Schlussbericht - Cleaner Production Germany

Schlussbericht
KMU-innovativ Verbundprojekt: Entwicklung neuer Lösungen für wasser- und
energieeffiziente Bewässerungstechnik zur Mikroarealbewirtschaftung (micro
precision farmin) für KMU’s (kleinbäuerliche Betriebe) insbesondere in ariden
Gebieten, Teilprojekt 3
Förderkennzeichen:
02WQ1122
Ausführende Stelle:
AER – Allround Elektroservice Renger
Projektleiter:
Stefan Renger
Projektlaufzeit:
01.05.2010 – 31.10.2012
Das diesem Bericht zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 02WQ1122
gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.
Ellefeld, den 21.05.2013
Ort, Datum
Unterschrift Projektleiter
Schlussbericht zu Nr. 8.2
I.
Kurze Darstellung zu
1. Aufgabenstellung
Im Gesamtprojekt „Entwicklung neuer Lösungen für wasser- und energieeffiziente
Bewässerungstechnik zur Mikroarealbewirtschaftung für KMU’s, insbesondere in ariden Gebieten“ d.h. Möglichkeiten zu finden, um in den trockenen Gebieten der Erde, insbesondere in den
Entwicklungsländern – hier in Ägypten – die Landwirtschaft zu stärken, indem durch einen effizienten
Umgang mit der knappen Ressource Wasser der Anbau von Nahrungsmitteln gerade in
kleinbäuerlichen Betrieben unterstützt wird, war Aufgabenstellung für AER – Arbeitspaket 2
„Innovative optische Verfahren zur Erfassung der Wasserversorgung und Bioaktivität“ und darüber
hinaus Zusammenarbeit mit Partnern in Aktivitäten anderer Arbeitspakete.
Dazu ist es erforderlich, beim Anbau zu erkennen, ob und wann Wasser- sowie Nährstoffgaben nötig
sind. Zuständigkeit für dieses Teilprojekt wurde an AER übertragen. Hierzu gehört,
-
-
-
dass technische Grundlagen für die optische Erfassung von Bilddaten der Versuchsfläche in
Multispektralqualität geschaffen werden;
aussagekräftiges Bild- und Zeitraffermaterial mit Hilfe von digitaler Bildauswertung zu erstellen;
Korrektur der perspektivischen Verzerrung; Kalibrierung von Messdaten; Verknüpfung von
Optik und Bewertungsparametern;
abzusichern,
dass
die
Aufnahmen
kontinuierlich
erfolgen
und
eine
Datenübertragungsmöglichkeit bzw. –Archivierung als Grundlage für Interpretation und
Auswertung geschaffen wird;
durch Erprobung unter den lokalen klimatischen Bedingungen Erkenntnisse zu gewinnen über
die Funktionstüchtigkeit und das Zusammenspiel der einzelnen innovativen SystemKomponenten wie Solarmodule, Pumpe, Sensoren zur Erkennung und Weitergabe von
Wetterdaten, Kamera, Steuerventile
2. Voraussetzungen, unter denen der FE-Auftrag durchgeführt wurde
Voraussetzung für das angestrebte Ergebnis war die Zusammenarbeit mit den Projektpartnern, die
jeweils ihrem eigenen Arbeitsbereich im Gesamtprojekt nachzukommen hatten. Hierbei war vordergründig, Zwischenziele gemeinsam zu erreichen, so dass insbesondere zu Reiseterminen
Erprobungsphasen effizient genutzt werden konnten. Sehr wichtig war natürlich das entsprechende
Versuchsgelände unter den zu untersuchenden Klimabedingungen und dessen Lage, um in relativ
kurzer Zeit Wasser anbinden zu können. Für die Aufgaben und deren Vorbereitung vor Ort waren die
Projektpartner in Kalabsha unerlässlich.
