Conception d’un système de surveillance des stockages de grains en silos

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La température

Depuis longtemps, le froid ainsi que la chaleur ont été utilisés pour la protection des produits stockés contre la dégradation provoquée par les processus physiologiques, les maladies et les insectes. Ils sont également utilisés pour la désinfestation. Pour la lutte contre les insectes ravageurs, les hautes températures comme les basses températures peuvent être efficaces. Le temps d’exposition, la fréquence de changement de la température et le degré de la température sont des facteurs à prendre en compte lorsque l’on cherche à détruire des insectes [60].
Comme pour tout organisme vivant, on distingue trois niveaux de température : une zone optimale où l’espèce se développe avec un taux de croissance élevé, une zone sous-optimale, où la température permet encore à l’espèce d’accomplir son cycle de vie et une zone létale, où la température est au-dessus ou en-dessous de la zone sous-optimale ce qui empêche la survie de l’espèce [61].
La durée d’exposition nécessaire pour neutraliser les insectes diffère entre le traitement à haute et à basse température des lots de grains infestés. Les températures basses nécessitent généralement un temps d’exposition plus important que les températures élevées [61]. Pour la plupart des insectes, quel que soit leur stade de vie (oeuf – adulte), une exposition à une température comprise entre 50 à 60 °C durant quelques minutes est suffisante pour les éliminer. Pour obtenir le même résultat à une température de 0 °C, il faut maintenir le grain exposé pendant quelques jours. En revanche, pour une température comprise entre -16 et -22 °C, un temps d’exposition du grain de moins d’une heure est suffisant pour une élimination totale des insectes [61].
Ces principes d’actions curatives thermiques utilisent une ventilation par air chaud ou par air froid ou des systèmes de lit fluidisé [62], [63]. Des tentatives utilisant le rayonnement électromagnétique existent afin de réchauffer le grain dans des systèmes à rayonnement infrarouge [62] ou dans des systèmes à base d’ondes radios à hautes fréquences [64].

L’irradiation

Les rayonnements les plus utilisés pour irradier et stériliser les céréales sont les rayons gamma et rayons X. L’irradiation provoque des dommages dans l’organisme pénétré par les effets ionisants : rupture des liaisons chimiques et endommagement de la cellule [65]. En cas d’exposition à de fortes doses d’irradiation, ces mécanismes provoquent la destruction de l’organisme. Pour le rayonnement gamma [66], différents travaux ont montré que l’éradication des insectes dans des céréales stockés demande un dosage assez fort (> 200 Gy) et un temps d’exposition très long, de quelques semaines [67]. Une élimination immédiate des insectes ravageurs peut être mise en application par une radiation de l’ordre de 1-3 KGy. Des doses plus faibles de rayonnement ne causent pas la mort immédiate des insectes adultes, en revanche, elles peuvent empêcher l’augmentation des populations de ravageurs dont les conséquences sont les effets létaux sur les stades immatures et la stérilisation des insectes adultes [66]–[68]. Etant donné que l’insecte dans le stade adulte consomme moins de nourriture que dans le stade de maturation, la stérilisation des insectes par irradiation semble de ce fait, être une technique intéressante afin de palier à leur prolifération. Cette technique empêche les insectes adultes d’y déposer leur progéniture, limitant ainsi les dégâts dans les entrepôts destinés au stockage sur le long terme [65].

Le son

Les insectes produisent des bruits dans le tas de grain au moment où ils se déplacent dans la masse ou grignotent les céréales. Ces bruits générés, peuvent servir comme moyen d’avertissement de leur présence dans les entrepôts. Plusieurs recherches ont été menées depuis la deuxième moitié du XXème siècle afin d’étudier et de détecter ces bruits, par contre il n’y a que peu de recherches qui s’intéressent à la lutte contre des ravageurs par le son. Mullen en 1975 [69] a montré que l’exposition des insectes aux infrasons (10 Hz à 90-120 dB) réduit considérablement (> 20%) le taux de développement de ces espèces. Les ultrasons ont également été explorés, notamment par Harvey et Loomis en 1929, qui ont montré leur effet létal sur les microorganismes [70], notamment les insectes. Pradzynska en 1982 a montré qu’une exposition des insectes pendant une durée de 5 minutes à un son de fréquence 1 MHz à 14,5 W/cm2 tue le charançon de blé à tous les stades de développement à une température de 26 ° C dans le blé [71].

