Die Gelbschale wird digital: Mit der „Magic Trap“ sorgt das Innovation Lab der Bayer AG für eine effiziente Schädlingserfassung im Rapsfeld. Bild: Bayer AG

Was haben der Rapsstängelrüssler, der Rapserdfloh oder der Kohltriebrüssler mit ausgeklügelten Computer-Algorithmen, gelben Schalen, Kameras und Mobilfunk zu tun? Es geht um die Landwirtschaft: Intelligente Software in Verbindung mit einer smarten Gelbfalle sollen helfen, Felder effizienter zu überwachen und den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln nachhaltiger zu gestalten. In einem Modellprojekt mit dem Crop Protection Innovation Lab der Bayer AG liefert 1NCE weltweite mobile Konnektivität für die automatische Schädlingserfassung auf Rapsfeldern.

Zu viel, zu wenig, das falsche Mittel zur falschen Zeit: All das hat unmittelbare Auswirkungen auf die Umwelt, den Ertrag und Kosten für den Landwirt. Mit modernen IoT Technologien lassen sich schwierige Entscheidungsprozesse im Pflanzenschutz weiter optimieren.

Im Rapsanbau hat sich seit Jahren der Einsatz so genannter Gelbschalen auf den Feldern etabliert. Sie dienen zur Ermittlung und Zählung von Schadinsekten und helfen so, mittels einer Betrachtung der Schadschwelle über den Einsatz von Pflanzenschutzmitteln zu entscheiden. Mit modernen IoT Technologien können diese Auswertungsprozesse weiter optimiert werden. Dazu entwickelte man im Bayer Innovation Lab die „MagicTrap“.

Der Einsatz von smarten Gelbfallen im Rapsanbau

Der Einsatz von Gelbschalen im Rapsanbau ist eine erprobte Methode. Dabei wird pro Feld mindestens eine Falle platziert. Die gelbe Farbe der Schale imitiert die Rapsblüte und lockt so potenzielle Schädlinge an. In der Gelbfalle befindet sich lediglich Wasser mit etwas Spülmittel versetzt, um die Oberflächenspannung zu brechen. Schädlinge, die nun die Schale anfliegen, versinken im Wasser und können so gezählt werden. Auf der Schale befindet sich ein Gitter um Nützlinge wie Bienen oder Hummeln zu schützen. Je nach Befall können Landwirte nun entscheiden, ob und wieviel Pflanzenschutzmittel nötig sind.

Manuelle Auswertung vs. Remote Monitoring

Um effektiv zu sein, müssen die Gelbfallen regelmäßig ausgewertet werden. Nur so kann der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln zeitnah und angepasst erfolgen. Die Auswertung ist jedoch mit viel manuellem Aufwand verbunden. Bei guter Wetterlage muss jede Falle in jedem Feld täglich aufgesucht, ausgewertet und falls nötig, auch gereinigt werden. Daher wird die Anzahl an Gelbschalen oft auf ein Minimum reduziert, um den Aufwand in Grenzen zu halten. Doch weniger Fallen bedeuten auch eine ungenauere Schädlingserfassung.

Das Crop Protection Innovation Lab von Bayer hat nun eine Art „smarte Gelbschale“ entwickelt, die „MagicTrap“. Eine völlig neu designte Gelbschale, die mit einer Kamera und einem Minicomputer ausgestattet ist, der in regelmäßigen Abständen das Innere der Gelbschale abfotografiert und den Inhalt automatisch auswertet. Die Ergebnisse werden den Landwirten umgehend an die „MagicScout“ App übermittelt. Das spart unnötige Anfahrten und Kontrollgänge.

Magic Trap wertet Schädlingsbefall bereits vor Ort aus

Die MagicTrap wird über ein Solarpanel auf der Oberseite und integriertem Akku mit Strom versorgt. Die meiste Zeit befindet sich das Gerät im „Deep Sleep“ Modus, verbraucht dabei also keine oder nur minimal Energie. Nur einmal am Tag wird der Minicomputer der Gelbschale mit aktuellen Wetterdaten von einem Zentralrechner aus versorgt.

