Beeomatics: Vers des ruchers intelligents

Le système de suivi de rucher Beeomatics est proposé dans un contexte apicole qui se révèle de plus en plus difficile d’année en année. Les causes en sont multiples et la situation est en grande partie irréversible à court et à moyen terme. L’apiculteur doit maintenant conduire son exploitation avec davantage de rigueur et de technicité pour produire mieux en qualité et en quantité mais aussi pour valoriser sa production. Il doit aussi minimiser les intrants et optimiser ses efforts. Enfin, l'énergie doit être déployée avec économie en réduisant l'empreinte environnementale.

Problématique

Diminution de la population d’abeilles domestiques = dommages environnementaux et sociétaux considérables:

• Déficit de pollinisation, impact économique majeur.
• Perte de la biodiversité.
• Menaces sur les métiers de l’apiculture.
• Disparition des productions de miel de qualité.

Les causes sont multifactorielles (virus, infections, parasites, prédateurs, climat, intoxications).

Solution

Connecthive propose Beeomatics, une méthode de suivi de ruchers et de gestion de l'exploitation apicole s'appuyant sur un ensemble de matériels et de logiciels qui interagissent selon le nouveau paradigme de l'Internet des Objets associé à des algorithmes d'Intelligence Artificielle. Les objectifs sont les suivants:

• Optimiser le travail de terrain, maintenir l’état sanitaire du cheptel.
• Installer des dispositifs d’observation des ruches et de leur environnement.
• Modéliser les colonies, mettre en place des méthodes statistiques et prédictives.
• Fournir une aide à la décision pour les actions d’exploitation et les interventions sanitaires.
• Restituer à l'apiculteur une vision synthétique et graphique de son exploitation.
• Générer les états de gestion (planification, registre d'élevage, cahier de miellerie, comptabilité, etc...).

Pour ce faire il est nécessaire de mettre en œuvre une base de données recouvrant tous les aspects de l’exploitation apicole. A cet effet, Connecthive a conçu un langage de description de l’apiculture: BeeML. Ce langage recouvre tous les concepts présents dans le domaine de l'apiculture. Il est interopérable avec d'autres dialectes qui seraient déjà proposés par d'autres partenaires (Inra, fabricants de balances, autres logiciels de suivis de ruchers) grâce à des passerelles qui pourront être créées à la demande. BeeML est la facette structurée du système d'information qui utilise aussi le Big Data (dénué de toute structure).

Dispositif global

Le dispositif est basé sur la mesure d'un certain nombre de paramètres sur chaque ruche individuellement grâce à un capteur nomade qui devient un outil quotidien de l'apiculteur au même titre que l'enfumoir et le lève-cadres. Ce capteur nomade peut être, en option, associé à un dispositif fixe installé sous une ruche-témoin (par rucher ou par région) qui est alors équipée de capteurs fixes (poids, température, éventuellement analyse vidéo du vol des abeilles, et même analyse du bruissement de la colonie).

Le dispositif est également associé à une méthode rapide et optimisée de comptage de varroas par analyse photo de langes graissés. Cette méthode s'appuie sur des algorithmes d'intelligence artificielle (deep-learning) pour reconnaître les varroas parmi les innombrables débris de cire et autres déchets se trouvant aussi sur le lange. La méthode de comptage est le fruit de la collaboration de trois partenaires: Victor Reutenauer (Fotonower - Paris), Anna Dupleix (LMGC - Montpellier) et François Pfister (Connecthive - Alès).

Pour chaque ruche, à chaque visite:

• Pesage systématique au moyen d’un peson nomade connecté.
• L’envergure de la grappe est estimée au moyen d’un capteur thermographique.
• Le trafic des butineuses est évalué (filmé pendant 1 minute).
• Durant la visite sur le terrain, prise de notes (saisie vocale sur smartphone).
• Les données mesurées et saisies sont consolidées sur le cloud.

