P309 - 41. GIL-Jahrestagung 2021 - Fokus: Informations- und Kommunikationstechnologie in kritischen Zeiten
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- Konferenzbeitrag41. GIL-Jahrestagung, Informations- und Kommunikationstechnologie in kritischen Zeiten - Komplettband(41. GIL-Jahrestagung, Informations- und Kommunikationstechnologie in kritischen Zeiten, 2021)
- KonferenzbeitragAgriSens – DEMMIN 4.0(41. GIL-Jahrestagung, Informations- und Kommunikationstechnologie in kritischen Zeiten, 2021) Spengler, Daniel; Asam, Sarah; Boettcher, Falk; Borg, Erik; Dobers, Eike Stefan; Geßner, Ursula; Harfenmeister, Katharina; Hüttich, Christian; Klan, Friederike; Teucher, Mike; Truckenbrodt, Sina; Conrad, ChristopherDie Digitalisierung der Landwirtschaft schreitet seit einigen Jahren immer weiter voran, wird aber in Deutschland noch nicht im großen Maßstab in landwirtschaftlichen Betrieben umgesetzt. Im Bereich der Geodatennutzung liegen die Herausforderungen vor allem bei der unzureichenden Definition von Schnittstellen sowie in einem mangelnden Daten- und Wissenstransfer zwischen Wissenschaft und Praxis. Hier setzt das Projekt „AgriSens – DEMMIN 4.0“ an, das vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) im Rahmen der digitalen Experimentierfelder gefördert wird. Methoden zur Nutzung von Geodaten, insbesondere Fernerkundungsdaten, im Pflanzenbau werden analysiert und neu entwickelt und in konkreten Anwendungsfällen wie Ertragsabschätzung oder teilschlagspezifische Bewässerung dem Landwirt nutzbar gemacht.
- KonferenzbeitragAnalyse der teilflächenspezifischen Nitratauswaschungspotenziale auf Ackerschlägen(41. GIL-Jahrestagung, Informations- und Kommunikationstechnologie in kritischen Zeiten, 2021) Schuster, Johannes; Mittermayer, Martin; Nätscher, Ludwig; Maidl, Franz-Xaver; Hülsbergen, Kurt-JürgenRäumlich variierende Bodeneigenschaften haben Wirkungen auf die Wasser- und Nährstoffverfügbarkeit und beeinflussen das Pflanzenwachstum, die Stickstoffaufnahme und -effizienz. Mit digitalen Technologien (schleppergetragene Sensoren, Volumenstrommessungen im Mähdrescher) wurde nachgewiesen, dass auf Ackerschlägen bei schlageinheitlicher N-Düngung trotz einer ausgeglichenen N-Bilanz des Gesamtschlages teilflächenspezifisch positive und negative N-Salden auftreten können [Mi20]. In dieser Arbeit soll mittels Tiefbohrungen geprüft werden, ob teilflächenspezifische positive N-Salden in Niederertragszonen zu erhöhten Nitratauswaschungspotenzialen führen. Auf einem 6,9 ha großen Untersuchungsschlag wurden hierzu Tiefbohrungen in hoher räumlicher Auflösung bis 2,5 m durchgeführt und die Nitratvorräte schichtweise bestimmt. Sowohl bei Bodenparametern (Corg- und Nt-Gehalt im Ap-Horizont, Nmin-Vorrat bis 2,5 m Tiefe) als auch bei Pflanzenparametern (Ertrag, N-Entzug) und N-Salden wurde eine hohe räumliche Variabilität festgestellt. Die Korrelation zwischen Corg-Gehalten und Nt-Gehalten beträgt r = 0,96, zwischen Corg-Gehalten und N-Entzügen r = 0,63, zwischen Corg-Gehalten und NO3-Vorräten r = -0,10, zwischen Corg-Gehalten und NH4-Vorräten r = -0,83, zwischen N-Saldo und NO3-Vorräten r = 0,11 und zwischen N-Saldo und NH4-Vorräten r = 0,55. Die Methodik hat sich bewährt, um teilflächenspezifische Nitratauswaschungspotenziale auf Ackerschlägen zu identifizieren und soll nun an weiteren Standorten bzw. Bewirtschaftungseinheiten angewandt werden.
