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Pflanzenüberwachung (S. 18-43) und So funkonieren IoT-Sensornetzwerke (S. 70-79) (Internet of Things; dt. Internet der Dinge) IoT-Katalog 2021 Abschni B Für konnuierliche Echtzeit-Überwachung von: Natürlichen, bebauten und landwirtschaſtlichen Umgebungen

IoT-Katalog 2021 Abschnitt B - ICT International · 2021. 2. 2. · Pflanzenüberwachung (S. 18-43) und So funktionieren IoT-Sensornetzwerke (S. 70-79) (Internet of Things; dt. Internet

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Pflanzenüberwachung (S. 18-43) und So funktionieren IoT-Sensornetzwerke (S. 70-79)

(Internet of Things; dt. Internet der Dinge)IoT-Katalog 2021 Abschnitt B

Für kontinuierliche Echtzeit-Überwachung von: Natürlichen, bebauten und landwirtschaftlichen Umgebungen

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Inhalt

Meteorologische Überwachung ��������������������������������������� 44

Niederschlagsüberwachung ����������������������������������������������������������������� 45

Wetterstationen ����������������������������������������������������������������������������������� 46

Bodenüberwachung �������������������������������������������������������������������� 4

Bodenfeuchte und Wasserverbrauch von Kaffee in Vietnam ���������������� 5

Bodenfeuchte: ADR und TDR ���������������������������������������������������������������� 6

Bodenfeuchte: TDT �������������������������������������������������������������������������������� 8

Bodenfeuchte: Kapazitanz ��������������������������������������������������������������������� 9

Bewässerungsprojekt für Smart Parks ������������������������������������������������� 10

Bodenspannung, Saug- und Matrixpotenzial �������������������������������������� 12

Bodenwärmestrom und -temperatur �������������������������������������������������� 14

Bodensauerstoff ����������������������������������������������������������������������������������� 15

Überwachung des Bodennährstoffabflusses ��������������������������������������� 16

Pflanzenüberwachung �������������������������������������������������������������� 18

Green Asset Management in städtischer Umgebung ����������������������� 19

Pflanzenüberwachung: Returns on Investment ���������������������������������� 20

Wasserhaushalt der Pflanzen: Saftstrom �������������������������������������������� 22

Macadamia-Saftstromüberwachung und Bewässerungsmanagement � 23

Wissenschaftliche Abhandlung: Neuseelands Kauri-Bäume teilen Wasser ���������������������������������������������������������������������������������������� 26

Wasserpotential von Pflanzen: Stamm-, Blatt- und Wurzelpsychometrie ��������������������������������������������������������������������������� 27

Wasserhaushalt der Pflanzen: Dendrometrie ����������������������������������� 28

LoRaWAN-Überwachung der Avocado-Kultur ������������������������������������� 30

Lichthaushalt der Pflanzen: PAR ���������������������������������������������������������� 32

Lichthaushalt der Pflanzen: Kontrollierte Umgebungen ������������������� 33

Lichthaushalt der Pflanzen: Lichtabfang am Pflanzendach ����������������� 34

Vegetationsindizes und Krankheitsüberwachung ������������������������������ 36

Infrarot-Temperatur des Pflanzendachs ��������������������������������������������� 38

Blatt- und Knospentemperatur ���������������������������������������������������������� 39

Waagen für die Pflanzenüberwachung ����������������������������������������������� 40

Waagen für die Überwachung von Bienenstöcken ����������������������������� 41

Weitere kundenspezifische SNiPs zur Pflanzenbewässerung ������������� 42

Überwachung des Wasserverbrauchs von Pflanzen in einem städtischen Zierpflanzenbetrieb ���������������������������������������������������������� 43

Boden 4-17 Pflanzen 18-43 Meteorologisch 44-55 Hydrologisch 56-63 Stadt & Industrie 64-69ICT INTERNATIONAL2

