Drainageüberwachung mit Wasserwächter von Permarobotics: Drainage mit KI
Auf vielen drainierten Flächen Deutschlands fehlt in trockenen Jahren am Ende das Wasser. Permarobotics bietet einen regelbaren Drainageschacht mit digitaler Überwachung und KI-Anbindung an.
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Etliche Flächen von Landwirt Dirk Nienhaus sind drainiert, um die Befahrbarkeit der sehr sandigen Böden im Frühjahr sicher zu stellen. Doch die Trockenheit der vergangenen Jahre mit wenig bis gar keinen Niederschlägen in den Monaten Mai bis August gaben dem Landwirt aus Bocholt im Westmünsterland (NRW) Anlass zum Nachdenken. „Wie kann ich möglichst viel Wasser in der Fläche halten und dabei trotzdem die Befahrbarkeit sicherstellen?“
Die technische Lösung ist der regelbare Drainageschacht von EkoDrena, einem Start-up aus Litauen. Mittels 15 cm hoher Schieberelemente kann der Landwirt über den Schacht den Wasserstand im Feld bzw. den Wasserabfluss aus der Drainage regulieren. Mithilfe eines teleskopierbaren Stabs schiebt er die Elemente nach unten, um Wasser aufzustauen, oder zieht sie nach oben, um Wasser abzulassen.
Dirk Nienhaus baute den Schacht am Ende der Sammelleitung bei einer seiner drainierten Flächen ein. So kann er nun Drainagewasser in der Fläche aufstauen, um einem Wassermangel bei lang anhaltender Trockenheit vorzubeugen. In diesem Jahr hat er die Fläche zum ersten Mal angestaut. „Jedoch hatten wir diesmal ein sehr nasses Frühjahr. Das machte es schwierig. Wie hoch darf der Wasserstand maximal sein, um fahren zu können? Da müssen wir uns jetzt rantasten und mit den Jahren Erfahrungen sammeln“, sagt Dirk Nienhaus.
Das Problem: Bei einem hoch eingestellten Wasserstand könnte es schnell passieren, dass dieser doch zu hoch geregelt ist, um beispielsweise mit einem schweren Güllefass auf die Fläche zu können. Dann muss erst Wasser abgelassen werden, um die Befahrbarkeit herzustellen — was selbstverständlich einige Zeit in Anspruch nehmen würde.
Digitale Pegelüberwachung
Den Pegel könnte er zwar mit einem Peilstab im EkoDrena-Schacht kontrollieren. Doch, um letztendlich aus den Messungen einen Mehrwert für seine Entscheidungen als Landwirt ableiten zu können, setzte er auf den Wasserwächter von Permarobotics und die App SoilDX von Soil.diagnostix.
Der Wasserwächter bestimmt mittels Ultraschall den Wasserstand im Drainageschacht. Der Ultraschallkegel des von Permarobotics verwendeten Sensors ist laut Hersteller so schmal, dass die Schallwellen ohne Störungen durch Reflexionen an den Wänden des Sensorhüllrohrs senkrecht nach unten bis zur Wasseroberfläche laufen. Damit nicht eine Spinne ihr Netz vor den Sensor baut, ist die Sensoreinheit von einem Rohr umhüllt, das bis ins Wasser reicht. Durch Bohrungen im Rohr fließt das Wasser unten hinein. Seine Messwerte sendet der Wasserwächter per Funk einmal pro Stunde an ein LoRaWAN-Gateway. LoRaWAN steht für Long Range Wide Area Network. Dieses drahtlose Netzwerk hat eine Reichweite von bis zu 10 km. Das Gateway übergibt die empfangenen Daten schließlich per WLAN in die Cloud von Soil.diagnostix.
Aus dem Drainageschacht schaut oben die Funkantenne des Wasserwächters heraus.
(Bildquelle: Tovornik)
Das LoRaWAN-Gateway für den Datenversand ins Internet ist meist nötig, da 5G bisher nicht flächendeckend verfügbar ist.
(Bildquelle: Tovornik)
Verständigung per OpenRal
Für die Kommunikation seiner Sensorsysteme mit webbasierten Portalen bzw. mit App-Anwendungen nutzt Permarobotics die digitale Sprache mit dem für andere offenen Standard OpenRal. Diese sollte nach Auffassung von Soil.diagnostix und Permarobotics die einheitliche Sprache für die Landwirtschaft der Zukunft sein. RAL steht dabei für regenerative agriculture language, also für eine Sprache für die regenerative Landwirtschaft. Hintergrund dafür ist, dass sich die fünf Gründer des Start-ups Soil.diagnostics nicht nur die Digitalisierung der Landwirtschaft auf einfachem Wege auf die Fahne schreiben, sondern sich zudem für die humusmehrende, regenerative Landwirtschaft einsetzen.
Farmmanagement mit SoilDX
Die App SoilDX für iOS- oder Android-Geräte ist kostenlos. Auch die Nutzung der App ist für Landwirte kostenlos. Geld verdient Soil.diagnostix hingegen an Dienstleistern wie der Firma SGL, die über das Portal ihre Kunden betreut und ihre Produkte zur Pflanzenstärkung und Bodenverbesserung verkauft. Außerdem bietet Soil.diagnostix Verbundforschungsprojekten die neue Funktionalität Fieldlabs als digitalen Projektbegleiter an.
