{"id":1633,"date":"2021-06-30T07:01:03","date_gmt":"2021-06-30T07:01:03","guid":{"rendered":"https:\/\/network-king.net\/lora-netzwerke-in-der-landwirtschaft-feldvernetzung-und-effizienzsteigerung-im-agrarwesen\/"},"modified":"2022-03-23T08:24:44","modified_gmt":"2022-03-23T08:24:44","slug":"lora-netzwerke-in-der-landwirtschaft-feldvernetzung-und-effizienzsteigerung-im-agrarwesen","status":"publish","type":"articles","link":"https:\/\/network-king.net\/de\/lora-netzwerke-in-der-landwirtschaft-feldvernetzung-und-effizienzsteigerung-im-agrarwesen\/","title":{"rendered":"LoRa-Netzwerke in der Landwirtschaft"},"content":{"rendered":"\n

Bew\u00e4sserung einsparen und einen Effizienzgewinn f\u00fcr die Agrarindustrie: Das verspricht die Anwendung von Internet-of-Things (IoT)-Sensoren in der Landwirtschaft durch Ger\u00e4te, die beispielsweise die Bodenfeuchtigkeit messen. Dennoch ist die Implementierung nicht frei von Herausforderungen, so zum Beispiel in der Sicherstellung der Konnektivit\u00e4t, damit die Daten den Erzeuger erreichen. F\u00fcr die l\u00e4ndliche Konnektivit\u00e4t k\u00f6nnen LoRa-Netzwerke in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, die nur wenig Datenverkehr ben\u00f6tigen.<\/p>\n\n

Die LoRa-Technologie ist nicht in jedem Fall von Vorteil. Dennoch ist die kosteng\u00fcnstig und erf\u00fcllt die Nachfrage nach IoT-Sensoren, die \u00fcber ein gro\u00dfes Gebiet verteilt sind und Energieeffizienz erfordern. Denn die Netzwerkabdeckung der Technologie reicht \u00fcber einen Radius von 18 km. Da sie ein Deep-Sleep-Konzept nutzt, das den Ruhezustand ausl\u00f6st, wenn das Ger\u00e4t nicht benutzt wird, k\u00f6nnen ihre Batterien im Feld zudem bis zu 10 Jahre halten. Die genutzte Bandbreite ist jedoch gering, daher k\u00f6nnen immer nur kleine Datenpakete \u00fcbertragen werden.<\/p>\n\n

\u201eDa die l\u00e4ndliche Gegend kein hohes Bev\u00f6lkerungsaufkommen hat, sind die Telekommunikationsanbieter nicht sehr daran interessiert, Konnektivit\u00e4t bereitzustellen. Dann begannen einige Technologien aufzutauchen, deren Hauptaugenmerk auf niedrigen Kosten und geringem Stromverbrauch liegt. Hier kommt das LoRa-Netzwerk ins Spiel, das eine sehr kosteng\u00fcnstige und energiesparende Alternative darstellt. Es muss nur daf\u00fcr sorgen, dass die Informationen in der Zentrale oder an einem zentralen Punkt ankommen, von da an gibt es dann eine Reihe von Technologien, die von den Telekommunikationsbetreibern eingesetzt werden“, erkl\u00e4rt der CEO und Pr\u00e4sident von Go2neXt, Paulo Pichini.<\/p>\n\n

Die LoRa-Technologie hat au\u00dferdem den Vorteil, dass sie mit anderen Technologien integriert arbeiten kann. \u201eDie Zukunft geht dahin, dass mehrere Netzwerke zusammenarbeiten. Diese gemeinsame Nutzung verschiedener Konnektivit\u00e4tstechnologien ist der Weg zum Internet der Dinge (IoT). Man braucht mehrere Netzwerke, die zusammenarbeiten, sodass eines das andere erg\u00e4nzen und ein wenig als Backup dienen kann“, kommentiert der Executive Manager von Venturus, Marcelo Abreu.<\/p>\n\n

Eine der Anwendungen von LoRA ist auf die \u00dcberwachung von Tieren auf Bauernh\u00f6fen spezialisiert. Laut Pichini k\u00f6nnen vernetzte Sensoren mit dieser Technologie bei der Verwaltung von Vieh und Schweinen helfen. \n \n<\/p>\n\n

