SOLUTION 03 / Cultivation Technology

Smartes Gewächshaus – eine neue Art der komfortablen und zuverlässigen Landwirtschaft.

Abteilung Forschungsplanung & Bio Innovation Center, Forschungs- und Entwicklungszentrum
Die Anbaubedingungen im Gewächshaus werden automatisch gesteuert, sodass die Erzeugnisse wachsen können. Das landwirtschaftliche Management wird zuverlässig, indem Fachwissen in strukturierte Informationen umgewandelt wird, Daten gesammelt und genutzt werden und die Qualität sowie der Liefertermin kontrolliert werden.

ISSUE

Durch die Umwandlung der Intuition eines Landwirts in strukturierte Informationen wird die Perspektive für das landwirtschaftliche Management deutlich.

Durch die enge Kontrolle der Anbauumgebung in Pflanzenfabriken und Gewächshäusern kann mit diesem Indoor-Farming eine hohe Produktqualität erreicht werden. Obwohl die Landwirtschaft ein wichtiger Teil der Gesellschaft ist, der die Menschen mit Lebensmitteln versorgt, stehen viele Landwirte vor der Herausforderung, ein profitables Geschäft zu betreiben, da es schwierig ist, eine klare Prognose zu stellen. Die Landwirtschaft ist in hohem Maße von der Intuition von Experten abhängig und Neulinge zögern, einen Einstieg in diesen Berufszweig zu wagen.

Aus diesem Grund hat Yanmar ein Projekt ins Leben gerufen, um die Landwirtschaft durch den Einsatz von Indoor-Farming berechenbar und effizient zu machen: das smarte Gewächshaus. Dabei handelt es sich um ein innovatives Projekt, das in Zusammenarbeit mit Unternehmen und deren jeweiligem Fachwissen initiiert wurde, um die Belastung für landwirtschaftliche Erzeuger zu minimieren und sie zu einer stetigen Produktion und einem zuverlässigen Geschäft zu führen. Die Betreiber können die Anbaumethoden automatisch steuern, indem sie die Wachstumsumgebung durch Temperatur- und Luftfeuchtigkeitswerte sowie die Wassermenge je nach Art der Kultur und Sorte anpassen. Dies hilft nicht nur landwirtschaftlichen Erzeugern, die neu in der Branche sind, sondern erleichtert auch ihre Arbeitsbelastung und führt zu höheren Erträgen. Durch die Nutzung von Daten wird das landwirtschaftliche Management als Unternehmen berechenbarer.

SOLUTION

Die Lieferung kann basierend auf der automatischen Steuerung der Wachstumsumgebung und der Erfassung von Daten geplant werden

Im smarten Gewächshaus sind mehrere drahtlose Sensoren installiert. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Beleuchtungsintensität und Kohlendioxidwerte werden durch elektronische und Umweltsensoren gemessen und die gesammelten Daten werden an einen Edge-Computer exportiert. Darüber hinaus werden diese Daten auch in der Cloud gespeichert. Bisher wurde jedes Gerät von einem einzigen Computer gesteuert und die verschiedenen Umgebungsbedingungen wurden einzeln verwaltet. Da jedes Gerät verkabelt war, gab es Beschränkungen hinsichtlich seiner Position und Anzahl. In einem intelligenten Gewächshaus kann jedoch ein einzelner Computer mehrere Geräte steuern, wodurch die Anzahl der Verkabelungen minimiert wird, und alle Daten werden automatisch über ein drahtloses Netzwerk an den Edge-Computer übertragen. Es besteht keine Notwendigkeit, zum Gewächshaus hin und her zu gehen, da jede Einstellung für die Kulturumgebung bis hin zur Bewässerung der Pflanzen automatisch auf der Grundlage einer vorgegebenen Formel gesteuert wird.

Da es sich um ein völlig neues System handelte, hatten wir in der Entwicklungsphase noch nicht ausreichend Erfahrung. Wir haben viele Gespräche geführt, um die Bedeutung des Zusatznutzens für unsere Kunden durch unsere Produkte neu zu bewerten, und es ist uns gelungen, unsere Bemühungen neu zu formulieren. Es gab auch das Problem, dass das Entwicklungsteam Experten für IoT und KI waren, aber Anfänger, wenn es um die Landwirtschaft ging. Welche Art von Pflanzen braucht welche Art von Pflege? Diese Art von Fragen und Herausforderungen konnten wir nach und nach lösen, in Zusammenarbeit mit den Mitgliedern des Bio Innovation Centers und anderen Partnerunternehmen, die Experten in Sachen Pflanzen und Landwirtschaft waren. Nach der wiederholten Herstellung einer unendlichen Anzahl von Prototypen wurde schließlich ein erfolgreicher Prototyp für das smarte Gewächshaus erstellt.

