Im Zuge der Digitalisierung und Präzisionslandwirtschaft weltweit ist die umfassende Erfassung der Wachstumsbedingungen von Nutzpflanzen zur Grundlage modernen Agrarmanagements geworden. Einzelne meteorologische Daten oder Bodendaten reichen für komplexe agronomische Entscheidungen oft nicht aus. HONDE integriert daher auf innovative Weise röhrenförmige Sensoren für Bodentemperatur und -feuchtigkeit, professionelle agrarmeteorologische Stationen sowie energieeffiziente LoRaWAN-Datenerfassungs- und -übertragungssysteme und schafft so ein vernetztes, intelligentes System für die Landwirtschaft. Dieses System ermöglicht nicht nur die synchrone dreidimensionale Überwachung des Klimas im Pflanzenbestand und der Wasser- und Wärmeverhältnisse im Wurzelbereich, sondern bietet über ein effizientes IoT-Netzwerk auch eine zuverlässige, wirtschaftliche und vollständige Dateninfrastruktur für die präzise Steuerung großer landwirtschaftlicher Betriebe.
I. Systemarchitektur: Die perfekte Integration von dreidimensionaler Wahrnehmung und effizienter Übertragung
1. Weltraumgestützte Wahrnehmung: Professionelle landwirtschaftliche Wetterstation HONDE
Kernfunktionen: Echtzeitüberwachung wichtiger meteorologischer Elemente wie Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit, Windrichtung, photosynthetisch aktive Strahlung, Niederschlag und Luftdruck.
Landwirtschaftlicher Nutzen: Es liefert wichtige Eingangsdaten für die Berechnung der Evapotranspiration von Nutzpflanzen, die Bewertung der Lichtenergieressourcen, die Warnung vor katastrophalen Wetterereignissen (Frost, starker Wind, Starkregen) und die Beurteilung der meteorologischen Bedingungen für das Auftreten von Schädlingen und Krankheiten.
2. Fundamentsensorik: HONDE-Rohrsensor für Bodentemperatur und Feuchtigkeitsprofil
Technologischer Durchbruch: Durch die Verwendung einer einzigartigen Röhrenkonstruktion ermöglicht es die kontinuierliche Profilüberwachung des volumetrischen Bodenfeuchtegehalts und der Temperatur an einzelnen Punkten und in mehreren Tiefen (z. B. 10 cm, 20 cm, 40 cm, 60 cm).
Kernwerte
Einblick in die Wasserdynamik: Deutliche Darstellung der Wasserinfiltrationstiefe nach Bewässerung oder Regen, der tatsächlichen wasseraufnehmenden Schicht des Wurzelsystems und der vertikalen Verteilung der Bodenspeicher, was die Informationskapazität von Einzelpunktsensoren bei weitem übertrifft.
Überwachung des Bodentemperaturgradienten: Temperaturdaten verschiedener Bodenschichten sind entscheidend für die Keimung von Saatgut, das Wurzelwachstum und die mikrobielle Aktivität.
3. Neuronales Netzwerk: HONDE LoRaWAN Datenerfassungs- und -übertragungssystem
Datenerfassung vor Ort: Der energiesparende Datensammler verbindet die meteorologische Station mit dem röhrenförmigen Sensor, der für die Datenaggregation und Protokollkapselung zuständig ist.
Weitbereichsübertragung: Die gesammelten Daten werden über die LoRa-Funktechnologie an das LoRaWAN-Gateway gesendet, das am höchsten Punkt oder im Zentrum der Farm installiert ist.
Cloud-Aggregation: Das Gateway lädt Daten via 4G/Glasfaser an die Smart-Agriculture-Cloud-Plattform hoch. Die LoRaWAN-Technologie mit ihren Merkmalen wie großer Reichweite (3–15 Kilometer), geringem Stromverbrauch und hoher Kapazität hat sich als ideale Lösung für die Vernetzung dezentraler Überwachungspunkte etabliert.
II. Kollaborative Anwendungen: Data-Intelligence-Szenarien, in denen 1+1+1>3
Tiefgreifende Optimierung von Bewässerungsentscheidungen – ein Sprung von „Quantität“ zu „Qualität“
Traditionelles Modell: Die Bewässerung basiert ausschließlich auf der Bodenfeuchte an der Oberfläche oder einem einzelnen meteorologischen Datenpunkt.