Le contrôle de l’atmosphère

Jusqu’au XIX siècle, les silos souterrains constituaient le moyen le plus répandu pour le stockage des céréales en vrac à travers le monde. Dans son article sur l’histoire des entrepôts souterrains [72], François SIGAUT précise que cette technique est bien adaptée pour préserver les entrepôts contre les insectes du fait que la concentration de l’oxygène baisse au fur et à mesure du stockage. Il souligne notamment comme autre alternative, l’emploi d’une atmosphère contrôlée (Figure 12). A partir de la deuxième moitié du siècle dernier, la lutte contre les insectes s’appuyant sur une atmosphère contrôlée, a reçu davantage d’attention de la part de la communauté scientifique. Nous pouvons notamment citer les travaux de [73]–[75].
Une atmosphère pauvre en oxygène peut être mise en place par un rinçage du stock avec de l’azote. On peut utiliser comme source de gaz, un réservoir d’azote liquide [76]. Des générateurs d’atmosphères exothermiques inertes, consommant l’oxygène et ne laissant principalement que de l’azote dans l’espace de stockage ont été testés, et semblent prometteurs pour le contrôle des insectes [77]. Ces générateurs brûlent le propane ou un autre combustible hydrocarboné afin d’obtenir une atmosphère avec moins de 1 % d’oxygène, 10 % de dioxyde de carbone et 89 % d’azote. L’oxygène peut aussi être retiré par l’activité métabolique des micro-organismes et des insectes dans des entrepôts hermétiques, produisant ainsi une atmosphère dans laquelle les insectes ne peuvent pas survivre [78].

Les techniques de détection de la présence d’insectes

Durant ces dernières décennies, plusieurs dispositifs ont été développés en ce sens, en adoptant la logique IPM précédemment décrite. La plupart de ces systèmes se veulent préventifs et se basent sur un objectif de détection précoce des infestations.

La détection acoustique

La détection du bruit acoustique produit par l’insecte dans le grain au moment où il se déplace dans la masse ou grignotent les céréales, a fait l’objet de recherches depuis plus de 30 ans [90]–[92]. Les recherches réalisées ont abouti au développement de plusieurs systèmes commerciaux pour la détection d’infestation par des insectes (adultes ou sous formes cachées) dans les céréales stockées en vrac ; ces systèmes bénéficient de mises à jour régulières suivant le progrès dans l’identification informatisée des signatures acoustiques des insectes [93], [94]. Les inconvénients majeurs connus par les premiers dispositifs acoustiques conçus pour le monitoring des populations d’insectes dans le grain en vrac, sont leur faible portée et une sensibilité limitée, qui permet de détecter uniquement des densités de population supérieures à un insecte par kg [92], [95]. Cette limite est comparable aux méthodes classiques de détection d’insectes par analyse des échantillons de grain prélevés. Le traitement numérique des signatures acoustiques est utilisé pour la reconnaissance automatique du spectre du bruit produit par l’insecte parmi différentes sources de bruits de fond [95]. Le grain étant un bon isolant acoustique, la sonde acoustique donne des enregistrements clairs du bruit d’insectes lorsqu’elle est insérée dans la masse de grain sans qu’ils ne soient altérés par le bruit de l’environnement. Ce qui est le plus important, est la détection des formes cachées, c’est-à-dire, la détection de la présence de l’insecte au sein même du grain avant qu’il ne sorte de son milieu de développement. Cette détection précoce, permet aux responsables des stocks d’avoir davantage de temps pour prendre des mesures de désinfestation, et d’éviter ainsi la prolifération des insectes. La sonde acoustique EWD pour (Early Warning Detector) [95], développée par l’entreprise Systelia revendique la détection de la présence des insectes dès leur stade larvaire. Une version commercialisable est disponible aujourd’hui [96].

