Wie das Netzwerk-Ökosystem die Zukunft der Farm verändert

Smart Agriculture ist die Wissenschaft und Kunst, die Landwirtschaft mit Technologie zu verbessern. Innovationen in der Landwirtschaft sind keineswegs neu – seit der Erfindung des Rades und des Pfluges setzt die Industrie seit Jahrhunderten auf neue Werkzeuge und Arbeitsweisen.

Heute, da wir in das Zeitalter der Hightech-Landwirtschaft eintreten, entstehen Technologien, die die Art und Weise verändern, wie Landwirte jeden Aspekt der Landwirtschaft überwachen, verwalten und betrachten. Es war noch nie einfach, genug Nahrungsmittel anzubauen, um eine Bevölkerung zu ernähren, und angesichts der zunehmenden Belastung der Ressourcen ist es wichtiger denn je, in innovative Technologien zu investieren, die die Industrie entlasten können, sagt Shawn Chandler, ehemaliger Vorsitzender – IEEE Arbeitsgruppe Internet der Dinge Smart Cities.

Das Wachstum von Verbindungen und Datenerfassung

In der traditionellen großflächigen Freilandlandwirtschaft hat der Einsatz von Schlüsseltechnologien wie Kommunikationsnetzwerken und vernetzten Sensoren zur Überwachung der Pflanzenbedingungen und der Umwelt eine Revolution erlebt. Landwirtschaftliche Sensoren ermöglichen Landwirten den Zugriff auf Echtzeitdaten von Remote-Messtools, die Bodenfeuchtigkeit, Temperatur und pH-Wert melden.

In ähnlicher Weise können Umweltsensoren die Sonneneinstrahlung (die Sonneneinstrahlung über einem bestimmten Gebiet), Niederschlag, Windgeschwindigkeit, Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit messen. In jüngster Zeit wurden Drohnen verwendet, um Nutzpflanzen oder Schädlinge zu vermessen und, wenn sie mit Kommunikationsnetzwerken verbunden sind, große Flächen von Ackerland in Echtzeit zu überwachen und zu melden. Letztendlich helfen all diese Werkzeuge den Landwirten, mehr Land mit weniger physischer Präsenz zu bearbeiten.

Da Budgets und Platz immer knapper werden, setzen immer mehr Landwirte auf automatisierte Geräte. Mithilfe von Technologie können sie Pflanzen mit höchster Effizienz anbauen, bewässern, pflegen und ernten, was zu einer besseren Nutzung von Land, Ressourcen und Zeit beiträgt. Dies ist besonders wichtig, wenn es um das Pflanzen und Gießen geht. Beim Pflanzen kann automatisiertes Pflanzen die Landnutzung optimieren und die höchste Anzahl von Pflanzen für eine bestimmte Fläche säen.

Bei der Bewässerung weisen traditionelle Oberflächenbewässerungsmethoden bekannte Ineffizienzen aufgrund von Bewässerung und Verdunstung, Überwässerung und den verwendeten Sprinklerarten auf. Untersuchungen zeigen, dass neuere Bewässerungspraktiken den Wasserverbrauch um bis zu 50 % reduzieren und trotzdem die Ernteerträge aufrechterhalten können. Mit der Indoor-Landwirtschaft können Landwirte auch die LED-Beleuchtung und die Photoperiode (die Zeitspanne, in der die Pflanzen dem Licht ausgesetzt sind) präzise steuern, um die Energiekosten zu senken und die Erträge zu steigern.

Schließlich können mit Daten in der Toolbox des modernen Landwirts alle Bereiche der Landwirtschaft von Investitionen in die Datenanalyse profitieren. Durch die Kombination vorhandener Datensätze mit maschinellem Lernen und intelligenten Systemen können Muster erkannt und Warnungen oder Benachrichtigungen gesendet werden. All dies kann zu einer immer besser informierten und verbesserten Entscheidungsfindung für den Landwirt beitragen.

Neue Technologien, neue Herausforderungen

Obwohl diese neuen Technologien für den modernen Landwirt nach offensichtlichen Entscheidungen klingen, sind sie nicht ohne ihre eigenen Herausforderungen. Für jede Methode der Datenfernerfassung ist ein Kommunikationsnetzwerk erforderlich, um Daten von mehreren Sensoren oder anderen Geräten wie automatisierten Geräten oder Drohnen im Feld zu integrieren.

Ein solches Netzwerk bedeutet die Bereitstellung von Netzwerken durch Dritte oder den Kauf und die Wartung eines privaten Netzwerks. Während die neuesten privaten Netzwerke die besten Fähigkeiten für den Datendurchsatz bieten und die Kommunikation mit Tausenden von Geräten verwalten können, könnten die Kosten- und Technologiesupportanforderungen unerschwinglich sein.

Darüber hinaus ist auch die Datenspeicherung ein Thema, das sorgfältiger Überlegung und Vorausplanung bedarf. Viele Sensoren unterscheiden sich darin, wie viel und wie oft sie Daten sammeln. Schließlich gibt es Sensoren in vielen Formen und mit unterschiedlichen Fähigkeiten.

Komplexe Sensoren mit vielen Funktionen und Messfunktionen werden mehr kosten und haben auch eine kürzere Leistungszeit, bevor sie für einen Batteriewechsel Aufmerksamkeit erfordern. Darüber hinaus neigen komplexe Sensoren dazu, größere Datenpakete zu übertragen, was einen besseren Netzwerkdurchsatz, weniger Sensoren oder eine zeitlich abgestimmte Kommunikationsplanung im Voraus bedeutet.

Intelligente Geschäftsmodelle verwenden häufig Software, um den Angebots- und Nachfragedruck des Unternehmens zu verwalten. In der Landwirtschaft kann der gesamte Prozess von der Farm bis zum Tisch softwaregesteuert und sensorüberwacht werden, wodurch die Gesamtkosten gesenkt, der Gesamtertrag und die Qualität der Lieferung verbessert und die Vertriebslogistik verbessert werden.

Die Verwendung einer solchen Software erfordert jedoch technische Fähigkeiten und Schulungen. Gleichzeitig müssen diejenigen, die die Daten auswerten, auch wissen, wann eine Pflanze gegossen werden muss oder wie hoch die Bodenfeuchtigkeit ist. Daher muss für eine erfolgreiche Smart Agriculture das Wissen über Landwirtschaft und Technologie ganzheitlich betrachtet werden, um den Erfolg zu sichern.

In der Smart Farm kommen Technologien wie Sensoren, Netzwerke und Daten zusammen, um die gesamte Branche von der Aussaat bis zur Ernte und darüber hinaus zu verbessern. Wenn die Technologie den Betrieb verändert, wird sie auch die Landwirte verändern, indem sie die Fernüberwachung von Feldern und Feldfrüchten sowie Datenanalysen ermöglicht, um ihre Präsenz effektiv über große Landflächen zu verteilen und ihre Aufmerksamkeit dort zu lenken, wo sie am meisten gebraucht wird. Mit höheren Anforderungen an Landwirte denn je schaffen diese Technologien in Kombination mit Managementsoftware ein virtuelles Ökosystem, in dem Ressourcen und produzierte Lebensmittel während des gesamten landwirtschaftlichen Prozesses effizienter verwaltet werden.

Der Autor ist Shawn Chandler, vorheriger Stuhl – IEEE Internet of Things Smart Cities Working Group