{"id":2138,"date":"2012-02-01T18:47:38","date_gmt":"2012-02-01T17:47:38","guid":{"rendered":"https:\/\/www.virtenio.com\/?p=2138"},"modified":"2025-03-10T10:35:36","modified_gmt":"2025-03-10T09:35:36","slug":"forschungsprojekt-ifub","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.virtenio.com\/de\/blog\/forschungsprojekt-ifub\/","title":{"rendered":"Intelligente Funkbasierte Bew\u00e4sserung (IFuB), BMEL, 2012-2015"},"content":{"rendered":"

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Forschung & Entwicklung<\/h1><\/div>
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\u00dcberblick<\/h2>\n

Das Projekt \u201eIntelligente Funkbasierte Bew\u00e4sserung\u201c (IFuB)<\/strong> hatte das Ziel, ein intelligentes, flexibles und autonomes Bew\u00e4sserungssystem zu entwickeln. Dieses System sollte helfen, Wasserverbrauch in der Landwirtschaft zu optimieren und an lokale Umweltbedingungen anzupassen. Es war insbesondere f\u00fcr den Obstbau, Gem\u00fcsebau, Sonderkulturen im Freiland sowie gesch\u00fctzte Kulturen wie Gew\u00e4chsh\u00e4user und Folientunnel<\/strong> vorgesehen:<\/p>\n

Die wichtigsten Zielstellungen des Projekts waren:<\/p>\n

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  • Effiziente und bedarfsgerechte Wasserbewirtschaftung<\/strong> durch eine intelligente Steuerung der Bew\u00e4sserung auf Basis von Sensordaten.<\/li>\n
  • Kombination verschiedener Sensortypen<\/strong> zur optimalen Erfassung von Bodenfeuchte, Klimadaten und speziellen Pflanzenparametern.<\/li>\n
  • Entwicklung eines dezentralen Netzwerks<\/strong> mit Funkmodulen zur drahtlosen Kommunikation zwischen Sensoren und Steuerungseinheiten.<\/li>\n
  • Energieautarkes System<\/strong> durch Nutzung von Energy Harvesting<\/em>-Technologien.<\/li>\n
  • Webbasierte Entscheidungsunterst\u00fctzung<\/strong> f\u00fcr Landwirte durch eine zentrale Plattform, die Wetterprognosen und Bodenkarten integriert\u200bIFuB Abschlussbericht T\u2026<\/span>.<\/li>\n<\/ul>\n

    Das Projekt verfolgte also einen ganzheitlichen Ansatz zur Ressourcenschonung<\/strong>, insbesondere angesichts steigender Wasserknappheit.<\/p>\n<\/div>

    Aufgabenstellung<\/span><\/h2>\n

    Das Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, die Realisierbarkeit eines bedarfsgerechten Bew\u00e4sserungssystems im landwirtschaftlichen Nutzpflanzenanbau aufzuzeigen. Das Interesse lag hierbei nicht im direkten Vergleich von qualitativen Ergebnissen, sondern es sollte vielmehr eine quantitative Bewertung der Kombination von bekannten Einzelsystemen zu einem ganzheitlichen Gesamtsystem erfolgen. Es sollte dargelegt werden, wie die Entwicklung bzw. der Aufbau eines entsprechenden Systems unter Ber\u00fccksichtigung des technischen Fortschritts, der Ergonomie sowie der Einsatzeignung im Bereich der Landwirtschaft gestaltet werden kann. Ausgangspunkt der \u00dcberlegungen war die Absicht, mit Hilfe einer fl\u00e4chendeckenden Vernetzung von Informationsquellen und deren intelligenter Bewertung, eine optimierte Bew\u00e4sserung f\u00fcr die Umwelt und f\u00fcr die Nutzpflanzen bereitzustellen. Dementsprechend wurden diesbez\u00fcglich differente Sensortypen kombiniert und auf ihren Informationsgehalt \u00fcberpr\u00fcft. Auf diesen Ergebnissen aufbauend, sollte ein fl\u00e4chendeckendes Sensornetz aufgespannt werden (siehe Abbildung), welches die M\u00f6glichkeit bietet, die gegenw\u00e4rtige Bew\u00e4sserungssituation ad\u00e4quat abzubilden.<\/span><\/p>\n<\/div>

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    In der Folge war die Entwicklung eines intelligenten, flexiblen, autonomen und funkbasierten Bew\u00e4sserungssystems geplant. Die Konzeption dieses Systems sah vor, dass es die von<\/span> den Pflanzen ben\u00f6tigte Wassermenge in Abh\u00e4ngigkeit von aktuellen lokalen Ereignissen, bedarfsgerecht zur Verf\u00fcgung stellt. Das System sollte auf einem dezentralen Netzwerk basieren, das sich aus verschiedenen Umwelt-Sensoren, Bew\u00e4sserungs-Aktoren, Kommunikationsmodulen (Gateway) und einem Server zusammensetzt. Die exakte Berechnung der ben\u00f6tigten Wassermenge sollte durch die Verbindung eines lokalen SensorAktor-Netzwerkes \u00fcber ein Gateway mit einem zentralen Datenserver garantiert werden. Die komplexen Berechnungen wurden dazu auf dem Server ausgef\u00fchrt. Parallel dazu wurden weitere Parameter aus externen Quellen erfasst und zum Datenpool hinzugef\u00fcgt. Die daraus generierte Bew\u00e4sserungsempfehlung sollte anschlie\u00dfend an die entsprechende AktorEinheit auf dem Feld zur\u00fcckgesendet werden. Die Aktor-Einheit steuerte in der vorgegebenen Weise das lokale Bew\u00e4sserungsventil an. Zudem wurde beabsichtigt, eine hohe Flexibilit\u00e4t und Unabh\u00e4ngigkeit im Bereich der angebauten Pflanzensorte sowie eine unkomplizierte und schnelle Installation der Komponenten im Netzwerk anzustreben. Weitere Erfordernisse, die im Zuge dieses Projektes umgesetzt werden sollten, sind zum einen, die Entwicklung einer autarken Stromversorgung der Feld-Einheiten und zum anderen eine drahtlose Daten\u00fcbertragung zwischen den Kommunikationspartnern. Dar\u00fcber hinaus sollte durch das angepasste Design aller Einheiten, eine hohe Systemflexibilit\u00e4t erreicht werden.<\/span><\/p>\n<\/div>