3. Planung und Ablauf des Auftrags
Bereits zum Zeitpunkt der Antragstellung wurden genaue Vorstellungen definiert, wie der Ablauf
insgesamt aussehen soll, auf welche Fragen bis wann Lösungen zu finden sind, um zu ermöglichen,
dass die Ergebnisse, die die Projektteilnehmer erzielen, gut ineinandergreifen, so dass die Aufgaben
effektiv bearbeitet und die Beiträge der einzelnen Partner gezielt zusammengeführt werden können.
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Zwischenzeitliche Abstimmung über den Fortgang und eventuelle Änderungen durch neue
Erkenntnisse, wie auch Vorversuche hier in Deutschland wurden verlässlich durchgeführt.
Durch die politischen Veränderungen und Unruhen in Ägypten wurde ein Bereisen und Bearbeiten
des Gebietes im Jahr 2012 unmöglich, so dass viele Aufgaben, soweit möglich, nach Deutschland
verlegt wurden. Hier konnten Weiterentwicklungen getätigt werden, wobei die Probeläufe in
unseren Breiten natürlich unter völlig anderen klimatischen Bedingungen stattfanden und daher
Ergebnisse, die die ariden Gebiete betreffen, nicht zu 100% exakt benannt werden können.
Weiterhin konnten Fehler und Ausfälle bei den vor Ort laufenden Versuchen zum Ende des Projektes
hin nicht mehr von uns persönlich behoben werden, was teilweise zu Fehlern und Ausfällen in der
Datenaufnahme und -übertragung führte. Trotzdem sind Rückschlüsse durch Erfahrungskopplung zu
den Erkenntnissen der ersten beiden Jahre des Projektes zu ziehen.
4. Wiss. u. techn. Stand, an den angeknüpft wurde, insbesondere
a. Angabe bekannter Konstruktionen, Verfahren, Schutzrechte, die für die
Durchführung des FE-Auftrags benutzt wurden
Einige wichtige Teile, die auf dem Markt vorhanden waren und für die Entwicklung des
Kamerasystems genutzt wurden:
- Aluminium-Kurbelmast GEROH
- Peltierelement 3504
- USB-Zeitrafferkamera
- MMS-fähige Überwachungskamera infrarot
- Heliopanfilter 4407
- Magnetventile
- Wasserkühlung Fujitsu-Siemens
- Wetterstation (ELV)
- Digitale Füllstandsanzeige LX-Net
b. Angabe der verwendeten Fachliteratur sowie der benutzten Informationsund Dokumentationsdienste
Folgende Bücher dienten als Nachschlagewerke für technische Zusammenhänge, die als solche nur
indirekt als Grundlagen bzw. Anschub für Innovationen gebraucht wurden, weshalb keine
spezifischen Angaben im Text möglich waren:
- Kommunikationstechnik-Fibel – Patrick Schnabel - ISBN: 978-3833005671 - 3. Auflage 10/2011
- Automatisieren mit SPS – Günther Wellenreuther, Dieter Zastrow – Viewegs Fachbücher der
Technik
- Tabellenbuch der Informations- und Kommunikationstechnik – Friedrich – Ferd. Dümmlers
Verlag, Bonn
5. Zusammenarbeit mit anderen Stellen
Die Zusammenarbeit bezog sich vordergründig auf die am Projekt teilhabenden Stellen. Externe
Verknüpfungen ergaben sich im Bereich der SPS-Steuerungen bei der Schaltschrankausstattung
sowie bei der Fertigung der Wasserverteileranlage mit Ansteuerung und Niveauregelung über
Magnetventile für die Anbindung an den SPS-Steuerschrank.
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II. Eingehende Darstellung
1. der Verwendung der Zuwendung und des erzielten Ergebnisses im Einzelnen, mit
Gegenüberstellung der vorgegebenen Ziele,
Nach eingehender Planung und fachlichen Recherchen im April/Mai 2010 begann die Entwicklung
eines optischen Systems für die Erfassung von Wasserverteilungsphänomenen in Wüstenregionen.
