Résumé des présentations

Résumé des présentations

Introduction au Low-Tech et exemple de réalisation : le projet Setier

Hélène Guyard

L’instrumentation conventionnelle utilisée en sciences environnementales peut présenter des limitations face aux contraintes opérationnelles du terrain et générer des coûts significatifs en matière de maintenance et de réparation. Par ailleurs, la démarche de responsabilité sociétale des organisations (RSE) engagée par nos institutions de recherche incite à réduire l’empreinte environnementale de l’instrumentation utilisée à des fins d’acquisition de données, qu’il s’agisse d’activités de recherche ou d’installations dédiées à la protection de l’environnement. Elle encourage également le développement d’une science ouverte à tous, reposant sur des outils accessibles, réparables et libre de diffusion (open source hardware et software).

Le projet SETIER, coordonné par l’unité REVERSAAL d’INRAE, en collaboration avec l’Agence de l’Eau Rhône Méditerranée Corse, l’IRD et l’unité PROSE d’INRAE, propose une approche d’instrumentation durable appliquée au suivi du traitement des eaux résiduaires. Ce projet constitue une preuve de concept d’outils de mesure open source et open hardware, conçus pour être réparables, modulaires, adaptables et pleinement appropriables par l’utilisateur final, s’inscrivant ainsi dans une démarche low-tech. Dans ce cadre, trois types de centrales de mesure ont été développés :

i) une centrale dédiée à la mesure de la consommation énergétique (via des capteurs à pinces ampèremétriques) 
ii) une centrale de mesure du débit (à l’aide d’un capteur ultrasonique de hauteur d’eau)
iii) une centrale physico-chimique (permettant l’acquisition des paramètres pH, conductivité, potentiel redox, oxygène dissous et température).

Cette communication présentera la mise en œuvre du principe low-tech dans le développement d’instrumentations de terrain, puis exposera les principaux résultats du projet SETIER ainsi que ses retombées scientifiques, techniques et opérationnelles.

Détecteur bio-acoustique solaire : quand écouter ?

Matthieu Carreau, Sébastien Faucou, Pierre-Emmanuel Hladik, Vincent Lostanlen

Les capteurs bio-acoustiques permettent de contribuer à l'étude de populations animales, notamment d'oiseaux, et à la préservation de la biodiversité. Afin de limiter les interventions humaines et d'améliorer l'autonomie des capteurs, nous souhaitons développer des capteurs sans batterie, alimenté par panneau solaire. Les acquisitions audio sont traitées sur le capteur à l'aide d'un réseau de neurones pour y détecter l'activité vocale d'une espèce d'oiseau. La dépendance à une source d'énergie intermittente oblige à planifier les tâches d'acquisition et de traitement audio en fonction de la disponibilité de l'énergie ainsi que de la temporalité de l'activité vocale à étudier. Nous présentons une simulation du déploiement d'un tel capteur dans une forêt du Jura, afin de montrer les résultats de différentes stratégies de planification sur les données produites.

Autonomy and Environmental Impact of Passive Acoustic Monitoring

Yasmine Benhamadi 

Passive acoustic monitoring (PAM) uses autonomous recording devices to capture animal vocalizations and soundscapes, enabling researchers to monitor ecosystems across broad spatial and temporal scales. These systems reduce the need for continuous human presence in the field and generate valuable archives of bioacoustic and ecoacoustic data. PAM deployments often involve battery-powered recorders placed in remote, off-grid locations, with setups ranging from a few units to hundreds. While such systems can operate autonomously for extended periods, they still require regular maintenance, and over time, the cumulative environmental impact—particularly from travel and battery waste—can become significant.

This study investigates the relationship between operational autonomy and environmental impact in PAM, with a focus on the operational phase. Our assessment is based on empirical energy consumption measurements and modeling to estimate battery lifetime. We demonstrate a direct link between energy use and environmental footprint, and explore how technical parameters—such as sampling frequency, recording schedule, and SD card type—affect power consumption. Combined with choices around battery type and deployment conditions (e.g., duration, location, number of devices), we evaluate how these factors shape the overall impact of PAM.