Automatische Schädlingserfassung mit weltweiter Konnektivität. Die „MagicScout“ App wertet den Befall über einen Algorithmus bereits vor Ort aus. Bild: Bayer AG

Stimmt die Wetterlage und ist mit verstärktem Insektenflug zu rechnen, schießt die Kamera ein oder mehrere Fotos am Tag vom Inhalt der smarten Gelbfalle. Ein Algorithmus wertet dabei bereits vor Ort bereits die Bilddaten aus und übernimmt so eine Vorqualifizierung. So wird etwa die Anzahl der gefangenen Insekten, als auch deren Art bestimmt. Die ermittelten Daten landen dann zusammen mit einer komprimierten Version des Bildes in „MagicScout“, eine App, die Landwirte über die aktuellen Schädlingsdaten informiert. Hier kann auch eingesehen werden, ob eine manuelle Reinigung der Schale notwendig geworden ist. Darüber hinaus ist die App auch geeignet, um Unkräuer und Pflanzenkrankheiten zu erkennen.

Smarte Gelbfalle: Der ideale Use-Case für globale mobile IoT Konnektivität

Die Gelbschalen sollen weltweit eingesetzt werden. Marktstart ist Deutschland, im Laufe des Jahres kommen dann weitere Ländern Europas hinzu und später stehen auch Asien sowie Nord- und Südamerika auf dem Plan. Je nach Jahreszeit und Wachstumsphase kommen die Gelbschalen dabei nicht ganzjährig, sondern nur zu bestimmten Zeiten zum Einsatz. In Europa vor allem im Frühjahr bis zur Rapsernte, aber auch noch einmal im Spätsommer und Herbst, wenn der neue Raps gesät wird. Die übrige Zeit verbringen die Schalen im Lager.

Der Einsatz muss für die Landwirte so einfach wie möglich sein. Auspacken, aufstellen, QR-Scannen, loslegen. Integrierte Konnektivität ist daher eine Grundvoraussetzung. Alternative Funktechnologien wie LoRA oder SigFox, die zusätzlich noch die Errichtung und den Betrieb lokaler Netz-Infrastrukturen voraussetzen, scheiden vor allem in Europa aus. Das ist zu kompliziert und macht den Einsatz am Ende zu teuer.

Mobilfunk ist die einzige global verfügbare und standardisierte Funktechnologie, die über weite Strecken zuverlässige und sichere Konnektivität verspricht.

Flexibler Einsatz erfordert ein flexibles Produkt

Das Innovation Lab von Bayer entschied sich bei der Wahl des Anbieters für 1NCE und über eine fest in der Hardware verbaute eSIM. Gerade im Außeneinsatz erweist sich die eSIM als besonders robust. Aber es gab bei der Auswahl des Providers noch weitere wichtige Punkte.

Fabian Born, Produktmanager bei Bayer erinnert sich: „Für unser Projekt benötigen wir ein mobiles Angebot ohne komplizierte und lange Vertragslaufzeiten oder Volumenverträge. Die Gelbschalen befinden sich nur saisonal im Einsatz, da ist ein Vertrag mit monatlichen Kosten kontraproduktiv. Auch können wir im Vorfeld nicht genau sagen, wieviel Datenvolumen jedes Gerät wirklich benötigen wird.“

Die Lebensdauer der smarten Gelbfalle ist auf mindestens fünf Jahre kalkuliert. 1NCE deckt die Kosten für die Kommunikation über den gesamten Lebenszyklus des Gerätes mit einer kleinen Einmalzahlung bereits komplett ab, weltweit in über 110 Ländern und ohne Zusatzgebühren .

„Wir haben unsere Magic Trap so konzipiert, dass sie die Fotos komprimiert überträgt. Die Software wertet den Schädlingsbefall bereits vor Ort aus, das Foto dient dabei nur zu Kontrollzwecken und zur Verbesserung des Algorithmus“, ergänzt Born.

