Unsere neuen Filme in 5G-PreCiSe sind online!

Darin sind viele interessante Informationen zum Projekt und zum Aufbau des 5G-Campusnetzes enthalten.

Schauen Sie rein unter: Unterlagen
 

Der Winterweizen auf dem 5G-PreCiSe Versuchsfeld für das 2. Jahr wurde geerntet. Durch das unbeständige Wetter konnte der Drusch erst am 11.08.23 erfolgen. Um Randeffekte der unterschiedlichen Parzellen und Varianten zu vermeiden, erfolgte die Ernte als Kerndrusch zwischen den Fahrgassen. Zur Vergleichbarkeit der Ernte mit dem Vorjahr, wurden aber bereits Mitte Juli 0,5 m² aller Parzellen in der Brutto-Fläche geschnitten und Daten zur Kornanzahl, Trockenmasseertrag und NIRS-Analyse erhoben.

Nun werden die Daten ausgewertet und mit den Ergebnissen des 1. Jahres in den verschiedenen Düngeszenarien verglichen. 

Vielen Dank an das Team vom Ihinger Hof!

Quelle: Team Ihinger Hof

Interessierte Besucher*innen konnten sich am 25. Mai 2023 im Rahmen des Feldtags auf dem Ihinger Hof in Renningen über 5G-PreCiSe informieren und auf den neusten Stand bringen. 
Dr. Emir Memic und Dr. Iris Palmer vertraten das Projekt am Versuchsfeld und freuten sich über viele interessante Gespräche zu den Projektzielen, eingesetzter Technik, Versuchsdesign und ersten Ergebnissen.

Per Traktor-Shuttle gings zum Versuchsfeld (Bildquelle: Formenformen)

Dr. Iris Palmer im Gespräch (Bildquelle: Brigitte Braun)

Auch einen Teil der im Einsatz befindlichen Sensorik konnten wir am 25. Mai zeigen, darunter die neu verbauten SMT 100-Sensoren im LoRaWan-Netz und unser mobiles “Solar-WLAN". 
Ein Highlight des Feldtages auf dem 5G-PreCiSe-Versuchsfeld war die dritte Düngegabe des Winterweizens, bei der die Interessierten live dabei sein konnten!

Versuchstechniker Marc Friebolin erklärt die eingesetzte Technik im Feldversuch (Bildquelle: Formenformen)

Mobiler “Solar-WLAN-Spot" (Bildquelle: Formenformen)

