Precision Farming mithilfe von 5G in der Landwirtschaft

Informatiker am Hermann Hollerith Zentrums der Hochschule Reutlingen erforschen Precision Farming mithilfe von 5G in der Landwirtschaft. Im Pilotprojekt 5G-PreCiSe ermöglicht Echtzeit-Precision Farming eine optimale Berechnung der Düngemenge und des Düngezeitpunkts der Felder.

Wie eine ressourceneffiziente und bedarfsorientierte Düngerausbringung in der Landwirtschaft unter realistischen Bedingungen erfolgen kann, erforscht aktuell das Pilotprojekt 5G-PreCiSe des Hermann Hollerith Zentrums (HHZ) in Böblingen. In dem Pilotprojekt vernetzen die Forschenden Systeme und Prozesse mithilfe von 5G, um Landwirten bessere und nachhaltigere Entscheidungen zu ermöglichen, um so eine smarte Düngung der Felder umzusetzen.

Infografik 5G-PreCiSe. (c) HHZ

Erfassung des Pflanzenbestandes durch Drohnenbefliegungen:
In dem Projekt des HHZ der Hochschule Reutlingen auf der Versuchsstation Ihinger Hof der Universität Hohenheim fliegen Drohnen über ein Versuchsfeld und erstellen mithilfe einer hochauflösenden Kamera RGB- und Spektralbilder des angebauten Winterweizens. Diese Bilder werden gesammelt und per 5G an das Backend des Softwaresystems zur Weiterverarbeitung an den Edge-Cloud-Server übermittelt.
Dort erfolgt das so genannte „Stiching“, also das Zusammenfügen der Einzelbilder zu einem Gesamtbild. Dieses dient zur Erfassung des Pflanzenwachstums und -zustandes. Die Düngermenge kann so teilflächenspezifisch genau ausgebracht werden. Dies hilft Dünger und auch Kosten einzusparen und gleichzeitig die Umwelt zu schützen.

5G-Funktechnologie und Sensortechnik in Kombination mit historischen Daten eröffnen neue Möglichkeiten:
Die 5G-PreCiSe-Kommunikationsstruktur auf der Versuchsstation nutzt dabei ein 5G-Campusnetz, LoRaWAN und WLAN. Jede Technologie hat ihre Stärken und wird je nach Bedarf bei der Düngung eingesetzt. Zusammen ermöglichen sie die Datenübertragung von Geräten und Sensoren im 5G-PreCiSe-Feldversuch. Umwelt- und Pflanzendaten werden vor und während der Düngung erfasst, an die Edge-Cloud gesendet, dort mit anderen Daten (z. B. historischen Daten) kombiniert und ausgewertet. In der Zielvariante soll die optimale Düngermenge in Echtzeit ermittelt, an die Landmaschine zurückgespielt und präzise ausgebracht werden.

Bodensensorik in Kombination mit LoRaWAN:
In dem Projekt werden mit Bodentemperatur und Bodenfeuchte weitere wichtige Faktoren erfasst, die zur optimalen Düngung nötig sind. Sie beeinflussen die Verfügbarkeit und Aufnahme von Nährstoffen durch Pflanzen. Die Landwirte können so besser den richtigen Zeitpunkt für die Düngung bestimmen, um maximale Effizienz und Erträge zu erzielen.
Zur Messung der Bodentemperatur und Bodenfeuchtigkeit wurde daher in 5G-PreCiSe ein Sensorsystem entwickelt, um mit SMT-100 Sensoren in 10, 20, 40 und 50 cm Bodentiefe diese Parameter zu ermitteln. Die Sensoren sind mit oberirdisch installierten LoRaWAN-Controllereinheiten verbunden, die die Bodenwerte erfassen, aufbereiten und per LoRaWAN an das Backend am Ihinger Hof senden. Dort werden die Daten gesammelt, ausgewertet und weiterverarbeitet. Diese Vorgehensweise ermöglicht einen stromsparenden, energieautarken und damit wartungsarmen Betrieb. Bei der LoRaWAN-Controllereinheit handelt es sich um eine Eigenentwicklung, die im Rahmen des 5G-PreCiSe-Projekts am Herman Hollerith Zentrum der Hochschule Reutlingen entstanden ist.
Um neue Technologien in der Landwirtschaft zu entwickeln, arbeitet das HHZ der Hochschule Reutlingen im 5G-PreCiSe Projekt und weiteren Projekten mit der Universität Hohenheim, AIN GmbH, Seeburger AG, Robert Bosch GmbH, ZD:BB, Rauch Landmaschinenfabrik und dem Landkreis Böblingen zusammen.

Gefördert von:
Das Pilotprojekt 5G-PreCiSe wird in der Förderrichtlinie „5G-Umsetzungsförderung im Rahmen des 5G-Innovationsprogramms“ des Bundesministeriums für Digitales und Verkehr gefördert.

Projektlaufzeit:
10.12.2021 – 09.12.2024

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

• Prof. Dr. Dieter Hertweck, Hochschule Reutlingen – Herman Hollerith Zentrum Forschungsgruppe Service Science
dieter.hertweck@reutlingen-university.de
• Reiner Braun, Hochschule Reutlingen – Herman Hollerith Zentrum reiner.braun@reutlingen-university.de
• Dr. Iris Palmer, Landkreis Böblingen
I.Palmer@lrabb.de

Weitere Informationen:

https://www.5g-precise.de/ Projektwebseite 5G-PreCiSe

http://www.reutlingen-university.de