Ensileuses : les capteurs embarqués optimisent la récolte.

Les constructeurs d'ensileuses, comme Claas, Fendt, John Deere, Krone et New Holland, équipent leurs machines de différents capteurs, capables de remonter une multitude de données en temps réel lors de la récolte. Ces informations permettent aux éleveurs, méthaniseurs, Cuma et entrepreneurs de travaux agricoles de connaître la qualité du fourrage dès la récolte, afin d'en optimiser la valorisation selon les usages.

Le capteur NIR, un véritable laboratoire embarqué

Le capteur NIR est l'abréviation de Near InfraRed (proche infrarouge). Son fonctionnement est établi sur la spectrophotométrie. Placé sur la goulotte, il envoie un rayon lumineux, à travers une vitre (souvent en saphir), sur le fourrage en cours d'éjection. Sa position lui permet de travailler sur une matière déjà hachée et homogène tout en restant accessible pour la maintenance.  " Si la vitre est rayée, le faisceau est dévié et les valeurs du fourrage relevées risquent d'être erronées ", met en garde Julien Claudon, responsable commercial et produits chez Krone. La culture hachée absorbe une partie de cette lumière qui est renvoyée vers un récepteur. Ce dernier mesure la longueur d'onde de la lumière réfléchie. Le système déduit alors la composition chimique de la matière en comparant ces données instantanées à des courbes de calibration selon le type de culture (bases de données de référence alimentées constamment par les constructeurs). " Plus la base de données sera riche, plus la valeur sera précise ", souligne Benoit Moreau, formateur commercial chez Claas. Apparu pour la première fois en 2009 pour mesurer en temps réel le taux de matière sèche du fourrage, le capteur NIR a connu une myriade d'évolutions. Il est dorénavant capable de remonter d'amples informations sur la culture de maïs, d'herbe et de céréales immatures, telles que la matière brute, l'amidon, les protéines brutes, les fibres au détergent neutre et acide, les sucres (pour l'herbe), les graisses, ainsi que les cendres brutes. " Le bénéfice de cette solution pour l'éleveur est de connaître réellement la valeur de son fourrage ", explique Maxime Le Gros, expert ensileuse chez John Deere. Ces données permettent également d'ajuster la longueur de coupe en fonction du taux de matière sèche du fourrage. Le prix d'un capteur NIR en standard est compris entre 15 000 et 30 000 €, avec ou sans les courbes d'étalonnage, selon les constructeurs.

Le capteur de rendement pour connaître les volumes récoltés

Le capteur de rendement est disponible sur toutes les machines du marché. Son rôle est de quantifier en temps réel le volume de matière brute qui pénètre dans l'ensileuse. Couplé au capteur NIR, il est capable d'indiquer le tonnage de matière sèche à l'hectare. Techniquement, ce capteur de rendement est composé d'un capteur de course (ou potentiomètre) et d'un calculateur. Il est positionné au cœur de la chambre d'alimentation, fixé sur le rouleau arrière supérieur. En mesurant l'ouverture constante entre les rouleaux d'alimentation provoquée par le flux de fourrage, la machine détermine un volume. Comme l'explique Julien Claudon : " Plus vous avez de volume, plus vous écartez les rouleaux. Le système enregistre la distance que parcourt la matière par rapport à l'écartement de ces deux rouleaux ". Toutefois, les données de ce capteur restent théoriques tant qu'il n'a pas eu d'étalonnage. " Pour calibrer le capteur, le chauffeur active la fonction calibrage sur son ensileuse, puis remplit une à trois remorques. Ces dernières sont par la suite pesées.  Ensuite, le chauffeur indique au système de l'ensileuse que dans ce volume de matière, cela représente tant de poids ", explique Benoit Moreau.

Le CSPS informe sur la qualité d'éclatement du grain

La qualité d'un chantier d'ensilage de maïs dépend aussi de la capacité de l'ensileuse à assurer un éclatement suffisant du grain, afin de valoriser l'amidon. Un grain entier ou insuffisamment éclaté traverse le système digestif de la vache sans être assimilé, limitant fortement l'apport énergétique pour l'animal. Ce phénomène se traduit par une baisse de la production laitière et, en méthanisation, par une diminution du rendement en gaz. L'efficacité de l'éclatement se mesure alors grâce au CSPS (Corn Silage Processing Score), qui détermine la proportion d'amidon contenue dans les fragments de grains inférieurs à 4,75 mm. Entre 70 et 75 % de CSPS, le maïs est considéré comme correctement éclaté. "Dépasser ce seuil n'apporte aucun gain supplémentaire. De plus, il impose de resserrer davantage l'éclateur, ce qui augmente la consommation de carburant, accentue l'usure des pièces et réduit le débit de chantier en freinant le flux de matière ", signale Vincent Robert, expert ensileuse chez New Holland. Si la mesure du CSPS s'effectue historiquement en laboratoire, les constructeurs Claas, Fendt et New Holland ont récemment développé des systèmes d'analyse directement intégrés aux ensileuses. Baptisés Claas Cemos Auto Chopping, Fendt ForageQualityCam et New Holland ForageCam, ces dispositifs reposent sur une caméra haute fréquence (ou optique) couplée à de l'intelligence artificielle. Positionnée sur la goulotte, elle photographie en continu le flux de fourrage haché juste avant son expulsion. Les images sont ensuite analysées et comparées à une base de données, afin de distinguer la taille des fragments de grains selon leur diamètre et d'en déduire un taux d'éclatage instantané. Chez New Holland comme chez Claas, la machine ajuste automatiquement l'écartement des éclateurs, ainsi que la vitesse d'avancement de l'ensileuse. Fendt privilégie de son côté un message d'alerte en cabine permettant au chauffeur d'adapter ses réglages dès que la valeur descend sous un seuil critique. Côté budget, cette solution coûte entre 15 000 et 20 000 €. Fendt propose par ailleurs d'équiper le ForageQualityCam en rétrofit sur ses ensileuses.