On effectue une corrélation entre les mesures continues issues des ruches témoin et les mesures ponctuelles de toutes les ruches pour donner lieu à une observation pseudo-continue de chaque colonie individuelle. Des algos basés sur de l’IA (deep-learning) sont là aussi mis en œuvre.

A noter que le peson nomade peut être utilisé sans ruche témoin, la précision de la restitution en sera diminuée mais suffisante pour tracer l'évolution individuelle de chaque colonie.

Comment ça marche ?

Afin de formaliser une telle méthode d’observation des ruches d’une exploitation, il est nécessaire d’enregistrer ces mesures dans la base de données Beeomatics et de les utiliser pour alimenter un simulateur de ruche : le modèle abstrait et théorique de la ruche reçoit en entrée les mesures de poids de chaque ruche et dans le cas d'une ruche témoin, les mesures de poids, température, hygrométrie, diamètre de la grappe, intensité du trafic des butineuses, comportement des abeilles sur la planche d’envol, mesures de la pression du varroa, mais aussi des données issues de l’environnement (météo, floraisons), et les notes de visites formalisées, pour produire des éléments d’aide à la décision ainsi que des graphiques qui rendent compte de la situation de chaque colonie. Au moyen de ces éléments, l’apiculteur est capable d’ajuster précisément ses actions sur le terrain. L’ensemble de ces interactions est consigné dans une base de connaissance unique, commune à tous les apiculteurs, qui s’enrichit au fur et à mesure, en délivrant des avis de plus en plus pertinents et des conseils de plus en plus en plus précis. Il s’agit d’un système d’apiculture intelligent et réparti.

Sécurité et confidentialité des données

Le principe décrit ici repose sur le partage de l'information. Cependant, les données sont anonymisées: les éléments confidentiels (identité de l'apiculteur, données quantitatives individuelles, nombre de ruches, etc...) ne sont visibles que par leur propriétaire. En cela la plateforme Beeomatics se conforme à la nouvelle législation sur la protection des données personnelles, la GDPR.

Concernant la localisation des ruchers, le système doit pourtant connaître cette donnée bio-géographique essentielle. La donnée de localisation est confidentielle, publiquement diminuée en précision et réduite à un maillage de 5 km: autrement dit, tout rucher est situé dans une maille de 5 km de côté et ne sera pas publiquement localisé à l'intérieur de cette maille. Les ruchers visibles sur cette cartographie volontairement dégradée seront également anonymisés quant à leur propriétaire. Ce point est particulièrement sensible en fonction des vols de ruches qui sont en recrudescence en évitant que la plateforme ne soit détournée par des acteurs malveillants.

L'évolution du poids, un marqueur essentiel

La mesure continue de poids, de température, d’hygrométrie, de comptage effectuée sur une ruche témoin du rucher (ou de la région) est corrélée avec les mesures ponctuelles faites sur chaque ruche individuellement. L’ensemble de ces mesures donne une vision synthétique de la dynamique d’un rucher au fur et à mesure de l’avancement de la saison apicole. On s'intéresse à l'évolution du poids de chaque colonie non pour prévenir la famine ou le manque d'espace mais pour observer la croissance de la colonie, en l'associant à toutes les autres données dont on dispose. L'accumulation de données de toute nature va donner naissance à une vision individualisée du profil de chaque colonie grâce à la mise en œuvre du paradigme Big Data: l'intelligence artificielle appliquée à l'apiculture.

Compte-rendu du visite du rucher

Outre la partie "mesure", le dispositif comprend une application sur tablette ou smartphone que l'apiculteur utilise pour saisir son compte-rendu de visite. Cette application accepte la saisie vocale ce qui en permet l'utilisation avec des gants et en plein soleil. Un système d'identification reconnaît chaque ruche grâce à un QR code.

Conclusion

Le système Beeomatics, grâce à des méthodes avancées d'intelligence artificielle, restitue à l'apiculteur de multiples éléments de gestion de son exploitation tels que:

• Conseils et plannings d’intervention,
• Aide à la décision,
• Gestion de l’élevage,
• Dosage traitements,
• États réglementaires,
• Synthèses + graphiques