La détection par rayons X

La technique de détection par des rayons X, est considérée comme une méthode officielle aux Etats-Unis (AACC1995). Elle a été développée en 1950 afin de permettre la détection d’infestations [97]. Cette méthode est capable de détecter les dommages physiques du grain, les insectes vivants mais aussi les insectes morts. Les performances d’un tel dispositif sont de l’ordre de 97 % de résultats positifs par analyse des images des scans en rayons X (détection des insectes adultes) [56]. Cependant, les oeufs et les premiers stades larvaires restent difficiles à distinguer des parties denses du grain. De plus, la mise en oeuvre d’une telle technique nécessite une installation coûteuse [98]. Cette technique, identifiant les dommages physiques, peut toutefois être très utile dans la sélection des graines destinées aux semences.

La détection par la mesure du dioxyde de carbone

Dans le document [99], Semple et al ont établi une relation entre la concentration du dioxyde de carbone et le niveau de l’infestation ou de la moisissure du grain entreposé. Il est connu que les larves de charançon dans leur stade avancé, produisent plus de dioxyde de carbone que les charançons adultes et que l’accumulation de dioxyde de carbone dans un kg d’échantillon de grain infesté pendant 24 h, est facilement mesurable par des analyseurs de gaz de dioxyde de carbone [100]. Il y a deux principaux facteurs qui interfèrent avec la libération de dioxyde de carbone dans le grain : le taux d’humidité et la température. Si la teneur en eau est supérieure à 14,5 %, la production de dioxyde de carbone produite par les moisissures est beaucoup plus importante que la production faite par les insectes. Aujourd’hui, l’utilisation des dernières générations de capteurs de dioxyde de carbone, avec une concentration détectable très faible à 380 ppm (concentration naturelle de dioxyde de carbone dans l’air), une faible sensibilité aux changements de la température et de l’humidité relative, permet d’effectuer avec précision une surveillance d’infestation dans le grain entreposé [101]. L’utilisation de ces nouveaux capteurs de dioxyde de carbone aujourd’hui disponibles en Amérique du Nord va probablement s’étendre dans tous les pays désireux d’améliorer la prédiction des risques de leurs programmes de lutte intégrée (IPM) [90].

La détection par spectroscopie dans le proche infrarouge (NIRS)

C’est une technique analytique non destructive, qui a pour principe, l’absorption des ondes électromagnétiques de la gamme 780-2500 nm par la matière. Ainsi, elle fournit des signaux sur la base des propriétés de réflexions différentes des matières présentes dans le produit. A l’aide de méthodes de traitement de signal, on peut déterminer la concentration de substances constituantes telle que l’eau, les protéines, les lipides, et les glucides [56]. La spectroscopie NIR s’est progressivement révélée être une technique rapide, fiable, précise, économique mais aussi utilisable pour l’analyse de la composition des grains [102], aussi bien sur l’aspect qualitatif que quantitatif. Cette technique n’est cependant pas exempte de défauts, elle se montre en effet très sensible à l’humidité du grain analysé et nécessite une re-calibration des instruments de façon fréquente. DOWELL et al. ont réussi à détecter et classifier 11 espèces d’insectes en couplant cette technique avec des méthodes de traitement de signal avec un taux de détection de 95 % [103].

La détection par conductance électrique

Notons encore que Pearson et al. ont détecté les insectes sous leur forme cachée (larve) dans les grains de blé à l’aide de mesures de la conductance électrique [104].
Le Tableau 1 montre les avantages et les inconvénients des différentes méthodes de détection des insectes dans le grain.

