Landwirtschaft

In der modernen Landwirtschaft ist eine effiziente Nutzung der Ressourcen und die Schonung der Umwelt von essentieller Bedeutung. Dabei geht es vor allem darum, zukunftssicher Landwirtschaft betreiben zu können, bei der weder der Boden bis an die Grenzen seiner Belastbarkeit ausgebeutet wird, noch der Umwelt und Natur ein potentiell irreversibler Schaden zugefügt wird.

Daher sollen mit Hilfe moderner Technik  in der Landwirtschaft der Zukunft keine flächendeckenden Verfahren zur Aussaat, Düngung, Beiwuchsvernichtung oder Bewässerung mehr verwendet werden. Sondern sogenannte Precision Farming Methoden bei denen jede Pflanze mit einer hochgenauen Lokalisierung identifiziert und individuell analysiert und gepflegt wird. So kann die Menge an benötigtem Dünge- und Pflanzenschutzmittel und der Wasserverbrauch deutlich reduziert und damit die Umweltbelastung verringert werden und der Ertrag gesteigert werden. Im Projekt „5G Kaiserslautern“ wird Precision Farming genutzt, um Unkraut (Ampfer) mit Hilfe von Drohnen  lokalisieren und anschließend mit einer minimalen Menge an Pflanzenschutzmittel autonom durch einen Feldroboter zu bekämpfen.

5G ist die Schlüsseltechnologie dieses Szenarios, da aktuelle Funkstandards nicht die erforderlichen Anforderungen an Datenrate und Latenz erfüllen. Von der zentralen Steuerung aus werden der Drohne über 5G die Wegpunkte mitgeteilt über die das Feld abgeflogen werden soll. Während des Flugs werden große Mengen an Bilddaten übertragen mit denen in einem Edge Cloud Server mit Hilfe von Machine Learning die Position des Ampfers erkannt wird. Danach wird die Position des Ampfers an eine autonome Feldspritze übertragen die die Position des Ampfers anfährt und gezielt Pflanzenschutzmittel (in den Tests allerdings nur Wasser) ausbringt. Durch die Auslagerung der Ampfererkennung kann Energie für Rechenleistung und das Gewicht für ebendiese gespart werden was zu günstigeren Drohnen und Feldrobotern führt die längere Flug- oder Arbeitszeiten haben. Zudem bietet 5G die Möglichkeit lokale private Netze aufzubauen und somit die Funkleistung in Bereiche zu bringen, in denen aktuelle öffentliche Netze keine oder nur eine unzureichende Abdeckung liefern. Die mobile Unterbringung eines 5G Netzes in einem Fahrzeug hat den Vorteil, dass Landwirte ein Netz zeitlich und örtlich flexibel nutzen können, z.B. während einer Erntekampagne auf einem bestimmten Feld ihrer Wahl.

Aktuell wird die Datenübertragung zwischen den Plattformen und der Edge Cloud implementiert und optimiert. Die Fertigstellung der Verarbeitung von Bild- und Sensordaten, sowie die Evaluierung des Gesamtsystems sind im Frühling 2022 geplant.