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Forschungsprojekt 2013 - 2016 (abgeschlossen)
Mobile Bewässerungssteuerung durch Funknetze

Funkstation mit Solarmodul in einem Feld
Im Projekt wurde eine funkbasierte Bewässerungssteuerungstechnik für den Freilandgemüsebau entwickelt. Mit dieser Technik kann der Anwender von jedem internetfähigen Endgerät aus die gesamte Bewässerung seines Betriebes steuern und dadurch viel Zeit einsparen. Durch die Verbindung der Steuerungstechnik mit Bodenfeuchtesensoren oder Klimamodellen soll eine objektive und bedarfsgerechte Bewässerung erfolgen.

Ziel

Das Hauptziel des Projektes war es ein marktfähiges Produkt zur automatischen und mobilen Bewässerungssteuerung für den Freilandgemüsebau zu entwickeln. Das fertige Endprodukt soll sich durch folgende Eigenschaften/Funktionen auszeichnen:
  • Möglichkeit der Bewässerungssteuerung nach Zeit, Bodenfeuchte oder Klimamodell
  • Mobiler Zugriff auf die Steuerung von überall aus mit jedem internetfähigen Endgerät (PC, Tablet, Smartphone)
  • Objektive, bedarfsgerechte Bewässerung durch den Einsatz von Sensoren und die Einbindung von Klimamodellen
  • Zuverlässige Erkennung von Leckagen mit sofortiger Warnung an den Anwender
  • Möglichst hohe Reichweite der Funktechnik
  • Energieversorgung über Solarstrom

Methode

In enger Kooperation arbeitete die Bayerische Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau (LWG) zusammen mit der Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT) und dem Partnerbetrieb aus der Industrie, der AgrarSystem GmbH, an der Entwicklung einer funkbasierten Bewässerungssteuerung. Dabei übernahm die AgrarSystem GmbH die Entwicklung der Hardwarekomponenten und der Steuerungssoftware. Die HSWT war hauptsächlich für die Entwicklung der Benutzersoftware und -oberfläche zuständig. Die LWG betreute die Feldversuche auf Vorversuchsflächen und unter Praxisbedingungen auf bewirtschafteten Feldern von 3 Gemüsebaubetrieben im Knoblauchsland.
Die stetig weiterentwickelten Steuerungskomponenten wurden in einem ersten Schritt auf Vorversuchsflächen getestet. Im zweiten Schritt wurden dann die Partnerbetriebe im Knoblauchsland mit den entsprechenden Komponenten ausgerüstet um die Steuerung unter Praxisbedingungen testen zu können. Durch die Ergebnisse der Praxistests auf den Betrieben konnten Fehler detektiert und Verbesserungen in das System integriert werden.

Ergebnisse

Die aus dem Projekt hervorgegangene Steuerungstechnik und das damit verbundene Netzwerk sind folgendermaßen aufgebaut:
  • Benutzersoftware zur Eingabe von Bewässerungsaufträgen und zum Auslesen von Protokolldaten (Bodenfeuchte, Wassermengen, etc.)
  • Datenbankserver, hier werden Bewässerungsaufträge vom Anwender hochgeladen und Protokolle aus vergangenen Bewässerungsvorgängen und Sensormesswerten abgespeichert
  • Basisstation, als zentrales Steuerungsorgan, das per LTE-Modem Bewässerungsaufträge vom Datenbankserver herunterlädt und diese per 868 MHz Funkmodul an die Funkknoten am Feld weiterleitet
  • Funkknoten befinden sich am Feld und sind mit den Magnetventilen zum Schalten der Bewässerung sowie mit Sensoren (Bodenfeuchte, Druck, etc.) verbunden, deren Daten per 868 MHz Funkmodul an die Basisstation zurück gesendet werden

Steuerungsnetzwerkes

Abbildung 1: Aufbau des Steuerungsnetzwerkes mit den zugehörigen Komponenten
Eine Steuerung per PC oder Smartphone aus der Ferne über Eingabe von Bewässerungsaufträgen in die programmierte Software ist möglich. Auch ist bereits eine erste Steuerung nach Bodenfeuchtemessungen gewährleistet. Eine zuverlässige Solarversorgung von Basisstation und Funkknoten konnte umgesetzt werden.
Die AgrarSystem GmbH arbeitet auch nach Projektende an der Technik weiter. Dabei sollen noch die Leckagenerkennung, eine Erweiterung der Funkreichweite, ein SMS-Warnsystem und andere Verbesserungen in die Technik integriert werden. Die Marktreife wird für das Jahr 2018 angestrebt.
Funkknoten, Basisstation

Funkknoten, Basisstation

Funkknoten

Funkknoten

Basisstation

Basisstation

Projektdaten
Projektleitung: Gerd Sander (LWG), Oskar Kreß (LWG), Prof. Dr. Sebastian Peisl (HSWT)
Projektbearbeiter: Dr. Harald Hackl (LWG, von 01.11.2013 bis 31.05.2015), Georg Baumgartner (LWG, ab 01.03.2016), Dr. Michael Beck (HSWT), Christoph Mühlmann (HSWT, von 01.11.2013 bis 31.05.2015), Wolfgang Lindow (HSWT, ab 01.04.2016)
Laufzeit: 01.11.2013 bis 30.11.2016
Finanzierung und Förderung: Landwirtschaftliche Rentenbank und Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE)
Projektpartner: Hochschule Weihenstephan-Triesdorf (HSWT), AgrarSystem GmbH, Ing.-Büro Sauer, Wasserverband Knoblauchsland, Gemüsebau Brunner, Gemüsebau Hofer, Gemüsebau Lösel
Förderkennzeichen: Z 20126-1