Contexte et présentations des objectifs généraux d’ECOSILO

On peut constater à la lecture de ces rappels que la problématique du stockage du grain est une question essentielle dans l’économie mondiale, mais aussi dans la sécurisation de l’alimentation mondiale qui a été souvent étudiée sans que l’on puisse définir une méthode unique et totalement efficace. Dans les stockages qui nous entourent, les grains sont rassemblés dans des cellules en été. L’infestation commence généralement après la moisson des grains, dans les moyens de transport mal nettoyés ou pendant le stockage à la ferme. Les cargaisons infestées ou destinées au stockage à long terme, sont traitées par des insecticides avant ensilage. Les entrepôts sont par la suite ventilés dans les périodes froides pour bénéficier d’un refroidissement rapide du grain et donc ralentir le développement des insectes. Les risques les plus souvent évoqués sont ceux du développement de l’infestation avec le temps et la température, les pollutions résiduelles et les pollutions induites par des apports de grains divers et des manipulations de grains de cellule à cellule.
La commercialisation du grain se fait en regard de la quantité et de la qualité du grain. Il est essentiel que le grain soit exempt de toute substance toxique, que le taux de résidus contenus respecte les limites maximales de résidus fixées par la législation et qu’il ne soit pas infesté. Les clients sont souvent exigeants sur la qualité des grains. Certains sont d’une tolérance zéro dans tout ce qui a trait à la présence d’insectes. Certains le sont moins, mais en règle générale, l’exigence minimum est de moins d’un insecte par dix kilogramme de grains.
L’objectif principal du projet ECOSILO est de proposer une alternative innovante pour la protection des denrées en stock. Contrairement aux traitements préventifs et curatifs pratiqués aujourd’hui à l’aide d’insecticides, cette alternative, repose sur une stratégie de prévention et de suivi de l’infestation et dans le cas d’une éventuelle contamination, l’objectif consiste à traiter au bon moment et au bon endroit. Pour ce faire, le développement et la mise en place d’un système de surveillance complet seraient prometteurs, afin de suivre la santé du grain tout au long de la période de stockage. Ce système devra anticiper le développement des insectes au sein du grain stocké, détecter la présence effective des insectes une fois présents dans l’entrepôt et enfin, commander un sous-système de traitement in-situ de l’éventuelle infestation.
En résumé, le nouveau système sera composé de trois sous-ensembles :
₋ un module de suivi et de surveillance de la santé des céréales ;
₋ un module d’aide à la décision et de contrôle-commande ;
₋ le traitement local des éventuelles infestations après avoir regroupé les insectes dans le volume le plus étroit possible à l’aide d’attractifs alimentaires ou de phéromones.