Schaltschrankinstallation und -programmierung gehörte zu den ersten Schritten. Nach einer ersten
Informationsreise in das Wüstengebiet von Kalabsha/Ägypten im Juni 2010 wurden weitere
technische Vorbereitungen für Aufbau und Inbetriebnahme von NIR-Kamera, Klimastation,
Wasserverbrauchs- und Wasserstandsmessgerät im September getroffen. Zu diesem Zeitpunkt
erfolgte auch eine Erstbepflanzung des Ackers.
1.1. Ergebnisse der Lösung einer stationären Kameraplattform für micro precision farming
Zum Aufstellen der Kamera war ursprünglich ein 10m hoher Y-Pylon geplant, der aus verschiedenen
Gründen jedoch durch einen speziellen, 6m hohen Teleskopmast ersetzt wurde. Einstellungs- und
Wartungsarbeiten sind auf diese Weise viel besser und flexibler auf einer Minimalhöhe von ca. 1,30m
zu handhaben. (Der Pylon müsste zu diesem Zweck mit viel Aufwand umgelegt werden.) Dieser Mast
besteht aus fünf Rohren mit verschiedenen Durchmessern, die teleskopartig ineinander laufen. Die
Rohre werden in Kunsstoffführungen geführt und durch Drahtseile, die über Seilrollen laufen,
bewegt. Das Standrohr ist mit einem Vierkantdorn versehen, der den Mast bei abgesetztem Aufbau
im Mastfuß fixiert. Zur Abspannung ist am Standrohr und am Rohr 3 je ein Abspannring montiert.
Rohr 4 ist mit einer Mastkopfklemme zur Aufnahme der Kameraplattform versehen. Das Getriebe
incl. Seiltrommel ist am Standrohr angeflanscht. Durch Betätigung der Sicherheitshandkurbel (mit
Sperrklinke) fahren die Rohre gleichmäßig und stufenlos aus. Zur Sicherung in dem stark
windgefährdeten Wüstengebiet wurden Betonfundamente gegossen. Allerdings wären für diesen
Mast nicht zwingend Fundamente nötig, wie für den zuerst geplanten Pylon. Somit ist es auch
leichter, den Standort zu wechseln.
Kameraplattform
mit Wasserkühlung
Teleskopmast
Kühlwasserleitungen
Datenleitungen
Spannungsversorgungsleitungen
Abspannseile
Sicherheits
kurbel
Durch diese Änderung wurde es nun möglich, Kameraaufnahmen aus verschiedenen Höhen
auszulösen, was die Erkenntnis brachte, dass bei ausreichender Bildauflösung für kleinere Flächen bis
30m Länge bereits aus niedrigerer Höhe entzerrbare, aussagekräftige Fotos entstehen.
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1.2. Ergebnisse der Kamerasystementwicklung Variante 1 und erster Versuche der
Datenfernübertragung
Das bereits im September 2010 zum Einsatz gebrachte Kamerasystem wurde in einen thermischen
Schutzkasten eingebaut. Zu diesem System gehören:
- eine Normalbildkamera
- eine Kamera für infrarotnahe Aufnahmen
- drei Peltier-Elemente zur Kühlung der Geräte
- Wasser-Kühlrippen hinter den Kameras
- ein kleiner Host-PC mit Touchscreen zum Sammeln und Speichern der Daten sowie zur
Kamerasteuerung
- ein HUB
- zusätzliche Abdeckung am Kasten als Sonnenschutz mit Zwischenbelüftung
Zusätzliche Abdeckung
Normalbildkamera
Kamera infrarotnah
HUB
Peltier-Element
PC
Wasserschläuche
Stromversorgung
Die Kameras lieferten gut verwertbares Bildmaterial. Über den Host-PC lässt sich genau vorgeben, zu
welchem Zeitpunkt und in welchen Abständen Aufnahmen erfolgen sollen. Dort erfolgte auch die
Speicherung der Daten. Eine Weitergabe nach Deutschland war zu diesem Zeitpunkt nicht wie
geplant möglich, da das vorhandene ägyptische Mobilfunknetz zu schwach war. Feldmessungen
ergaben zu schwache Funkfeldstärken für den Datentransport. Übertragungsversuche von anderen
Standorten aus, wie z.B. aus der Höhe des Kameramastes, brachten keine Empfangsverbesserungen.
