| DC Field | Value | Language |
| dc.contributor.author | OMARI, ABdessalaem | - |
| dc.date.accessioned | 2026-10-11T08:18:34Z | - |
| dc.date.available | 2026-10-11T08:18:34Z | - |
| dc.date.issued | 2026 | - |
| dc.identifier.uri | https://repository.esi-sba.dz/jspui/handle/123456789/1019 | - |
| dc.description | Supervisor : Dr. BENSENANE Hamdane | en_US |
| dc.description.abstract | Smart agriculture demands the tight integration of real-time sensor data, artificial intelligence,
and low-power wireless networking. This thesis presents Z-Farm, an end-to-end
smart-agriculture platform developed for the Z-Farm agri-tech startup, combining an IoT
sensing layer with three AI modules and a unified web dashboard.
The IoT hardware layer deploys an ESP32-C6 node over a Zigbee 3.0 wireless sensor
network, collecting soil moisture, air temperature and humidity, water flow rate, and tank
level data at sub-second cadence and transmitting it to a Raspberry Pi 5 gateway via Zigbee2MQTT
and MQTT.
Three AI modules are integrated into the platform. Module 1 is a predictive irrigation
classifier trained on the Smart Drip Irrigation System (SDIS) rice-farming dataset. A stacked
ensemble of eight classical machine learning models and two deep learning architectures is
evaluated; LightGBM achieves the best individual accuracy of 98.68% and is selected as the
production model. Module 2 is a MobileNet convolutional neural network fine-tuned on the
PlantVillage dataset (54,306 images, 38 disease categories), achieving a validation accuracy
of 96.74% for crop disease detection from smartphone leaf photographs. Module 3 is a
Bagging Regressor trained on a 26,297-record FAO-derived dataset (101 countries, 10 crops,
1990–2013), achieving R2
0.99 for seasonal crop yield forecasting, with automatic liveweather
integration via the Open-Meteo API.
All three modules are exposed through a React 18 single-page dashboard served by a
FastAPI backend, with real-time WebSocket updates, an A/B yield scenario simulator, an
AI audit log, automated alert management, and an Z-Farm ChatBot powered by the Gemini
generative AI API.***
L’agriculture intelligente exige l’intégration étroite des données de capteurs en temps
réel, de l’intelligence artificielle et des réseaux sans fil à faible consommation énergétique.
Ce mémoire présente Z-Farm, une plateforme d’agriculture intelligente de bout en bout
développée pour la startup agri-tech Z-Farm, combinant une couche de détection IoT avec
trois modules d’intelligence artificielle et un tableau de bord web unifié.
La couche matérielle IoT déploie un noeud ESP32-C6 sur un réseau de capteurs sans fil
Zigbee 3.0, collectant les données d’humidité du sol, de température et d’humidité de l’air, de
débit d’eau et de niveau de réservoir à une cadence inférieure à la seconde, et les transmettant
à une passerelle Raspberry Pi 5 via Zigbee2MQTT et MQTT.
Trois modules d’intelligence artificielle sont intégrés dans la plateforme. Le Module 1 est
un classificateur d’irrigation prédictif entraîné sur le jeu de données SDIS (Smart Drip Irrigation
System). Un ensemble empilé de huit modèles classiques d’apprentissage automatique
et deux architectures d’apprentissage profond sont évalués ; LightGBM atteint la meilleure
précision individuelle de 98,68% et est sélectionné comme modèle de production. Le Module
2 est un réseau de neurones convolutif MobileNet affiné sur le jeu de données PlantVillage
(54 306 images, 38 catégories de maladies), atteignant une précision de validation de 96,74%
pour la détection des maladies des cultures à partir de photographies de feuilles prises par
smartphone. Le Module 3 est un Bagging Regressor entraîné sur un jeu de données dérivé
de la FAO comportant 26 297 enregistrements (101 pays, 10 cultures, 1990–2013), atteignant
R2
0,99 pour la prévision saisonnière des rendements agricoles, avec une intégration automatique
des données météorologiques en direct via l’API Open-Meteo.
Les trois modules sont exposés via un tableau de bord en application monopage React 18
servi par un backend FastAPI, avec des mises à jour WebSocket en temps réel, un simulateur
de scénarios A/B pour les rendements, un journal d’audit IA, une gestion automatisée des
alertes, et un assistant conversationnel Z-Farm ChatBot alimenté par l’API Gemini. | en_US |
| dc.language.iso | en | en_US |
| dc.subject | Smart Agriculture | en_US |
| dc.subject | IoT | en_US |
| dc.subject | Zigbee | en_US |
| dc.subject | ESP32-C6 | en_US |
| dc.subject | Predictive Irrigation | en_US |
| dc.subject | Light- GBM | en_US |
| dc.subject | Crop Disease Detection | en_US |
| dc.subject | MobileNet | en_US |
| dc.subject | Yield Forecasting | en_US |
| dc.subject | Bagging Regressor | en_US |
| dc.subject | FastAPI | en_US |
| dc.subject | React | en_US |
| dc.subject | Z-Farm | en_US |
| dc.subject | Precision Agriculture | en_US |
| dc.subject | Algeria | en_US |
| dc.title | Z-Farm: An Intelligent Zigbee-Based Wireless Sensor Network for Precision Agriculture | en_US |
| dc.type | Thesis | en_US |
| Appears in Collections: | Ingenieur
|