Die Gelbschalen sollen künftig weltweit eingesetzt werden „Mit 1NCE haben wir überall die notwendige Konnektivität, ohne dass zusätzliche Roaminggebühren anfallen.“, so Born.

Als weiteren Pluspunkt nennt er die 1NCE API und das Portal, die die Einbindung der Geräteverwaltung in die eigenen Systeme sehr einfach ermöglicht.

Einstiegshürden für mobile Konnektivität senken

Das Gelbschalenprojekt von BAYER ist ein Paradebeispiel dafür, warum Mobilfunkanbieter umdenken müssen. „Klassische Preismodelle mit Vertragslaufzeiten, Volumentarifen oder selbst mit Pauschalpreisen von nur rund 10 Euro pro Jahr sind Showstopper, wenn es um die Entwicklung mobiler IoT-Lösungen geht“, sagt auch 1NCE CEO Alexander P. Sator. „Wer heute smarte Produkte entwickelt kann nicht exakt voraussagen, wann und wo Kunden die Lösung einsetzen oder wieviel Daten sie am Ende wirklich verbrauchen.  Auch Produkte, bei denen sich die Endkunden selbst um Konnektivität kümmern müssen, sind zum Scheitern verurteilt. Man könnte genauso gut Autos ohne Reifen verkaufen. Kurzum: Es geht darum, die Einstiegshürden zu senken.“

Der Ansicht ist auch Matt Hatton, Gründer des auf IoT spezialisierten Marktforschungsunternehmen Transforma Insights „Niedrigere Preise werden zu einer viel höheren Akzeptanz führen und neue Möglichkeiten eröffnen , einschließlich der Verringerung des Marktanteils, der derzeit von Technologien mit kurzer Reichweite beherrscht wird.“

Auf Skalierbarkeit kommt es an

Konnektivität zum günstigen Preis ist aber nicht das Einzige, was notwendig ist, um smarte IoT Projekte zum Erfolg zu führen. Ein weiterer wichtiger Faktor ist Skalierbarkeit. Viele IoT Projekte scheitern, weil sich die Umsetzung im Entwicklungsverlauf als zu kompliziert und langwierig herausstellt. Für ein erfolgreiches Go-To-Market gehören u.a. ein effizientes Geräte-Onboarding und -Management, die einfache Cloudintegration sowie die globale Verfügbarkeit über sämtliche Mobilfunktechnologien.

1NCE unterstützt Unternehmen hier mit zahlreichen Tools, die es kostenlos zur Konnektivität dazu gibt. Wer mit Amazon Web Services (AWS) arbeitet, profitiert durch eine automatische Geräteidentifikation über die SIM-Karte (SIM-as-an-Identity), die Optimierung der Datenübertragung mittels „Data Broker“. Dieser trägt dazu bei, die Batterielaufzeiten von Geräten zu maximieren, indem das Datenvolumen bei der Übertragung mit schlanken Protokollen auf ein Minimum reduziert wird. Die Rules-Engine wiederum unterstützt bei der automatisierten Steuerung und Konfiguration von IoT Geräten. Last but not least hilft das 1NCE SDK mittels fertiger Blaupausen bei der Gerätekonfiguration.

Einfachheit: Was für Endkunden gilt, gilt auch für die IoT Entwicklung

QR-Code einscannen und loslegen: Die Einfachheit, die Endkunden von der MagicTrap verlangen, benötigt Bayer auch bei der Implementierung weltweiter Konnektivität. Bild: Bayer AG

Bei der Entwicklung der „MagicTrap“ war es für das Innovation Lab der Bayer AG besonders wichtig, dass sich das Produkt möglichst schnell und einfach aktivieren lässt. Die Landwirte stellen die Falle auf, scannen den QR Code des Gerätes und können es sofort über die MagicScout App nutzen. „So einfach wie das Gerät für unsere Endkunden nutzbar sein muss, benötigen wir als Entwickler die einfache Implementierung weltweiter Konnektivität“, so Fabian Born. „1NCE hat sich für unser Projekt als idealer Anbieter erwiesen.“