Démarche générale de conception : analyse des besoins et choix des solutions

Notre approche s’inscrit dans la démarche ECOSILO présentée en Chapitre I, dans laquelle nous voulons apporter les avancées suivantes : une prévention des risques par l’intégration système d’un modèle biologique prédictif de croissance, une détection sur site précoce adaptée aux comportements des insectes dans les silos, un système multi-capteur complet SILOCARE de surveillance et de traitement automatique.
Un préalable à ce travail de conception est de prendre en compte les caractéristiques de vie des insectes et leur dynamique de croissance en silo. Les insectes sont déjà potentiellement présents dans les moyens de transport des récoltes, en fonction des pratiques des agriculteurs. Nous allons donc devoir contrôler leur présence effective au moment de la mise en silo (ensilage), et éventuellement traiter la récolte par insecticides (ce traitement est quasi systématique aujourd’hui pour les stockages de longue durée). Les insectes, si les conditions environnementales les favorisent, vont avec le temps, se développer dans les endroits les plus propices. Les échanges avec les gens de métier conduisent aux hypothèses suivantes :
– les insectes se développent préférentiellement dans les parties chaudes, c’est-à-dire dans les parties hautes du tas de grains qui se trouvent plus directement influencées par les températures extérieures au printemps ;
– les insectes peuvent se développer en tous points s’il y a une infestation résiduelle lors du stockage, ce qui est le plus probable compte tenu du fait que les arrivages sont d’origines multiples et donc hétérogènes en qualité et niveaux d’infestations.
La partie centrale du silo est très mal contrôlée, mal aérée, très compressée et très poussiéreuse. On ne sait rien sur les insectes mais cette partie du silo présente fondamentalement un danger d’explosion par inflammation des poussières.
Rajoutons à ces éléments de conception les exigences de la démarche ECOSILO sur l’usage d’attractifs pour rassembler les insectes et limiter les traitements.
Nous avons donc travaillé selon trois axes d’interventions :
– la surveillance du haut du silo qui a conduit à la proposition SILOTEST 1 ;
– le test de la qualité des grains à l’entrée du silo ce qui a conduit à la proposition SILOTEST 2 ;
– la surveillance de toute la hauteur du grain ce qui a conduit à la proposition SILOTEST 3.
Dans ces trois développements, notre stratégie a été de concevoir des dispositifs multi-capteurs dont les principes de détection des insectes ont été inventoriés dans le Chapitre I.
La température : elle est a priori peu sensible en terme de détections d’insectes mais indispensable pour des raisons sécuritaires ; de plus, elle est systématiquement implantée dans les silos et bénéficie d’une longue expérience d’utilisation ;
La détection acoustique : c’est une approche préconisée par ECOSILO qui intègre la fourniture de la sonde développée par la société SYSTELIA [120]. L’intérêt de ce choix est que la sonde acoustique permet de détecter à la fois la larve et l’insecte, ce qui en fait un dispositif de détection précoce ; la limite de la sonde acoustique est son faible rayon de détection (moins de 50 cm). Dans le cadre ECOSILO, dans la mesure où on vise l’usage d’attractifs, il est évidemment intéressant d’imaginer un ensemble : attractifs, sonde acoustique et traitements localisés. C’est d’ailleurs un argument majeur d’ECOSILO .
Le CO2 : un point important de notre contribution est l’intégration d’un capteur de CO2 dans le système complet de surveillance SILOCARE. C’est une approche que finalement, nous allons recommander. Elle présente un intérêt potentiel : le gaz produit par les insectes et les moisissures plus lourd que l’air, a tendance à descendre dans la partie basse du silo où sa concentration va croître de manière continue, au fur et à mesure de sa production ; c’est donc une option a priori très sensible et facile à imaginer, placée à demeure, en fond de silo de manière systématique. Attention, elle résulte bien de l’activité des larves et insectes mais aussi du développement des champignons, des moisissures et de la respiration des grains.
Nous avons vu dans le premier chapitre, qu’aujourd’hui plusieurs systèmes de lutte contre les insectes existent, mais que tous ces systèmes souffrent d’un manque soit d’une vision adaptée aux besoins, soit d’une vision globale du problème de la protection des denrées entreposées. Nous avons rappelé les différentes étapes et risques par lesquelles le grain passe avant d’arriver aux silos de stockage, puis dans la durée du stockage. Ces analyses préalables nous invitent à :
– introduire l’idée d’une démarche préventive .
– envisager une combinaison de plusieurs dispositifs : test rapide à l’entrée du silo (SILOTEST 2), test en haut du tas de grains (SILOTEST 1), système de surveillance à demeure (SILOTEST 3).
Notons que l’on peut imaginer des solutions spécifiques sur lesquelles nous reviendrons, par exemple, concernant le stockage à la ferme.

La conception d’un système complet SILOCARE

Nous ambitionnons, à travers les objectifs du projet ECOSILO, la conception d’un système offrant une solution complète à la problématique du stockage des grains en silo. Pour ce faire, nous avons opté pour une solution modulaire : le système SILOCARE qui associe plusieurs modules complémentaires les uns aux autres.
Le système SILOCARE est d’abord un système de surveillance multi-sensoriel. Un réseau de capteurs est déployé dans le silo à grains afin de prélever des mesures d’un certain nombre de paramètres caractéristiques (température, humidité,…), et de surveiller « en continu » les phénomènes à risque parmi les plus significatifs pour la sécurité du silo : présence et croissance des insectes, évolution de la température et de l’humidité,…
Un système complet de surveillance doit aussi associer les blocs fonctionnels suivants :
₋ Le réseau multi-capteur pour mesurer les valeurs des différents paramètres à surveiller.
₋ Un réseau d’actionneurs qui permettra le traitement in situ.
₋ Une électronique qui assurera l’intelligence du système et qui sera en communication avec le réseau de capteurs et le réseau d’actionneurs.
₋ Une mécanique capable de porter et de protéger l’électronique du système ainsi que le réseau de capteurs/actionneurs.
₋ Une fonction prédiction de l’infestation.
₋ Une fonction détection de l’infestation.
₋ Une fonction traitement local de l’infestation.
₋ Une interface homme-machine donnant accès à la gestion du système.

