FarmerSpace - Digitaler Pflanzenschutz und Funktechnologien, geht das?
In der modernen Landwirtschaft spielen Funktechnologien und spezielle Funkstandards eine immer wichtigere Rolle, insbesondere im Bereich des Pflanzenschutzes. Diese Technologien ermöglichen Landwirten effizienter zu arbeiten, Ressourcen besser zu verwalten und die Erträge zu steigern, während sie gleichzeitig den Schutz ihrer Pflanzen optimieren.

Abbildung 1: Smarte Funkbox von FarmerSpace.
Funktechnologien beziehen sich auf den Einsatz von drahtloser Kommunikation in verschiedenen Aspekten der Landwirtschaft. Hierzu gehören die drahtlose Datenübertragung, Satellitenkommunikationssysteme wie GPS, drahtlose Sensornetzwerke zur Überwachung von Umweltbedingungen und die Kommunikation zwischen landwirtschaftlichen Maschinen.
Insbesondere im Pflanzenschutz werden spezielle Funkstandards wie LoRa, Sigfox oder auch immer mehr Satellitenkommunikation genutzt, um eine zuverlässige und effiziente Kommunikation in ländlichen Gebieten sicherzustellen.
Die Verwendung der Funktechnologien ermöglicht es Landwirten, Pflanzenschutzmittel gezielter und effizienter einzusetzen. Durch den Einsatz geeigneter Sensoren, sowie der drahtlosen Überwachung von Feldern können Landwirte rechtzeitig auf Schädlingsbefall oder Krankheiten reagieren und die notwendigen Maßnahmen präzise umsetzen, um die Gesundheit ihrer Pflanzen zu schützen. Dies trägt nicht nur zur Verbesserung der Erträge bei, sondern reduziert auch die Umweltauswirkungen, da der Einsatz von Pestiziden minimiert wird.
Das IoT (Internet of Things) spielt hierbei eine entscheidende Rolle in der Landwirtschaft, indem es die Vernetzung von physischen Objekten und Geräten über das Internet ermöglicht. Sensoren sammeln Daten wie Bodenfeuchtigkeit, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Wetterbedingungen. Diese Daten werden drahtlos übertragen und in Echtzeit analysiert, um Landwirten präzise Informationen zur Verfügung zu stellen. Das IoT ermöglicht die Automatisierung landwirtschaftlicher Prozesse, was zu einer Effizienzsteigerung, Kostenreduktion, Nachhaltigkeit und Qualitätsverbesserung führt.
Die Zukunft von Funktechnologien, speziellen Funkstandards und IoT in der Landwirtschaft ist vielversprechend. Mit der fortschreitenden Digitalisierung und Vernetzung werden innovative Lösungen wie autonome landwirtschaftliche Maschinen und künstliche Intelligenz eine immer wichtigere Rolle spielen.
Der Markt dieser geeigneten Komponenten ist vielfältig und kontinuierlich am Wachsen, während auch die Erweiterung der Kommunikationsinfrastruktur im ländlichen Raum stetig fortschreitet. Hierbei ist es ist jedoch wichtig, die Herausforderungen, die solche Technologien mit sich bringen, nicht ganz außer Acht zu lassen, um eine reibungslose Funktionalität zu gewährleisten. In diesem Zusammenhang haben bestimmte Faktoren wie beispielsweise die individuelle Beschaffenheit des Geländes, z.B. Berge, Wälder etc., sowie jegliche Bebauung durch Gebäude o.ä., enormen Einfluss auf die Qualität und damit auf die Reichweite des Funksignals. Ein weiterer wichtiger Aspekt bei der Planung des Funk-Sensornetzwerkes ist die Nutzung bereits vorhandener Infrastruktur, z.B. Mobilfunk oder LoRaWAN, des zu erwartenden Datenaufkommens, welcher sich aus der Größe des Sensornetzwerkes sowie der Datenrate (Anzahl und Häufigkeit der zu übertragenden Messwerte) zusammensetzt. Die erforderliche Reichweite der Funkkomponenten, welche wiederum von diversen Faktoren abhängig sind, sowie der angestrebten Netzwerkarchitektur, dürfen nicht außer Acht gelassen werden. Neben diesen genannten Aspekten gibt es noch weitere, die bei der individuellen Planung zu berücksichtigen sind, jedoch hier nicht weiter aufgeführt werden.
Im Rahmen von Farmerspace hat das Fraunhofer IOSB-AST einen autarken Funkknoten entwickelt. Mit ihm ist die Untersuchung von mehreren Funkfrequenzen bzw. -protokollen gleichzeitig hinsichtlich der Signalqualität und –sicherheit sowie Reichweite möglich. Durch Anpassung der Software lassen sich verschiedene Netzwerkarchitekturen abbilden und untersuchen. Die modulare Systemstruktur ermöglicht problemlos die Integration und Inbetriebnahme weiterer Komponenten, die für die Funkstrecke erforderlich sind. In der Abbildung 2 ist ein solcher Funkknoten dargestellt.
Um die Leistungsfähigkeit und Praxistauglichkeit dieser Technologien weiter zu erforschen, setzen wir sie in realen Anwendungsfällen ein. Daher haben wir im Jahr 2024 einen mehrmonatigen Feldversuch mit unseren smarten Funkboxen gestartet Spannende Einblicke in den Aufbau und die ersten Aufzeichnungen findet ihr auf unserem Instagram-Kanal (@farmerspace_ef) – und bald auch in einem ausführlichen Beitrag auf unserer Homepage!

Abbildung 2: Autarker Funkknoten.
Autoren:
Nadine Knechtel, André Weiskopf, Norbert Fränzel
(Fraunhofer IOSB-AST)
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Kontakt - Nadine Knechtel: nadine.knechtel@iosb-ast,fraunhofer.de