\u201eDer Sensor, der am Vieh angebracht wird, hat einige Eigenschaften: Er speichert die geografische Position mit einer Abweichung von bis zu 5 Metern, er informiert auch \u00fcber die Temperatur des Tieres und bestimmt, ob das Vieh steht oder l\u00e4uft. Mit diesen Informationen kann der Landwirt auf dem Dashboard in der Zentrale erkennen, ob das Tier l\u00e4ngere Zeit nicht in Bewegung war, wenn es eine hohe Temperatur hat. Wenn man bedenkt, dass ein krankes Rind alle anderen anstecken kann, ist es m\u00f6glich, zu handeln und das kranke Tier vom Platz zu entfernen“, erkl\u00e4rt Pichini.<\/p>\n\n

Die Sicherheit der Tiere selbst kann durch den Einsatz von Tags, die \u00fcber LoRa verbunden sind, verst\u00e4rkt werden, wie Abreu angibt: \u201eStellen Sie sich eine Farm mit Tausenden von Rindern vor. Wenn man die Herde vernetzt, kann man jederzeit wissen, wo sich die Rinder aufhalten. Es gibt immer noch viele Probleme mit Viehdiebstahl. Das LoRa-Netzwerk kann bei diesem Teil der Sicherheit helfen“.<\/p>\n\n

Bei Schweinen ist es zudem m\u00f6glich, mithilfe von Sensoren Krankheiten vorherzusagen. Laut Pichini erlauben die Tags die Identifizierung von Krankheiten anhand des Grunzens der Schweine bis zu f\u00fcnf Tage vor dem Zeitpunkt, an dem die Krankheitsbestimmung ohne diese Technologie m\u00f6glich w\u00e4re. So wird das Tier aus dem Betrieb entfernt und verhindert, dass andere angesteckt werden und geschlachtet werden m\u00fcssen.<\/p>\n\n

\u201eDer Effizienzgewinn h\u00e4ngt von der Anwendung ab, vom Profil des Betriebs und davon, wie viel Technologie eingesetzt wird. Bei Schweinen sch\u00e4tzt man, dass die Verluste um 40 bis 50 Prozent sinken, weil die Tiere in Parzellen mit 50 bis 100 Tieren aufgeteilt werden. Wenn ein krankes Schwein entfernt wird, k\u00f6nnen wir eine Ansteckung vermeiden. Die Sensoren fangen mehr als 50 Prozent der F\u00e4lle vier Tage vorher ab, was eine Kontamination aller Tiere verhindert“, analysiert Pichini. Bei der \u00dcberwachung des Viehbestands w\u00fcrden Effizienzgewinne von 70 Prozent gesch\u00e4tzt werden, erg\u00e4nzt er.<\/p>\n\n

Nicht nur der Einsatz in der Herde ist mit LoRa-verbundenen Sensoren m\u00f6glich. Auch Boden- und Klimaanlagen k\u00f6nnen damit verbunden werden. \u201eIn Brasilien sehen wir, dass L\u00f6sungen f\u00fcr klimatische Jahreszeiten an Bedeutung gewinnen. Wir haben ein tropisches Klima und das Auftreten von Niederschl\u00e4gen muss sehr gut kontrolliert werden. Wir beobachten diese Bewegung von klimatischen oder meteorologischen Stationen mit gro\u00dfer St\u00e4rke“, sagt Gustavo Zarife, Direktor f\u00fcr Technologie der brasilianischen Vereinigung f\u00fcr Internet der Dinge (ABINC).<\/p>\n\n

Diese Nutzung von LoRa-Netzwerken erm\u00f6glicht alles, vom Senden von Informationen \u00fcber den Niederschlagsindex eines Feldes bis zur Kontrolle von pH-Wert und Bodenfeuchtigkeit. Die Daten sind wichtig, um den Landwirt bei seinen Entscheidungen zu unterst\u00fctzen. Auch Korrekturen w\u00e4hrend der Produktion werden erm\u00f6glicht, um Ernteverluste zu vermeiden.<\/p>\n\n

Direkt ab Beginn der Daten\u00fcbertragung mit der LoRa-Technologie ist es m\u00f6glich, einige Funktionen auf dem Feld zu automatisieren. So beispielsweise die automatisierte Aktivierung der Bew\u00e4sserung, wenn die Bodenfeuchtigkeit gering ist.<\/p>\n\n

