Intelligente Sensorik für eine nachhaltige und effiziente Landwirtschaft

Wir entwickeln anwendungsspezifische (Spektral-)Sensorik und digitale Tools für die smarte landwirtschaftliche Produktion

Extreme Wetterereignisse, unterschiedliche lokale Bodengegebenheiten und neuartige Pflanzenkrankheiten oder -schädlinge sorgen dafür, dass Produktionsentscheidungen in der Landwirtschaft mit immer größeren Unsicherheiten getroffen werden müssen. Gleichzeitig werden Ressourcenschonung und der sparsame Einsatz von Pflanzenschutz- und Düngemitteln immer wichtiger.

Wir entwickeln bedarfsgerechte Lösungen für das Smart Farming und die landwirtschaftliche Produktion entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Unsere intelligenten, digitalen Systeme unterstützen Ihre landwirtschaftliche Produktion, machen sie effizienter, einfacher, noch umweltschonender und bereiten den Weg zu einer Landwirtschaft 4.0.

© Jcomp, Freepik [M]

Unsere Leistungen für Ihre landwirtschaftliche Produktion:

  • Adaptive, intelligente Sensorik statt aufwändiger Laboranalysen
  • Entwicklung von spektraloptischen Sensorsystemen: zur einfachen und schnellen Erfassung von Boden- und Pflanzenzustandsparametern
  • Automatisierte Interpretation und Analyse von (Mess-)Daten: mit Methoden des maschinellen Lernens und künstlicher Intelligenz
  • Erfassen von zeitlich und örtlich hochaufgelösten Analysedaten: für eine einfache Qualitätsprüfung und -dokumentation landwirtschaftlicher Erzeugnisse
  • Erstellung robuster und interpretierbarer KI für die Anwendungen im Produktivbetrieb

HawkSpex statt Lebensmittellabor – Pflanzengesundheit erfassen leicht gemacht

Unsere Technologie HawkSpex ist eine adaptive smarte Sensorik für die wirtschaftlich effiziente und ökologisch nachhaltige Landwirtschaft und Pflanzenzucht.

© Fraunhofer IFF

Wir ersetzen aufwändige Laboranalysen in der Landwirtschaft durch intelligente Spektralanalysen

Zur Analyse und zum Monitoring von Pflanzenparametern in der Landwirtschaft verbinden wir kommerziell verfügbare oder individuell entwickelte Spektralsensorik und Datenauswertung mit künstlicher Intelligenz zu sogenannten Softsensoren. Diese intelligenten Sensoren ermöglichen eine nicht-invasive Messung des Pflanzenstoffwechsels. Sie erfassen weit mehr Informationen als das menschliche Auge, denn sie messen nicht nur das sichtbare Licht, sondern auch Infrarot- und Ultraviolett-Strahlung. Aus dem Lichtspektrum, das Pflanzen auf dem Feld abgeben, schließt ein mathematischer Algorithmus auf die jeweiligen Inhaltsstoffe der Pflanzen. So entsteht ein spektraler Fingerabdruck der Getreidepflanze, der Weinrebe, des Apfelbaums usw.

Leiden eine oder mehrere Pflanzen an einer Krankheit, sind sie mit Nährstoffen oder Wasser unterversorgt bzw. von Schädlingen befallen, sieht man dies in der Auswertung der Messungen. Je nach Gesundheitszustand und Nährstoffversorgung bilden Pflanzen unterschiedliche Substanzen aus, die im hyperspektralen Fingerabdruck erkennbar sind. Die KI-basierte Datenauswertung hat anhand von Trainingsbildern gelernt, gesunde von unterversorgten oder kranken Pflanzen zu unterscheiden. So können Landwirtinnen und Landwirte punktgenau Pflanzen bewässern, düngen oder mit Pflanzenschutz behandeln, ohne das ganze Feld zu bearbeiten. Dadurch werden die Kosten für den Einsatz von teuren Betriebsmitteln reduziert und gleichzeitig die Umwelt geschont.

Künstliche Intelligenz für die landwirtschaftliche Produktion

© John Deere
Die heute verfügbare zentimetergenaue Ortung von Landmaschinen in Kombination mit echtzeitfähigen Sensorsystemen ermöglicht die genaue Kartierung von Qualitätsparametern des Ernteguts.