Landwirte können SoilDX als Farmmanagementsystem nutzen, indem sie ihren Betrieb mit ihren Schlägen anlegen. Die Feldgrenzen lassen sich einfach und schnell durch Klicken auf die Flächen festlegen. Basis dafür sind Satellitenbilder, die das norwegische Start-up-Unternehmen Digifarm genutzt hat, um Feldgrenzen auf der ganzen Welt mit hoher Genauigkeit zu ermitteln.
Über die kostenlose Version der SoilDX-App kann der Landwirt Maßnahmen planen und dokumentieren, Daten mit Beratern oder anderen teilen, Dokumente und Fotos hochladen, Schädlinge und Unkräuter bestimmen, Bodenanalyseergebnisse im pdf-Format auswerten und sich von GPT-basierter künstlicher Intelligenz beraten lassen. Dabei liegt der Hauptfokus der KI von Soil.diagnostix wieder auf der regenerativen Landwirtschaft. Die Antworten werden mit Quellennachweisen ausgegeben. Wer das unverbindlich ausprobieren möchte, klickt nach Installation der Smartphone-App auf Demobetrieb.
Hier ist der Wasserwächter ins Portal von Soil.diagnostix eingebunden. Über die App SoilDX kann der Landwirt die Wasserstände und die Regenmengen abrufen.
(Bildquelle: Tovornik)
(Bildquelle: Tovornik)
Vernetzte Sensoren
Für Landwirt Dirk Nienhaus ist die App SoilDX mehr als Spielerei. Er erhofft sich durch die Vernetzung des Wasserwächters und eines zusätzlich installierten digitalen Regenmessers im Portal von Soil.diagnostix Entscheidungshilfen. Weil beide Sensorsysteme ihre Daten in der OpenRal-Sprache senden, kann die KI der Webanwendung die Messwerte verknüpfen und Schlüsse daraus ziehen. Ist die Datenbasis ausreichend groß, so kann sie Empfehlungen für ackerbauliche Maßnahmen geben.
Zusätzlich hat Dirk Nienhaus auch die Kühlschränke seines Gastronomie-Betriebs sowie seiner Verkaufsschränke mit OpenRal-fähigen Sensoren von Permarobotics ausgestattet und in die App SoilDX eingebunden. So kann er dank der KI von Soil.diagnostix schnell und einfach ein Messprotokoll erstellen und ausdrucken.
Der Wasserwächter sowie alle anderen Sensoren von Permarobotics werden einfach durch Scannen des QR-Codes auf dem Sensor in die Smartphone-App eingebunden, wahlweise in die von Soil.diagnostix oder in die von Permarobotics oder in beide. Denn auch Permarobotics bietet eine kostenlose Smartphone-App für die Darstellung der Sensormesswerte an. Diese zeigt aber lediglich die Sensormesswerte ohne eine intelligente Verknüpfung zu Feldern oder anderen Sensoren, die beispielsweise Niederschläge oder Bodenfeuchte erfassen. Insofern empfiehlt Permarobotics für die Auswertung der Daten nicht seine eigene App, sondern die App von Soil.diagnostix.
Für Dirk Nienhaus als Benutzer der SoilDX-App ist außerdem wichtig, dass er die Hoheit über seine Daten behält und sie nicht durch Bestätigung der Nutzungsbedingung an einen großen Konzern abgibt.
Was uns sonst noch auffiel:
- Der EkoDrena Drainage-Stauschacht plus Wasserwächter kostet rund 1 850 Euro, alle Preise ohne Mehrwertsteuer. Hinzu kommen die Anschaffungskosten für das LoRaWAN-Gateway für rund 500 Euro.
- Permarobotics hat den Wasserwächter gemeinsam mit der Firma EkoDrena und dem deutschen Vertriebspartner Geiger agri solutions entwickelt.
- Das Drainagekontrollsystem von Permarobotics kann per Pushnachricht den Landwirt über einen zu hohen oder zu niedrigen Wasserstand informieren.
- Laut einer Studie der Landwirtschaftsakademie an der Vytautas Magnus Universität in Litauen lässt sich der Ertrag von Wintergetreide durch kontrolliertes Anstauen mit dem EkoDrena-Drainageschacht steigern und das Auswaschen von Nitrat reduzieren.
- Die Startseite der SoilDX-App zeigt neben anderen Meldungen das aktuelle Wetter inklusive Windgeschwindigkeit am Standort.
Fazit
Mithilfe des Wasserwächters von Permarobotics können Landwirte den Pegel im Drainageregelschacht von EkoDrena per App aus der Ferne überwachen. Das hilft, bei drohender Trockenheit Wasser auf den drainierten Flächen zurückzuhalten. Doch das ist noch nicht alles. Der Sensor kann seine Daten in das Portal von Soil.diagnostix senden. Dort fließen die Informationen von den verschiedensten auf dem Betrieb genutzten Sensoren zusammen, sofern diese die Datenbeschreibungssprache OpenRal verstehen. Vorteil der Vernetzung: Alle Sensormesswerte können verknüpft und mit KI ausgewertet werden. Außerdem hat der Landwirt alles vom Anbau bis zur Vermarktung in der App SoilDX jederzeit parat.