\u201eEs ist m\u00f6glich, Feuchtigkeitsmessger\u00e4te auf dem Boden zu platzieren und die Leseger\u00e4te verstreut auf dem Feld zu lassen. Daher ist es interessant, dass das LoRa-Netzwerk kosteng\u00fcnstig ist und nicht viel Batterie verbraucht. Die mit dieser Technologie verbundenen Sensoren k\u00f6nnen so programmiert werden, dass sie \u00fcber einen bestimmten Zeitraum Daten senden, sodass der Betriebsleiter bessere Entscheidungen treffen kann. Die M\u00f6glichkeit, Daten in Echtzeit zu sammeln, hilft in der Pr\u00e4zisionslandwirtschaft sehr“, sagt der Leiter des Agribusiness bei Venturus, Roberto Okumura.<\/p>\n\n

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Luftbild der Pivot-Bew\u00e4sserung<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n

Auch L\u00f6sungen f\u00fcr Getreidesilos k\u00f6nnen \u00fcber LoRa eingebunden werden. Zarife weist auf Sensoren hin, die in der Lage sind, die Produktion von giftigen Gasen und die Kapazit\u00e4t des Silos zu messen. \u201eOft m\u00fcssen die Landarbeiter auf die Spitze des Silos klettern, um ein Element zu beobachten. In dem Moment, in dem die K\u00f6rner dort gelagert werden, kann es zu einer Ansammlung von giftigen Gasen kommen, die den Mitarbeiter in Ohnmacht fallen lassen und zu einem Arbeitsunfall f\u00fchren k\u00f6nnen“, erkl\u00e4rt e<\/p>\n\n

Gro\u00dfe Hersteller von Landmaschinen, wie Traktoren und Erntemaschinen, bauen bereits Sensoren in ihre Ger\u00e4te ein. Momentan liegt das Problem in der Verbindung zwischen dem Ger\u00e4t und der Zentrale. Doch auch dieses Problem kann mit dem Einsatz von LoRa-Netzwerken gel\u00f6st werden. Durch die Sensoren ist es m\u00f6glich, nicht nur die Position der Maschinen zu analysieren, sondern auch den Bedarf an Wartung zu diagnostizieren.<\/p>\n\n

\u201eViele Betriebe sind so gro\u00df, dass der Traktor seine Arbeit in einem weit entfernten Gebiet verrichtet und erst nach Monaten zur\u00fcckkommt. Daher ist es wichtig, die von den Sensoren dieser Maschinen generierten Informationen irgendwann herunterladen zu k\u00f6nnen. In einer idealen Welt w\u00e4re dieser Traktor online, aber eine gute Option ist es, die Ger\u00e4te \u00fcber das Backbone der Farm laufen zu lassen, das \u00fcber eine Konnektivit\u00e4t zum Herunterladen der Informationen verf\u00fcgt. Dies ist eine wichtige Anwendung und LoRa ist ein starker Kandidat, um der Tr\u00e4ger der Informationen zu sein“, erkl\u00e4rt Pichini.<\/p>\n\n

Die auf LoRaWAN-Protokoll basierten L\u00f6sungen werden auch bei der \u00dcberwachung des Waldwachstums eingesetzt. Insbesondere kommen sie beim Anbau von Holz f\u00fcr kommerzielle Zwecke zum Einsatz. Dort erf\u00e4hrt man beispielsweise, wie gro\u00df ein Baum ist und ob das Wachstum den Erwartungen entspricht.<\/p>\n\n

Die Kommunikation innerhalb l\u00e4ndlicher Grundst\u00fccke kann mit LoRa-Netzwerken optimiert werden. Diese sind sehr effektiv, wenn es darum geht, textbasierte Informationen zu senden. Pichini weist darauf hin, dass aufgrund der fehlenden Konnektivit\u00e4t viele Landarbeiter entweder nicht kommunizieren oder ein teures Satellitentelefon benutzen.<\/p>\n\n

Ein Prototyp von Venterus testete die Verwendung eines LoRa-Netzwerks f\u00fcr die Feldkommunikation. Ziel des Tests war es, zwei Ger\u00e4te \u00fcber dieses Netzwerk zu verbinden, um Nachrichten auszutauschen. Das Modell war erfolgreich beim Senden von textbasierten Informationen. Diese Nachrichten konnten gro\u00dfe Entfernungen erreichen, die vorher nicht verbunden waren. Die Weiterleitung von zum Beispiel Audiodateien funktionierte bisher nicht. <\/p>\n\n