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Kundenspezifische Wetterstationen ��������������������������������������������������� 48

Brandlast- und Brandgefahren-Wetterstationen ��������������������������������� 49

Mikroklimasysteme - Temperatur ������������������������������������������������������� 50

Zusätzliche Temperaturprofilierungs- und Strahlungswärmesensoren ��� 51

Mikroklimasysteme - Temperatur und Feuchtigkeit ��������������������������� 52

Licht- und Strahlungssystem ��������������������������������������������������������������� 54

Hydrologische Überwachung ���������������������������������������������� 56

Überwachung der Wasserqualität in Aquakultursystemen ��������������� 57

Überwachung der Wasserqualität ������������������������������������������������������ 58

Datenbojen ������������������������������������������������������������������������������������������� 59

Überwachung des Wasserstands �������������������������������������������������������� 60

Abflussüberwachung und Probenahme ��������������������������������������������� 62

Städtische und industrielle Überwachung ����������������� 64

Überwachung der Luftqualität: Partikelgröße und Geräusche ��������� 65

Überwachung der Luftqualität: Gase und Sauerstoff �������������������������� 66

Städtische/industrielle Temperaturüberwachung ������������������������������ 67

Prüfung des Wärmewirkungsgrades in Gebäuden ������������������������������ 69

So funktionieren IoT-Sensornetzwerke ��������������������� 70

Sensorknoten-IoT-Pakete (SNiPs) �������������������������������������������������������� 72

Beispiele für SNiP-Setups in Obstkulturen ������������������������������������������� 73

So funktionieren IoT-Knoten ��������������������������������������������������������������� 74

LoRaWAN-Gateways: Nexus 8 und Nexus Core ���������������������������������� 80

Unsere Leistungsbeschreibung ������������������������������������������ 83

3ICT INTERNATIONALFür bessere globale Forschungsergebnisse in der Boden-, Pflanzen- und Umweltüberwachung

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Die Pflanze selbst ist ein ausgesprochen präziser Messwandler bzw. „Sensor“. Über jedes Blatt im Pflanzendach werden Strahlung, Temperatur, Feuchtigkeit und Windgeschwindigkeit gemessen und verarbeitet. Das große, dynamische Wurzelsystem der Pflanze untersucht umfangreiche Bodenvolumen auf Wasser und Nährstoffe und verarbeitet die Ergebnisse.

Die Pflanze integriert daraufhin all diese ermittelten Faktoren in ein einziges messbares Ergebnis, das ihre Fähigkeit zur Fotosynthese und zum Wachstum beschreibt.

Dieses einzelne integrierte Ergebnis ist der Saftstrom (Liter/Stunde) oder Wasserverbrauch der Pflanze (Liter/Tag).

IoT-Technologie (Internet of Things; dt. Internet der Dinge) erhöht die Geschwindigkeit, Konsistenz und Zweckmäßigkeit der Datenerhebung und des Anwendungsmanagements. Das modulare Sortiment an SNiPs (Sensor-Node IoT Packages; dt. Sensorknoten-IoT-Pakete) von ICT International ermöglicht genaue Echtzeit-Messungen für kontinuierliche Pflanzenüberwachung. Für weitere Informationen siehe Seite 70-81.

SNiPs reduzieren die Kosten für ein besseres Gesamtbild der Anwendung und ersetzen herkömmliche Logger für einzelne Sensoren oder zusätzliche Parameter.

Formatoffene Daten Kompatibel mit flexibler Konnektivität

(S. 74-75)

Integriertes Sensorknoten-Paket (SNiP) für die Überwachung der Avocado-Bewässerung

Pflanzenüberwachung

MP406 Boden-feuchtesonden

S. 6-7

MFR NODE S. 76

SFM1x (LoRaWAN)Saftflussmesser

S. 22

DBV60Banddendrometer Baumquellung S. 28

ATH-2SLuft-Temp.