- KonferenzbeitragAnwendungen innerhalb digitaler Wertschöpfungsketten für eine nachhaltige kleinstrukturierte Landwirtschaft (DiWenkLa(41. GIL-Jahrestagung, Informations- und Kommunikationstechnologie in kritischen Zeiten, 2021) Griepentrog, Hans W.; Bahrs, Enno; Frank, Markus; Dickhöfer, Uta; Winter, DirkDie Metropolregion Stuttgart und der Südschwarzwald erscheinen als geeignetes repräsentatives Experimentierfeld für andere vergleichbare Metropol‐ und Mittelgebirgsregionen für skalenunabhängige, neue, stärker ökologisierte, Tierwohl-orientierte und digitalisierte Technologien entlang der gesamten Wertschöpfungsketten landwirtschaftlicher Produkte und Dienstleistungen. Als Zielprodukte zählen zum Experimentierfeld BW das Feldgemüse und sonstige Ackerkulturen, aber auch die Pferdehaltung in der Metropolregion Stuttgart sowie die Grünlandproduktion mit Rinderhaltung im Südschwarzwald. Der Nutzen von digital gestützten Systemen besteht in diesen Bodenproduktionen wie auch in diesen Tierhaltungen darin, die Betriebsabläufe zu systematisieren und zu optimieren und eine arbeitswirtschaftliche Entlastung der Betriebsleitung zu generieren.
- KonferenzbeitragAutonomer Baumschnitt in Streuobstwiesen(41. GIL-Jahrestagung, Informations- und Kommunikationstechnologie in kritischen Zeiten, 2021) Reiser, David; Straub, Jonas; Griepentrog, Hans W.Aktuell ist der Betrieb von Streuobstwiesen in Deutschland nicht wirtschaftlich. Daher werden sie meist nur schlecht gepflegt. Streuobstwiesen gelten allerdings als ökologisch äußerst wertvoll, da sie Lebensraum für viele Tier- und Pflanzenarten bieten. Durch Automatisierung könnte der Zeitaufwand für die Pflege minimiert, Kosten reduziert und Arbeitsunfälle vermieden werden. Das von der Baden-Württemberg Stiftung geförderte Projekt „Robotik für die Pflege von Streuobstwiesen“ untersucht, wie mithilfe von Robotik ein automatisierter Baumschnitt von Hochstammbäumen erfolgen kann. Hierfür wird in der dreijährigen Laufzeit ein Prototyp mit einem Roboterarm und Werkzeug inklusiver notwendiger Sensorik entwickelt, der einen teilautonomen Baumschnitt durchführen soll. Zuerst wird die 3D-Struktur der Baumkrone mithilfe von Kamera und Laserscanner erfasst. Aus den berechneten Punktewolken erfolgt die Modellierung der Aststrukturen des Baumes. Aus den ermittelten Strukturen kann eine Bewertung des Pflegezustandes des Baumes erfolgen. Anschließend soll ein Schnitt automatisiert oder angeleitet geplant und umgesetzt werden. Erste Ergebnisse zeigen, dass mithilfe der Sensorik Astschnittpunkte ermittelt und von dem Roboter mit seinem Werkzeug manuell angefahren werden können.
- KonferenzbeitragBericht aus dem Experimentierfeld DIWAKOPTER(41. GIL-Jahrestagung, Informations- und Kommunikationstechnologie in kritischen Zeiten, 2021) Keicher, Rainer; Rauber, Bianca; Schwarz, Hans-Peter; Brunner, DavidDas Experimentierfeld DIWAKOPTER ist eines von insgesamt 14 Projekten, die im Rahmen der Förderung der Digitalisierung in der Landwirtschaft unterstützt werden. Ziele des Vorhabens sind die Einführung einer auf geostationären Satelliten beruhenden Kommunikationsinfrastruktur und die Einführung der Technik des „Drone-Trackings“ bei Multikopternutzung zur Gewährleistung des autonomen Fluges und der Absicherung anderer Luftverkehrsteilnehmer. Außerdem soll neue Sensorik und Aktorik zur bedarfsorientierten, luftgestützten Applikation von Fungiziden mittels Sprühdrohnen genutzt werden. Auch die Nährstoffversorgung der Pflanzen aus der Luft unter Berücksichtigung des Pflanzenbedarfs, der Wasserverfügbarkeit sowie der DüngeVO-Obergrenzen soll untersucht werden. Der aktuelle Stand der verschiedenen Aufgaben im Experimentierfeld DIWAKOPTER wird in diesem Bericht genauer erläutert.
