5GNortNet - Der Wegbereiter für digitale, dezentrale Wertschöpfungsketten in der Landwirtschaft

Abstract

Die Wertschöpfungskette ackerbaulicher Kulturen beginnt mit einer Steigerung der Effizienz der Pflanzenzüchtung und Saatgutherstellung. Im Rahmen des Use Cases Phenodrohne lautete die Aufgabe, die Metadaten via 5G an die Cloud zu senden, so dass die Daten schneller beim Züchter vorliegen, um so valide Entscheidungen in Züchtungsprozessen merklich zu beschleunigen. Die Datenübertragung dauerte ohne den Einsatz von 5G einige Tage und konnte durch den direkten Upload vom Feld auf im Schnitt 24 Stunden reduziert werden. Zu diesem Zweck wurde eine Datengarage entwickelt, die zusammen mit einem 5G-Modem die Datenübertragung via 5G möglich macht. Diese soll perspektivisch auf verschiedenen Züchtungsstationen genutzt werden, so dass die Digitalen Bonituren der Drohnen zeitnah effektiv in den verschiedenen Züchtungsprozessen zur schnelleren Selektion eingesetzt werden können. Dadurch trägt 5GNortNet dazu bei, in Zukunft einen besseren Überblick über stabile und gesunde Sorten zu bekommen, die in die nächsten Züchtungsprogramme aufgenommen werden können. Die landwirtschaftliche Produktion wurde außerdem dahingehend optimiert, dass die Dokumentationspflicht und die Datenverarbeitung durch die 5G-Farmcloud als zentralen Use Case erleichtert wurde. Hier laufen die Daten aus den einzelnen UseCases (Mikroklimadaten der IoT-Sensoren im Feld, Daten der Scoutdrohne und der Erntelogistik), sofern es sinnvoll ist, zusammen. Indem diese mit weiteren verfügbaren Daten (Wetter- und Satellitendaten) verknüpft werden, wird eine ökonomische Szenariosimulation zur Bestimmung des Optimums ermöglicht. Die Farmcloud ermöglicht es mithilfe des Pflanzenwachstumsmodells der Agvolution GmbH, wetter- und marktgetriebene Szenarien zu simulieren und mit Realdaten abzugleichen. In 5GNortnet wurde die 5G-Farmcloud gemäß des Zuwendungsbescheids schwerpunktmäßig am Beispiel der Stickstoffdüngung und Ertragsprognose für einzelne Flächen angewandt. Zu diesem Zweck wurden zudem digitale Zwillinge der relevanten Felder der Projektpartner AgrarBG, Universität Göttingen und KWS erstellt. Die Ziele konnten erreicht werden und mit der Farmcloud von Agvolution ist ein vermarktbares Produkt entstanden. Im Use Case Scoutdrohne sollte ein Instrument für die Beobachtung des Feldes entwickelt werden. Im Kern handelt es sich um eine Drohne mit Kamera, die via 5G die Bilder in eine Cloud schicken kann. Der UseCase konnte neben der ursprünglich angedachten Feldbeobachtung und Unkrauterkennung zusätzlich um die Kitzrettung ergänzt werden. Use Case AR-Fernwartungssystem ermöglicht Zeit- und Kosteneinsparungen in kritischen Situationen, wie etwa einem Defekt einer Landmaschine während der Ernte. So kann im Falle einer Panne ein:e Service-Mitarbeiter:in live mit dem Fahrer verbunden werden und eine Diagnose stellen sowie eventuell eine Reparatur durchführen bzw. anleiten. Die Ansätze sind für die Landmaschinen-Hersteller interessant, wahrscheinlich wird der Einsatz aber eher im Bereich von Schulungen stattfinden. Der Use Case Erntelogistik hat die Kommunikation der Erntemaschinen untereinander ermöglicht. Daten über die Qualität und Menge der Ernte sollten so einfach aufgenommen werden, um die Koordination der Erntefahrzeuge zu ermöglichen. Es ist den Projektbeteiligten gelungen, die Daten auszutauschen und auf Plausibilität zu überprüfen, so dass eine Übertragung an den Handel zur Abbildung der Produktionsprozesse möglich ist. Da auch die Daten aus der 5G-Farmcloud zur Verfügung stehen, ist auch eine Bewertung des Ressourceneinsatzes (z.B.: Kraftstoffeinsatz, Dünger- und Pflanzenschutzmitteleinsatz) möglich. Das Teilprojekt Infrastruktur ist kein Use Case im eigentlichen Sinne und war daher in der Aufzählung der Use Cases nicht enthalten. Das Projekt konnte auf die Infrastruktur des öffentlichen Vodafone-Netzes in Südniedersachsen zurückgreifen. Dadurch konnten die Daten je nach Notwendigkeit sehr schnell bearbeitet werden. So hat die Vodafone GmbH in diesem Teilprojekt das Mobile Edge Computing und die AWS-Cloud für zur Verfügung gestellt, Technischen Support gewährleistet und für die anderen Use Cases beispielsweise im Bereich AR und Integration der SIM-Karten Hilfestellungen gegeben.