Landwirtschaft im digitalen Zeitalter

Auch in der Landwirtschaft nimmt die Digitalisierung zunehmend einen festen Platz ein. Prozesse im Landwirtschaftsbetrieb sollen durch intelligente Systeme effizienter und einfacher werden: Roboter sollen lernen, wo sie Unkraut jäten und Saatgut streuen, die Futterausgabe wird vom Tablet oder Smartphone gesteuert und ferngesteuerte Agrardrohnen sollen bei der Instandhaltung helfen. Mittlerweile nehmen Maschinen den Landwirten einige Aufgaben ab und helfen dadurch den Betrieb möglichst effizient zu führen. Smart Farming bedeutet intelligente Kommunikation und Vernetzung von Geräten, Maschinen und Systeme.

Die Sammlung von Daten ist die Grundlage für Prognosen und Entscheidungshilfen, um so landwirtschaftliche Prozesse zu optimieren. Ist die Infrastruktur vorhanden, steht der Optimierung durch Digitalisierung nichts im Wege und viele Großbetriebe sind bereits so gut vernetzt, dass die menschliche Arbeitskraft zunehmend in den Hintergrund rückt bzw. nur noch für Kontrolltätigkeiten notwendig ist. Welche Alternativen aber gibt es für den ländlichen Raum mit seinen landwirtschaftlichen Betrieben deren Zugang zum Mobilfunknetz kaum möglich ist, um Smart Farming-Projekte umzusetzen?   

Die Power von LPWAN im Smart Farming

Es liegt auf der Hand, dass ein Landwirt seinen Betrieb nicht digitalisieren kann, wenn er keinen Zugang zum Netz findet. Das Mobilfunknetz ist noch nicht so ausgebaut, dass man es überall problemlos nutzen könnte, um ein Smart Farming-Projekt zu realisieren. Darüber hinaus liegt es nicht unbedingt im Interesse der Mobilfunknetzbetreiber, ländliche Gebiete vollflächig mit einem Mobilfunknetz abzudecken. Denn dies ist mit hohen Anfangsinvestitionen verbunden, die sich mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht amortisieren werden.

Eine einfache Lösung für dieses Problem bietet LPWAN (Low Power Wide Area Network). Digitale Nachrichten werden über dieses Netz relativ störungsfrei und energieeffizient über weite Distanzen transportiert. In der Einrichtung wie im Betrieb sind LPWAN Technologien preisgünstig, zuverlässig und wirtschaftlich. Die Technologie eignet sich generell für Anwendungen, die große Reichweiten bei geringen Anschaffungs- und Betriebskosten benötigen, mit geringen Datenmengen auskommen und nicht sehr zeitkritisch sind. Also perfekt für landwirtschaftliche Flächen wie Weiden, die schwer einsehbar und mitunter schlecht zugänglich sind.

Smart Farming im Landwirtschaftsbetrieb auf dem Land

Smart Farming verhilft nicht nur Großbetrieben zu mehr Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit, sondern auch kleinere Familienbetriebe können von den Technologien profitieren. Und das nicht nur in Sachen effizienter Betriebsführung, sondern auch beim Personal. Da sich immer weniger Arbeitskräfte finden, die sich eine Anstellung auf einem Betrieb auf dem Land vorstellen können, können smarte Technologien diese Vakanz füllen.

Smart Farming konzentriert sich hauptsächlich auf das Sammeln und Auswerten von Daten sowie das Reagieren darauf. So übernimmt die Technologie unter anderem die Überwachung von Nutztieren, Feldern und Umwelteinflüssen, was für einen Betrieb mit großen Weideflächen einen zentralen Optimierungsfaktor darstellt. Über Sensoren werden Daten an den zuvor definierten Stellen im Betrieb erfasst und über LPWAN an einen Server versendet, der entweder in einem Rechenzentrum (Cloud) gehostet, oder in den eigenen vier Wänden (on-premise) betrieben wird.

Im Anschluss werden die Daten verarbeitet und die relevanten Informationen mit einem ansprechenden Interface in einer Browseranwendung oder per App auf dem Smartphone dargestellt. Zusätzlich können weitere Prozesse automatisiert werden, indem die gewonnenen Informationen direkt Aktionen anstoßen. Welche Konzepte für Smart Farming gibt es z. B. auf einem Pferdehof im ländlichen Raum?

