Bester Erntezeitpunkt für 200 Hektar Petersilie

Maschinenbaustudent baut autonome Messstation für den Einsatz in den Niederlanden


Münster/Steinfurt (16. Juli 2019). Petersilie, so weit das Auge reicht: Auf einer riesigen Fläche von 200 Hektar wächst die Pflanze im niederländischen Flevoland. Immer im Sommer ist Erntezeit, und das gleich mehrfach. Denn Petersilie wächst nach der Ernte etwa drei- bis viermal nach und wird im industriellen Maßstab auch so oft geerntet. Etwa sechs bis sieben Tonnen schaffen die Landwirte pro Stunde. Die Petersilie wird zerkleinert, getrocknet und verpackt. Damit all das möglichst effizient passiert, müssen die Landwirte wissen, wann die Pflanzen nur noch langsam weiterwachsen – denn das ist der beste Erntezeitpunkt. Um das herauszufinden, nutzen sie Messstationen, die Steffen Wermers am Fachbereich Maschinenbau der FH Münster entwickelt hat.

„Bislang mussten die Landwirte pro Hektar Fläche zwei manuelle Probemessungen durchführen“, erklärt Wermers. „Bei einer Gesamtfläche von 200 Hektar ist das natürlich jede Menge Arbeit.“ Viel unkomplizierter geht es dank seiner Masterarbeit im Maschinenbaustudium: Die Messstation misst alle zwei Stunden, wie hoch eine Petersilienpflanze gewachsen ist und wie dicht die Pflanzen um sie herumstehen.

Für die Messung der Höhe nutzt die Station Ultraschall und eine Tiefenkamera. Der Ultraschallsensor sendet Impulse aus, die an der Pflanze reflektiert werden. Über die Laufzeit des Impulses, vom Sensor zur Pflanze und wieder zurück, lässt sich die Entfernung ermitteln. Die Tiefenkamera erfasst die Höhe der Pflanzen in der Umgebung der Messstation und das an vielen Stellen zugleich. Sie erkennt viele Merkmale im Sichtfeld von zwei nebeneinander angeordneten Kameras. Aus dem Versatz der Position jedes Merkmals lässt sich die Entfernung zu diesem ermitteln. Und aus den vielen gemessenen Höhen lässt sich dann das Volumen der Pflanzen bestimmen: Man erfährt also, wie eng die Pflanzen stehen.

„Die Messstation macht aber noch mehr“, sagt Wermers. „Sie bestimmt nicht nur das Volumen der Pflanzen, sondern auch eine Art ‚Dichte‘, also wie viele Blätter oder Stängel einer Pflanze eine bestimmte Höhe erreicht haben.“ Dazu durchleuchtet die Station einen Teil des Feldes mit blauem Licht. Je nachdem wie viel davon hindurchkommt, lässt das Rückschlüsse auf die Dichte zu.

All diese Messdaten fließen an einen Computer, und der stellt einen Zusammenhang her zwischen der Höhe der Pflanze und der gemessenen Dichte zu dem Gewicht der Pflanzen auf dem Feld. „Das rechnet der Computer dann auf das gesamte Feld hoch“, erklärt Wermers. So sehen die Landwirte auf einen Blick, wie viel Gewicht die Petersilie auf dem Feld hat. Das ist wichtig, weil danach verarbeitet und gehandelt wird. „Weil man das aber nicht messen kann, arbeitet man mit Höhe und Dichte. Diese Angaben rechnet man am Computer dann um und findet damit heraus, welches Gewicht bei welcher Höhe und Dichte zu erwarten ist.“

Viel Zeit für den Bau des ersten Prototyps hatte Wermers nicht, nur etwa drei Monate. „Das hat aber gereicht, um zu zeigen, dass meine Idee grundsätzlich funktioniert.“ Sein Masterstudium hat er erfolgreich beendet und einige Erkenntnisse gewonnen, die jetzt in die zweite Generation einfließen – denn der 25-Jährige bleibt dem Projekt als wissenschaftlicher Mitarbeiter erhalten. „Der Prototyp ist batteriebetrieben, und ich musste die regelmäßig austauschen. Das neue Messgerät bekommt ein Solarpanel, damit das schon mal wegfällt.“ Außerdem baut er in der zweiten Generation gleich zwei Modelle – eins für das Feld in den Niederlanden und eins für das auf dem Steinfurter Campus der Hochschule. „Wir haben hier einen ganz kleinen Acker zu Versuchszwecken, und hier habe ich Petersilie gesät. Ich werde also auch in Steinfurt messen und die Daten mit denen aus den Niederlanden vergleichen.“ Verläuft all das erfolgreich, könnte die Messstation in Serie gehen – und somit die Kosten für die Überwachung der Pflanzen minimieren.

Das Projekt von Wermers ist Teil des INTERREG-Großvorhabens „Elektrifizierung und Präzisierung in der Landwirtschaft“ (E&P Agro). Dazu läuft an der FH Münster unter anderem ein Projekt zur laserbasierten Unkrautbekämpfung.

 

Zum Thema: Das Projekt „Elektrifizierung und Präzisierung in der Landwirtschaft“ (E&P Agro) ist ein INTERREG-Projekt mit deutschen und niederländischen Partnern. Zu den Arbeitspaketen dieses Projektes gehört es beispielsweise, Traktoren mit elektrischen Antrieben auszustatten und Anbaugeräte wie Hacken mit GPS-Koordinaten der Kulturpflanzen präzise zu steuern. Prof. Dr. Jürgen Scholz vom Fachbereich Maschinenbau der FH Münster koordiniert das Projekt.


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