\u201eEs ist m\u00f6glich, mit wenig Energie Daten \u00fcber gro\u00dfe Entfernungen zu \u00fcbertragen, aber man muss wenig Informationen \u00fcbertragen. Je nachdem, was die Konnektivit\u00e4t ben\u00f6tigt, wenn man Maschinen und andere Dinge bewegen muss, die keine gro\u00dfen Datenmengen f\u00fcr eine lange Zeit senden m\u00fcssen, kann LoRa die Anforderungen erf\u00fcllen“, erkl\u00e4rt Abreu.<\/p>\n\n

Sicherheit<\/h2>\n\n

LoRa-Netzwerke sind eine Option f\u00fcr eine Reihe von IoT-Anwendungen im Feld. Sichergestellt werden muss jedoch, dass die mit dieser Technologie gesendeten Daten sicher und zuverl\u00e4ssig sind. Es handelt sich bei LoRaWAN um eine Technologie mit nativer Verschl\u00fcsselung. Das hei\u00dft, eine Nachricht, die durch dieses Netzwerk l\u00e4uft, verf\u00fcgt \u00fcber eine mit kryptografischen Schl\u00fcsseln verbundene Sicherheit<\/p>\n\n

\u201eSolange der Sensor korrekt funktioniert, gibt es ein gewisses Ma\u00df an Sicherheit, damit der Sensor eine Nachricht senden, durch die Cloud gehen und die Anwendung erreichen kann. Heute ist die Sicherheit von LoRaWAN hoch und es ist immer noch m\u00f6glich, Elemente in das Ger\u00e4t einzubauen, um eine zus\u00e4tzliche Sicherheitsebene zu schaffen“, sagt Zarife.<\/p>\n\n

Die LoRa Alliance\u00ae, ein weltweiter Zusammenschluss von Unternehmen, die den offenen LoRaWAN-Standard f\u00fcr Low-Power-Langstrecken-Netzwerke (LPWANs) unterst\u00fctzen, weist darauf hin, dass der Verbindungsstandard sehr sicher ausgelegt ist. So zum Beispiel durch Authentifizierung und Verschl\u00fcsselung als obligatorische Elemente.<\/p>\n\n

Eine Warnung besteht jedoch f\u00fcr nicht sicher aufbewahrte Sicherheitsschl\u00fcssel, oder wenn diese nicht ger\u00e4te\u00fcbergreifend zuf\u00e4llig sind. Auch einmal wiederverwendete kryptografische Nummern (Nonces) k\u00f6nnen ein Risiko darstellen, dass Netzwerke und Ger\u00e4te kompromittiert werden k\u00f6nnten. Laut dem Verband sollte man nach LoRaWAN-zertifiziertenCM-Ger\u00e4ten Ausschau halten, um sicherzustellen, dass das Ger\u00e4t gegen den Standard getestet wurde und wie erwartet funktioniert.<\/p>\n\n

Laut der LoRa Alliance\u00ae muss die inh\u00e4rente Sicherheit des LoRaWAN-Protokolls von einer sicheren Implementierung und dem sicheren Aufbau von Ger\u00e4ten und\/oder Netzwerken begleitet werden, um die nativen Sicherheitsmechanismen des Protokolls zu erhalten. Es ist wichtig, zertifizierte Ger\u00e4te zu verwenden und mit vertrauensw\u00fcrdigen Anbietern zu arbeiten.<\/p>\n\n

Es ist auch notwendig, die Bed\u00fcrfnisse jedes Netzwerktyps zu differenzieren. Dabei wird zwischen privat und national unterschieden. Zarife erkl\u00e4rt, dass der Endnutzer von nationalen Netzwerken, wie ATC LoRaWAN in Brasilien, sich nicht um die \u00dcberwachung der Infrastruktur k\u00fcmmern muss, da der Vertrag Service Level Agreements vorsieht, die eingehalten werden m\u00fcssen. \u201eEs gibt Unternehmen, die sich um diesen Betrieb k\u00fcmmern“, betont er.<\/p>\n\n

In einem privaten Netzwerkmodell muss sich der Kunde, der die Infrastruktur einrichtet, um Themen wie die Installation des Gateways, die Festlegung der Backhaul-Technologie, die Einspeisung der Energieinfrastruktur und die Durchf\u00fchrung des Betriebs sowie der Wartung des Gateways k\u00fcmmern. Laut Zarife erlauben private Netzwerkl\u00f6sungen die Definition von Parametern und Alarmen zur \u00dcberwachung des Gateways.<\/p>\n\n

