Un système de mesure sans fil intégré pour gérer la production du vin à la barrique

Abstract

Winemaking is a dynamic process where microbiological and chemical effects may strongly diversify the products of the same vineyard and even between wine vats. This high variability causes an increase in work in terms of control and process management. As well as for Precision Viticulture, the winemaking process therefore requires a site-specific approach to optimize cellar practices and quality management, suggesting a new concept of winemaking, identified as Precision Enology. The collaboration between the Institute of Biometeorology of the National Research Council and the firm GMR Strumenti has permitted the development of a Wireless Sensor Network (WSN), which performs a real-time remote monitoring for both grape and canopy microclimate, and wine evolution. The system consists in a series of nodes able to acquire data both in vineyard and cellar, and to provide their wireless transmission to a base station unit. Then data are sent to a remote server and users can view them remotely through a browser or a dedicated app for tablet or smartphone. WSN is a well-known technology in vineyard. The development of a monitoring system on steel vats in cellar would be relatively simple, however the barrels wooden matrix could cause serious problems, both for barrel positioning and management practices, such as sampling, filling or movement. This paper presents a WSN applicable to every phase of the wine production process, also in barrel, due to integrated nodes in silicone bungs with sensors for the measurement of wine physical and chemical parameters, without any impact on cellar management, minimizing time and costs for sampling and laboratory analysis. Laboratory test results have shown good performance in terms of signal stability and precision, and power consumption with minimal size. The possibility of integrating any kind of sensors makes the system a flexible tool, which can satisfy various monitoring needs.

Keywords : Precision Viticulture, Precision Enology, Wireless Sensor Network, wine, barrel.

Resumé

La vinification est un procédé dynamique où les effets microbiologiques et chimiques peuvent fortement diversifier les produits du même vignoble et des mêmes cuves. Cette variabilité enraîne l’augmentation du travail de contrôle et gestion des procédés. De même que pour la Viticulture de Précision, la vinification exige une approche spécifique pour optimiser les pratiques de cave et la gestion de qualité, suggérant une nouvelle notion, identifiée comme l’Œnologie de Précision. La collaboration entre l'Institut de Biométéorologie du Conseil National des Recherches et la société GMR Strumenti a permis de développer un réseau de capteurs sans fil (WSN) qui réalise une surveillance à distance en temps réel du microclimat de raisin, du couvert végétal et de l'évolution du vin. Le système comprend des nœuds pour rassembler les données du vignoble et de la cave, et leur transmission sans fil à un gateway. Ensuite les données sont envoyées au serveur distant et l'utilisateur peut les visualiser avec un navigateur ou une application dédiée pour tablette ou smartphone. Le WSN est une technologie bien connue dans le vignoble. Le développement d'un système de surveillance des cuves en acier dans la cave serait relativement simple mais la matrice de bois des barriques pourrait causer des problèmes sérieux liés au positionnement des barriques et aux pratiques de gestion, comme les prélèvements, le remplissage ou les mouvements. Cet article présente un WSN pour toutes les phases de production du vin, y compris l’élevage en barriques , grâce aux nœuds intégrés aux bondes de silicone avec des capteurs permettant de mesurer les paramètres physiques et chimiques, sans aucun impact sur la gestion de la cave et en réduisant le temps et les coûts de prélèvement pour l’analyse en laboratoire. Les résultats ont montré une bonne performance de la stabilité et la précision du signal, en consommation d'énergie, et en intégration. La possibilité d'intégrer tout type de capteurs rend ce système un outil flexible pour satisfaire différents besoins de surveillance.

Mots-clés : Viticulture de Précision, Œnologie de Précision, Wireless Sensor Network, vin, baril