Praktische Anwendung von „IoT“-Sensoren

IoT-Sensoren am Feld

Da die Landwirtschaft und der Gartenbau viel Wasser verbrauchen, ist das Wassermanagement von zentraler Bedeutung. IoT-basierte („Internet der Dinge“) Sensoren werden für die automatische oder manuelle Optimierung der Bewässerung, für die Überwachung der Wasserinfiltration in Bodenfeuchteprofile, für die Überwachung der dynamischen Pflanzeninteraktionen sowie des Bodenzustands eingesetzt. Unterbewässerung ist ein bekanntes Problem. Eines der größten Probleme im Zusammenhang mit Trockenheit ist, wenn der Boden hydrophob wird. Das heißt, er wird so trocken, dass er kein Wasser mehr aufnehmen und halten kann. Ein weniger bekanntes, aber für die Wassernutzung ebenso relevantes Problem ist die Überbewässerung. Neben der Verschwendung von Ressourcen führt die Überbewässerung zu Nährstoff- und Pestizidverlusten, die den Boden auslaugen und schließlich die Wasservorräte durch chemische Verschmutzung gefährden. Um diesen Problemen entgegenzuwirken, können verschiedenste Sonden eingesetzt werden. Das Messen der Bodenfeuchte in der richtigen Tiefe lässt sich mit kleinen Bodensensoren gut bewerkstelligen. Die Daten werden dann zum Beispiel per LoRaWAN oder NBIoT übertragen. Bei LoRaWAN wird, falls kein Netz vorhanden ist, ein Gateway benötigt. Über NBIoT angebundene Sensoren schicken die Daten über das Mobilfunknetz und benötigen keine zusätzliche Hardware. Die gemessenen Daten werden hochgeladen und können dann bequem am Computer oder per Handy-App abgerufen werden. Diese Daten können aber auch dazu verwendet werden, um die Bewässerung zu automatisieren. Neben dem richtigen Zeitpunkt für die Bewässerung wird auch der effektive Wasserbedarf der Pflanzen errechnet und die Bewässerungsdauer entsprechend der Wachstumsphasen, wie auch entsprechend der saisonalen Temperaturveränderungen, automatisch nachregelt.

IoT-Sensoren im Silo

Künstliche Intelligenz und Methoden des sogenannten maschinellen Lernens haben sich bereits in vielen Branchen als bahnbrechend erwiesen. Diese Methoden werden auch in der Getreideindustrie eingesetzt und verändern die Art und Weise, wie Getreidemanager mit Silos interagieren. Sie erhalten Informationen über den Zustand des Getreides und treffen auf dieser Basis ihre Entscheidungen. Dadurch werden die Genauigkeit und Effizienz der bestehenden Getreidemanagement-Tools verbessert. Aber auch simplere Anwendungen, wie die reine Füllstandsmessung, können sehr hilfreich sein und relativ kostengünstig implementiert werden. Diese, meist auf Radartechnologie basierenden, Geräte können in Silos oder Flachlagern montiert werden und senden die Daten per Mobilfunknetz in die Cloud. Private AnwenderInnen können so einen Sensor beispielsweise für die Messung von Heiz-Pellets verwenden. Dadurch hat man den aktuellen Füllstand immer im Blick und kann gegebenenfalls per App eine Bestellung aufgeben.

Tracking von Gütern

Die IoT-basierte Nachverfolgung von Gütern (asset tracking), wie zum Beispiel Ersatzteile, umfasst drei Schlüsselelemente: einen Tracker, die Konnektivität (Mobilfunk, LoRaWAN, Sigfox etc.) und eine Software, mit der man Prozesse aus der Ferne verwalten kann. Damit IoT-Geräte für die Nachverfolgung von Gütern effektiv funktionieren, müssen sie mehrere Kriterien erfüllen. Sie müssen technologisch ausgereift sein, um nützliche Analysen zu erfassen, und sie sollen klein genug sein, um sicher an physischen Gütern angebracht zu werden. Die Form des Geräts hängt auch von dem Anwendungsfall ab, für den es benötigt wird. IoT-Geräte müssen auch über große Entfernungen (manchmal weltweit) funktionieren und sollen natürlich kostengünstig sein. Auch der Stromverbrauch ist ein wichtiger Aspekt. Diese Geräte können neben der Position der Güter auch noch andere Daten erfassen. Es kann zum Beispiel erfasst werden, welchen Temperaturschwankungen ein Transportgut ausgesetzt war, ob Licht an das Transportgut gelangt ist, oder ob ein Container geöffnet wurde. Viele weitere Messparameter sind hier umsetzbar und können an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden. Auch bei der Bestimmung der Position gibt es unterschiedliche Ansätze. Abhängig von der erforderlichen Genauigkeit und der Anwendung wird hier auf GNSS (Empfang der Signale von Navigationssatelliten), Bluetooth, RFID Tags, Mobilfunk oder WiFi gesetzt.

IoT in der Logistik

IoT, also das „Internet der Dinge“, spielt für viele Branchen eine wichtige Rolle. Doch keine andere Branche profitiert wohl mehr als die Logistik. Denn Lieferketten-Management und komplette intelligente Vernetzung sind wie füreinander gemacht. Der Einsatz von IoT in der Logistik gewährleistet einen transparenten Ablauf zwischen Lieferanten, Transportdienstleistern, Zwischenhändlern und Empfängern. Es ergeben sich zahlreiche Vorteile, wie die effizientere Herstellung von Gütern, schnellere Auftragsvorbereitung, transparenter Transport und fehlerfreier Versand. Auch bei der Lagerung von Gütern können Sensoren helfen, die vom Hersteller vorgegebenen klimatischen Bedingungen einzuhalten und zu dokumentieren. Immer öfter wird von KundInnen eine solche Dokumentation eingefordert. In Zukunft wird sogenannte „Augmented Reality“ innerhalb der Kommissionierung und im Lagerbetrieb oder bei fahrerlosen Transportleitsystemen zum Alltag jeder Logistik gehören.

Durch die Digitalisierung der Landwirtschaft und die immer ausgereifteren technischen Möglichkeiten treffen komplexe Systeme aufeinander. Diese gilt es gut zu nutzen. Die hier beschriebenen Einsatzmöglichkeiten sollen zeigen, wie diese technischen Hilfsmittel die Menschen beispielsweise in der Landwirtschaft unterstützen können.

Foto (c) BayWa Pelletstracker