Feuchte S. 52

Boden 4-17 Pflanzen 18-43 Meteorologisch 44-55 Hydrologisch 56-63 Stadt & Industrie 64-69ICT INTERNATIONAL18

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SFM1 überwachte kontinuierlich den Wasserverbrauch von Nationalerbe-Bäumen in Sydney, Australien

Die Überwachung des Wasserverbrauchs von Stadtbäumen ermöglicht die Festlegung einer oberen und unteren Schwelle für optimalen Wasserverbrauch und Baumgesundheit, sodass Baumpfleger die Baumgesundheit messen und zuverlässige Entscheidungen bezüglich des Bewässerungsmanagements eines jeden Stadtwaldes treffen können. Der Baumwasserbedarf ist von Tag zu Tag und saisonal sehr variabel. Wenn ein Baum unter Wasserstress leidet, wird er anfälliger für Schädlings- und Krankheitsbefall, und es entsteht ein höheres Risiko für Astbruch und Versicherungsleistungen.

Schwellenwerte zur Messung der Gesundheit von Bäumen in Städten

In der Nähe des Opernhauses von Sydney, Australien, wurde eine großblättrige Feige mit einem SFM1 Saftflussmesser ausgestattet. Die Grafik oben (und rechts) konzentriert sich auf 7 Tage des Wasserverbrauchs dieses Baums. An heißen Tagen im April betrug der Wasserverbrauch bis zu 360 l/Tag und an regnerischen Tagen nur 44 l/Tag.

Über 30 Tage, vom 9. April bis zum 8. Mai, ging der Wasserverbrauch schrittweise um 30 % zurück. Dieser Rückgang ergab sich aus einer geringeren Sonneneinstrahlung und Umgebungstemperatur beim Übergang vom Frühherbst zum Winter. Die folgende Grafik zeigt, wie der Spitzenwasserverbrauch von 360 l/h auf 240 l/h sinkt.

Green Asset Management in städtischer Umgebung

19ICT INTERNATIONALFür bessere globale Forschungsergebnisse in der Boden-, Pflanzen- und Umweltüberwachung

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Tägl. Wasserbedarf (l)

Saftgeschwindigkeit

(cm

/hr)

(l/ta

g)

CWU unter dem potentiellen CWU liegt. Dieser gemessene CWU bestimmt den Dünger- und Bewässerungsbedarf.

In Situationen, in denen das Bewässerungswasser und damit der Dünger unterhalb der Wurzelzone abfließen kann, kann das Düngeprogramm anhand des gemessenen CWU geplant werden. Die Überwachung des Drainagewassers zeigt Wasser- und Düngemittelverluste aus dem Anbausystem an, die bis zum Grundwasserspiegel gelangen können. Dies lässt sich einfach und kontinuierlich überwachen.

Es besteht ein enger Zusammenhang zwischen dem kumulativen Wasserverbrauch (CWU) einer Kulturpflanze und dem endgültigen Ertrag. CWU zeigt die photosynthetische Aktivität, Trockenmasseakkumulation und somit den Ertrag an. Im Laufe der Saison ermöglicht die Messung des Saftstroms die Bestimmung des CWU und wie weit der tatsächliche

Entscheidungen zu Düngemitteln, kumulativer Wasserverbrauch und Ernteertrag

Kontinuierlicher Saftstrom von Ölpalmen über 62 Tage ermöglicht Berechnung des tatsächlichen Ertrags

Ertragsindex: Aufwärts-Skalierung Blatt 17 auf gesamte Palme und Wasserverbrauch/Hektar

Der (mit dem Saftflussmesser SFM1x gemessene) kumulative Wasserverbrauch ermöglicht Düngemittelanwendungen in Bezug auf tatsächliches Pflanzenwachstum/Pflanzendüngeraufnahme

Pflanzenüberwachung: Returns on Investment

Boden 4-17 Pflanzen 18-43 Meteorologisch 44-55 Hydrologisch 56-63 Stadt & Industrie 64-69ICT INTERNATIONAL20

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Ein häufiges Problem bei der Bewässerung von leichten Böden ist die Tiefenentwässerung. Dieses Problem bleibt oft unerkannt, und der Bodenwassergehalt muss über kurze Zeitspannen in mehreren Tiefen gemessen werden, bevor Abhilfe geschaffen werden kann.