Mit dem Teststart des Gewächshauses begannen wir mit dem Anbau von Tomaten. Wir waren in der Lage, unser eigenes Timing zu etablieren, wann die Tomaten reif wurden und ein System, um diese Daten zu sammeln. Wir entwickelten auch einen Algorithmus, der die Reife der Tomate aus den mehreren zehntausend Bildern, die durch die Kamera gesammelt wurden, schätzt. Der Einsatz von Informationstechnologie führt mit zunehmender Datenmenge zu mehr Intelligenz und ermöglicht es, Temperaturen und Luftfeuchtigkeit anzupassen und die Auslieferung mit hoher Präzision zu planen. Sie führt auch zu anderen Lösungen, um die Präzision der automatischen Steuerung zu verbessern und Energie zu sparen. In Zukunft hoffen wir, diese Gewächshäuser in Universitäten zu installieren, um weitere Forschungen zur Datenerfassung und -nutzung zu fördern.

RESULT & FUTURE

Effizient hohe Erträge auch für neue Landwirte produzieren

Das smarte Gewächshaus, das durch den Testbetrieb die Effizienz und Präzision weiter verbessern kann. Wir haben Rückmeldungen von landwirtschaftlichen Produzenten und Testbetrieben erhalten, die das eigentliche Gewächshaus als etwas völlig Neues und Interessantes gesehen haben. Wir arbeiten weiterhin daran, unnötige und arbeitsintensive Verfahren zur Effizienz und Optimierung zu eliminieren und bieten fortschrittliche Gegenmaßnahmen an. Ein Beispiel für eine solche Initiative ist das Einstellen eines Alarms zum Ausdünnen von Blüten aus der Ernte, so dass die Arbeit auf dem Hof nahtlos wird. Im Bio Innovation Centre wird geforscht, um Wege zu finden, wie Pflanzen gezüchtet und die Qualität der Setzlinge erhöht werden kann. Das Erntevolumen und die Rentabilität werden ebenfalls analysiert, um kommerziell nutzbare Pflanzenarten zu vermehren. Pflanzenarten mit hohem Ertrag, die für den Anbau in Gewächshäusern geeignet sind, werden ebenfalls untersucht. Die Kostenkontrolle für die Kommerzialisierung ist ebenfalls im Gange. Sobald es in Betrieb ist, hoffen wir auf regelmäßige Updates.

FUTUREWir gestalten eine reiche Zukunft, indem wir eine starke Lebensmittel-Wertschöpfungskette schaffen

Das Entwicklungsteam beschreibt seine Bemühungen nicht nur für den Pflanzenanbau im smarten Gewächshaus, sondern auch seine Initiative zur Unterstützung der Transaktionen rund um die Ernte, wie z. B. die Beschaffung von Setzlingen und die Sicherung der Verkaufskanäle, die zusammen eine marktfähige Ernte gewährleisten. Wir hoffen, eine Lebensmittel-Wertschöpfungskette zu entwerfen, in der ein stabiler landwirtschaftlicher Betrieb mit hoher Betriebssicherheit geführt werden kann und die Verbraucher diesen Reichtum genießen können, indem wir die landwirtschaftlichen Produzenten entlasten und mit anderen Unternehmen zusammenarbeiten.

Die verschiedenen Maßnahmen, die wir ergreifen, um unnötige Faktoren und Energieverbrauch in der Landwirtschaft zu eliminieren, einschließlich dieser Entwicklung für das smarte Gewächshaus, sind nur ein Teil des Puzzles, um eine nachhaltige Zukunft zu schaffen. Indem wir daran arbeiten, verschiedene Aspekte unseres Lebens zu optimieren, hoffen wir, ein besseres Leben für alle zu schaffen.

* Divisions-/Zugehörigkeitsinformationen Stand April 2020.

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