Wir unterstützen Ihre datengesteuerte Landwirtschaft

Digitale Hilfsmittel sind in der Agrarwirtschaft längt angekommen: Landwirtschaftliche Fachkräfte beobachten den Pflanzenwuchs z.B. mit Drohnen, Landmaschinen fahren per GPS-Signal autonom. Aus den landwirtschaftlichen Maschinen und Prozessen stehen so oft schon umfassende Datensätze zur Verfügung, die sich mit Methoden des maschinellen Lernens und künstlicher Intelligenz zielgerichtet auswerten lassen.

Wir verknüpfen Ihre Daten, die richtige Sensorik und entwickeln intelligente Algorithmen, um bessere Vorhersagen für Ihre landwirtschaftlichen Prozesse treffen zu können.

Flexibel konfigurierbare Sensortechnik für die Analyse einzelner Pflanzen bis zu großen Agrarflächen

Wir analysieren die Pflanzengesundheit auf Ihren Anbauflächen

Wir arbeiten an konkreten und skalierbaren Lösungen für eine leistungsfähige, umweltfreundliche und ressourcenschonende Landwirtschaft. Unsere HawkSpex-Technologie lässt sich bedarfsgerecht an Ihre verfügbare Hardware und vorhandenen Systeme anpassen. Wir integrieren die entwickelte Hyperspektralmesstechnik und Softsensorlösung in Ihre landwirtschaftlichen Geräte und Anlagen, z.B. in Ihre Erntemaschinen, in Drohnen oder sogar in Kleinflugzeuge – je nach Größe Ihrer landwirtschaftlichen Anbauflächen oder Ihren Anforderungen an die Messpräzision. 

© Fraunhofer IFF
Unsere Technologie eignet sich für Analysen in XS bis XL.
© JKI
Die schnelle und zerstörungsfreie Untersuchung einzelner Pflanzen, klein strukturierter Felder oder großer Agrarflächen ist genauso möglich …
© Fraunhofer IFF, David Kilias
… wie die ortsaufgelöste Analyse direkt auf der Anbaufläche oder auch aus großem Abstand mit entsprechend hoher Flächenleistung von Drohnen oder Flugzeugen aus.

Digitale Werkzeuge für die Pflanzenzucht

Mit optischer Technik und Bildauswertung können die Eigenschaften von Pflanzen schneller und präziser bestimmt werden als mit konventionellen Methoden.

Wir ermöglichen das schnelle Selektieren ertragreicher und widerstandsfähiger Pflanzensorten

Um bei wachsender Weltbevölkerung die Ernährung auch in den kommenden Jahrzehnten sicherzustellen, müssen die Agrarerträge wachsen. Wenn die Anbaufläche nicht auf Kosten der Umwelt größer werden soll, geht das nur durch resistentere und leistungsfähigere Nutzpflanzen, die ökologisch und ökonomisch optimal an ihren Standort angepasst sind. In der Zucht von Hochleistungspflanzen unterstützt die HawkSpex-Technologie dabei, die besten Pflanzensorten für den jeweiligen Boden und die jeweiligen Witterungsbedingungen zu bestimmen. Zur Bestimmung der Inhaltsstoffe und frühzeitigen Vorhersage der zu erwartenden Leistung verschiedener Zuchtlinien hat das Fraunhofer IFF spezielle Modellierungsverfahren entwickelt.

Aktuelle Produkte und Services für die Landwirtschaft

 

Digitale Tools für die smarte, zukunftsfähige Landwirtschaft 

Im Projekt »COGNAC« forscht ein Fraunhofer-Team an Lösungen für das Smart Farming.

 

Echtzeit-Analysen für die Getreideernte

Mit unseren Messverfahren lassen sich Gerste oder Weizen in Echtzeit analysieren. Landwirte können damit schon während der Ernte standortspezifisch die Qualität ihrer Ware dokumentieren.

 

Hyperspektrale Soft-Sensorik für das Monitoring im Weinbau

Mittels eines durchgehenden digitalen und durch Sensoren unterstützten Monitorings kann frühzeitig auf Umweltbedingungen im Weinanbau reagiert werden.

 

Barley Biodiversity: Züchtung von produktiven Gerstensorten

Mit unseren Spektraltechnologien können Inhaltsstoffe von Getreidepflanzen direkt auf dem Feld gemessen werden – für Prognosen zu Wachstum und Leistung einzelner Nutzpflanzensorten.

 

Früherkennung von Krankheitssymptomen im Obstanbau

Die Apfeltriebsucht und der Birnenverfall sind im europäischen Obstanbau weit verbreitet. Mit Satellitenbildern und Hyperspektralanalyse detektieren wir die Krankheitssymptome frühzeitig.