Avec le développement rapide de l'agriculture intelligente et de l'Internet des objets (IoT), les fermes piscicoles et crevettières modernes adoptent de plus en plus l'alimentation automatisée, la surveillance en temps réel de la qualité de l'eau (comme les capteurs d'oxygène dissous, de pH et de température de l'eau) et les systèmes de vidéosurveillance à distance.
Cependant, étant donné que les fermes aquacoles sont généralement situées dans des zones d'eau libre, des régions côtières ou des banlieues éloignées , une humidité élevée, des brouillards salins et de vastes exigences de couverture posent des défis importants à la transmission du signal sans fil. Choisir la bonne solution d’antenne est la clé pour garantir une transmission de données stable et réduire les coûts opérationnels.
1. Défis de la communication sans fil dans les environnements aquacoles
Avant de formuler un plan d’antenne, il est essentiel de comprendre l’environnement physique unique de la communication sur l’eau :
Réflexion de la surface de l'eau (effet multitrajet) : La surface de l'eau agit comme un miroir, réfléchissant les ondes électromagnétiques. Le signal de réflexion et le signal direct se chevauchent, provoquant facilement une atténuation du signal ou des angles morts.
Corrosion par humidité élevée et par brouillard salin : les fermes de crevettes côtières et les fermes piscicoles intérieures connaissent une humidité extrêmement élevée. Les antennes ordinaires sont très sujettes à la rouille et à la pénétration d'eau, ce qui dégrade considérablement les performances électriques.
Large couverture sans obstruction : les étangs d'aquaculture sont généralement répartis en grandes zones avec une ligne de vue dégagée (LOS), mais les distances sont longues, ce qui nécessite des antennes à gain élevé pour étendre la portée de transmission.
2. Recommandations relatives aux antennes du scénario de base
Adaptées à différents scénarios d'application au sein des fermes intelligentes, nous recommandons les trois stratégies de combinaison d'antennes suivantes :
Solution 1 : Surveillance de la qualité de l'eau et capteurs basse consommation (LoRa / NB-IoT)
Les capteurs de qualité de l'eau (tels que les bouées et les terminaux de collecte à terre) doivent télécharger périodiquement de petites quantités de données et nécessitent une consommation d'énergie extrêmement faible. Les technologies LoRa ou NB-IoT sont généralement utilisées ici.
Côté passerelle (station de base/pont) : il est recommandé d'utiliser une antenne omnidirectionnelle en fibre de verre à gain élevé.
Avantages : Offre une couverture omnidirectionnelle à 360 degrés. Le matériau en fibre de verre est résistant à la corrosion et au vent. Associé à un gain de 6dBi – 8dBi, il permet de couvrir facilement tous les bassins d'aquaculture dans un rayon de plusieurs kilomètres.
Côté nœud (bouées de capteur) : il est recommandé d'utiliser une petite antenne à ressort étanche ou une antenne fouet omnidirectionnelle à faible gain..
Avantages : Faible encombrement et faible résistance au vent. Associé à un boîtier étanche, il maintient une connexion de signal omnidirectionnelle stable même lorsque la bouée se balance avec les vagues.
Solution 2 : Vidéosurveillance HD et télécommande (Wi-Fi 2,4 GHz / 5,8 GHz / 4G / 5G)
Pour prévenir le vol, surveiller l'activité des poissons/crevettes et contrôler les mangeoires automatisées, les fermes déploient généralement des caméras HD, qui nécessitent une bande passante élevée.
Transmission longue distance point à point (sans réseaux de transport) : il est recommandé d'utiliser une antenne pont directionnelle (telle qu'une antenne parabolique ou une antenne directionnelle à panneau).
Avantages : Si le centre de contrôle se trouve à plusieurs kilomètres de la zone agricole, l'utilisation d'antennes directionnelles de 5,8 GHz alignées les unes avec les autres peut fournir une bande passante stable de plusieurs dizaines, voire centaines de mégabits, économisant ainsi le coût énorme de la pose de câbles à fibres optiques.
Inspection mobile et couverture en champ proche : il est recommandé d'utiliser une antenne sectorielle extérieure double bande haute puissance à montage mural.
Avantages : Il présente un angle de couverture de secteur spécifique (tel que 60° ou 90°), concentrant l'énergie pour couvrir avec précision les voies principales désignées ou les zones agricoles principales.
Solution 3 : Cages en haute mer côtières et offshore (amélioration du signal CPE 4G/5G)
Pour les cages en eau profonde situées à proximité du littoral, la communication repose généralement sur les signaux cellulaires provenant de stations de base terrestres. En raison de la distance, les téléphones portables perdent souvent le signal.
Solution recommandée : Antenne extérieure MIMO pleine bande 5G à gain élevé connectée à un CPE extérieur.
Avantages : La technologie MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) combat efficacement l'évanouissement par trajets multiples provoqué par les réflexions de la surface de l'eau. En utilisant des antennes à gain élevé pour « capter » les signaux faibles des stations terrestres, il les convertit en Wi-Fi stable pour le personnel et les équipements de surveillance présents dans les cages.