So wurde ein zusätzlicher Datenstick angebracht, der zur Datensicherung diente und von den
Projektteilnehmern vor Ort ausgelesen wurde, um die Daten von Kairo aus nach Deutschland zu
senden.
1.3. Ergebnisse der Kamerasystementwicklung Variante 2, autarker Stromversorgung und GSMDatenübertragung
Durch die inzwischen durchgeführten Versuche kamen wir zu neuen Erkenntnissen über die
thermischen Schwankungen, die insbesondere bei der Gerätezusammenstellung sowie für deren
Stationierung und die zu entwickelnde Temperaturstabilisierungs- oder Belüftungsmaßnahmen eine
große Rolle spielten. Diese Thematik erwies sich als schwieriger, als zunächst angenommen, zumal es
äußerst wichtig ist, dass die Kühlung dauerhaft stabil funktioniert. Die vom Wasserdruck in den
Versorgungsleitungen abhängige Wasserkühlung versagte als erste, da kein konstanter Wasserdruck
in den Rohrleitungen garantiert werden konnte. Die aufgestellten Solar-Panels dienten der zentralen
Stromversorgung der gesamten Technik. Als es hier zu einem kurzzeitigen Ausfall kam, fiel auch die
Kühlung im Kamerasystem endgültig aus, wodurch insbesondere die Kameras Schaden nahmen.
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Im Laufe des Projektes wurde deshalb nach neuen Möglichkeiten gesucht, diesem System mehr
Stabilität zu verleihen.
Durch den Abbruch der Feldversuche und die dadurch frei werdende Forschungskapazität war es
möglich, nochmals eine völlig neue Variante eines Kamerasystems zu entwerfen. Eine spezielle
Luftkühlung für neue, temperatur- und wetterfestere Kameras (die auch den auftretenden hohen
Temperaturunterschieden
in
Wüsten
standhalten)
wurde
entwickelt
(sh.
Bild
Lüfter/Luftströmungskanäle). Das Gehäuse sollte wegfallen, weil hierdurch in der ersten Version trotz
erreichten Sonnenschutzes und Kühlung im Inneren eine gewisse Stauwärme nicht zu verhindern
war. Wichtig war jetzt, dass der Anlage stetig Energie zur Kühlung zur Verfügung steht, indem man
sich von der zentralen Stromversorgung unabhängig macht. Mit der Konstruktion eines Solardachs
eigens für das Kamerasystem wurde diesem Anliegen Rechnung getragen. Für jede Kamera wurde ein
eigener Lüfter eingebaut. Die speziell konstruierte „Ummantelung“ von Lüfter und Kamera bildet
einen Kanal, sorgt für einen gezielten Luftstrom und gewährleistet somit eine weitaus größere
Kühlerquerschnittsfläche.
Bei Sonneneinstrahlung wird nun über das Solarpanel Energie für die Kühlung erzeugt, welche einen
unten eingebauten Kühllüfter antreibt. Gleichzeitig spendet das leicht nach Süden ausgerichtete
Dach der Kamera Schatten, wobei der Abstand zu den Kameras für eine gute Durchlüftung sorgt. Das
System wurde mit einem licht- und wärmereflektierenden Anstrich versehen, welcher ebenfalls für
eine Temperaturverringerung sorgt.
Durch diese Neu- bzw. Weiterentwicklung konnten weiterhin neue Erkenntnisse über die
Funktionstüchtigkeit und Vernetzbarkeit verschiedenster Sensoren und Aktoren unter den lokalen
klimatischen Bedingungen gewonnen und umgesetzt werden.
Die Stromversorgung der Kameras übernehmen hochtemperaturbeständige Langzeitbatterien, die
jährlich nur einmal gewechselt werden müssen. Die vorher eingesetzten Netzteile wurden damit
abgelöst. Die durch die Transformierung entstehende Eigenwärme und die Wärme der
Sonneneinstrahlung hatte diese zerstört. Gleichzeitig wurde auch hier eine dezentrale
Energieversorgung ermöglicht.
