr/
  52. 52. Lâchers de capsules de trichogrammes par drone Lâchers de capsules de trichogrammes par drone pour lutter contre la pyrale du maïs : http://www.agriload.fr/
  53. 53. Autres applications du drone en agriculture • Lâchers de capsules de trichogrammes par drone pour lutter contre la pyrale du maïs : http://www.agriload.fr/ • Drone pour plantation d’arbres : https://www.biocarbonengineering.com/
  54. 54. Drone pour plantation d’arbres
  55. 55. Autres applications du drone en agriculture • Lâchers de capsules de trichogrammes par drone pour lutter contre la pyrale du maïs : http://www.agriload.fr/ • Drone pour plantation d’arbres : https://www.biocarbonengineering.com/ • Drone de pulvérisation localisée
  56. 56. Drone de pulvérisation localisée Le MG-1S, dernière version du drone d'épandage de dji. (©dji) • Aujourd’hui non autorisé – expérimentation en cours • Drone en attente d’homologation • Diminution et optimisation de l’utilisation des produits phytopharmaceutiques • Diminution des tassements des sols et de la consommation en carburant

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