L’architecture du système SILOCARE

Une fois installé dans le silo, le système récupère et enregistre dans une base de données, toutes les informations issues des capteurs, soit par voie de communication filaire ou Radio. Les données enregistrées sont traitées au niveau du serveur central. Le traitement consiste d’abord à établir un modèle empirique du fonctionnement du silo : le modèle thermique qui doit pouvoir prédire l’évolution de la température en tous points du tas de grain et le modèle biologique qui doit pouvoir prédire l’évolution de la densité d’insecte ; en pratique ces deux modèles doivent être couplés puisque la température influence principalement la croissance des insectes. Les paramètres du modèle thermique sont mis à jour quotidiennement, et le nombre d’insectes est à chaque cycle prédit.
Le modèle thermique doit donc modéliser le comportement thermique de la cellule de stockage. Pour rendre le système prédictif, il faut s’appuyer sur les prédictions météorologiques qui anticipent les conditions de température à 15 jours et sur les données historiques pour anticiper sur plusieurs mois dans le but de pouvoir par la suite, en fonction des données de la météo, simuler ou prédire la température interne du tas de grain aux points où nos capteurs sont installés. Avec l’évolution des systèmes de la météo, il sera possible d’avoir les températures précisément prédites au-delà des 2 semaines actuelles.
Une fois la température du grain calculée, nous faisons appel au modèle biologique, dans le but de prédire, sur la base de modèles biologique reconnus, le nombre d’insectes qui pourraient être présents en un certain laps de temps.
Le couplage d’un modèle thermique et d’un modèle biologique de croissance doit permettre de prévenir « au plus tôt » du risque d’infestation, permettant ainsi à l’opérateur de s’organiser au mieux, et de prendre la décision adéquate afin de préserver l’entrepôt d’éventuelles pertes quantitatives ou qualitatives. Le schéma de la Figure 13 illustre la composition fonctionnelle du système SILOCARE.

Le module prévention

L’objectif de ce module est de prévenir les opérateurs d’un risque calculé d’une éventuelle infestation dans un futur proche. Cette prédiction est « calculée » en s’appuyant sur un réseau de capteurs déployés dans le silo à grains, mais aussi sur des données de la météo et sur les connaissances acquises sur le développement des insectes (modèle biologique de croissance des insectes). Nous détaillerons plus amplement le principe de la prédiction de l’infestation un peu plus loin dans ce chapitre.

Le module détection

Ce module a comme principal objectif, le déclenchement d’une alarme le plus tôt possible, afin d’avertir les opérateurs d’une infestation « effective » de l’entrepôt. La détection de la présence des insectes doit reposer sur des données capteurs les plus sensibles possibles et capables de détecter la présence des insectes adultes, et, autant que possible, leur présence dès le stade larvaire.

Le module traitement

Ce module se charge du traitement des éventuelles infestations au sein même du tas de grains. Ce module est conçu par l’entreprise AB7-innovation. Pour notre part, nous n’avons en charge que d’assurer la commande des actionneurs. Le fonctionnement de ce module ne sera donc pas détaillé dans le présent rapport.

