Smart Farming verwendet in Programmen umgesetzte eindeutige Handlungsvorschriften zur Lösung von Problemen (Algorithmen). Beispiele hierfür sind Programme für die Erstellung von Applikationskarten zur Steuerung von Düngerstreuern, Dokumentation der ausgebrachten Düngermengen, Flottenmanagement bei Häckselketten, Ackerschlagkarteien, Rationsberechnungen, Förderanträge oder Berichte in Qualitätsprogrammen.
Die Lösungen können beispielsweise automatisch in Form eines Berichtes ausgegeben oder automatisch von Maschinen zur Steuerung eines Produktionsprozesses umgesetzt werden. Manchmal muss eine Person den unter den erwarteten Rahmenbedingungen günstigsten Lösungsvorschlag auswählen. Durch entsprechende Vernetzung werden Daten aus Sensoren beziehungsweise Datenbanken als Eingangswerte für Algorithmen zur Verfügung gestellt. Ihre Lösungen werden ebenfalls in digitaler Form abgespeichert und können von anderen Programmen wieder als Eingangsdaten verwendet werden.
Vielfach noch Insellösungen
In der Praxis steht die Entwicklung universeller Datenplattformen, die den automatischen Datenaustausch zwischen verschiedenen Datenquellen und Anwendungen (Algorithmen) managen, noch am Anfang. Verfügbar sind mehr oder weniger große Insellösungen, die in ihrem Teilbereich zufriedenstellend funktionieren und so die Betriebsführung verbessern und gleichzeitig zeiteffektiver machen. Der manuelle Austausch von Daten zwischen solchen Insellösungen erfolgt im einfachsten Fall über mehr oder weniger zeitaufwendige Export- bzw. Importfunktionen oder im Extremfall, wenn keine Schnittstellen vorhanden sind, durch erneutes Eintippen von ausgegebenen Daten. Dieser Zeitaufwand hat oftmals dazu geführt, dass nur wenige vorhandene Daten in Smart Farming-Anwendungen genutzt werden. Eine Folge fehlender Vernetzung ist auch, dass dieselben Daten an verschiedenen Stellen mehrmals eingegeben werden müssen.
Damit die Kommunikation zwischen zwei Anwendungen automatisch funktioniert, müssen die einzelnen Schichten des Transportsystems (z. B. Kabel, WLAN, Bridge, Router, Protokolle) und des Anwendungssystems (z. B. Datenformat, Programm des Benutzers) miteinander kompatibel sein. D. h., die Kommunikation zwischen den Maschinen und den Programmen muss standardisiert werden.
Genormte Kommunikation per ISOBUS
In der Außenwirtschaft hat sich der ISOBUS zur Kommunikation zwischen Traktor und Geräten sowie Traktor und einzelnen Programmen am Betrieb durchgesetzt. Verschiedene Funktionen sind dabei standardisiert. Verfügen Traktor und Gerät über dieselben Funktionen, können sie miteinander kommunizieren. Welche Geräte mit welchem Traktor bzw. Terminal bedient werden und automatisch Daten austauschen können, kann unter www.aef-isobus-database.org nach einer Online-Registrierung kostenlos abgefragt werden (siehe auch Artikel „Die Kompabilität von Geräten überprüfen“, Seite VI). Die wichtigsten Funktionalitäten im ISOBUS sind dem Infokasten zu entnehmen.
Eine weitere Voraussetzung für erfolgreiche Kommunikation ist, dass alle Teilnehmer die gleichen definierten Begriffe verwenden. Für den ISOBUS wurde daher ein im Internet verfügbares und laufend erweitertes ISOBUS Data Dictionary erstellt, das Begriffe wie Fahrgeschwindigkeit, Ausbringmenge usw., inklusive der zu verwendenden Einheiten, beschreibt. Im Rinder- und Schweinebereich gibt es mit dem ADED DataDictionary im ISOagriNet einen ähnlichen Ansatz.
Zwischen diesen Begriffen können in einer dafür vorgesehenen Software Hierarchien, Beziehungen und Ableitungsregeln definiert werden. Dadurch entstehen sogenannte Ontologien. Wissensbereiche, wie z. B. die Rinderhaltung, werden damit so aufbereitet, dass die Software auch die Bedeutung von Text verarbeiten („verstehen“) kann. Dadurch wird eine automatische Kommunikation zwischen verschiedenen Programmen besser möglich. Diese semantischen Technologien sind im Bereich der Internetsuchmaschinen auch in landwirtschaftlichen Wissensgebieten bereits im Einsatz.
