Smart Farming für Kartoffelpflanzen PotatoScanner des Instituts für Betriebssysteme und Rechnerverbund hilft gegen Trockenstress

Traktoren, die messen, ob es der Kartoffelpflanze gut geht? Landmaschinen, die die Temperatur der Blätter im Vorbeifahren bestimmen und gleich auf dem Smartphone oder Tablet anzeigen? Klingt nach Zukunftsmusik. Doch am Institut für Betriebssysteme und Rechnerverbund wurde ein solcher PotatoScanner bereits entwickelt. Auf der TU-Night am 16. Juni können ihn Besucherinnen und Besucher ausprobieren.

Der PotatoScanner im Einsatz auf dem Feld der Versuchsstation Dethlingen. Bildnachweis: Björn Gernert/TU Braunschweig

Auf einem Acker der Versuchsstation Dethlingen bei Munster ist der PotatoScanner bereits im Einsatz – ein System, mit dem Trockenstress früh erkannt wird. Dies ist wichtig für den Anbau von Kartoffeln. Denn: Ist es den Erdäpfeln zu trocken und zu heiß, bleiben die Pflanzen klein und reduzieren ihre Knollen. Eine zu geringe Wasserversorgung führt zu höheren Blatttemperaturen, die mit dem PotatoScanner überwacht werden können.

Ist es der Pflanze zu heiß?

Dafür statteten die Wissenschaftler eine alte Feldspritze mit Sensoren aus. Dort, wo sonst Pflanzenschutzmittel herausspritzt, wird jetzt einmal pro Woche die Temperatur des Kartoffelkrauts erfasst und mit der entsprechenden GPS-Position der Landmaschine verknüpft. Über ein Tablet können die Landwirte die Sensoren kontrollieren, aber auch gleichzeitig die Daten auswerten.

Verschiedene Farben zeigen die Temperaturunterschiede der kontrollierten Pflanzen an. „Dabei kann man die Parzellen erkennen, die trockener sind und sie gezielt bewässern“, erklärt Björn Gernert, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Betriebssysteme und Rechnerverbund. Außerdem können Landwirte die unterschiedliche Bodenbeschaffenheit ermitteln und zukünftig beim Bepflanzen berücksichtigen.

Einmal pro Woche wird die Temperatur des Kartoffelkrauts erfasst. Bildnachweis Björn Gernert/TU Braunschweig

Über ein Tablet können die Landwirte die Sensoren kontrollieren. Die Box daneben enthält einen Raspberry Pi, ein GPS-Modul, W-LAN-Adapter und eine Batterie. Bildnachweis: Björn Gernert/TU Braunschweig

Die Sensorknoten auf dem Kartoffelfeld erfassen die Boden- und Lufttemperatur. Bildnachweis: Björn Gernert/TU Braunschweig

Vision der idealen Landwirtschaft

Das System ist in ein Netzwerk aus auf dem Feld stehenden Sensorknoten eingebunden. Sobald der Traktor auf dem Hof des landwirtschaftlichen Betriebes ankommt und sich das Tablet mit dem W-LAN verbindet, werden die auf dem Acker gesammelten Daten in eine Cloud weitergeleitet. Damit hat der Landwirt eine zusätzliche Möglichkeit, die Messwerte weiter zu untersuchen.

Das System des PotatoScanners aus Android-Applikation und einem Programm für den kostengünstigen Kleincomputer Raspberry Pi ist nicht nur auf Kartoffeln anwendbar, sondern kann auch für andere Pflanzen genutzt werden. Damit kommen die Forscher mit ihrem Smart Farming-Projekt einer Vision der idealen Landwirtschaft nahe, die Felix Büsching, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut, so formuliert: „Jede einzelne Pflanze bekommt das, was sie braucht und wird beim Gedeihen unterstützt.“ Mit dieser individuellen Versorgung würde die Zahl der Felder mit Monokulturen reduziert werden können.

Datenübertragung auch ohne Mobilfunknetz

Doch noch muss sich der PotatoScanner beweisen. Die größte Herausforderung: Das System muss stabil laufen, die Daten müssen ohne Verluste übertragen werden, damit der Scanner auch von den Landwirten akzeptiert wird. Das Institut für Betriebssysteme und Rechnerverbund entwickelt dazu Datenübertragungsmöglichkeiten und Protokolle, die auch funktionieren, wenn kein Mobilfunknetz zur Verfügung steht.

Eine kleine Version des Scanners steht für Besucherinnen und Besucher auf der TU-Night am 16. Juni im Außenbereich des Informatikzentrums bereit. Wer will, lässt dann die Temperatur der eigenen Hände messen.