Mesurer le niveau d'affûtage des couteaux

Claas se distingue en proposant sur son ensileuse Jaguar un capteur capable de mesurer en temps réel l'épaisseur des couteaux. Baptisé Cemos Auto Affûtage, ce système repose sur deux capteurs électromagnétiques positionnés au-dessus du rotor qui entourent les couteaux. Une lame correctement affûtée présente une pointe fine qui génère un champ magnétique spécifique. À l'inverse, lorsqu'elle s'use, sa pointe s'arrondit ou s'épaissit, modifiant la signature magnétique mesurée en continu par la machine. Selon la consigne d'affûtage définie par l'utilisateur, le système déclenche automatiquement le processus d'aiguisage, comprenant généralement plusieurs passes. L'intérêt de ce dispositif est d'éviter un affûtage excessif qui réduit la durée de vie des couteaux et de limiter un affûtage insuffisant qui pénalise la qualité de travail. Le chauffeur peut ajuster un seuil de tolérance en fonction du chantier. Pour du maïs, il privilégiera un tranchant maximal. En revanche, lors de récoltes d'herbe derrière un andaineur, pouvant contenir de petites pierres, il pourra accepter un niveau d'usure légèrement supérieur, afin d'éviter des arrêts trop fréquents. Le Claas Cemos Auto Affûtage est proposé aux alentours de 8 000 € HT.

Le détecteur de pierre, une sentinelle indispensable

Le détecteur de pierre est une solution capable d'arrêter instantanément l'alimentation de la machine avant qu'un corps étranger ne vienne percuter le rotor. Le système, logé au niveau des rouleaux d'alimentation, se compose de capteurs angulaires ou de chocs. Il comprend également un module électronique relié au circuit hydraulique de secours qui bloque l'avancement et l'alimentation de l'ensileuse en une fraction de seconde (environ 50 millisecondes). L'extraction du corps étranger se fait par inversion du sens de rotation des rouleaux. Parfois, une intervention manuelle reste nécessaire si le corps étranger est coincé. Le mode de détection varie selon les constructeurs. Les Jaguar 900 de Claas logent un pendule monté sur ressort. Lorsqu'un corps étranger entre en contact avec ce dispositif, il déplace une lamelle en laiton. Le boîtier électronique associé déclenche alors l'arrêt immédiat de l'ensileuse. Un autre procédé du capteur de pierre que l'on retrouve sur les ensileuses New Holland, Fendt ou les Claas Jaguar 1000 repose sur la surveillance de l'ouverture des rouleaux supérieurs et plus précisément sur son accélération verticale : " Dès que le rouleau se lève par un gros à-coup, le système active le processus d'arrêt d'urgence, car une pierre n'est pas compressible contrairement au fourrage ", indique Benjamin Harris, expert ensileuse chez Claas.

John Deere, quant à lui, équipe ses ensileuses d'un système à double détection pour éviter de confondre un andain irrégulier avec une pierre. Le système utilise un capteur de choc situé dans le rouleau inférieur couplé à un capteur angulaire sur les rouleaux supérieurs.

" La machine ne va arrêter ses rouleaux que lorsqu'elle aura ces deux informations ", indique Maxime Le Gros. Par ailleurs, pour éviter les faux positifs relevés par le système dans des conditions de récolte difficiles (andains mal faits ou hétérogènes), les constructeurs proposent de régler la sensibilité de cette sécurité. Le détecteur de pierre représente un coût tarifaire de 3 000 à 8 000 € HT, selon les constructeurs.

Le capteur de métaux équipe les ensileuses depuis 1970

Le capteur de métaux, présent sur les ensileuses depuis les années 1970, est capable d'arrêter l'alimentation de la machine avant qu'un morceau de métal percute le rotor tournant à haute vitesse, préservant les couteaux. Ce capteur évite aussi de laisser des résidus métalliques dans l'ensilage qui sera ingéré par la suite par les bovins.

Son fonctionnement repose sur la création d'un champ magnétique autour des rouleaux d'alimentation. Techniquement, le système utilise cinq ou six bobines magnétiques ou des oscilloscopes logés à l'intérieur du rouleau d'alimentation inférieur avant.

Pour que la détection soit efficace, " toutes les pièces dans cet environnement sont démagnétisées ", explique Benoit Moreau. Dès qu'un corps étranger ferreux (clou, agrafe, dent de pick-up ou bout de fil de fer) pénètre dans le flux, il perturbe ce champ magnétique. Ce dernier active en une fraction de seconde l'arrêt net des rouleaux d'alimentation et de l'outil frontal. Par ailleurs, la sensibilité du détecteur de métaux est ajustable, afin d'éviter des arrêts intempestifs dans les régions où les terres agricoles sont très ferrugineuses.