Die Tiefe der Wasser- und Düngerentnahme der Wurzel wird durch regelmäßige Messung von Änderungen der Bodenfeuchte in mehreren Tiefen und im Laufe der Zeit während eines Trocknungszyklus bestimmt.

Rechte Grafik: Drainage - Wasserabwärtsbewegung; Linke Grafik: Wasserverbrauch für Anbau - Wasseraufwärtsbewegung.

Bewässerung und Düngerabfluss, Wurzelaktivität und Bodenwasserentnahme

Erweitertes integriertes Sensorknoten-Paket (SNiP) für die Überwachung der Ölpalmen-Bewässerung

SFM1 Saftflussmesser an Blatt 17 S. 22

MP406 Boden-feuchtesonden S. 6-7

Gee Lysimeter S. 16

Regen-MesserPRP-02 S. 45

ICT MFR-NODE

S. 76

ICT MFR-NODE

S. 76

SFM1x (LoRaWAN)SaftflussmesserS. 22

ATH-2SLuft-Temp. Feuchte S. 52

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SFM1x Saftflussmesser

Der SFM1x Saftflussmesser ermöglicht die Echtzeit-Überwachung des Wasserverbrauchs einzelner Bäume. Dies ist möglich, weil der SFM über eine integrierte Datenübertragung direkt in die Cloud mit IoT/LTE-M Cat-M1 verfügt. Der SFM1x Saftflussmesser ist ein diskretes Standalone-Instrument, das auf dem Wärmequotientverfahren (Heat Ratio Method) basiert. Dieses Messprinzip hat sich als robustes und flexibles Verfahren zur Messung des Pflanzenwasserverbrauchs erwiesen. Es kann hohe, niedrige, Null- und umgekehrte Ströme in einer Vielzahl von Pflanzenanatomien und -arten von krautig bis holzig und Stammgrößen >10 mm Durchmesser messen. Die theoretische Grundlage und der ratiometrische Aufbau des Wärmequotientverfahrens ermöglichen die Messung hoher, niedriger, Null- und umgekehrter Ströme.

Der SFM1x Saftflussmesser besteht aus zwei Temperaturmessnadeln, die im gleichen Abstand über und unter einem zentralen Heizelement angebracht sind. Diese Nadeln werden durch Bohren von 3 kleinen parallelen Löchern in das wasserleitende Gewebe der Pflanze eingeführt. Daraufhin durchströmt alle 10 Minuten Wärme das wasserleitende Gewebe der Pflanze. Die Wärme wird als Tracer verwendet, um die Geschwindigkeit der Wasserbewegung im Pflanzenstamm direkt zu messen.

Der SFM1x Saftflussmesser ist ein spezieller, kompakter Datenlogger mit einem Heizelement und zwei Temperaturmessnadeln. Er versorgt das Heizelement mit Strom und protokolliert den Saftfluss des von der Pflanze verbrauchten Wassers in Litern pro Stunde. Hierbei handelt es sich um das tatsächlich von der Pflanze verbrauchte Wasser in Litern, das völlig unabhängig vom Wasser ist, welches evtl. durch Verdunstung aus nacktem Boden, Ablauf oder durch Drainage verlorenging.