\u201eEs ist eine Herausforderung, ein privates Netzwerk zu erstellen und zu betreiben. F\u00fcr ein isoliertes Gateway in einem begrenzten Gebiet habe ich kein Problem damit, ein privates Netzwerk einzurichten. Aber wenn wir anfangen, \u00fcber sehr gro\u00dfe Anwendungen nachzudenken, kann es interessant sein, ein Netzwerk zu w\u00e4hlen, das von einem Dritten betrieben wird, wenn das Gebiet von einem nationalen Netzwerk abgedeckt wird“, gibt Zarife an. Es gibt auch Modelle, die die Verbindung beider Netzwerke und sogar die gemeinsame Nutzung von Netzwerken zwischen benachbarten Landwirten erm\u00f6glichen.<\/p>\n\n

Pichini rechnet vor, dass das LoRa-Netzwerk nur f\u00fcr 30 Prozent der Datenzuverl\u00e4ssigkeit verantwortlich ist. Der Rest h\u00e4nge mit der Qualit\u00e4t der vom Sensor generierten Informationen zusammen. \u201eDas LoRa verf\u00fcgt \u00fcber eine Reihe von zuverl\u00e4ssigen Mechanismen, die, wenn die Sensorinformationen unterwegs verloren gehen, ein Signal zur\u00fccksenden, damit die Informationen erneut gesendet werden k\u00f6nnen. Somit sind die Daten, wenn sie ankommen, zuverl\u00e4ssig. Wenn sie nicht zuverl\u00e4ssig sind, k\u00f6nnte es ein Anwendungsproblem bei der Erfassung von Informationen sein“, \u00fcberlegt er.<\/p>\n\n

Die \u00dcberwachung der Sensoren ist eine Herausforderung im Feld, wo diese Tags \u00fcber gro\u00dfe Fl\u00e4chen angebracht werden. Okumura verweist auf den Einsatz von K\u00fcnstlicher Intelligenz am Gateway, um zu analysieren, ob die Informationen zur richtigen Zeit empfangen werden. \u201eAuch ohne k\u00fcnstliche Intelligenz wird dies von jemandem gelesen, der sich im Feld auskennt: Diese Person kann sehen, ob etwas schiefl\u00e4uft oder nicht. Von dort aus kann eine Wartung oder Diagnose durchgef\u00fchrt werden, um herauszufinden, was die Fehler im Signal verursacht“, erkl\u00e4rt er.<\/p>\n\n

Das Netzwerk ist f\u00fcr die Gew\u00e4hrleistung der \u00dcbertragungsstabilit\u00e4t verantwortlich. Laut Pichini ist es sowohl in Bezug auf die Batterie als auch auf die Verbindung zuverl\u00e4ssig. Bei der Installation einer LoRa-Infrastruktur werden Stabilit\u00e4tstests durchgef\u00fchrt. Die Verbindung sollte nur bei einem Stromausfall oder bei sehr aggressivem Schlechtwetter abrei\u00dfen. \u201eDie Chance, dass die Verbindung abbricht, ist sehr gering, viel geringer als zum Beispiel bei Wi-Fi“, vergleicht er.<\/p>\n\n

Die Sicherheitsrichtlinien von LoRa-Netzwerken m\u00fcssen an zwei Punkten ansetzen: bei der Sicherheit des Netzwerks, also der Garantie, dass die Verbindung stabil ist, und beim Schutz der Daten. Dazu muss die Netzwerkarchitektur unter Ber\u00fccksichtigung des Wetters des Ortes entworfen werden, schlie\u00dflich handelt es sich um eine drahtlose Technologie. Dar\u00fcber hinaus muss die Anwendung, die die Daten nutzen wird, mit einer Firewall Sicherheitsprotokolle befolgen und in der Lage sein, Malware und Hacker zu erkennen.<\/p>\n\n

LoRa wird sich in diese Umgebung integrieren. Die Technologie verf\u00fcgt nicht \u00fcber eine Firewall, sondern nutzt die bereits vorhandene Firewall. LoRa setzt den Fokus nicht darauf, Informationssicherheit zu betreiben, sondern eine sichere \u00dcbertragung zu erm\u00f6glichen“, fasst Pichini zusammen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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