Mit Sensorüberwachung Zeit und Arbeitskraft einsparen

Weidezaunüberwachung

Auf den Weidezaun, der mitunter mehrere Hektar Weidefläche umgibt, wirken verschiedene Einflüsse ein, die zu Störungen im Betrieb führen können. So können etwa eine schlechte Witterung, der Bewuchs mit Büschen und Bäumen oder die Tiere selbst dazu beitragen, dass der Zaun keinen Strom mehr leitet und die Tiere ausbrechen. Um dies zu vermeiden wird der Zaun mit Hilfe eines Weidezaunmessgeräts überwacht.

Sobald der Zaun eine zuvor festgelegte Spannung unterschreitet, wird eine Warnung per E-Mail an den Landwirt versendet, der daraufhin gezielt den Zaun und seinen Tierbestand prüfen kann. Die Information zu den Spannungswerten des Zaunes werden in einem fix definierten Messintervall (z. B. alle 10 Minuten) durchgeführt, um einen zeitnahen Informationsstand darzustellen und dennoch stromsparend zu arbeiten.

Gatterüberwachung

Ebenso sind die Gatter eine potenzielle Gefahrenquelle für einen effizienten Betrieb. Bei weiten Entfernungen auf den Weiden und einem schlecht einsehbaren Gebiet, ist es unerlässlich auf Technologien zurückzugreifen. Durch die Überwachung wird es z. B. ermöglicht, die Zustände „geschlossen, offen und zu lange offen“ der Gatter des gesamten Reiterhofes digital darzustellen. Sensoren, die am Pfosten des Gatters befestigt werden, ermitteln den Zustand des Gatters und senden die Information per LPWAN an den Server. Über eine Browseranwendung kann der Landwirt den aktuellen Zustand der Gatter einsehen – visuell aufbereitet und als Ampel dargestellt.

Sollte ein Gatter zu lange geöffnet sein, sodass es unwahrscheinlich ist, dass lediglich eine Person die Weide betreten oder verlassen hat, wird zusätzlich eine Warnmeldung per E-Mail versendet. Diese Messungen werden ebenso in einem zuvor definierten Intervall durchgeführt, sodass zeitnah reagiert werden kann und dennoch energieeffizient gearbeitet wird.

Bewässern von Tränken auf der Weide

Das Bewässern der Tränken auf der Weide ist gerade in den heißen Sommermonaten eine enorme Arbeitslast für Landwirte, die alle Arbeitsschritte manuell erledigen. Auch hier führt eine technische Lösung zu einer deutlich effizienteren Arbeitsweise. Mit Ultraschallsensoren können die Füllstände der Tränken auf den Weiden bzw. der Wassertanks überprüft werden. Über Akkus werden die Sensoren autark betrieben. Misst der Sensor einer Tränke auf der Weide einen zu niedrigen Füllstand, wird über ein Motorventil die Befüllung aus dem Wassertank angestoßen. Der Landwirt hat somit keine Arbeit mit dem Wässern der Tiere, bis zu dem Zeitpunkt, an dem der Wasserstand des Wassertanks zu niedrig ist und er sich um die Befüllung dessen kümmern muss.

Auch hier werden die Daten über LPWAN an den Server übertragen und dem Landwirt per Browseranwendung dargestellt. In einem ansprechenden Kreisdiagramm kann der Landwirt auf einen Blick erkennen, wie viel Liter jeweils in den Tränken und Tanks noch vorhanden sind. Mit diesen Füllständen lässt sich ebenso ableiten, wie viel Wasser die Tiere z. B. pro Monat verbrauchen oder auch, wann etwa die nächste Befüllung eines Wassertanks ansteht. So kann der Landwirt seine nächsten Schritte bereits im Voraus planen.

Effiziente Planung durch Sammlung von Daten

Ohne eine technische Lösung müsste der Landwirt seine Weiden mehrfach täglich abfahren und selbst vor Ort prüfen, ob alles in Ordnung ist, alle Tiere auf den Weiden sind und diese auch genügend zu trinken haben. Da dies viel unnötige Zeit in Anspruch nimmt, trägt die Digitalisierung dazu bei, den Betrieb effizienter zu führen. Mit Hilfe der gewonnenen Informationen wird der Landwirt in die Lage versetzt, frühzeitig Route und Arbeitsschritte zu planen, z. B. in welcher Reihenfolge er welche Außenbereiche mit welcher Ausrüstung anfahren muss. Dass schafft Kosten- und Zeitersparnisse, und damit Raum für weitere Tätigkeiten. Durch neue Technologien wie LPWAN, ist Smart Farming somit auch für kleine Betriebe mit geringen finanziellen Ressourcen und einer schlechten Infrastruktur eine echte Alternative im täglichen Betrieb.

Kontaktieren Sie uns, wenn Sie am Thema Smart Farming interessiert sind und mehr erfahren möchten!

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