Der SFM1x wurde für eine flexible Kommunikation konzipiert. Mit einer integrierten SD-Karte liefert er Standalone-Datenaufzeichnung und volle Datenredundanz bei einem

zeitweiligen Kommunikationsverlust oder verlorenen Paketen und ist somit ideal für Forschungsanwendungen. Der SFM1x verfügt über ein UCM (Universal Communications Module), mit dem ein Kunde aus folgenden Optionen wählen kann:

□ Non-IoT – Über Bluetooth/USB heruntergeladene Daten;

□ LoRaWAN™ – Low-Power Long-Range Konnektivität;

□ LTE Cat M1/Cat NB1/EGPRS – Nutzung vorhandener Mobilfunknetze.

ICT LoRaWAN und LTE Cat M1/Cat NB1/EGPRS liefern Daten, die formatoffen und frei von proprietärer Formatierung oder Dekodierung sind. So entsteht eine vollständige Kontrolle der Daten ab dem Erfassungspunkt; der Endbenutzer hat volle Flexibilität in Bezug auf die Erfassung, Speicherung und Ansicht der Daten.

SFM1x Saftflussmesser

Nadeldurchmesser/Länge 1,3mm / 35mm

2 Messabstände pro Nadel

7,5mm und 22,5mm ab Nadelspitze

Ausgabeoptionen Rohtemperaturen: °C Wärmeimpulsgeschwindigkeit:

cm hr-1Saftgeschwindigkeit: cm hr-1

Saftstrom: Liter hr-1

Bereich Ca. -70 ~ +70 cm hr-1

Auflösung/Genauigkeit

0,01 cm hr-1 / 0,5 cm hr-1

Messdauer 120 Sekunden

Standard-Wärmeimpuls (einstellbar)

20 Joules i. d. R. äquivalent zu 2,5 Sekunden Wärmeimpulsdauer, Auto-

Skalierung

Einstellbares Aufzeichnungs-intervall

Minimum: 10 Minuten

Wasserhaushalt der Pflanzen: Saftstrom

Boden 4-17 Pflanzen 18-43 Meteorologisch 44-55 Hydrologisch 56-63 Stadt & Industrie 64-69ICT INTERNATIONAL22

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Die Suche nach genaueren Wasserüberwachungstechnologien

Australische Erzeuger von Macadamia haben sich wie viele Obstgärtner auf indirekte Angaben zum Pflanzenwasserverbrauch konzentriert, indem sie Bodenfeuchtesensoren verwendeten, die bei der Planung von Bewässerungsereignissen hilfreich sein sollten. Unabhängig von der Bodenfeuchte-Sensortechnologie war es für die Präzisionslandwirtschaft immer problematisch, sich auf sehr kleine (Millimeter) Bodenproben zu verlassen und dabei eine aussagekräftige oder repräsentative Antwort für eine große Fläche (Hektar) zu erwarten.

Australische Macadamia-Erzeuger suchen nun präzisere Überwachungstechnologien, welche die Pflanze und ihren Wasserverbrauch direkt messen können. Hierzu wird die Pflanze selbst als Sensor verwendet, indem der Saftstrom gemessen wird. Mittels direkter und kontinuierlicher Überwachung der gesamten Pflanze, die mit ihrem Wurzelsystem ein großes Volumen (Kubikmeter) Boden beprobt, kann eine sehr genaue und repräsentative Aufzeichnung des Wasserverbrauchs und Wasserzustands durch die Obstplantage erfolgen. Da eine Pflanze Tag und Nacht mit ihrer sich ständig ändernden Umgebung interagiert, helfen Echtzeit-Informationen zu ihrem Wasserbedarf den Erzeugern, diesen besser zu bestimmen und somit die Bewässerungspraktiken zu optimieren.