Les modèles biologiques de croissance

L’agriculture intensive qu’on a connue au cours du XXème siècle n’a cessé de renforcer la nécessité de développer méthodes et outils pour protéger les stockages de denrées alimentaires contre les ravageurs. Après la seconde guerre mondiale, l’utilisation des pesticides s’est répandue de manière spectaculaire : leur efficacité ainsi que la simplicité de leur utilisation, leur ont permis de s’imposer comme moyen essentiel dans la protection contre les ravageurs des cultures. Cette utilisation démesurée a conduit par la suite à une dépréciation de leurs applications, pour plusieurs raisons sanitaires et écologiques, dont certaines ont été explicitées dans le premier chapitre [121], [122].
Au début des années 70, la protection intégrée, vue comme une optimisation globale du stockage de grain, a commencé à émerger de telle sorte que la recherche scientifique s’est intéressée de plus en plus au développement des méthodes s’inscrivant dans ce cadre. Un objectif majeur est la minimisation de l’utilisation des pesticides, tout en visant à limiter les pertes causées par les ravageurs par l’intégration de toutes les méthodes écologiques efficaces de surveillance et de contrôle. Grâce à la mobilisation des équipes de recherche, l’accumulation des connaissances biologiques fondamentales et empiriques sur le développement et la multiplication des ravageurs, des modèles biologiques mathématiques décrivant la phénologie des insectes très précis ont vu le jour et sont aujourd’hui disponibles. Ces modèles permettent de prédire, dans des conditions environnementales contrôlées, l’évolution du développement dans le temps des populations d’insectes. Ces modèles biologiques de croissance sont des modèles phénologiques, qui peuvent être utilisés pour prévoir ou prédire l’apparition d’un éventuel développement des ravageurs, dans un cycle météorologique saisonnier.
Ce qui nous intéresse dans cette perspective, est le suivi de la croissance des insectes au sein du grain, notamment la croissance des espèces les plus dangereuses en France (voir Tableau 4). La modélisation de la croissance de ces insectes nous permettra de mieux gérer les infestations ou même de les éviter, ce, en anticipant les dates d’interventions ou en contribuant à définir une politique de transformation et de commercialisation des stocks à vendre… Prévoir les dates d’intervention permet également de limiter leurs coûts. Ainsi, une protection efficace et écologique à moindre coût sera possible, ce qui est l’objectif de IPM [121].
Les insectes sont des êtres vivants à sang froid (poïkilothermes), c’est-à-dire qu’afin d’accomplir leurs fonctions physiologiques tel que le développement du métabolisme, ces insectes puisent l’énergie nécessaire dans leur environnement de vie, y compris dans la chaleur ambiante. Dès lors, la température ambiante est le facteur le plus influant sur la croissance de l’insecte. En général, la baisse de la température cause un ralentissement dans le développement des insectes jusqu’à ce que ce dernier, ayant atteint un certain seuil de température (seuil bas), cesse complètement de se développer. L’augmentation de la température se traduit, quant à elle, par un accroissement du taux de développement, jusqu’au taux maximum correspondant à la température optimale au-dessus de laquelle, celui-ci diminue à nouveau et finalement s’arrête à la température maximale (seuil maximal) [123]. La Figure 15récapitule ce que nous venons de rappeler dans ce paragraphe [124].