- KonferenzbeitragBetriebsleitung und Stoffstrommanagement – Vernetzte Agrarwirtschaft in Schleswig-Holstein (BeSt-SH)(41. GIL-Jahrestagung, Informations- und Kommunikationstechnologie in kritischen Zeiten, 2021) Reckleben, Yves; Ferdinand, Jan HenrikIn den Arbeitsschritten des ersten Projektjahres wurden auf den digitalen Feldern und in den digitalen Ställen der landwirtschaftlichen Testbetriebe jeweils ein Sensornetzwerk (u. a. Wetterstationen, Datenrouter, NIR-Sensoren) etabliert/aufgebaut. Mithilfe einer entwickelten Datenstruktur und zugrundeliegenden Datenbank wurden anschließend in Echtzeit die Prozessdaten innerhalb der landwirtschaftlichen Nährstoff-, Arbeits- und Energiekreisläufe erhoben und ausgewertet. Der Aufbau einer einheitlichen Wissenstransferstruktur mit mehreren Digitalisierungsstufen für einzelne Betriebssegmente dient anschließend im zweiten Projektjahr als zentrales Instrument für den Kompetenzaufbau in der Aus-, Weiter- und Fortbildung der Projektpartner auf Basis der Projektergebnisse. Das virtuelle Stoffstrommodell als digitaler Zwilling dient dabei als interaktive Anwendungsebene zur Darstellung von Praxisleitfäden und zur Implementierung von digitalen Technologien in landwirtschaftliche Betriebe.
- KonferenzbeitragCan algorithms help us manage dairy cows?(41. GIL-Jahrestagung, Informations- und Kommunikationstechnologie in kritischen Zeiten, 2021) Cockburn, MarianneDigitalisation has reached agricultural production and specifically dairy farming, where a wide range of sensing technologies are now available. From farm management systems over body condition scoring systems to those that detect behavioural changes. All these systems have one aim: to offer decision support to the farmer and aid his management decisions. Currently, however, little is known about the return of investment that these systems offer, or even the effectiveness of their functionality. Only little information is available about the underlying algorithms, despite them presenting the essence of performance. Thus, we can only consider the published literature to get an impression of such systems’ outcome. In the current study, we therefore evaluated machine-learning related studies published in the scientific literature between 2015 and 2020. We found that machine-learning algorithms were implemented across all fields of dairy science, but only a minority of them could reliably aid management decisions in practice. In this publication, we aim to give an overview of the achievements of current machine-learning algorithms published in dairy science literature and give an outlook on how they could develop further in the future.
- KonferenzbeitragCattleHub – Assistenzsysteme für eine intelligente Rinderhaltung(41. GIL-Jahrestagung, Informations- und Kommunikationstechnologie in kritischen Zeiten, 2021) Ahmann, Johanna; Asseburg, Kathrin; Höse, Kristina; Kluth, Natalia; Neeland, Heiko; Plettemeier, Dirk; Wagner, Martin; Büscher, WolfgangAls eines von 14 digitalen Experimentierfeldern, die 2019 in Deutschland eingerichtet wurden, befasst sich CattleHub mit Assistenzsystemen für eine intelligente Rinderhaltung. Das Experimentierfeld teilt sich in sieben Experimentierbereiche mit unterschiedlichen Schwerpunkten auf. Das übergeordnete Ziel des Experimentierfeldes ist der Wissenstransfer, durch den Landwirte und deren Tiere profitieren. Durch einen Bewertungsrahmen und eine Umfrage soll zunächst der Status quo der Digitalisierung in der deutschen Rinderhaltung erhoben werden. Mit dem eigenen Referenzsystem OpenCattleHub sollen die verschiedenen auf dem Markt befindlichen digitalen Systeme validiert und bewertet werden. Dafür wird der direkte Kontakt zu den Landwirten gesucht.
- KonferenzbeitragDatenanalyse, statistische Methoden und Ensemble-Postprocessing zur Entscheidungsunterstützung bei der Feldbearbeitung(41. GIL-Jahrestagung, Informations- und Kommunikationstechnologie in kritischen Zeiten, 2021) Fiedler, Jochen; Burger, MichaelIm Rahmen des Fraunhofer Leitprojekts COGNAC arbeiten wir an der Integration von verschiedenen Datenquellen, um die Prädiktion und Analyse von landwirtschaftlichen Einflussfaktoren zu ermöglichen. Dabei beleuchten wir verschiedene Methoden der Datenaggregation und -analyse. Wir zeigen, dass Verfahren aus dem statistischen Ensemble-Post-Processing nutzbar sind für die Generierung von Pflanzenwachstumsprognosen. Ausgehend von einem Ensemble wird eine probabilistische Vorhersage gebildet, welche dann mittels etablierter statistischer Verfahren ausgewertet werden kann. Schließlich zeigen wir, wie solche Vorhersagen zur Optimierung von Feldbearbeitungsschritten genutzt werden können, um beispielsweise optimale, teilflächenspezifische Düngeempfehlungen abzuleiten. Übergeordnetes Ziel ist es, mithilfe von realistisch verfügbaren Daten und mathematischen Verfahren die z.T. hoch-komplexen Entscheidungsprozesse des landwirtschaftlichen Alltags zu unterstützen.