Über den Saftstrom den Baum verstehen

In der Vergangenheit hatten Betreiber Zugang auf Pumpen- und Durchflussmesserdaten, um die Volumen des verwendeten Wassers bei jedem Bewässerungsereignis zu schätzen. Jedoch war der Verbleib des genutzten Wassers weithin unbekannt und schwer zu bestimmen. Der neue Ansatz beim Bewässerungsmanagement geht davon aus, das Volumen jenes Wassers zu verstehen und zu messen, das sich durch Baumstämme im Obstplantagensystem bewegt. Muster für den täglichen Wasserverbrauch, die mit Saftflussmessern gemessen werden, und Wasserstress, der mit Stammpsychrometern gemessen wird, ermöglichen den Erzeugern festzustellen, wann ihre Bäume aktiv sind (Tag oder Nacht) und das gesamte aufgebrachte Bewässerungswasser dem Baumwasserverbrauch zum richtigen Zeitpunkt anzupassen. Die Identifizierung der saisonalen Unterschiede beim Macadamia-Wasserverbrauch und die Verknüpfung dieser sich ändernden Anforderungen mit...

Macadamia-Saftstromüberwachung und Bewässerungsmanagement

23ICT INTERNATIONAL

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Gesamtwasserverbrauch einzelner Baum

Tagesdurchschnitt Wasserverbrauch

Baum

Max. Wasserverbrauch/

Tag Baum

Wasserverbrauch pro Hektar

Wasserverbrauch für 6,2 ha-Block

Max. Wasserverbrauch/Tag

pro Hektar

1,73 kL 46,8 L 64,7 L(17-09-2018) 484,6 kL 3,0 mL 18,1 kL/1,81 mm

(17-09-2018)

Blütezeit

Saftstromnadeln im Macadamia-Baum

Ein Erzeuger, der mehr als 120 ha reife Macadamia-Plantagen in der Region Bundaberg bewirtschaftet, benötigte mit der Saftstromüberwachung im Winter und Vorfrühling zwischen 15-20 % weniger ausgebrachtes Wasser als im selben Vorjahreszeitraum (unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Niederschlagsmuster in den Jahren). Dieser Anbauer ist zuversichtlich, dass der gesamte Wasserbedarf der Bäume mit dem verbesserten Bewässerungsplan gedeckt wird, der mithilfe genauer Beobachtung der konstanten Rückmeldungen der Saftstromsensoren entwickelt wurde.

...wichtigen phänologischen Phasen des Baumjahreszyklus ist der Schlüssel zu einem soliden und effektiven Bewässerungsmanagement. Nachfolgend wird der Wasserverbrauch anhand von Daten für den Baum cv816 über den Beobachtungszeitraum von 37 Tagen (27. August bis 2. Oktober 2018) dargestellt. Dies ist die kritische Blütezeit.

Vollständiger Artikel: Manson, D., & Downey, A. (2018). Sap flow monitoring a new frontier in irrigation management (Saftstromüberwachung – Neuland im Bewässerungsmanagement). AMS News Bulletin, Summer 2018. https://australianmacadamias.org/industry/resources/sap-flow-monitoring-a-new-frontier-in-irrigation-management

Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass eine konstante geringere Bodenfeuchte ebenfalls das Risiko für Wurzelkrankheiten reduzierte und insbesondere auf schwereren Böden zu gesünderen Bäumen führte. Die aufgrund der besseren Planung geringere Betriebsbodenfeuchte steigerte ebenso die Restpufferkapazität des Bodenprofils gegen Übersättigung bei starken Niederschlagsereignissen. Dies trug wesentlich zur Erosionskontrolle und zum Energiemanagement bei.

Baumüberwachung bewährt sich auf australischer Macadamia-Farm

Was

serb

edar

f Bau

m (l

/Tag

)

Für bessere globale Forschungsergebnisse in der Boden-, Pflanzen- und UmweltüberwachungICT INTERNATIONAL24

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24l/TagBewässerung

20l/Tag

12l/Tag

Tägl. Wasserbedarf (l)

Was

serb

edar

f (l/

Tag)

Wasserbedarf

Was

serb

edar

f (L/

hr)

Die Macadamia-Blüte in Southern Queensland, Australien, beginnt um den 1. September und dauert ca. einen Monat. Um den potentiellen Ertrag zu maximieren, ist es wichtig, während der Blüte einen hohen Wasserverbrauch und geringeren Wasserstress aufrechtzuerhalten.

