Extreme Wetterbedingungen, ein hoher Preisdruck und die widersprüchliche Nachfrage nach nachhaltigen aber dennoch kostengünstigen Produkten durch die Konsument:innen: Die Landwirtschaft kämpft mit zunehmenden Herausforderungen. Die Konsequenz: Die Landwirtschaft muss effizienter und produktiver werden – und außerdem teils präzise Vorhersagen in Bezug auf ihre Planung treffen können. Das kommt LAPP bekannt vor, denn auch das Industrie 4.0 Umfeld erfordert, mögliche Fehler und Herausforderungen frühzeitig zu erkennen – die Predictive Maintenance-Technologie nahm in der Innovationsentwicklung ihren Lauf. Die Notwendigkeit dazu ist nun auch in der Landwirtschaft zu spüren: Seit 1999 ist die Zahl der landwirtschaftlichen Betriebe in Deutschland um 42 Prozent zurückgegangen, wobei besonders kleine Höfe mit einer Nutzungsfläche von weniger als 200 Hektar davon betroffen sind. Das sind zumeist auch die ökologisch arbeitenden Betriebe. Die Auswirkungen weiterer Rückgänge könnten verheerend werden, denn die deutsche Landwirtschaft gehört laut Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft zu den vier größten Erzeugern der EU. Neben der Produktion von tierischen Produkten sowie Getreide, Gemüse und Obst zählen auch die Anbauflächen für Bioenergie und -rohstoffe zu wichtigen Ressourcen, die durch die Landwirtschaft geboten werden.
IoT für die Landwirtschaft
Mit Pflanzenzucht und Gentechnik erzielte die Agrarbranche bereits wichtige Durchbrüche; nun steht die nächste Revolution vor der Tür: Smart Farming – die Digitalisierung der Landwirtschaft. Mit dem Begriff ist die Integration moderner Informations- und Kommunikationstechnologien in der Landwirtschaft gemeint, die sowohl in großen als auch in kleinen Betrieben Anwendung finden kann. Durch Überwachung, Fernsteuerung und Automatisierung soll eine effizientere und damit nachhaltigere Landwirtschaft möglich sein. Mittels intelligenter Data Analytics können beispielsweise Ergebnisse aus Überwachungssystemen gesammelt, gedeutet und analysiert werden, um den präziseren Einsatz von menschlichen, finanziellen und landwirtschaftlichen Ressourcen zu gewährleisten. Konkret gesagt: Misst das System, dass die Kartoffeln noch genügend feuchten Boden haben, können je nach Betriebsgröße mehrere hundert bis tausend Liter Wasser eingespart werden. Geht das System noch einen Schritt weiter, kommuniziert es dies automatisch an die Bewässerungsanlagen, die sich autonom ein- und ausschalten. Dafür müssen eine zuverlässige Strom- und Datenversorgung gewährleistet sein. Denn wenn Landwirt:innen sich auf ihr Smart Farming System verlassen und dieses scheitert, können Ernten einer ganzen Saison verloren gehen.
Smart Farming auf dem aufsteigenden Ast
In Deutschland gibt es bereits einige Start-Ups und Initiativen, die sich mit dem Thema Smart Farming beschäftigen: Das junge Start-Up VetVise hat beispielsweise ein KI-basiertes Überwachungssystem für Schweine und Hühner entwickelt. Die Ausstattung dafür ist überschaubar gehalten: Kameras, Kabel und ein Internetanschluss werden für das Überwachungssystem im Stall benötigt. Der KI im Machine-Learning-Netz wurde dabei auf Basis von 100.000 Bildern das Verhalten der Tiere „beigebracht“. Anormale Verhaltensweisen können Landwirt:innen gemeldet werden und auf möglicherweise kranke Tiere aufmerksam machen. Ein weiteres Beispiel betrifft die Überwachung eines beliebten Feierabendgetränks: Das Start-Up Lilienthal Digitaler-Weinbau setzt Drohnen zur Optimierung des Weinanbaus ein. Die Drohnen erkennen erkrankte Rebstöcke anhand von Multispektral-Kameras und verschiedenen Sensoren. Ein massiver Vorteil dabei: Die Drohnen befahren den Boden nicht, was die Verdichtung von Krankheiten reduziert. Das Thema werde immer wichtiger, denn keine Winzer:innen haben Zeit dazu, sich täglich Millionen von Rebstöcke anzusehen. Das Berliner Unternehmen Deepfield connect hat sich gleich auf vier Bereiche spezialisiert: Ein Feld- und Spargel-Monitoring, Milch-Wächter sowie Blatt-Sensoren bewachen den aktuellen Stand und geben Warnung, wenn bestimmte Messwerte den Normbereich verlassen. So können Landwirt:innen frühzeitig reagieren und möglicherweise ihren Ertrag retten.