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Table des matières

Chapitre I : Problématique de la surveillance du stockage de grain
1. Introduction
2. Les céréales dans l’économie mondiale et française
3. Les problèmes relatifs au stockage des céréales
3.1. L’altération de la qualité des grains stockés
3.2. Les problèmes de conservation des grains posés par les infestations d’insectes
4. Les différentes approches de la lutte contre les insectes
4.1. La lutte physique
4.2. La lutte chimique
4.3. La lutte biologique
4.4. La lutte intégrée
5. Les techniques de détection de la présence d’insectes
5.1. La détection acoustique
5.2. La détection par rayons X
5.3. La détection par la mesure du dioxyde de carbone
5.4. La détection par spectroscopie dans le proche infrarouge (NIRS)
5.5. La détection par conductance électrique
6. Vers un système complet de surveillance des grains stockés dans les silos
7. Contexte et présentations des objectifs généraux d’ECOSILO
8. Problématique de la thèse
9. Conclusion
Chapitre II : Conception d’un système de surveillance des stockages de grains en silos
1. Introduction
2. Démarche générale de conception : analyse des besoins et choix des solutions
3. La conception d’un système complet SILOCARE
3.1. L’architecture du système SILOCARE
4. La prévention
4.1. Les modèles biologiques de croissance
4.2. Les exigences de représentation thermique du silo
5. Les choix du système de détection de la présence d’insectes
5.1. Détection de présence par la détection de CO2
5.2. Détection de la présence d’insectes par sonde acoustique
6. Conclusion
Chapitre III : Les technologies de mise en oeuvre
1. Introduction
2. Les propositions SILOTEST et leurs axes d’applications
3. Les exigences générales technologiques et industrielles
4. Le dispositif de contrôle à l’entrée du Silo : SILOTEST 2
5. Le dispositif de surveillance en surface du tas de grains SILOTEST 1
6. La surveillance de toute la cellule de stockage : SILOTEST 3
7. Le logiciel SILOSOFT pour la conduite du système SILOCARE
7.1. Les couches logicielles
7.2. L’interfaçage utilisateur
8. Conclusion
Chapitre IV : Évaluation et validation des solutions ECOSILO
1. Introduction
2. Les étapes de validations fonctionnelles des modules capteurs
3. Les résultats obtenus dans les essais de laboratoire
3.1. Les performances de l’analyse de la température et de la concentration en CO2
3.2. La mise au point et les performances en détection de la sonde acoustique
3.3. Analyse comparative des résultats sur les capteurs
4. L’expérimentation du système complet SILOCARE sur site réel
4.1. Présentation du système installé
4.2. Déploiement de la sonde SILOTEST 3
4.3. Résultats de l’expérimentation
4.4. Insuffisances du système constatées
5. Discussion
6. Conclusion
1. Introduction
2. Les céréales dans l’économie mondiale et française
3. Les problèmes relatifs au stockage des céréales
3.1. L’altération de la qualité des grains stockés
3.2. Les problèmes de conservation des grains posés par les infestations d’insectes
4. Les différentes approches de la lutte contre les insectes
4.1. La lutte physique
4.2. La lutte chimique
4.3. La lutte biologique
4.4. La lutte intégrée
5. Les techniques de détection de la présence d’insectes
5.1. La détection acoustique
5.2. La détection par rayons X
5.3. La détection par la mesure du dioxyde de carbone
5.4. La détection par spectroscopie dans le proche infrarouge (NIRS)
5.5. La détection par conductance électrique
6. Vers un système complet de surveillance des grains stockés dans les silos
7. Contexte et présentations des objectifs généraux d’ECOSILO
8. Problématique de la thèse
9. Conclusion
Chapitre II : Conception d’un système de surveillance des stockages de grains en silos
1. Introduction
2. Démarche générale de conception : analyse des besoins et choix des solutions
3. La conception d’un système complet SILOCARE
3.1. L’architecture du système SILOCARE
4. La prévention
4.1. Les modèles biologiques de croissance
4.2. Les exigences de représentation thermique du silo
5. Les choix du système de détection de la présence d’insectes
5.1. Détection de présence par la détection de CO2
5.2. Détection de la présence d’insectes par sonde acoustique
6. Conclusion
Chapitre III : Les technologies de mise en oeuvre
1. Introduction
2. Les propositions SILOTEST et leurs axes d’applications
3. Les exigences générales technologiques et industrielles
4. Le dispositif de contrôle à l’entrée du Silo : SILOTEST 2
5. Le dispositif de surveillance en surface du tas de grains SILOTEST 1
6. La surveillance de toute la cellule de stockage : SILOTEST 3
7. Le logiciel SILOSOFT pour la conduite du système SILOCARE
7.1. Les couches logicielles
7.2. L’interfaçage utilisateur
8. Conclusion
Chapitre IV : Évaluation et validation des solutions ECOSILO
1. Introduction
2. Les étapes de validations fonctionnelles des modules capteurs
3. Les résultats obtenus dans les essais de laboratoire
3.1. Les performances de l’analyse de la température et de la concentration en CO2
3.2. La mise au point et les performances en détection de la sonde acoustique
3.3. Analyse comparative des résultats sur les capteurs
4. L’expérimentation du système complet SILOCARE sur site réel
4.1. Présentation du système installé
4.2. Déploiement de la sonde SILOTEST 3
4.3. Résultats de l’expérimentation
4.4. Insuffisances du système constatées
5. Discussion
6. Conclusion
CONCLUSION GÉNÉRALE
BIBLIOGRAPHIE

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