Die Auswertung der Daten zu Saftstrom und Wasserpotenzial während der letzten Augustwoche deutete auf den Beginn von Wasserstress hin, da die Saftflussrate stetig von ca. 20L auf 12L/Tag sank.

Die Bewässerung erfolgte am 2. September, und der Wasserverbrauch bzw. Saftstrom stieg von ca. 12L/Tag auf ca. 24L/Tag.

Zeitsteuerung der Bewässerung durch Saftflussmessung – Ein Beispiel

Die Zeitserienüberlappung der Saftgeschwindigkeit (innen und außen) 7 Tage vor Bewässerung zeigt eine stetige Verringerung der Saftgeschwindigkeit.

Änderungen im Wasserverbrauch der Pflanze 7 Tage vor Bewässerung.

20l/Tag

12l/Tag

ICT MFR-NODE S. 76

SFM1x (LoRaWAN) S. 22DBV60 Band-dendrometer

S. 28

ATH-2SLuft-Temp.

Feuchte S. 52

S. 74-75 Flexible Konnektivität

MP406 Bodenfeuchtesonden S. 6-7

25ICT INTERNATIONAL

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Abb. (oben rechts) zeigt SFM1 Saftflussmesser, die den Saftfluss durch den Stumpf zu verschiedenen Tageszeiten überwachen (Mit freundlicher Genehmigung von Assoc Prof. Sebastian Leuzinger)

Abb. (oben) ist ein kombiniertes Diagramm des Tag und Nacht geteilten Saftflusses, basierend auf den Diagrammen der wissenschaftlichen Abhandlung (Originalfoto mit freundlicher Genehmigung von Assoc. Prof. Sebastian Leuzinger).

Dr Martin Bader und Assoc. Prof. Sebastian Leuzinger von der Auckland University of Technology entdeckten, dass zwei Bäume derselben Art, wenn sie dicht beieinander stehen, in der Lage sind, eine hydraulische Kopplung vorzunehmen – sie teilen also Wasser, Kohlenstoff, Mineralien und Mikroorganismen.

Um dies zu belegen, befestigten sie SFM1-Saftflussmesser und PSY1-Stammpsychometer der ICT International an einem Kauri-Baum und einem angrenzenden Stumpf ohne Blätter (Abb. rechts).

Anhand der mit diesen Messgeräten erfassten Daten konnten Bader und Leuzinger die Bewegung des Safts zwischen Baumstumpf und Baum beobachten.

Der SFM1 Saftflussmesser kann sehr geringen Saftfluss und umgekehrten Saftfluss messen. Dies ermöglichte die Messung des Saftflusses zum Baum am Tag und den umgekehrten Saftfluss zum Stumpf bei Nacht. Das vom PSY1 Stammpsychrometer gemessene Druckgefälle kehrte sich von Tag zu Nacht um, wodurch sich in Bezug auf dieses gemessene Druckgefälle auch die Strömungsrichtung von Tag zu Nacht umkehrte.

Quellennachweis:

Bader, M. K.-F., & Leuzinger, S. (2019). Hydraulic Coupling of a Leafless Kauri Tree Remnant to Conspecific Hosts. iScience, 19, 1238–1247. https://doi.org/10.1016/j.isci.2019.05.009

Wie erhält sich ein Baum ohne grünes Laub am Leben?