Un fluorimètre low cost et open source pour la mesure de concentration en chlorophylle a en mer 

Etienne Poirier, Loïc Goumarre, Cécile Plaçais, Agathe Douissard, Olivier Josephiak, Mayssame Ismael, Hugo Le Moal, Viken Tevonian, Merlin Rivière, Antoine Courtay, Laurent Bramerie, Thierry Chartier

La chlorophylle a est le pigment photosynthétique principal présent chez toutes les algues et cyanobactéries en mer. Mesurer sa concentration permet donc d'estimer la biomasse du phytoplancton, base de la chaîne alimentaire dans l'océan. La concentration en chlorophylle a est donc un indicateur de la production primaire. C'est aussi un indicateur de la qualité de
l'eau: surveillance des proliférations d'algues. Les pigments chlorophylliens ont une propriété optique intéressante. Ils émettent une fluorescence dans le rouge lorsqu'ils sont irradiés à des longueurs d'ondes proches du bleu. En fonction de l'intensité du signal de fluorescence reçu, on peut donc estimer la concentration de chlorophylle a en μg/L. L'observatoire IUEM utilise des fluorimètres du commerce pour mesurer la concentration en chlorophylle a dans le cadre de ses missions de recherche et d'observation. Cependant, ces instruments de mesure font souvent défaut dans les pays du Sud, partenaires de l'IRD, car peu accessibles financièrement. A l'instar de la température ou de la pression, il nous fallait explorer la faisabilité d'un fluorimètre bas-coût qui réponde au cahier des charges de l'observation côtière au Sud. Dans cette optique, nous nous sommes rapprochés de l'ENSSAT de Lannion et avons proposé un défi technologique aux élèves de deuxième année du projet photonique. Pendant deux ans, deux promotions d'étudiant.e.s se sont succédées sur ce projet. Encadré.e.s par leurs professeur.es, iel.les ont mis au point un prototype de fluorimètre bas-coût. En juillet 2025, l'instrument a été testé en laboratoire à l'IUEM avec des résultats prometteurs. Le prototype, qui doit être validé et amélioré, est déjà disponible sur un dépôt GitHub de façon à pouvoir être ouvert aux contributions de chacun.e. L'appareil va être répliqué prochainement à l'IUEM et par un partenaire au Mexique. Ce projet collectif représente un bel exemple de partenariat observatoire-école d'ingénieur autour d'une problématique scientifique et technique précise au bénéfice des étudiant.e.s, des encadrant.e.s et des sciences de la mer. Remerciements: A toute l'équipe du projet [2023-2024] : Jérémy Gigandet, Brice Hervé, Thomas Quinchon, Damien Depauw, Etienne Chaillot, Nicolas Chabrier, Thomas Gysemberg. A Philippe Laborie, Hervé Daniel, Clément Dauphin, Hervé Chuberre, Jean-Philippe Lesault, Yvan Guilloit, Michel Hignette, Maël Guibré, Yoann Thomas, Jonathan Flye-Sainte-Marie, Eric Machu.

Near Sensor Computing : Vers des capteurs environnementaux intelligents et autonomes en énergie

Olivier Berder

Il existe de nombreuses façons de récolter l'énergie ambiante pour alimenter les capteurs sans fil nécessaires au monitoring environnemental. Les communications radio représentant la cause principale des dépenses énergétiques de ces dispositifs, il devient indispensable, pour atteindre l'autonomie énergétique, de diminuer la quantité de données à transmettre en déportant les traitements au plus près des capteurs. Comme dans le même temps la majorité de ces derniers est aujourd'hui effectuée par différents algorithmes d'intelligence artificielle, il faut trouver les moyens de réduire la taille des modèles pour pouvoir les embarquer sur les capteurs.

BathyLiDAR – mesure automatique de la topo-bathymétrie d’une rivière avec un LiDAR 

Alexandre Bebon, Guillaume Nord, Alexandre Hauet, Luc Piard, Lisa Petit

La mesure de débit est un enjeu sociétal (alerte crue, gestion des ressources en eau, production hydroélectrique) et scientifique (compréhension du fonctionnement interne des bassins versants) majeur. Les réseaux actuels de surveillance concernent en majorité les grands bassins versants (>100km²) quand bien même les petites rivières représentent une immense longueur de réseau hydrographique située en tête des bassins versants d'intérêts. Il y a donc un besoin accru de densification des mesures, en particulier sur les petites rivières, où les produits satellitaires n'ont pas la résolution suffisante pour apporter des informations.

Historiquement, le suivi des débits se fait par l'intermédiaire du suivi de la hauteur d'eau et d'une courbe de tarage hauteur-débit (H-Q). Cette approche est une référence qui a fait ses preuves dans de nombreuses conditions. Cependant elle est onéreuse car elle requiert une ressource humaine qualifiée pour réaliser des jaugeages réguliers (une dizaine par an selon la charte de l'hydrométrie). Ceci empêche l'extension et la densification des réseaux de suivi des débits. D'autre part, cette méthode est mise en défaut lorsque la bathymétrie (la forme) de la section change sous l'effet d'une crue et des processus géomorphologiques associés (érosion, dépôt). Pour dépasser ce verrou et ouvrir la possibilité à la mise en place de plus de stations de suivi des débits, d'autres approches sont nécessaires. Etudiée progressivement pendant les deux dernières décennies, l'approche vélocimétrique consiste à suivre les débits en faisant le produit de la vitesse débitante (vitesse moyenne dans la section) par la section mouillée. Ceci implique d'accéder à la vitesse débitante d'une part et à la section mouillée d'autre part.