Im Gegensatz zu dem Konzept mit zwei Kameras bei Variante 1 übernimmt im neuen System eine
dritte Kamera die Aufgabe der Speicherung und Übertragung von Bilddokumenten wie auch die
Steuerung über einen eingebauten Chip, so dass sich ein extra Computer erübrigt. Der Vorteil dieser
Anordnung ist, dass die beiden äußeren Kameras zwar niedrigere Bildauflösungen, aber dafür höhere
Empfindlichkeiten in den jeweiligen Spektralbereichen bieten. Durch Kombination ausgewählter
Bildsequenzen aus diesen beiden Kameras mit den Bildern der höher auflösenden mittleren Kamera
werden dadurch mit relativ geringem Aufwand sehr aussagekräftige Daten gewonnen.
Infrarot-Aufnahme des Versuchsfeldes
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Normal-Aufnahme des Versuchsfeldes
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Nachdem im 2. Halbjahr 2011, bedingt durch den Netzausbau in dieser ägyptischen Region, eine
größere Feldstärke zur Verfügung stand, konnte die Datenübertragung probeweise über GSM
beginnen. Das GSM-Netz ist ein Standard für volldigitale Mobilfunknetze, das mittlerweile mit
Möglichkeiten zur paketorientierten Datenübertragung, z.B. via GPRS erweitert wurde und von fast
allen Mobilfunknetzen unterstützt wird. Durch die „Paketübertragung“ wird – anders als bei GSMSprachverbindungen – der Funkkanal nicht dauerhaft besetzt.
Durch gezielten Einbau und Verknüpfung der Kameras mit den Aufnahme-, Speicher- und
Übertragungschips bietet diese GSM-Übertragung dem neuen Kamerasystem die Möglichkeit, aus
der Ferne Verbraucher wie Pumpen und Ventile ein- und auszuschalten sowie Alarme (via SMS) zu
übermitteln. Dabei kann die Übertragung von Schalt- und Alarmmeldungen per SMS über jedes SMSfähige Handy oder über Sprachanruf erfolgen.
Der auf der Zentralkamera implementierte Webserver erlaubt darüber hinaus den direkten
Internetzugriff per Standard-Webbrowser (von PC oder internetfähigem Handy aus). Somit lassen
sich sehr einfach die in nutzerfreundliche, lesefähige Dateiformate umgewandelten Datenpakete
vom Empfänger auslesen.
Die Zentralkamera liefert die Grobauflösung des Bildes und im Störungsfall sogar das
Letztzustandsfoto. Die beiden äußeren Kameras wurden so modifiziert, dass zum einen ein
infrarotnahes Bild aufgenommen wird und zum anderen eine Normalaufnahme mit vorgelagertem
Schwarzlichtfilter ausgelöst wird, welche das gesamte Farbspektrum abdeckt. Dazu wurde der auf
dem Kamerachip aufgesetzte Filter entfernt. Durch weitere Bearbeitung des Bildmaterials ist eine
genaue Analyse der biochemischen Situation des Pflanzenmaterials möglich.
In unserem Falle - für diese Art der Übertragung – ist das vorhandene Mobilfunknetz zu instabil, so
dass es noch immer zu Ausfällen kommt.
Zusätzlich eingebaute Datenträger speichern die Daten in der Kamera, um eine Sicherstellung bei
derartigen Funkausfällen zu erreichen. Probeläufe in Deutschland sowie von Kairo aus weisen eine
einwandfreie Funktionalität in guter Qualität auf, was zeigt, dass entsprechend der Aufgabenstellung,
kontinuierlich Bild- und Zeitraffermaterial zu erstellen und zu übertragen bzw. zu archivieren, eine
Lösung erreicht wurde.
GSM-Antenne
Solardach
Lüfter
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Lüftungskanäle
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Die
Entwicklung
einer
autarken
Stromversorgung für die gesamte Anlage
über Solar-Panels ist als abgeschlossen zu
betrachten. Auch hier ging es u.a. darum, mit
Temperaturspitzen von ca. 50-60 °C und
großen Temperaturgefällen in der Nacht
zurecht zu kommen. Mit zusätzlichen Lüftern
in der Batteriekammer wurde dem Rechnung
getragen.
