Elektronik- und Softwareentwicklung für Smart Farming

Elektronik und Steuerung für Landmaschinen von der Aussaat bis zur Ernte

Kundenspezifische Elektronikprojekte können für Mähdrescher und Feldhäcksler, Sä- und Pflanzmaschinen, Pflanzenschutz- und Düngemaschinen sowie Ballenpressen und Futteraufbereitungseinheiten entwickelt werden. Auch Maschinen für Garten- und Weinbau, Kartoffel- und Rübenerntegeräte sowie Systeme zur Verarbeitung nach der Ernte werden betrachtet. Ob eine Maschine selbstfahrend, an einen Traktor gekoppelt oder stationär ist, führt zu unterschiedlichen Anschluss- und Nutzungsanforderungen. Danach bestimmen wir den Umfang von Steuerungsplatine, Sensormodul und Bedienanzeige.

Ein vorhandener CAN-Bus bedeutet nicht, dass bei jeder Maschine dieselben Daten zugänglich sind. Marke, Modell, Baujahr, elektronisches Steuergerät und Herstellerunterlagen werden geprüft. CAN-, J1939- und ISOBUS-Anforderungen werden nicht pauschal als dieselbe Leistung zugesagt; insbesondere bei ISOBUS müssen Zielfunktionen, lizenzierte Softwareoptionen und das Zusammenspiel mit dem Terminal untersucht werden. Unter Beibehaltung der Sicherheitsarchitektur des Maschinenherstellers wird der Umfang ergänzender Messungen, der Datenübertragung oder einer definierten Gerätesteuerung festgelegt.

• Elektronik für Sä-, Pflanz-, Sprüh- und Düngegeräte
• Messung und Telemetrie an Mähdreschern, Feldhäckslern und weiteren Erntemaschinen
• Kundenspezifische Schnittstellen für Ballenpressen, Futtertechnik, Gartenmaschinen und Anlagen zur Produktverarbeitung

Präzisionslandwirtschaft, Prozessüberwachung und Felddatenerfassung

In einem Precision-Farming-Projekt erhält die Positionsaufzeichnung ihren Nutzen zusammen mit der Erfassung der ausgeführten Arbeit. Arbeitszeit, Maschinenzustand, Ausbringmenge und die zugehörigen Felddaten können auf derselben Zeitachse gespeichert werden. Eine GNSS-Aufzeichnung allein garantiert keine korrekte Berechnung der bestellten oder gespritzten Fläche; Arbeitsbreite, Aktivzeit des Geräts, Überlappungen und Datengültigkeit müssen ebenfalls berücksichtigt werden. Eingangsgrößen und Berechnungsverfahren des gewünschten Berichts werden zu Beginn schriftlich festgelegt.

Bei einem Pflanzenschutzgerät ist es beispielsweise aussagekräftiger, Zieldosis und gemessenen Durchfluss getrennt aufzuzeichnen, als nur den Einstellwert zu speichern. Auch bei der Aussaat sind Zieldichte und die vom Sensor gezählten Durchgänge nicht dasselbe. Die vom landwirtschaftlichen Anwendungsexperten festgelegten Kriterien werden in der Elektronik und auf dem Server in eindeutig definierte Datenfelder überführt. Unvollständige, geschätzte oder kalibrierungsbedürftige Daten bleiben im Bericht erkennbar; nicht gemessene Ergebnisse werden nicht als gesicherte Erfolgsdaten dargestellt.

Intelligente Bewässerungs-, Mess- und Steuerungsprojekte für Felder und Gewächshäuser

Je nach Verwendungszweck werden Messwerte wie Bodenfeuchtigkeit und -temperatur, Umgebungsfeuchtigkeit, Wasserdruck, Durchflussmenge, Tankfüllstand, EC oder pH-Wert in das System übernommen. Auch ein Datenaustausch mit Lüftung, Beleuchtung oder vorhandener Klimaanlage im Gewächshaus kann in Betracht gezogen werden. Der Standort, die Verschmutzung, die Kalibrierung und die Austauschbarkeit des Sensors sind ebenso wichtig wie die Auswahl des Sensors. Anstatt davon auszugehen, dass ein einzelner Messpunkt das gesamte Land repräsentiert, wird ein Feldplan erstellt, um die Unterschiede aufzuzeigen.

Für die Bewässerungssteuerung werden die elektrischen Schnittstellen von Pumpe, Ventil und Düngeeinheit definiert. Lokale Zeitpläne, messwertabhängige Entscheidungen und Fernbefehle werden unterschieden. Es wird festgelegt, welche Prozessregeln ohne Internet weitergelten, wie das System nach der Rückkehr der Stromversorgung startet und wie es bei ungültigen Messwerten reagiert. So hängt die Steuerung nicht ausschließlich von Serverbefehlen ab. Die landwirtschaftlichen Entscheidungsregeln werden anhand des Fachwissens des Kunden und durch Feldversuche überprüft.

Präzisionssensorsysteme für die Landwirtschaft zur Boden- und Klimamessung →

Viehhaltung, Futtermanagement und landwirtschaftliche Lagerung

Für Tierhaltungsbetriebe lassen sich Geräte entwickeln, die Wasserverbrauch, Füllstand von Futterbehältern, Umgebungstemperatur und Betriebszustand der Ausrüstung überwachen. Das Auslesen einer Wägezelle am Futtermischwagen, die Anzeige von Rezeptschritten für den Bediener und die Aufzeichnung eines ausgeführten Fütterungszyklus sind eigenständige Projektszenarien. Da mechanische Montage, Bewegung und elektrische Störungen das Wägeergebnis beeinflussen können, wird das Platinendesign gemeinsam mit der Einbausituation an der Maschine betrachtet.