    Projektpartner VIRTENIO GmbH<\/h2>\n

    Die VIRTENIO GmbH<\/strong> spielte im IFuB-Projekt eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung und Implementierung der drahtlosen Sensornetzwerke sowie der dazugeh\u00f6rigen Kommunikationsinfrastruktur. Eine ihrer Hauptaufgaben bestand in der Entwicklung eines stabilen und energieeffizienten Funkkommunikationsmodells<\/strong>, das eine zuverl\u00e4ssige Daten\u00fcbertragung zwischen den verteilten Sensorknoten und der zentralen Steuerungseinheit gew\u00e4hrleistete. Dabei setzte VIRTENIO auf ein propriet\u00e4res Protokoll auf Basis von 6LoWPAN, um die Sensordaten zur Bodenfeuchte, Luftfeuchtigkeit und Temperatur effizient zu erfassen und in Echtzeit weiterzuleiten. Zudem war VIRTENIO f\u00fcr die Hardware-Entwicklung der drahtlosen Sensorknoten<\/strong> verantwortlich, die speziell f\u00fcr den landwirtschaftlichen Einsatz konzipiert wurden. Diese Einheiten mussten energieautark funktionieren, weshalb verschiedene Ans\u00e4tze zur Energieversorgung, einschlie\u00dflich Energy Harvesting<\/em>, evaluiert wurden. Eine zentrale Herausforderung bestand in der langfristigen Betriebsdauer der Sensorknoten, da sich im Projektverlauf zeigte, dass die Energieversorgung und Wartungsfreiheit der Ger\u00e4te noch optimiert werden mussten. Dar\u00fcber hinaus entwickelte VIRTENIO eine webbasierte Steuerungsplattform<\/strong>, die es erm\u00f6glichte, Sensordaten zentral zu visualisieren und die Bew\u00e4sserung entsprechend den gesammelten Umweltdaten automatisch zu steuern. Die entwickelte Plattform erlaubte es Landwirten, den Wasserbedarf ihrer Kulturen aus der Ferne zu \u00fcberwachen und die Bew\u00e4sserung gezielt anzupassen. Trotz der erfolgreichen Umsetzung der Kommunikationsinfrastruktur und der Sensortechnologie gab es im Praxistest noch Herausforderungen in Bezug auf die Energieeffizienz und die Robustheit der Funkknoten in unterschiedlichen Witterungsbedingungen. Insgesamt leistete VIRTENIO einen wesentlichen Beitrag zur technischen Umsetzung des intelligenten Bew\u00e4sserungssystems, indem es innovative L\u00f6sungen f\u00fcr die drahtlose Datenerfassung, die energieeffiziente Kommunikation und die systemweite Steuerung bereitstellte.<\/p>\n<\/div>

    Projektpartner Leibniz-Institut f\u00fcr Agrartechnik Potsdam-Bornim (ATB)<\/h2>\n

    Das ATB<\/strong>\u00a0hatte im IFuB-Projekt eine zentrale Rolle bei der wissenschaftlichen Validierung und praktischen Erprobung der entwickelten Technologien. Eine seiner Hauptaufgaben war die Entwicklung und Anpassung von Bew\u00e4sserungsstrategien<\/strong>, um die Effizienz des Wassereinsatzes in der Landwirtschaft zu verbessern. Dazu untersuchte das ATB verschiedene Modelle zur Bew\u00e4sserungssteuerung und entwickelte Algorithmen, die auf Basis von Sensordaten optimale Bew\u00e4sserungsentscheidungen erm\u00f6glichen. Dar\u00fcber hinaus war das ATB ma\u00dfgeblich an der Bodenkartierung und Sensorintegration<\/strong> beteiligt, indem es Versuchsfl\u00e4chen mit unterschiedlichen Sensoren ausstattete, um eine pr\u00e4zise Erfassung von Bodenfeuchte und Umweltdaten zu gew\u00e4hrleisten. Ein weiterer wichtiger Aufgabenbereich bestand in der Untersuchung der Praxistauglichkeit des IFuB-Demonstrators<\/strong>, wobei das System unter realen landwirtschaftlichen Bedingungen getestet wurde. Dabei wurde die Bew\u00e4sserungsstrategie hinsichtlich ihrer Effizienz, Wasserersparnis und Anpassungsf\u00e4higkeit an unterschiedliche Boden- und Wetterbedingungen bewertet. Zus\u00e4tzlich \u00fcbernahm das ATB die wissenschaftliche Dokumentation und den Transfer der Forschungsergebnisse<\/strong>, indem es Erkenntnisse aus dem Projekt auf Fachmessen, wissenschaftlichen Konferenzen und in Ver\u00f6ffentlichungen pr\u00e4sentierte. Die durchgef\u00fchrten Experimente und Feldtests trugen wesentlich dazu bei, das Potenzial der entwickelten Technologie f\u00fcr eine intelligente, funkbasierte Bew\u00e4sserung in der Praxis zu demonstrieren und Anwendungsbereiche f\u00fcr zuk\u00fcnftige Entwicklungen zu identifizieren.<\/p>\n<\/div>

    Weitere Projektpartner<\/h2>\n