Annale corrigée Exercice

Utilisation d'un drone en agriculture

Polynésie française • Septembre 2019

Utilisation d'un drone en agriculture

30 min

25 points

Intérêt du sujet • Ce sujet a pour objectif de confirmer que des solutions techniques choisies permettent le bon fonctionnement d'un système.

 

Développer l'agriculture de précision

Au Mondial des fournisseurs de l'agriculture et de l'élevage, les drones ont une place de choix dans les allées du pôle innovation. Ces petits engins volants vont devenir des alliés précieux pour les agriculteurs qui souhaitent surveiller leurs champs à l'aide de caméras. En effet, pour l'agriculture, le drone permet :

de repérer et reconnaître les plantes ;

d'établir avec précision les besoins des plantations (eau, nutriments) ;

de connaître rapidement les dommages sur une parcelle et leurs causes (gibier, dégât des eaux, sécheresse…).

document 1Diagramme du contexte environnemental de AR.Drone

sci3_1909_13_00C_01

Ces survols rapides, moins chers et moins polluants que ceux d'un avion vont permettre d'améliorer les rendements des parcelles et de les protéger contre les aléas environnementaux. À terme, l'objectif est de pouvoir semer et traiter avec une précision qui permettra d'éviter le gaspillage en eau et en nutriment et également de réduire l'impact environnemental des pesticides.

Source : dronedecole.fr

1. Expliquer pourquoi l'emploi des drones est un progrès pour l'agriculture. (5 points)

document 2

Communication

Le Réseau Wi-Fi permet la communication sans fil du drone avec la station-sol.

Tableau de 3 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 3 lignes ;Ligne 1 : Composant Wi-Fi; Chipset Atheros AR6102; Ligne 2 : Vitesse des données; 1~54 Mbits/s; Ligne 3 : Distances de fonctionnement; • Jusqu'à 40 m à l'intérieur d'un bâtiment ;• jusqu'à 180 m en extérieur.;

Batterie Li-Po.

Batterie embarquée sur l'AR.Drone fournissant l'énergie nécessaire au fonctionnement des moteurs, l'intelligence et les communications avec la station de pilotage.

Tableau de 4 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 4 lignes ;Ligne 1 : Type; Lythium polymère; Ligne 2 : Tension; 11,1 V; Ligne 3 : Réserve de charge électrique; 1 000 mAh; Ligne 4 : Temps de charge; 90 minutes;

2. Pour l'inspection du champ particulier (voir schéma 1 ci-après), la durée nécessaire du vol a été estimée à 1 h 30. Sachant que la consommation moyenne en vol de l'appareil est de 500 mA/h, est-il possible de survoler la totalité du champ sans recharger la batterie ?

Justifier votre réponse à l'aide du document 2 et des caractéristiques liées à la batterie. (5 points)

3. Le pilote du drone doit se positionner sur un point fixe du champ. Sur le schéma 1 ci-après, quatre positions possibles du pilote sont repérées par A, B, C et D.

Indiquer la (ou les) position(s) du pilote qui permet(tent) de respecter la distance de fonctionnement pour la communication avec le drone. Justifier votre réponse à l'aide du document 2 et des caractéristiques liées au mode de communication entre l'appareil en vol et le pilote. (6 points)

sci3_1909_13_00C_02

4. Compléter les rectangles de la chaîne d'information relative à l'altitude avec les verbes suivants : traiter, acquérir, communiquer. (3 points)

sci3_1909_13_00C_03

5. Pour l'acquisition optimale des données utiles à l'activité agricole, l'altitude de l'appareil doit être comprise entre 15 et 20 mètres.

sci3_1909_13_00C_04

À l'aide de l'algorigramme permettant le contrôle de l'altitude du drone, compléter le sous-programme ci-dessous.

sci3_1909_13_00C_02b

 

Les clés du sujet

Question 1

Pour répondre de façon complète, cherche dans l'intro­duc­tion les enjeux essentiels que permet l'utilisation du drone en agriculture.

Question 2

Comprendre le document 2

La deuxième partie du document 2 donne un descriptif technique de la batterie du drone.

Répondre à la question

Tu dois diviser la capacité de la batterie (« Réserve de charge électrique ») par la consommation moyenne en vol de l'appareil (qui est donnée dans la question).

Question 3

Comprendre le document 2

Sers-toi de la première partie du document 2, qui donne un descriptif technique du moyen de communication :

033_sci3_1909_13_00C_Groupe_Schema_0

Répondre à la question

En utilisant les dimensions indiquées sur le schéma, tu peux :

soit utiliser le théorème de Pythagore ;

soit te servir de l'échelle du schéma, afin de déterminer les longueurs représentées en bleu et en vert sur le schéma ci-dessous.

sci3_1909_13_00C_07

N'oublie pas de justifier ta réponse.

Question 4

Pour répondre, tu auras besoin de tes notions de cours relatifs à la chaîne d'information.

La fonction « communiquer » est abordée dans le document 2 et à la question 3 : relis attentivement ces parties de l'énoncé.

Question 5

Traduis l'algorigramme en utilisant les éléments du programme.

info +

N'hésite pas à utiliser les termes donnés dans les documents.

1. L'emploi des drones est un progrès pour l'agriculture, car il permet :

de repérer et reconnaître les plantes ;

d'établir les besoins des plantations (eau, nutriments) ;

de connaître les dégâts et leurs causes ;

d'améliorer le rendement des parcelles.

2. La batterie du drone a la capacité de stocker 1 000 mAh.

Or, le drone a besoin de 500 mA pour fonctionner 1 h. Il doit pouvoir voler 2 h sans recharge 1 000500=2.

Donc le drone peut survoler la totalité du champ sans recharger car cela ne dure que 1 h 30.

3. Le champ fait 240 m de long et la portée maximale du réseau Wi-Fi, en extérieur, est de 180 m.

Donc, le pilote du drone ne doit pas se placer sur les points B et D.

On mesure ensuite la distance de A à un coin opposé du champ. Cette distance fait environ 3,5 cm sur le plan.

On effectue le calcul de mise à l'échelle :

3,5 × 4 800 = 16 800 cm , soit 168 m.

On calcule la distance [BC] :

BC=CA2+BA2=602+1202=3 600+14 400=18 000=134,2

Donc le pilote du drone peut se placer sur les points A et C (néanmoins, le point C est au milieu du champ, le pilote ne risque-t-il pas de détériorer les cultures ?).

4.

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5.

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