BiDaLAP

BigData im landwirtschaftlichen Prozess innovativ nutzen  

Ausgangssituation

Moderne Maschinen in der heutigen Landwirtschaft sind bereits in hohem Maße durch analoge und digitale elektronische Baugruppen geprägt und produzieren hohe und wachsende Datenmengen. Informationslogisch stellt die Betrachtung der Einzelmaschine den aktuellen Stand der Technik dar.
Um weitere Optimierungspotentiale in der landwirtschaftlichen Produktion zu erschließen und übergeordnete Erkenntnisse im Sinne von Big Data zu gewinnen, ist es von informationstechnischer Seite erforderlich: 

• Daten maschinenübergreifend in Kontext zu setzen
• Teilnehmer vor Ort prozessrelevant zu informieren
• Daten vor Ort adaptiv nach sachlicher Relevanz und Erfordernis zu filtern und
• Lokale Datenvernetzung kooperierender Teilnehmer und Maschinen herzustellen
• Biologisch‐pflanzenbauliche Zusammenhänge aus Massendaten zu extrahieren und als Bewirtschaftungsempfehlung verfügbar zu machen
• Übergeordnete Auswirkungen der Bewirtschaftung nach bestimmten Verfahren auf Umwelt und Ökonomie abzuleiten und diese Informationen als Entscheidungshilfe bereitzustellen
 
Durch breite und beinahe flächendeckende Verfügbarkeit mobiler, breitbandiger Internet‐Kommunikation ergeben sich in Verbindung mit der Nutzung verfügbarer Maschinendaten, smarter Endgeräte und intelligenter Datenbanktechnologien neue Möglichkeiten zur Umsetzung effizienzsteigernder Systeme in der Landwirtschaft. Das hier vorgestellte Verbundprojekt nutzt als technologische Plattform die Ergebnisse des Projektes Agro‐MiCoS1, in dem bereits ein maschinenherstellerübergreifendes Datenerfassungs‐ und Kommunikationssystem entwickelt wurde. 

Projektgegenstand

Big Data kann seinen Nutzen dort entfalten, wo Informationen aus unterschiedlichen Quellen und Sichten in neue Kontexte gebracht und dadurch neue Zusammenhänge hergestellt werden können. BiDa-LAP stellt daher Informationskanäle von allen für Feld- und Flurarbeiten relevanten Datenquellen bis zum zentralen Datenbestand her und liefert umgekehrt direkt vor Ort übergreifende Informationen und Entscheidungsunterstützung. Das Projekt hat die Entwicklung, Inbetriebnahme und den Probebetrieb eines elektronischen Infrastruktursystems, bestehend aus einer Plattformarchitektur und mobilen Datenloggern mit der Möglichkeit zur Interaktion zu smarten Endgeräten zum Gegenstand. Die Entwicklung steht zukünftig Landwirtschaftsbetrieben und Dienstleistungsunternehmen als operatives und strategisches Entscheidungsunterstützungssystem zur Verfügung. Hierfür sollen historische (beispielsweise aus vorangehenden Anbauperioden) wie auch aktuell erfasste Daten genutzt werden. Dem Nutzer sollen dabei organisatorische (z.B. prognostizierte Restarbeitszeit einer Maschine auf einem Feld), technische (z.B. aktueller Schlupf einer Maschine), ökonomische (z.B. Gesamtkosten eines Arbeitsverfahrens in Abhängigkeit von der gewählten Arbeitsbreite), agronomische (z.B. Schadverdichtung oder Humusbilanzierung) und Nachhaltigkeits-Indikatoren (z.B. CO2 Emissionen eines Produktionsverfahrens) zur Entscheidungsfindung angeboten werden. Dazu ist unter anderem geplant, eine Bewirtschaftungsmusterdatenbank aufzubauen, worin Betriebsgrenzen übergreifend entsprechende Parameter von Arbeitsmaschinen erfasst werden. Basierend darauf sollen zukünftig Szenarien Rechnungen zum Einsatz unterschiedlicher Maschinenkonfigurationen möglich sein. Hierdurch sollen Entscheidungshilfen zur Auswahl der optimalen Arbeitsbreite oder zur Konfiguration der Maschinenleistungskapazitäten eines Landwirtschaftsbetriebes ex ante gegeben werden. Wiederum Betriebsgrenzen übergreifend soll es möglich sein, dass Nutzer ex post ein Benchmarking zur Effizienz des Maschineneinsatzes durchführen können. Aspekte des Datenschutzes sind hierzu zwingend bei der Entwicklung des Systems zu berücksichtigen. Weitere operative Hilfestellungen sollen dem Nutzer zukünftig beispielsweise durch die Leitspuroptimierung auf dem Feld oder durch die Ausweisung des optimalen Bearbeitungsfensters gegeben werden. In der dargestellten Abbildung sind verschiedene Arten von Entscheidungshilfen aufgeführt.

Als Ausgangsbasis dienen bereits in Vorprojekten entwickelte, flexible und offene Datenerfassungs- und Kommunikationssysteme. Im Gegensatz zu bestehenden Telemetrie Lösungen am Markt richtet sich die Neuentwicklung an Landwirtschaftsbetriebe mit gemischten Fuhrparks hinsichtlich des Alters (neuere und ältere Maschinen) und der Herstellerherkunft (herstellerunabhängig). Dadurch wird die Flexibilität für den Nutzer erhöht, da insbesondere in Westeuropa meist gemischte Fuhrparks auf Landwirtschaftsbetrieben zu finden sind. Erweitert wird das Telemetriesystem zusätzlich über die Verknüpfung und das Benchmarking mit historischen Datenbeständen. Dies soll auch Betriebsgrenzen übergreifend möglich sein. Die Bereitstellung und Nutzung offener und dokumentierter Schnittstellen ist dabei erklärtes Ziel des Projektes und wesentliche Grundlage für durchgehende Funktion in gemischten Umgebungen. Ein weiteres Alleinstellungsmerkmal ist die Verknüpfung der reinen Maschinendaten mit agronomischen Führungsgrößen bis hin zur Ausweisung pflanzenbaulicher Indikatoren wie beispielsweise der Bodenschadverdichtung oder der Nährstoff- und Humusbilanzierung zu sehen. Bisher nur aufwendig messbare agronomische Parameter, wie beispielsweise die Bodenschadverdichtung, sollen über das System indirekt ermittelt werden können. Hierfür sollen vor allem selbstlernende Algorithmen zum Einsatz kommen.