Sicherungen
Netzteile
HUB
„Behausung“ für Schaltschrank
Klimastation
Füllstandsanzeige
HOST-PC
Im Schaltschrank wurden Host-Computer, Klimastation, Schaltuhren, digitale Füllstandsanzeige für
Wassertanks, Netzteile und HUB vernetzt. Eine Wasserkühlung sorgt für gemäßigte, der Technik
zuträgliche Temperaturen. Zum Schutz vor der Sonneneinstrahlung wurde der Schaltschrank mit
einem größeren Gehäuse umbaut. Auch die Klimastation wurde mit einer separaten Wasserkühlung
versehen. Dort kommen alle Daten der einzelnen Sensoren an, wie Lufttemperatur, Bodenfeuchte,
Wassertemperatur in den Behältern, Stärke der Sonneneinstrahlung, Windstärke und eventuelle
Niederschläge. Ein zusätzlicher Sensor registriert die Temperatur im Schaltschrank. Die Schaltuhren
steuern die einzelnen Bewässerungszweige – je nach Wasserbedarf. Die digitale Füllstandsanzeige
gibt Aufschluss über den Wasserstand in den Behältern. Hier ist noch Platz für drei weitere Module
für den Fall einer Gebietserweiterung und damit eines erhöhten Wasserbedarfs. Bei Bedarf kann
über diese Füllstandsmessung eine Wasserpumpe in Betrieb gesetzt werden, um die Behälter wieder
aufzufüllen. Der tägliche Wasserverbrauch wird von der digitalen Füllstandssonde
im
Vorratsbehälter überwacht und der Wert als Datei ausgegeben. Der Einsatz dieser Sonde wurde
notwendig, weil für eine so extrem langsame Fließgeschwindigkeit des Wassers herkömmliche
Wasseruhren ungeeignet sind.
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Für die Datenübertragung und Steuerung wurde eine spezielle Steuerplatine mit schnellem Host-PC
und entsprechendem Speicherplatz entwickelt. Dort werden die Datenpakete – geordnet nach Bild-,
Klima- und Füllstandsdaten - gespeichert und paketweise versendet. In Deutschland sollten sämtliche
Daten gesichert und ausgewertet werden. Für eine zusätzliche Datensicherung wurde ein extra
Datenstick integriert.
Durch die verknüpfte Datenübertragung sind wahlweise in sehr kurzen Abständen oder stündliche
oder taggenaue Daten parallel zu Klimadaten und Bildaufnahmen wie auch
Durchschnittsverbrauchsmengen zu erfassen, was wiederum einer genauen Analyse in dem
Bestreben nach einer wassereffizienten Bewässerungsvariante zugute kommt. Ebenso lassen sich
Rückschlüsse ziehen auf den Verbrauch je nach Entwicklungsstadium der Pflanzen.
Wasserbehälter, umgeben von Matten
zum Wärmeschutz
Nachdem eine Registrierung und Auswertung der von den Sensoren eingehenden Daten positiv
getestet wurden, ist es auch möglich, über Handy oder PC gezielte Mechanismen auszulösen bzw.
eine Automatisierung nach der Formel „Wenn;Dann“ zu hinterlegen. Zu diesem Zweck werden
entsprechend der jeweiligen Umstände und Erfordernisse weitere Geräte ins System integriert,
welche die entsprechenden Aktionen ausführen.
