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Künstliche Intelligenz in landwirtschaftlichen Kommunikationsnetzen

Mann mit Drohne auf einem Feld
Drohnen verbinden Maschinen mittels Funktechnologien, künstliche Intelligenz steuert das Netzwerk: So lässt sich die Effizienz in der Landwirtschaft steigern.© Budimir Jevtic - stock.adobe.com

Motivation

Die Digitalisierung ist auch in großen landwirtschaftlichen Betrieben präsent. Hier entstehen Netzwerke, die Daten erfassen und verarbeiten, um die Arbeitsabläufe effektiver zu planen und umzusetzen. Mit selbstständig arbeitenden Maschinen und Künstlicher Intelligenz (KI) bewegt sich die Landwirtschaft hin zu sogenanntem precision oder smart farming, wo Aufwände durch automatisierte, intelligente Entscheidungsprozesse optimiert werden. Eine Herausforderung besteht allerdings in der noch nicht flächendeckenden Mobilfunkversorgung, die notwendig ist, damit ein intelligentes Netzwerk unterschiedlichster Maschinen, Roboter und Drohnen funktionieren kann. Hier wird eine innovative Lösung benötigt, mit der bereits verfügbare Automatisierungstechnologien zum Einsatz kommen können.

Ziele und Vorgehen

Ziel des Projektes ist es, lokal funktionstüchtige Netzwerke zu schaffen, indem Drohnen zu fliegenden Basisstationen und Landwirtschaftsmaschinen zu fahrenden Netzwerkknoten werden. Damit wird sichergestellt, dass Daten von Sensoren per Funk übertragen und Maschinen miteinander kommunizieren können. Eine Herausforderung für dieses autonome, mobile Netzwerk besteht in der Vielzahl verfügbarer bzw. schon genutzter Funktechnologien wie LTE oder 5G-basierte Technologien, die nahtlos integriert werden müssen. Gleichzeitig gibt es erhebliche Anforderungen an ein Netzwerk, das durch den Drohneneinsatz ein Management in drei Dimensionen erfordert sowie zeitkritische Vorgänge zuverlässig steuern soll. Eine Regelung komplexer Vorgänge wie etwa das Besprühen von Feldern, bei dem mehrere Fahrzeuge lokalisiert und in ihrem Einsatz koordiniert werden müssen, ist für den einzelnen Anwender nicht durchführbar. Im Projekt soll daher eine effiziente KI-basierte Steuerung entwickelt werden, um dieses Netzwerkmanagement mit der Fähigkeit zur Selbstorganisation auszustatten.

Innovationen und Perspektiven

Grundlage dieser zu entwickelnden KI-gestützten Steuerung werden leichtgewichtige Verbindungseinheiten sein (Hardware-Gateways). Mit diesen werden freifliegende Drohnen oder sogenannte Kabelkopter beladen, um eine reibungslose Integration verschiedener Funktechnologien zu realisieren. So wird eine zuverlässige und echtzeittaugliche Datenkommunikation zwischen Maschinen und Fahrzeugen oder mit einer Cloud erzielt. Das im Vorhaben erarbeitete Konzept trägt zur ertragssteigernden Digitalisierung der Landwirtschaft bei, indem es unterschiedliche Funktechnologien über ein selbstorganisiertes Netzwerkmanagement integriert. Damit soll die Einsatzfähigkeit dieses Ansatzes unter gegenwärtigen und zukünftigen Markt- und Technologiebedingungen demonstriert werden.