Am 11.05.2023 haben wir die ersten Bodensensoren vom Typ SMT100 des Herstellers Truebner auf dem Versuchsfeld installiert, die über die kommenden Monate Daten zur Bodentemperatur und Bodenfeuchtigkeit sammeln werden. Insgesamt wurden in zwölf auf dem Feld verteilten Bohrlöchern jeweils vier SMT100 Sensoren in den Tiefen 10, 20, 40 und 50 cm vergraben. Die SMT100-Sensoren sind wiederum per Kabel mit oberirdisch installierten LoRaWAN-Controllereinheiten verbunden, wobei hier insgesamt acht dieser Einheiten zum Einsatz kommen. Ferner werden immer vier bzw. acht Bodensensoren an einer Controllereinheit angeschlossen, respektive ein bzw. zwei Bohrlöcher durch eine Einheit bedient.
Wie der Name es vermuten lässt, hat jede LoRaWAN-Controllereinheit die Aufgabe, über die angebundenen Sensoren die Bodenwerte zu erfassen, die Daten aufzubereiten und per LoRaWAN an das Backend am Ihinger Hof zu senden. Die kabelgebundene Kommunikation zwischen Sensoren und Controllereinheit erfolgt über den Industriestandard RS485, der eine robuste und zuverlässige Kommunikation unter harschen Bedingungen ermöglicht. Die Kommunikation über das LoRaWAN-Funkprotokoll mit dem Backend, wo die Daten letztendlich gesammelt, ausgewertet und weiterverarbeitet werden, ermöglicht wiederum einen stromsparenden, energieautarken und damit wartungsarmen Betrieb.
Bei der LoRaWAN-Controllereinheit handelt es sich um eine Eigenentwicklung, die im Rahmen des 5G-PreCiSe-Projekts am Herman Hollerith Zentrum der Hochschule Reutlingen entstanden ist. Während der einjährigen Entwicklungsarbeit wurden diverse Hardwareentwürfe und Funkprotokolle wie WLAN und LoRaWAN erprobt sowie verschiedene Kommunikationsprotokolle zum Anbinden der SMT100-Sensoren getestet. Das Resultat ist ein Elektronikbausatz, der in einem wasserdichten Gehäuse montiert wird und sich aus einem sogenannten System-on-Chip vom Typ ESP32, einem LoRa-Transceiver, einem RS485-Treiber sowie Leistungselektronik zum Schalten von Stromkreisen zusammensetzt. Die Bauteile sind auf einer individuell gefertigten Platine (PCB) untergebracht und werden durch ein Batteriemanagementmodul samt Lithium-Ionen-Akku ergänzt. Der Akku dient als Pufferspeicher für das angeschlossene Solarmodul, das einen stromautarken Betrieb ermöglichen soll. 
Neben der eigentlichen Elektronik ist auf dem ESP32 eine in C++ geschriebene Firmware installiert, die die Ansteuerung der einzelnen Komponenten und sämtliche Abläufe koordiniert. Sämtliche Konfigurationsparameter, z.B. wie häufig Bodenwerte gemessen und gesendet werden sollen, lassen sich per WLAN über eine sogenannte Web-API, softwareseitig einstellen. Zukünftig ist eine Erweiterung der Firmware um eine Web-App geplant, sodass die Controllereinheit bequem über das Smartphone konfiguriert werden kann.
Zuerst einmal soll jedoch der Dauerbetrieb auf dem Feld unter harschen Bedingungen zeigen, ob die Installation den Wetter- und Witterungsbedingungen sowie die Elektronik den Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen standhalten kann. Wir sind sehr gespannt und informieren Sie über weitere Ergebnisse!

Bildquelle: A. Kunz-Engesser

Bildquelle: S. Kotstein

Unsere zweite Vegetationsperiode auf dem 5G-PreCiSe-Versuchsfeld hat begonnen. 
In unserem Feldversuch werden vier unterschiedliche Düngeszenarien und eine ungedüngte Kontrolle in Winterweizen erprobt. Dazu wurde unser Testfeld mit Hilfe eines Geoinformationssystems in 110 standortspezifische Einheiten (12 m × 48 m) unterteilt.
Die Aussaat des Winterweizens (Triticum aestivum) erfolgte im Oktober 2022 mit 350 Körnern pro m².

Es werden folgende N-Düngeszenarien (Varianten) getestet: 

• betriebsübliche Düngung (konventionelle Düngebedarfsermittlung)
• Variante, in welcher die Höhe der N-Düngung mit Hilfe von Online-Sensoren bemessen wird
• Variante, in welcher das prozessorientierte DSSAT-Pflanzenwachstumsmodell unter Einbeziehung historischer Felddaten zum Einsatz für die Berechnung der N-Düngerhöhe kommt
• Variante, in welcher die Düngung mittels Echtzeit-Datenverknüpfung über das 5G-Campus-Netz über alle relevanten Feld- und Kulturdaten, die zum Zeitpunkt der Düngung vorliegen, durchgeführt wird

Damit die einzelnen Parzellen und Varianten auf dem Versuchsfeld nach Maßgabe unterschiedlich gedüngt werden können, wird im Vorfeld jeder Düngung eine Applikationskarte erstellt. Dazu wird eine im Versuchswesen gängige GIS-Software eingesetzt (QGIS). 
Durch den Einsatz von 5G lässt sich die Nährstoffversorgung in den entsprechenden Parzellen in Echtzeit untersuchen, um die erforderliche Düngermenge für den bestmöglichen Ertrag unter optimiertem Düngereinsatz zu ermitteln. 
Für die wissenschaftliche Analyse der Entwicklung in den unterschiedlichen Düngervarianten, werden alle zwei Wochen verschiedene Pflanzen- und Bodenparameter erfasst. 
Für die Ausbringung der N-Düngermengen wird ein Zweischeibendüngerstreuer unseres Projektpartners Rauch Landmaschinenfabrik GmbH eingesetzt.