Kollaborativer Modus
Die meteorologische Station liefert Echtzeitdaten zum Verdunstungsbedarf (ET0).
Der röhrenförmige Sensor liefert die tatsächliche Wasserspeicherkapazität der Wurzelschicht und die Tiefe der Wasserinfiltration.
Systementscheidung: Nach einer umfassenden Analyse entscheidet das System nicht nur, ob bewässert werden soll, sondern auch, wie viel Wasser benötigt wird, um die optimale Infiltrationstiefe zu erreichen und sowohl zu flache Bewässerung als auch zu tiefe Versickerung zu vermeiden. Beispielsweise kann an Tagen mit geringem Verdunstungsbedarf die Bewässerung verschoben werden, selbst wenn die Oberfläche leicht trocken ist, sofern die Bodenfeuchtigkeit in tieferen Schichten ausreicht. An Tagen mit hohem Verdunstungsbedarf hingegen muss sichergestellt werden, dass die Bewässerungsmenge ausreicht, um die Evapotranspiration auszugleichen und die Hauptwurzelschicht zu befeuchten.
Vorteile: Es wird erwartet, dass dadurch die Wassereinsparung um 10-25 % weiter optimiert und die gesunde Entwicklung des Wurzelsystems gefördert wird.
2. Präzise Vorhersage und zonaler Schutz vor Frostschäden
Gemeinsames Frühwarnsystem: Sobald die Wetterstation eine Annäherung der Temperatur an den Gefrierpunkt feststellt, wird eine Frühwarnung ausgelöst. Das System greift dann auf die Oberflächen- und Bodentemperaturdaten der röhrenförmigen Sensoren an verschiedenen Positionen zurück.
Präzise Beurteilung: Da die Bodenfeuchtigkeit einen erheblichen Einfluss auf die Bodentemperatur hat (nasser Boden hat eine große spezifische Wärmekapazität und kühlt langsam ab), kann das System genau bestimmen, welche Bereiche auf dem Feld (trockene Bereiche) einen schnelleren Abfall der Bodentemperatur und ein höheres Frostrisiko aufweisen.
Gezielte Steuerung: Sie ermöglicht die Aktivierung lokaler Maßnahmen wie Frostschutzventilatoren und Bewässerung in Risikogebieten anstelle von Maßnahmen für den gesamten Standort, um Energie und Kosten zu sparen.
3. Integriertes Wasser-, Düngemittel- und Salzmanagement
Röhrenförmige Sensoren können die Migration von Salzen im Bodenprofil vor und nach der Bewässerung überwachen.
Durch die Einbeziehung meteorologischer Daten (z. B. ob es nach der Bewässerung aufgrund hoher Temperaturen und starkem Wind zu einer starken Oberflächenverdunstung kommt) kann das System vor dem Risiko einer „Salzrückführung“ warnen, bei der sich Salz zusammen mit der Wasserverdunstung in der Oberflächenschicht ansammelt, und eine anschließende Mikro-Bewässerung zur Auswaschung empfehlen.
4. Kalibrierung des Pflanzenmodells und Ertragsvorhersage
Datenfusion: Bereitstellung hochgradig räumlich und zeitlich abgestimmter meteorologischer Antriebsdaten der Baumkrone und Daten zur Bodenumgebung der Wurzelschicht, die für Pflanzenwachstumsmodelle erforderlich sind.
Modellverbesserung: Die Genauigkeit der Pflanzenwachstumssimulation und Ertragsprognose wird deutlich erhöht, wodurch eine verlässliche Grundlage für die landwirtschaftliche Planung, Versicherungen und Termingeschäfte geschaffen wird.
III. Technische Vorteile: Warum ist dieses System die bevorzugte Wahl für große landwirtschaftliche Betriebe?
Vollständige Datendimensionen: Gleichzeitige Erfassung der „himmlischen“ Klimaeinflussfaktoren und der „unterirdischen“ Bodenprofilreaktionen zur Bildung eines geschlossenen Entscheidungskreislaufs.
Die Netzwerkabdeckung ist wirtschaftlich effizient: Ein einziges LoRaWAN-Gateway kann den gesamten großen Bauernhof abdecken, ohne Verkabelungskosten, mit extrem niedrigem Energieverbrauch für die Kommunikation und kann über einen langen Zeitraum mit Solarenergie betrieben werden, bei niedrigen Gesamtbetriebskosten.