Aufgrund der Schwierigkeiten das Gebiet zu bereisen, wurde die Projektlaufzeit verlängert, um zu
einem späteren Zeitpunkt die Arbeiten ungehindert fortzusetzen. Dazu kam es allerdings nicht. Das
Bestreben, die Versuche in ein anderes, leichter zugängliches Gebiet zu verlegen, erwies sich als nicht
umsetzbar. Auch aus Gründen, die bereits während der ersten Vegetationsperiode festgestellten
fortgeschrittenen Bodenversalzung waren sinnvolle Versuche zur optischen Analyse und
Bewertungsparametern der Bioaktivität und Blatttemperatur in Abhängigkeit von den
Bewässerungsgaben nicht mehr möglich. Die Feldversuche mussten abgebrochen werden. Weitere
Versuche liefen in Deutschland, GSM-Tests auf anderen Reisen in Kairo.
Insgesamt kann der Abschluss des Projektes trotzdem unter den gegebenen Umständen als sehr
positiv betrachtet werden. Die bisher gewonnenen Erkenntnisse, unter Einbeziehung aufwändiger,
intensiver fachlicher Recherchen, und die guten Ergebnisse der Tests mit den Kameras rechtfertigen
die Investitionen in Form von Material und Zeit. Sie bilden eine gute Grundlage für innovative
optische Verfahren zur Erfassung der Wasserversorgung und Bioaktivität in ariden Gebieten und
sollten weiterverfolgt werden.
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2. der wichtigsten Positionen des zahlenmäßigen Nachweises
Der entscheidende Aufwand für dieses Projekt lag in den Personalkosten. Recherchen zu den evtl.
vorhandenen Möglichkeiten und zu den für unseren speziellen Zweck einsetzbaren Mitteln sowie
eigene Entwicklungen unter Einbeziehung von Fachwissen aus firmeninternen und angrenzenden
Bereichen erfordern längere Forschungstätigkeiten. Erkenntnisse aus Vorversuchen mussten
weiterentwickelt oder verändert werden, um zu einem optimalen Ergebnis zu kommen. Auch bei
Dokumentations- und Abrechnungsaufgaben spielt der Zeitfaktor eine große Rolle. Ein Teil der
Mittel, die insbesondere für weitere Reisen im Jahr 2012 vorgesehen waren, wurden für eine
Neuentwicklung des Kamerasystems genutzt, was sich im Nachhinein als gewinnbringender Umstand
erwies. Ansonsten konnte ein Teil der Gemeinkosten in die Materialbeschaffung einfließen.
3. der Notwendigkeit und Angemessenheit der geleisteten Arbeit
Es hat sich gezeigt, dass für die in Punkt 1. Beschriebenen Überlegungen, Nachforschungen,
Marktrecherchen und Entwicklungen/Probeläufe notwendig waren, um die gesetzten Ziele Schritt für
Schritt zu erreichen. Erweiterung und neue Erkenntnisse im Bereich des eigenen Fachwissens als sich
ergebende Vorbedingung, um das Projekt voran zu bringen, waren ebenso erforderlich wie die
Umsetzung in die Technik, welche schlussendlich das angestrebte Ergebnis bringen und zugleich den
finanziellen Aufwand für potentielle Nutzer in den armen Regionen der Erde in einem
erschwinglichen bzw. günstigen Rahmen halten sollte.
4. des voraussichtlichen Nutzens, insbesondere der Verwertbarkeit des Ergebnisses
im Sinne des fortgeschriebenen Verwertungsplanes
Die Nachfrage nach Automatisierung und Kontroll-/Überwachungsmöglichkeiten, ob in Industrie und
Gewerbe oder in kleineren, privaten Bereichen, steigt ständig. Gefragt ist dies auch zu
kostengünstigen Konditionen, was insbesondere auch den Energieverbrauch betrifft. So wird ein
autarkes System unter Einbeziehung von Sonnenenergie zunehmend interessant, unabhängig davon,
ob es sich um Standorte im In- oder Ausland handelt.