Probenentnahme (Bildquelle: Formenformen)

Wir gehen in die zweite Vegetationsperiode. Die Aussaat des Winterweizens für unser 2. Versuchsjahr ist erfolgt. Wir haben das Versuchsfeld einheitlich mit Winterweizen ausgesät und dabei modernste Technik zum Einsatz gebracht. Mittels RTK-GPS-Lenksystem und Section-Control fällt jedes Saatkorn an die richtige Stelle. Das Versuchsfeld wurde vorab mit einem Geoinformationssystem geplant und in die späteren 120 Versuchsparzellen für die unterschiedlichen Düngeszenarien für Stickstoff eingeteilt:

• Betriebsübliche Düngung - konventionelle Düngebedarfsermittlung
• Düngebedarfsermittlung mit Hilfe von Online-Sensoren
• Düngebedarfsermittlung unterstützt durch ein prozessorientiertes DSSAT-Pflanzenwachstumsmodell unter Einbeziehung historischer Felddaten
• Düngebedarfsermittlung mittels Echtzeit-Datenverknüpfung mit dem 5G-Campus-Netz über alle relevanten Feld- und Kulturdaten, die zum Zeitpunkt der Düngung vorliegen

Es geht also mit großen Schritten weiter, um Precison Farming Möglichkeiten zu erproben!

Bildquelle: Team Ihinger Hof, Aussaat am 19.10.22

Heute wollen wir unser Versuchsfeld, einen Teil der Versuchstechnik und die Versuchsstation Ihinger Hof mit Bildern und einem Rundflug zeigen. Schauen Sie rein! 

Film 5G-PreCiSe Versuchsfeld geht online 

Unser 5G-PreCiSe Versuchsfeld liegt auf der Versuchsstation Agrarwissenschaften am Standort Ihinger Hof der Universität Hohenheim bei Renningen. In der Projektlaufzeit bauen wir auf unseren rund 10 ha großen Versuchsfeldern Winterweizen an. Das Versuchsfeld ist mit zahlreichen festen und mobilen Sensoren ausgestattet, die uns Daten zum Wetter und zur Nährstoffversorgung der Weizenpflanzen liefern und die unsere Düngeprozesse exakter und genauer machen.
So nutzen wir unter anderem einen N-Sensor zur Bestimmung der Stickstoffversorgung der Weizenpflanzen. 
 

Der Mineraldünger wird in unserem Versuchsvorhaben über einen modernen, handelsüblichen Düngerstreuer der Firma Rauch dosiert und verteilt. Zur Steuerung der Düngerstreuer und Sensorsysteme werden in der Schlepperkabine von den Versuchstechnikern derzeit verschiedene Anwendungen auf mehreren Terminals benötigt.

Die erste Vegetationsperiode auf unserem 5G-PreCise-Versuchsfeld ist beendet und am 19.07.2022 wurde der Winterweizen gedroschen.

Der Versuchsansatz im On-Farm-Research-System ermöglicht eine Nutzung von GPS-RTK-gestützter, betriebsüblicher Erntetechnik mit Erntekartierung.
Um Randeffekte der Parzellen und unterschiedlichen Varianten zu vermeiden, erfolgte die Ernte als Kerndrusch. Gleichzeitig wurden nahezu auf allen knapp 200 Parzellen manuelle Probeschnitte durchgeführt, die uns parallel zur Großerntetechnik auch nochmals detaillierte Ergebnisse liefern. 

Nun warten wir gespannt auf die wissenschaftlichen Auswertungen des ersten Versuchsjahres.

Vielen Dank an das Team vom Ihinger Hof für das erste Jahr Versuchsdurchführung!