La vitesse débitante peut être estimée en temps réel par l'intermédiaire de radars de vitesse. Le suivi de la section mouillée nécessite la connaissance du niveau d'eau et de la topo-bathymétrie de la section de rivière. La première variable peut être mesurée en temps réel par radar tandis que l'automatisation de la mesure de la seconde reste un verrou pour la communauté scientifique. Cette étude se propose de tester une méthode automatique de suivi topo-bathymétrique basée sur la technologie LiDAR.

Le développement du prototype BathyLiDAR est présenté de même que les résultats de tests en laboratoire afin d'évaluer la faisabilité, la justesse et la précision de la mesure puis les limitations en fonction de variables environnementales identifiées, telles que l'aspect de la surface de l'écoulement (vagues) et du fond du cours d'eau (couleur, granulométrie) ou la turbidité du cours d'eau. Il s'est avéré que la turbidité est un facteur limitant qui rendra, dans la majorité des cas, les mesures impossibles pendant une crue. Le second facteur limitant majeur est l'aspect de surface de l'eau. Si la surface libre est trop perturbée, les variations du chemin optique induites causent une variabilité des mesures importante. La mesure est en effet très sensible à la bonne estimation du chemin optique parcouru par le laser : la qualité de la mesure de la distance entre le système et la surface libre est cruciale.

Enfin un premier test in situ est présenté pour évaluer l'aptitude du dispositif à fonctionner in situ en conditions réelles.

Open Source Océanographie (OSO) : Nouvelles opportunités de mesures océanographiques citoyennes en haute mer et en côtier

Cédric Courson

Les mesures de température et salinité sont les premiers paramètres que l'on cherche à mesurer pour la compréhension des phénomènes océanographie côtier et hauturier. Pourtant cela reste encore difficile à réaliser à haute résolution spatiale et temporelle en raison des coûts des instruments et des difficultés de déploiement. Il nous apparaît donc nécessaire de
repenser nos méthodes pour acquérir ces données.
Nous proposons d'explorer des méthodes alternatives en développant des instruments open source et low-cost. Ces pratiques permettent de redonner à l'utilisateur le contrôle de l'instrument en le construisant lui-même (construction, entretien, amélioration). Cela permet de rendre les mesures océanographiques très accessibles, et donc déployables plus facilement à
grande échelle. Les communautés d'acteurs de technologie open source sont très nombreuses, en particulier au sein de fablab, ce qui permet des projets collaboratifs de grande envergure et une capacité de duplication des outils et de méthodes très forte partout dans le monde.
L'engagement des citoyens, et en particulier des plaisanciers, dans la recherche océanographique nous offre également une opportunité unique et nouvelle d'explorer l'Océan global. Le nombre de voiliers de plaisance et leur présence sur toutes les mers offrent des plateformes de mesure in-situ uniques. L'implication réelle du plaisancier dans la collecte de données nous
offre également l'opportunité de réaliser des mesures qui seraient plus complexes à mettre en place par des systèmes autonomes.
C'est pourquoi nous présentons des programmes de sciences participatives de mesure in-situ en milieu littoral et hauturier dans lesquels des instruments océanographiques low-cost et open source sont déployés en mer par des plaisanciers.

Consommations électriques d’un réseau acoustique sous-marin de capteurs

Benoît Parrein, Cyprien Aoustin, Jean-Marc Rousset, Antonio Montanari

Une communication acoustique sous-marine consomme en moyenne 10000 fois plus d'énergie par élément binaire émis que pour une communication 5G. Cette surconsommation (électrique) doit être nécessairement prise en compte dans le choix des modems acoustiques et dans la conception de protocoles constituant un réseau acoustique sous-marin de capteurs. Dans cet exposé, nous détaillerons les choix technologiques, mesures et mises en œuvres réalisés depuis 5 années pour parvenir à une réduction substantielle de la consommation électrique afin de prolonger la durée de vie du réseau et de garantir une qualité de service satisfaisante dans le contexte du génie océanique (éolien offshore flottant notamment) tout en limitant l'impact sur le milieu sous-marin.