Digitalisering voor duurzamere landbouw

Processen in landbouw en veehouderij kunnen worden geoptimaliseerd. Robotisering speelt daarin een rol.

In het gezamenlijke project Landnetz in Duitsland is de afgelopen vijf jaar intensief onderzoek gedaan naar uitgebreide communicatie- en cloudnetwerken voor de landbouw van de toekomst. Met behulp van digitale technologieën moeten processen in de gewasproductie en de veehouderij beter worden bewaakt, gecontroleerd en verder geoptimaliseerd.

Het gebruik van digitale technologieën in de landbouw is geen doel op zich. In plaats daarvan hebben de onderzoekers zich gericht op de behoeften van de gebruikers. Ze hebben toekomstgerichte technologieën onderzocht om de toenemende uitdagingen in de landbouw te ondersteunen. Het gezamenlijke project is onlangs afgesloten.

Externe invloeden

Extreme weersomstandigheden zoals hitte- of koudegolf, droogte of hevige regen nemen toe als gevolg van de klimaatverandering. Dit leidt steeds vaker tot aanzienlijke oogstverliezen en stelt boeren daardoor voor steeds grotere uitdagingen. Met behulp van digitale technologieën moeten processen in de gewasproductie en de veehouderij beter worden bewaakt, gecontroleerd en verder geoptimaliseerd. Dat gaat van de bewaking van de gezondheid van melkkoeien en digitale kuddebescherming tot autonome onkruidbestrijding.

Als het mogelijk is om landbouwprocessen te optimaliseren met behulp van digitalisering zullen er minder middelen nodig zijn. Het gebruik van water, voedingsstoffen en pesticiden nauwkeurig controleren met behulp van moderne technologie is daarvan onderdeel. De basisvereiste voor veel van deze digitale toepassingen is echter een stabiele en goed ontwikkelde communicatie-infrastructuur, die in veel plattelandsgebieden nog steeds ontbreekt.

Het door de Duitse overheid gefinancierde project Landnetz heeft de afgelopen vijf jaar intensief onderzoek gedaan naar uitgebreide communicatie- en cloudnetwerken voor de landbouw van de toekomst. In een geselecteerde modelregio van Saksen werd een digitaal proefveld opgezet. Onderzoekers hebben in plattelandsgebieden verschillende technologieën getest voor draadloze datatransmissie met behulp van 5G.

Hiertoe hebben ze landbouwbedrijven in de modelregio ten noordwesten van Dresden met elkaar verbonden. De onderzoekers zijn verbonden aan de TU Dresden, het Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme (IVI) en het Sächsisches Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG), beide eveneens in Dresden.

Naar duurzamere landbouw

Voor een ecologisch en economisch duurzame landbouw is onder meer een aan de locatie aangepast en doelgericht beheer nodig. 5G ondersteunt dergelijke precisielandbouw. In het project zijn verschillende opties voor dit beheer onderzocht. Om bijvoorbeeld slechts delen van een veld naar behoefte bemesten, vliegt een drone over een gebied van meerdere hectares en maakt met een multispectrale camera beelden van de planten. Deze worden via 5G rechtstreeks naar de lokale server gestuurd en daar verwerkt.

Aan de hand van deze beelden worden de streefwaarden voor de bemesting bepaald. De kunstmeststrooier die in het netwerk is geïntegreerd, ontvangt de berekende waarden van het datacenter en kan deze direct raadplegen voor zijn huidige positie in het veld.

Het gebruik van kleinere machines is een nieuwe grote stap in de richting van het combineren van duurzaamheid en kosteneffectiviteit. De machines zullen zijn uitgerust met geschikte sensoren en kunstmatige intelligentie die zelfstandig complexe werkprocessen kunnen afhandelen. Te denken valt aan het aanbrengen van gewasbeschermingsmiddelen maar ook eenvoudig werk met een hoge mate van herhaling,

Met de elektrische modulaire robot elWObot II voor tuinbouw, fruit- en wijnbouw is een autonoom rijdende apparatendrager ontwikkeld voor gebruik in krappe omstandigheden zoals in boomgaarden. Met extra modules voor maaien en mulchen, gewasbescherming of contoursnijden kan het voertuig veelzijdig worden gebruikt. De robot kan werken met sensorondersteuning op een precieze locatie en wanneer dat nodig is. Het voertuig communiceert voortdurend met de lokale server en verzendt actuele gegevens die in het controlecentrum worden geëvalueerd.

Mobiliteit

5G vormt ook de basis voor geconnecteerde mobiliteit. Om het wegverkeer op het platteland veiliger te maken, is binnen Landnetz gewerkt aan het deelproject ON/OFF Road Safety. De onderzoekers werken aan communicatie-infrastructuren en informatiesystemen die het mogelijk maken om op behoeften gebaseerde waarschuwingsberichten tussen individuele voertuigen te verzenden en te ontvangen. Naarmate de mate van autonomie toeneemt, nemen ook de veiligheidseisen voor sterk geautomatiseerde landbouwtechnologie toe.

De communicatietechnologie die de machines met elkaar verbindt voldoet aan deze eisen. Ze bestaat uit een toezichthoudende coördinator of voertuigen in het wegverkeer via 5G mobiele communicatie. In de met 5G uitgeruste modelregio werden typische gebruikssituaties, zoals de botsing van een grote landbouwmachine met een auto of een motorrijder, ontworpen en getest. Uitwisseling van informatie tussen individuele voertuigen, tussen voertuigen en verkeersinfrastructuur of met mobiele landbouwmachines via voertuig-naar-X-communicatie kan de verkeersveiligheid aanzienlijk verbeteren.

Foto: Christian Kröling, LfULG