Nachrüstsätze für Maschinen
Von besonderer Bedeutung bei der Einführung von Smart Farming ist die lange Nutzungsdauer von Landmaschinen. Es wird daher lange dauern, bis alle Maschinen digitalisiert sind. Einige Hersteller bieten Nachrüstlösungen in Form von Loggern für die Position und den CAN-BUS des Traktors an, um Maschinendaten zu erfassen. Zur Identifikation von Maschinen werden ursprünglich von Apple entwickelte Beacons angeboten, die in einer weiterentwickelten Form auch als Betriebsstundenzähler oder auf Anhängern als Zähler für gelieferte Fuhren genutzt werden können. Das Auslesen erfolgt über Bluetooth von Smartphones oder speziellen Lesegeräten.
Apps und Smartphones
In diesem Zusammenhang bieten auch Apps auf Smartphones interessante Möglichkeiten. Durch den eingebauten GNSS-Empfänger können Ort, Zeitpunkt und Geschwindigkeiten aufgezeichnet werden. Aus diesen Daten lassen sich Fahrspuren und in Kombination mit dem Zeitpunkt und der in der Dokumentation erfassten Kultur auch die vermutlich durchgeführte Arbeit ermitteln. Gleichzeitig können am Smartphone noch ausgebrachte Betriebsmittel oder Beobachtungen erfasst werden. So wird eine teilautomatisierte Dokumentation ermöglicht. Die erhobenen Daten werden über Mobilfunk auf eine Datenplattform des App-Herstellers übertragen und stehen so auch auf anderen mit dem Internet verbundenen Computern des Betriebes zur Verfügung. Gleichzeitig sind direkt am Feld frühere Einträge einsehbar. Die Daten können in die Ackerschlagkartei und in Formulare für die Erfüllung der Aufzeichnungspflichten übernommen werden. Diese Apps bieten auch für kleinere Betriebe eine kostengünstige Erleichterung für die Datenerhebung und Digitalisierung.
Internet: Meist Voraussetzung fürs Smart Farming
Der überwiegende Teil der Kommunikation im Smart Farming läuft über das Internet. Daher setzt sein erfolgreicher Einsatz leistungsfähige Internetverbindungen im ländlichen Raum voraus. Im Bereich der Außenwirtschaft ist der flächendeckende Ausbau von mobilem Breitbandinternet wichtig. Wie notwendig dies ist, zeigen Fälle in der Praxis, wo selbst auf Flächen in Stadtnähe mit guter Netzverfügbarkeit zu Zeiten, in denen viele Nutzer telefonieren, das RTK-Korrektursignal ausfällt und ein exaktes Parallelfahren, wie bei der Saat erforderlich, nicht mehr möglich ist.
ISOBUS: Wichtige Funktionalitäten
• TECU bzw. Tractor ECU: Das elektronische Steuergerät (Electronic Control Unit) des Traktors stellt Informationen, wie etwa Geschwindigkeit und Zapfwellendrehzahl, für die Geräte zur Verfügung. Diese Funktion beinhaltet auch die ISOBUS-Gerätesteckdose am Traktorheck und eine Terminalsteckdose in der Kabine.
• UT: Das Universalterminal am Traktor kann zum Bedienen von Geräten verschiedener Hersteller verwendet werden, die die Funktion UT implementiert haben.
• AUX-N: Auxiliary Control (new) erlaubt den Einsatz von zusätzlichen Bedienelementen, wie z. B. einen Joystick zum Bedienen komplexer Geräte.
• TC-BAS: Task-Controller basic ist eine Software im Terminal bzw. am Traktor, die die Dokumentation von für die jeweilige Arbeit definierten Kennzahlen übernimmt. Die aufgezeichneten Daten im ISOXML-Format können beispielsweise in eine Ackerschlagkartei exportiert werden.
• TC-GEO: Task-Controller geo-based ermöglicht zusätzlich die Aufzeichnung von ortsbezogenen Daten und die Planung von ortsbezogenen Aufträgen über Applikationskarten, wie z. B. teilflächenspezifische Düngung.
• TC-SC: Task-Controller Section Control übernimmt das automatische Schalten von Teilbreiten bei Feldspritzen, Sämaschinen, Düngerstreuern, u. ä. in Abhängigkeit von GNSS- Position und eingestelltem Überlappungsgrad.
• An der Standardisierung weiterer Funktionen, wie zum Beispiel die Anbindung an Datenplattformen bzw. Managementsoftware (Farm Management Information Systems – FMIS), wird gearbeitet.
Dipl.-Ing. Franz Handler und Dipl.-Ing. Heinrich Prankl, HBLFA Francisco Josephinum
