Hilfe aus dem Weltall bei der Schädlingsbekämpfung
Aufgrund der zunehmenden Verstädterung nehmen die Ackerflächen in Europa seit Jahren ab. Das Bestreben, die Waldflächen zu schützen und zu vergrößern, hat sich ebenfalls ausgewirkt: Gewächshauskulturen gewinnen mehr denn je an Bedeutung. Während Gewächshäuser eine effizientere Produktion in der Landwirtschaft ermöglichen, tragen ihre warmen und feuchten Bedingungen auch zu einer schnellen Ausbreitung von Schädlingsbefall bei: Schädlinge und Krankheiten sind für etwa 15 % der Verluste eines durchschnittlichen Gewächshauses in der EU verantwortlich. Das EU-finanzierte Projekt GREENPATROL hat eine Lösung entwickelt, die der Landwirtschaft helfen könnte, dieses Problem anzugehen und gleichzeitig die Nutzung von chemischen Insektiziden zu minimieren. Dabei kommt Europas globales Satellitennavigationssystem Galileo zum Einsatz. Es steuert einen Roboter im Gewächshaus, der eigenständig Schädlinge erkennen, Behandlungen durchführen und den Befall überwachen kann.
Ein Auge am Himmel
„Die Lösung besteht aus einem Werkzeug für die Präzisionslandwirtschaft, bei der die Satellitennavigationssystem-Technologie eine Schlüsselrolle spielt. Durch die Verwendung der präzisen Ortungsalgorithmen des Satellitensystems und die Kombination dieser Daten mit Informationen von Sensoren an Bord ist GREENPATROL in der Lage, sich innerhalb des Gewächshauses mit einer Genauigkeit von bis zu 20 cm zu positionieren“, erklärt Raúl Arnau Prieto, Projektleiter beim Technological Centre CTC und Projektkoordinator von GREENPATROL. Die Präzisionslandwirtschaft strebt eine Erhöhung der Produktivität bei gleichzeitiger Verringerung der Abfälle und Gefahren an. Dazu werden Pflanzen beobachtet und überwacht sowie Daten über die Pflanzengesundheit mit Hilfe von Satellitennavigation gesammelt. „Gewächshauskonstruktionen können die Verfolgung von Satellitensignalen erschweren. Das Breitbandsignal von Galileo bietet in dieser Art von Umgebung erhebliche Vorteile und verbessert die Leistung innerhalb des Gewächshauses erheblich“, sagt Michael Pattinson, leitender Ingenieur und Projektleiter von GREENPATROL bei GMV NSL.
Intelligente Entscheidungsfindung
Der Roboter ist mit künstlicher Intelligenz ausgestattet, um eine breite Palette von Aufgaben ohne menschliches Eingreifen zu erledigen. „GREENPATROL ist in der Lage, das Gewächshaus auf Schädlinge hin zu durchsuchen. Sobald sie erkannt wurden, ermittelt die Technologie die schädlichsten Arten unter Verwendung eines auf Deep Learning gestützten Bildverarbeitungssystems. Das System pflegt daraufhin ein statistisches Modell mit den Daten der erkannten Arten und der Entwicklung der Auswirkungen der Schädlinge auf das Pflanzenfeld“, erläutert Arnau Prieto. Zusätzlich zu den automatisierten Funktionen könnte die Lösung die Entscheidungsfindung für Strategien zur integrierten Schädlingsbekämpfung (Integrated Pest Management) maßgeblich unterstützen. Dabei werden eine Reihe von Verfahren kombiniert, um die Risiken für Mensch und Umwelt zu minimieren: „Das System liefert den Menschen, die es bedienen, detaillierte Informationen darüber, welche Regionen inspiziert und welche Pestizide wo ausgebracht werden sollten.“
Strategische Bedeutung
GREENPATROL könnte eine strategische Rolle bei der Verringerung der Belastung durch Schädlingsbekämpfung spielen. „Ein solches vernetztes System könnte letztlich alle Krankheiten kartieren, die Nutzpflanzen in einer bestimmten Region befallen, und uns so in die Lage versetzen, Schädlinge effektiver zu bekämpfen und dabei gleichzeitig die Menge der eingesetzten Pestizide deutlich zu reduzieren“, meint Dalibor Húska, leitender Wissenschaftler für Strategien zur integrierten Schädlingsbekämpfung an der Mendel-Universität in Brünn. Nachdem das Projektteam einen voll funktionsfähigen Prototyp geliefert hat, arbeitet es derzeit daran, sein Produkt auf den Markt zu bringen. Der Verwertungsplan zeigt, dass die industrielle Produktion des Roboters innerhalb von drei Jahren Gewinne erzielen könnte. Während sich das System zunächst auf Tomatenpflanzen als hochwertiges Gemüse für die EU konzentriert hat, kann die Lösung leicht an andere Pflanzenarten angepasst werden. Um die Fähigkeiten des Roboters weiter auszubauen und zu verbessern, hat das Team einen neuen Projektvorschlag eingereicht, um das System so anzupassen, dass es sich für die nächste Generation von Insektiziden mit Nanopartikeln eignet.
Schlüsselbegriffe
GREENPATROL, Schädlingsbekämpfung, Robotik, Galileo, Satellitennavigationssystem, künstliche Intelligenz, Präzisionslandwirtschaft, Gewächshäuser, Nutzpflanzen