Auch auf Europäischer Ebene ist Smart Farming bereits angekommen: „Agri Gaia“, eines von diversen Anwendungsprojekten der europäischen Gaia-X Infrastruktur, möchte den Kreis schließen: Die Verbindung zwischen der Sensordatenerfassung in landwirtschaftlichen Maschinen und Überwachungssystemen, das Training der Algorithmen auf den entsprechenden Servern sowie die kontinuierliche Optimierung dieser Algorithmen. So soll ein Datenpool an Informationen entstehen, der sich stets mit dem Tagesgeschäft der Landwirt:innen erweitert und die Systemalgorithmen verbessert.
Herausforderung der Zukunft
Aber was braucht es, um Smart Farming sinnvoll und zuverlässig zu gewährleisten? Zum einen sind robuste Verbindungslösungen notwendig. Denn durch die Aktivität größerer Tiere und Staub im Stall muss das technische Equipment einiges einstecken können – auch zum Schutz der Tiere. „Das ist nicht auf die leichte Schulter zu nehmen“, so Marco Artoli, Projektmanager für Industrial Communication bei LAPP. Komponenten müssen resistent gegen Bakterien und Biogase sein, die im Kontakt mit Pflanzen oder Tieren auf die Elektronik einwirken können. Ein weiteres Thema sind in diesem Zuge organische Stoffe auf synthetischer Basis wie z.B. Öle, Fette sowie entsprechende Emulsionen. Da Smart Farming Technologien meist im Außenbereich zum Einsatz kommen, muss die Lösung ausreichend vor Hitze, Kälte und Feuchtigkeit geschützt sein. Zum anderen sieht Artoli die reibungslose Kommunikation als Herausforderung: Verschiedene Anlagen und Komponenten müssen dauerhaft miteinander kommunizieren. Und dazu muss letztlich eine stabile Datenverbindung für große Datenmengen herrschen. Hier wird auch 5G eine unabdingbare Rolle einnehmen. In Sachen robuste Lösungen weiß LAPP was zu tun ist, denn auch in der Produktion, bei Windparks oder Solaranlagen kann es rau zugehen. Abhilfe schafft dafür die spezielle ROBUST Formel von LAPP, die auf Stromkabel, Signal- und Sensorkabel sowie Ethernetverbindungen bereits Anwendung findet. „Ein italienischer Kunde von uns verwendet die Verbindungslösungen aus der ROBUST Reihe schon seit vielen Jahren für ein Automatisierungssystem im Hühnerstall“, so Artoli. Denn bei aller Automatisierung ist es wichtig, dass sowohl die Tiere als auch die Elektronik nachhaltig geschützt werden. Stimmt beides, bietet solch eine Lösung echten Mehrwert für die Landwirt:innen.
Letztlich ist Smart Farming als eine Art Predictive Maintenance Technologie für den Stall oder das Feld zu sehen. Somit muss das gewünschte Smart Farming System flexibel in den entsprechenden Betrieb integrierbar sein, um echten Mehrwert für Landwirt:innen zu bringen. Zusammenhängende Parameter wie z.B. der Einfluss des Wetters auf die Fruchtbarkeit eines Tieres oder die Nutzung von Wettervorhersagen für die optimale Bewässerung der Felder könnten genutzt werden, um die Landwirtschaft so effizient und ressourcenschonend wie nur möglich zu gestalten. Auch das Maß an Integration solcher Technologien muss flexibel und kundenindividuell angepasst sein – soll das System nur warnen? Empfehlungen aussprechen? Oder selbstständig Handlungen einleiten? Ein zukunftsträchtiges Handlungsfeld, das intelligente und innovative Lösungen erfordert – und von LAPP als Treiber von innovativen Verbindungstechnologien im Bereich der Netzwerktechnik und Anlagenüberwachung mitgedacht wird.
Video: © VetVise: Gründungsgeschichten – VetVise mit Deep Learning zu mehr Tiergesundheit