Die Profilinformationen sind unersetzlich: Die vom Röhrensensor gelieferten vertikalen Profildaten sind die einzige direkte Datenquelle für die Steuerung von agronomischen Tiefenmaßnahmen wie Tiefenwasseranreicherung, Dürreresistenz und Wassereinsparung sowie Salz-Alkali-Verbesserung.
Das System ist stabil und zuverlässig: Industriequalität, geeignet für raue landwirtschaftliche Umgebungen; die LoRa-Technologie verfügt über eine hohe Störfestigkeit und gewährleistet so die Stabilität der Datenverbindung.
IV. Empirischer Fall: Kollaborative Systeme ermöglichen exzellentes Management in Weinbergen
Ein renommiertes Weingut in Chile hat dieses kollaborative System eingeführt, um die Bewässerungsgenauigkeit und die Fruchtqualität zu verbessern. Durch die Datenanalyse einer Vegetationsperiode entdeckte das Weingut Folgendes:
Daten von Wetterstationen deuten darauf hin, dass der Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht sowie die Dauer des Sonnenscheins während der Farbwechselperiode die entscheidenden Faktoren sind.
2. Röhrensensoren zeigen, dass die Aufrechterhaltung eines leichten Wasserstresses in einer Tiefe von 40-60 cm im Bodenprofil die Anreicherung phenolischer Substanzen am besten begünstigt.
3. Auf Basis von zukünftigen Wettervorhersagen und Echtzeitprofilen der Bodenfeuchtebedingungen setzte das System während der Farbumschlagsperiode die Bewässerungsstrategie „Wasserkontrolle“ präzise um.
Letztendlich fand der Jahrgangswein aufgrund seiner Tiefe und Komplexität breite Anerkennung bei Weinkritikern. Der Agronom des Weinguts erklärte: „Früher haben wir uns bei der Beurteilung des Wurzelzustands auf unsere Erfahrung verlassen. Heute können wir die Verteilung und Bewegung des Wassers im Boden ‚sehen‘.“ Dieses System ermöglicht es uns, die Wachstumsbedingungen der Trauben präzise zu gestalten und so den Geschmack des Weins gezielt zu formen.
Abschluss
Die Weiterentwicklung intelligenter Landwirtschaft basiert auf einem umfassenden und tiefgreifenden Verständnis der Wachstumsbedingungen von Nutzpflanzen. Das System von HONDE, das agrarmeteorologische Stationen, röhrenförmige Bodenprofilsensoren und LoRaWAN-Internet-of-Things-Technologie integriert, erstellt eine dreidimensionale und vernetzte digitale Kartierung vom Klima der Pflanzenkrone bis zum Wurzelboden. Es liefert nicht nur mehr Datenpunkte, sondern deckt durch die räumlich-zeitliche Korrelation und die gemeinsame Datenanalyse auch die zugrundeliegenden Zusammenhänge auf, wie Meteorologie den Boden beeinflusst und wie der Boden auf landwirtschaftliche Eingriffe reagiert. Dies markiert einen Quantensprung im landwirtschaftlichen Management: von der Reaktion auf einzelne Indikatoren hin zur ganzheitlichen Optimierung und aktiven Steuerung des Kontinuums Boden-Pflanze-Atmosphäre. Damit bietet es eine praxisnahe Benchmark-Lösung für die moderne globale Landwirtschaft, um eine effiziente Ressourcennutzung, präzise Risikokontrolle und Wertsteigerung der Produkte zu erreichen.
Über HONDE: Als führender Anbieter intelligenter Systemlösungen für die Landwirtschaft bietet HONDE seinen Kunden eine umfassende Wertschöpfungskette – von präziser Datenerfassung und zuverlässiger Datenübertragung bis hin zu intelligenter Entscheidungsfindung durch interdisziplinäre Technologieintegration. Wir sind überzeugt, dass nur die Synergie von Land- und Weltraumdaten das volle Potenzial der digitalen Landwirtschaft ausschöpfen und die nachhaltige Entwicklung der Agrarproduktion fördern kann.
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Veröffentlichungsdatum: 15. Dezember 2025