LANDNETZ – Flächendeckende Kommunikations- und Cloudnetze für Landwirtschaft 4.0 und den ländlichen Raum

Digitalisierung spielt bereits aktuell in vielen Bereichen der Landwirtschaft eine große Rolle. Im Feldbau fließen Daten aus verschiedenen Quellen (z. B. Wetterdaten) in die Planung ein, ermöglichen RTK-Spurführungssysteme vollautomatisiertes Fahren auf der Wirtschaftsfläche, und das automatisierte Arbeiten nach digitalen Applikationskarten sichert einen bedarfsgerechten Einsatz von Dünge- und Pflanzenschutzmitteln. In der Tierhaltung überwachen Sensoren und Ortungssysteme das Verhalten der Tiere und unterstützen Landwirtinnen und Landwirte bei der Beurteilung des Gesundheitszustands jedes Einzeltiers. Daten werden teilweise in großem Umfang erhoben und verarbeitet. Sie erleichtern es Landwirtschaftsbetrieben, die komplexen wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Anforderungen und Dokumentationspflichten zu erfüllen. Häufig sind die digitalen Anwendungen aber Insellösungen, z. T. an die Hersteller gebunden und oft nicht interoperabel. Vielerorts fehlen die technischen Voraussetzungen (Netzanbindung), um digitale Lösungen in die Praxis zu bringen.

Zielsetzung

Ziel des Experimentierfeldes LANDNETZ war die Bedarfsermittlung, Erprobung und Eignungsprüfung von digitalen Kommunikations- und Cloudtechnologien im Hinblick auf deren Anwendung und Nutzbarmachung in der Landwirtschaft und im ländlichen Raum. Davon ausgehend sollten zudem digitale Technologien und Anwendungen in folgenden Bereichen erprobt und demonstriert werden:

• Durchgängige Digitalisierung und Vernetzung zur Prozessoptimierung im Pflanzenbau
• Durchgängige Digitalisierung und Vernetzung zur Prozessoptimierung in der Tierhaltung
• Autonome Fahrzeugtechnik im Garten-, Obst- und Weinbau (mit dem elWObot II)
• Bodenzustandsüberwachung
• Daten-Hub-basierter Informationsaustausch
• Erprobung und Demonstration von Landmaschinenvernetzung
• Road Safety für mobile Landmaschinen im Straßenverkehr

Arbeitsschritte

Mit insgesamt sieben konventionell und ökologisch wirtschaftenden Landwirtschaftsbetrieben mit Ackerbau und Milchviehhaltung, Obst- und Weinbaubetrieben aus einer ausgewählten Modellregion Sachsens wurden Anwendungsfälle digitaler Technologien erfasst und anschließend deren technische Anforderungen mit Fokus auf die nötigen Kommunikations- und Cloudinfrastrukturen erhoben. Davon ausgehend wurden 5G-Campusnetze konzipiert und aufgebaut. Diese standen für die Erprobung verschiedenster digitaler Technologien und Anwendungen zur Verfügung. Zentrales Element war der Wissenstransfer erlangter Erkenntnisse aus den Demonstrationen in die landwirtschaftliche Praxis.

Ergebnisse

Bei den Partnerbetrieben konnten insbesondere im Bereich der landwirtschaftlichen Flächen Defizite bei der mobilen Netzabdeckung offengelegt werden. Für die systematische Erfassung und Ableitung des anwendungsgetriebenen Kommunikationsbedarfs mit räumlichem, zeitlichem (saisonal-/prozessbedingtem) und mengenmäßigem Bezug wurde ein Erfassungsbogen entwickelt.

LANDNETZ war schließlich das erste Projekt in Deutschland und der EU, das mobile Campusnetzwerke für landwirtschaftliche Anwendungen und Einsatzumgebungen entwickelte und wurde hierfür 2022 durch das BMWK mit dem „Innovationspreis Reallabore: Testräume für Innovation und Regulierung“ in der Kategorie „Einblicke“ ausgezeichnet. Das mobile LANDNETZ Campusnetz umfasst ein eigenständiges Mobilfunknetz sowie einen leistungsstarken Applikationsserver und integriert neben 5G auch WLAN und LPWAN. Die komplette Systemtechnik ist dabei in einem Pkw-Anhänger mit höhenverstellbarem Mast und autarker Energieversorgung integriert. Dieser Lösungsansatz ermöglicht zahlreiche digitale landwirtschaftliche Anwendungen mit unterschiedlichsten Anforderungen an Datenraten, Latenz und zeitliche sowie räumliche Verfügbarkeit. Um die kontinuierliche Netzverbindung auf unterschiedlichen landwirtschaftlichen Flächen sicherzustellen, untersuchte LANDNETZ den Einsatz WLAN-basierter Mesh-Netzwerke. Interoperabilitätsfragen wurden beispielsweise anhand von Datenroutern, z. B. Agrirouter und im Rahmen von Datenräumen, z. B. Agricultural Data Spaces (ADS) untersucht. Im Obstbau wurde das LANDNETZ Campusnetz genutzt, um den elektrisch angetriebenen Plantagenroboter elWObot II an den Leitstand anzubinden und somit dessen Einsatzplanung und Fernüberwachung zu gewährleisten. Im Pflanzenbau kamen LANDNETZ Campusnetze bspw. bei der teilflächenspezifischen Ausbringung von Düngemitteln zum Einsatz: der Transfer von mittels Drohnen erfassten Bildern erfolgt über 5G, die Auswertung auf dem lokalen Server. In intensiver Zusammenarbeit mit den landwirtschaftlichen Praxisbetrieben wurden verschiedenste Sensortechnologien auf dem Feld und im Stall eingesetzt. So konnten beispielsweise über zwei Vegetationsperioden hinweg energieautarke, langzeiteinsatzfähige Bodenfeuchtesensoren erprobt werden.

Bild: Mobiles 5G-Campusnetz im Weinberg

Wissenstransfer

Auf zahlreichen projekteigenen sowie externen Veranstaltungen wurden die Ergebnisse von LANDNETZ mit Vorträgen und Vorführungen präsentiert.

• https://landnetz.eu/
• Youtube Channel - Landnetz

Fazit

Durch die Erprobung und Bewertung zahlreicher digitaler Technologien konnten der landwirtschaftlichen Praxis wichtige Handreichungen für eine qualifizierte Auswahl und den Einsatz gegeben werden. Es wurden Auswege aus dem Interessenkonflikt der Maschinenhersteller zwischen neutraler Datenverfügbarkeit und eigener Datenverwertung, der inadäquaten Dauer von Standardisierungsprozessen und dem Desinteresse der aktuellen Telekommunikationsprovider an flächenbezogener Breitbandversorgung und Netzabdeckung aufgezeigt. Ein wirtschaftlicher Einsatz war für die projektspezifische Konfiguration der mobilen 5G-Campusnetze im Rahmen der betrachteten landwirtschaftlichen Anwendungsfälle nicht darstellbar.

Projektfinanzierung

Das Projekt wurde gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL), Projektträger Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) im Rahmen der „Richtlinie über die Förderung der Einrichtung von Experimentierfeldern zur Digitalisierung in der Landwirtschaft“

Förderkennzeichen: 28DE101A18

© BMEL

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Projektlaufzeit

01.09.2019 - 31.08.2024

Kooperationspartner

• TU Dresden, Vodafone Chair Mobile Communications Systems (Verbundkoordination)
• Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG)
• Fraunhofer-Institut für Verkehrs- und Infrastruktursysteme (IVI)

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