mioty® im Agrarbereich – Smart Farming auf dem Erdbeerhof

Ausgangssituation

Die Umwelt bietet mit ihren komplexen Prozessen und Abläufe eine Vielzahl messbarer Parameter. Einige dieser Parameter wie Bodenfeuchtigkeit, Temperatur und Luftfeuchtigkeit sind besonders wichtig für die Landwirtschaft. Damit aus den Messungen die richtigen Maßnahmen abgeleitet werden können, müssen die Daten exakt und nahezu in Echtzeit beim Nutzer empfangen werden. Das Umweltmonitoring steht hierbei zusätzlich vor der Herausforderung, die Daten auf großen Flächen wie zum Beispiel Ackerflächen zu erfassen und über größere Entfernung zu senden. Dafür ist eine Lösung für die Stromversorgung notwendig, die langfristig und kosteneffizient ist.

Lösung

Für diese Herausforderungen in der Landwirtschaft bietet sich mioty® an. mioty® ist eine drahtlose Funktechnologie, die speziell für das Internet der Dinge (IoT) entwickelt wurde. Als Low Power Wide Area-Network (LPWAN) ermöglicht sie mithilfe des sogenannten "Telegram Splittings" eine zuverlässige und energieeffiziente Übertragung von Daten über mehrere Kilometer und ist dabei unabhängig von anderen Mobilfunkanbietern. Durch die richtige Konfiguration der Standorte ist eine Reichweite von bis zu 30 km möglich. Die Sensoren benötigen nur wenig Energie und können daher allein mit Batterien mehrere Jahre lang betrieben werden. Alternativ können sie auch vollständig autark Messdaten liefern, indem sie mit einer kleinen Solarzelle ausgestattet werden.

AGVOLUTION bietet mit ihren Messsensoren CLIMAVI eine autarke Lösung an. Diese können verschiedene Luft- und Bodenparameter aus mehreren Tiefen erfassen und die Daten regelmäßig über mioty® an den Nutzer übermitteln. Zusätzlich verfügen sie über ein integriertes Solarpanel, das eine unabhängige Stromversorgung ermöglicht. Eine Visualisierung der Messdaten von AGVOLUTION ist über ein Dashboard im Internet möglich. 

Zusammen mit Karls Erdbeerhof in Rövershagen wurden drei mit mioty® ausgestatteten CLIMAVI auf deren Feldern installiert und getestet. Die Sensoren wurden in einem Abstand von knapp 5 km im Boden eingebracht und auf unterschiedlichen Geländehöhen installiert.

Das Verbindungsstück zwischen den Sensoren, mioty® und dem Internet ist ein Gateway. Im Projekt wurde hierfür ein Pioty verwendet. Er besteht aus dem Mikrocontroller „Raspberry Pi“ und einem mioty®-HAT. Dieses Modul zum Senden und Empfangen von mioty®-Übertragungen wurde vom Fraunhofer IIS entwickelt. Der Anschluss des Pioty kann entweder direkt über ein lokales Netzwerk oder mit einem LTE-Router über mobile Daten erfolgen. Im Projekt wurde der Pioty mit einem Router auf dem Karlossos-Rutschturm des Karls-Erdbeerhofs in einer Höhe von ca. 15 m angebracht, um in Reichweite zu den Sensoren eine Kommunikation über mioty® zu ermöglichen.  

Nutzen

Für den Erdbeerhof stand im Projekt die Überwachung von Temperatur der Dämme und Trockenheit im Fokus. Mit den mioty® ausgestatteten CLIMAVI-Sensoren konnten Probleme mit den Beregnungsschläuchen erfolgreich und rechtzeitig festgestellt werden. Dadurch konnten die sonst üblichen manuellen Inspektionen durch die Karls-Mitarbeiter eingespart und damit der Wartungsaufwand erheblich gesenkt werden. 

Die Messdaten der CLIMAVI-Sensoren zeigten außerdem, dass die Feldbereiche klimatische Unterschiede aufweisen, sodass eine Anpassung der Bewässerung je nach Bereich als Maßnahme identifiziert werden konnte. Die Sensoren von AGVOLUTION sind in der Lage, bis zu 12 verschiedene Umweltparameter zu erfassen, wie zum Beispiel Lufttemperatur, Strahlungsintensität, Luftfeuchte und -druck. Mit angeschlossenem Bodensensor können ebenfalls Temperatur und Bodenfeuchte in verschiedenen Tiefen ermittelt werden. Die Sensorik von bietet außerdem weitere Vorteile anhand ihres Dashboards. Durch die Datenvisualisierung auf dem Dashboard konnten die Management-Entscheidungen für die Bewässerungsstrategie des Erdbeerhofs optimiert werden. 

Der Einsatz der mioty®-Technologie in der Landwirtschaft überzeugt zusätzlich mit weiteren Stärken: Der geringe Stromverbrauch bei der Übertragung der Daten ermöglicht eine Unabhängigkeit der Sender von Stromquellen. Dadurch können die Sensorknoten autark Daten sammeln. Sie ermöglicht zudem selbst in ländlichen Gebieten mit schlechter Netzabdeckung eine zuverlässige und kostengünstige Übertragung von Daten über große Entfernungen hinweg.

Installierte Sensornetzwerke mit mioty® als Übertragungsverfahren können somit für Regionen und Landwirte großflächig und mehrdimensional genaue Informationen über ihr Mikroklima liefern. Dabei können Messintervalle von 30 Minuten oder weniger realisiert werden. Landwirte können somit wichtige Informationen in Echtzeit erhalten. Dies ermöglicht eine effizientere Bewirtschaftung von Feldern, eine optimierte Ressourcennutzung und letztendlich eine Steigerung der Ernteerträge.

Auch andere Anwendungsfelder über die Landwirtschaft hinaus können einen vergleichbaren Nutzen aus mioty® ziehen. Die Beobachtung des städtischen Klimas, schwer zugänglicher Gebiete wie Moore sowie Pegelmessstationen zur Hochwassererkennung sind ebenso mit dieser Technologie umsetzbar.