Bei Anwendungen in Getreidesilos, landwirtschaftlichen Lagern und Kühlräumen werden Messstellen, Produktbedingungen und Wartungszugänge festgelegt. Temperatur, Feuchtigkeit und andere mit geeigneten Sensoren erfasste Daten können mit Zeit- und Ortsangaben gespeichert werden. Alarmschwellen, Empfänger und Verzögerungen werden definiert. Wir legen den Leistungsumfang anhand messbarer technischer Funktionen fest, statt aus einem einzelnen Sensor automatisch Aussagen über Verderb, Krankheiten oder Ertrag abzuleiten, die eine landwirtschaftliche Fachbewertung erfordern.

LoRa, 4G, lokale Anzeige und Serversoftware gemeinsam entwickeln

LoRa-basiertes Netzwerk für verteilte feste Sensoren, 4G-Telemetrie für bewegliche Maschinen oder Wi-Fi-Optionen innerhalb der Anlage werden je nach Bedarf verglichen. Geländestruktur, Antennenplatzierung, Betreiberabdeckung, Datenfrequenz und Energie fließen in die gleiche Bewertung ein. Die Aufgaben der kabelgebundenen CAN- oder RS485-Verbindung innerhalb des Geräts und der Internetverbindung sind getrennt. Das Vorhandensein einer Kommunikationstechnologie allein gewährleistet keinen unterbrechungsfreien Datenfluss vom Gerät zum Server.

Die Vor-Ort-Anzeige muss auch bei fehlender Verbindung die notwendigen Betriebsinformationen anzeigen. Auf dem Server wird ein Datenmodell für Geräteidentität, Maschinen- und Feldabgleich, Benutzerberechtigungen, historische Messungen und Ereignisse vorbereitet. Es wird festgelegt, wo die Aufzeichnungen während des Ausfalls gespeichert werden und wie sie bei der Wiederherstellung der Verbindung synchronisiert werden. Wenn der Kunde bereits über Software verfügt, werden API Umfang, Authentifizierung und Dateneigentum geklärt; Der Zugang zu kommerziellen Produzentenplattformen wird ebenfalls gesondert mit Genehmigung und entsprechenden Servicebedingungen geprüft.

Leitfaden zur Sensor- und Kommunikationsauswahl in landwirtschaftlichen IoT-Projekten →

Mechanischer Schutz, Prototypen- und Praxistests

Bei Feldgeräten stehen Sonne, Regen, Kondensation und Wartungszugang im Vordergrund, bei Geräten an Maschinen Vibrationen, Zugbelastungen an Kabeln und Versorgungsschwankungen. Gehäuse, PCB-Befestigung, Sensoranschlüsse und Antennenposition werden gemeinsam ausgelegt. 3D-Prototypen ermöglichen die Prüfung von Montage und Wartungszugang; für die Serienfertigung werden Werkzeug und Fertigungsverfahren gesondert betrachtet. Der gewünschte Schutz gegen Umwelteinflüsse ergibt sich nicht allein aus der Gehäuseauswahl; für das vollständige Gerät ist ein Prüfplan erforderlich.

Für den Pilotversuch werden Szenarien für Referenzmessungen, Verbindungsverlust, Sensorunterbrechung, Stromausfall und Neustart vorbereitet. Die Ergebnisse des Prototyps werden mit Datum, Softwareversion und Hardwarestand dokumentiert. Unterstützung bei PCB-Prototypenfertigung und Bestückung bieten wir ausschließlich für Kundenprojekte an, die VOMRO entwickelt. Auch der Einfluss jahreszeitlicher Bedingungen auf den Pilotzeitplan wird berücksichtigt. So legen wir fest, welche Erkenntnisse aus dem Labortest für die Entscheidung über den Feldeinsatz erforderlich sind.

Vertraulichkeit, Ihre eigene Marke und Dateiübergabe am Projektende

Vor technischen Details arbeiten wir auf Ihren Wunsch hin mit einer Vertraulichkeitsvereinbarung (NDA) zusammen. Im Rahmen des Projekts werden Produktidee, Geschäftsprozesse und Kundendaten evaluiert. Die von uns entwickelten Kundenprojekte bieten wir nicht als Produkt im Verkaufskatalog VOMRO an. Sie können die Zusammenarbeit mit dem Feldproblem beginnen, das Sie lösen möchten, dem vorhandenen Maschinen- oder Anlagenwissen und der erwarteten Nutzung; Nicht alle technischen Entscheidungen müssen im Voraus getroffen werden.

Quellcodes, elektronische Schaltpläne, PCB Designdateien, mechanische CAD Dateien und technische Dokumente, die im Rahmen des Projekts entwickelt wurden, werden am Ende des Projekts geliefert. Die Lieferliste für Kompilierungs- und Programmierschritte, Schnittstellenbeschreibungen, Testprotokolle und Produktionsdateien wird von Anfang an festgelegt. Bibliotheken, Protokollstapel und Herstellerdokumentationen von Drittanbietern unterliegen ihren eigenen Lizenzbedingungen; Es wird nicht davon ausgegangen, dass ihre Rechte vorbehaltlos übertragen werden. Dadurch entsteht ein nutzbares und nachvollziehbares Projektpaket für das eigene Team des Kunden.