Gut verwertbar ist das Gesamtsystem zunächst in Deutschland/Europa – in den heißen Gebieten der
Erde sollte an die begonnenen, vielversprechenden, jedoch abgebrochenen Feldversuche noch
einmal angeknüpft werden, um einen reibungslosen Betrieb sicherzustellen. Autarke Systeme sind
weiterhin für die Forschung und den Umweltschutz interessant – mit den bereits angeschlossenen
Komponenten und Auswertungsmöglichkeiten – außerdem für Parks und Anlagen bis hin zu
Privatgärten usw. Hier lässt sich das Projekt weiter ausbauen mit den verschiedensten Sensoren und
Aktoren (z.B. Regen-, Licht-, Wärme-, Luftfeuchtesensoren; Magnetventile, Schütze, Pumpen,
motorisierte Verschattungsanlagen, Lüftungssteller, Dosiereinrichtungen für Nährstoffgaben usw.).
Übertragung der Kamera- und Sensordaten auf PC und Handy ist möglich, genauso wie die
Ansteuerung der einzelnen Module von PC und Handy aus.
5. des während der Durchführung des Vorhabens dem ZE bekannt gewordenen
Fortschritts auf dem Gebiet des Vorhabens bei anderen Stellen
Konkurrenzlösungen in Bezug auf dieses Projekt sind uns derzeit nicht bekannt. Ansatzweise lassen
sich ähnliche Umsetzungen im Bereich der Steuerung erahnen, die dann z.B. über Handy-Apps
angeboten werden. Dort ist innerhalb der letzten 1,5 bis 2 Jahre ein rasanter Fortschritt zu
beobachten. Allerdings würde diese Lösung allein den thermischen Anforderungen nicht gerecht.
Auch die flexiblen Kombinationsmöglichkeiten mit allen technischen Anforderungen – je nach Bedarf
des Anwenders – lassen sich optimal im Kleingewerbe umsetzen, dies betrifft auch und besonders
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Reaktionsmöglichkeiten bei Änderungen oder Anpassungen des Systems und Innovation im Detail
sowie Installations- und Wartungsaufgaben.
6. der erfolgten oder geplanten Veröffentlichung des Ergebnisses nach Nr. 11
Die Ergebnisse des Projektes werden als Ganzes, unter Einbeziehung sämtlicher Komponenten der
Projektpartner, veröffentlicht, was durch das ITT Köln organisiert bzw. durchgeführt wird.
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Berichtsblatt
1. ISBN oder ISSN
2. Berichtsart (Schlussbericht oder Veröffentlichung)
Schlussbericht
3. Titel
KMU-innovativ Verbundprojekt: Entwicklung neuer Lösungen für wasser- und energieeffiziente Bewässerungstechnik zur
Mikroarealbewirtschaftung (micro precision farmin) für KMU’s (kleinbäuerliche Betriebe) insbesondere in ariden Gebieten,
Teilprojekt 3
4. Autor(en) [Name(n), Vorname(n)]
Renger, Stefan
Ide, Marion
5. Abschlussdatum des Vorhabens
31.10.2012
6. Veröffentlichungsdatum
21.05.2013
7. Form der Publikation
Schlussbericht
8. Durchführende Institution(en) (Name, Adresse)
ITT-FHS Köln, Betzdorfer Str. 2, 50679 Köln;
dip GmbH Bewässerungstechnik, Marktplatz 3, 08236 Ellefeld;
Energiebau Solarstromsysteme GmbH, H.-Rohlmann-Str. 17, 50829 Köln;
AER-Allround Elektroservice Renger, R.-Schumann-Str. 22, 08236 Ellefeld
9. Ber. Nr. Durchführende Institution
10. Förderkennzeichen
02WQ1122
11. Seitenzahl
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12. Fördernde Institution (Name, Adresse)
Bundesministerium für Bildung und Forschung
(BMBF)
53170 Bonn
13. Literaturangaben
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14. Tabellen
15. Abbildungen
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16. Zusätzliche Angaben
17. Vorgelegt bei (Titel, Ort, Datum)
18. Kurzfassung
Eine kurzgefasste Erläuterung sowie Publikation und Veröffentlichung des Gesamtprojektes obliegt dem ITT an der
Fachhochschule in Köln, welches als leitende Institution für Gesamtkoordination wie auch Ergebnisdarstellung verantwortlich
zeichnet.
19. Schlagwörter
20. Verlag
21. Preis
BMU-Vordr. 3831/03.07_2