Wissenschaftliche Abhandlung: Neuseelands Kauri-Bäume teilen Wasser

Für bessere globale Forschungsergebnisse in der Boden-, Pflanzen- und UmweltüberwachungICT INTERNATIONAL26

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Stammpsychrometer

Blattpsychrometer

PSY1 Psychrometer

Units MPa

Bereich -0,1 MPa bis -10 MPa

Auflösung 0,01 MPa (0,1 Bar)

Genauigkeit ±0,1 MPa (1 Bar)

Das PSY1 Pflanzenpsychrometer

Das PSY1 Pflanzenpsychrometer integriert alle auf die Pflanze einwirkenden Umgebungsparameter, wie Sonneneinstrahlung, Temperatur, Feuchtigkeit, Windgeschwindigkeit und Bodenwasserverfügbarkeit, in einer einzelnen kontinuierlich messbaren Größe. Es handelt sich um ein eigenständiges Instrument zur Messung des Wasserpotentials der Pflanze. Es kann kontinuierlich Änderungen des Wasserzustands/-potentials aufzeichnen, welche die für den Wasserzugang benötigte Energie oder den Stress der Pflanze direkt wiedergeben. Mit diesem Messgerät können Pflanzenstämme oder -blätter gemessen werden. Die Messung des In-situ-Wasserpotentials wurde nach Temperaturgradienten korrigiert und entsprechend der Scholander-Druckkammer kalibriert.

Das Psychrometer besteht aus zwei Chromel-Konstantan-Thermoelementen in einer verchromten Messingkammer, die als thermische Masse fungiert. Ein Thermoelement befindet sich in Kontakt mit der Probe (Splintholz in Stämmen oder substomatärer Hohlraum in Blättern), und das andere Thermoelement misst gleichzeitig die Kammerlufttemperatur sowie nach einem Peltier-Kühlimpuls die pychometrische Differenz. Ein drittes im Kammergehäuse untergebrachtes Kupfer-Konstantan-Thermoelement misst die Messgerättemperatur zur Korrektur. All diese Messungen ermöglichen präzise und wiederholbare Erhebungen des Wasserpotentials der Pflanze in MPa-Einheiten in festgelegten Intervallen.

Das PSY1 fand bei vielen Pflanzen Anwendung – Forstwirtschaft (Banksia, Eukalyptus, Sandelholz, Dalbergia, Thuja sp., Acer sp.), Zierpflanzen (Metasequoia, Syringa), Feldkulturen (Zuckerrohr, Weizen, Reis, Mais, Palmöl, Trauben, Zitrusfrüchte, Mango, Kaffee, Avocado) und Gewächshauskulturen (Gemüsepaprika, Gurke, Tomate, Mandeln).

Wasserpotential von Pflanzen: Stamm-, Blatt- und Wurzelpsychometrie

27ICT INTERNATIONALFür bessere globale Forschungsergebnisse in der Boden-, Pflanzen- und Umweltüberwachung

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Dendrometrie-Echtzeitdaten

Der Stammdurchmesser ist eines der am häufigsten gemessenen Merkmale von Bäumen. Dendrometer werden zur Messung des Durchmessers von Früchten, Pflanzen und Bäumen eingesetzt. Hochauflösende Dendrometer überwachen die Quellung und Schrumpfung von Stämmen über den Tag. Am Tag „schrumpfen“ die Stämme, da sich die Stomata öffnen und der Baum transpiriert. In der Nacht „quellen“ die Stämme, da die Transpiration eingestellt und der Baumstamm mit Feuchtigkeit aufgefüllt wird.

Die maximale Stammschrumpfung (MDS) pro Tag, die berechnete Differenz des minimalen und maximalen Stammdurchmessers pro Tag, ist ein häufig verwendeter Parameter bei der Bewässerungsplanung. In diesem Feld wurden bedeutende Forschungen an Kulturpflanzen vorgenommen, um den Zusammenhang zwischen MDS und physiologischen sowie abiotischen Parametern, wie Bodenfeuchte und Wasserpotential, Dampfdruckdefizit (VPD) und Wasserpotential des Stammes, zu untersuchen.

Saisonale Datensätze können verwendet werden, um Düngerbehandlungen, Ausästen, Durchforstung oder Dürrebehandlungen zu vergleichen. In der Forstwirtschaft werden Dendrometer zur langfristigen Datenerhebung in der Studie über Wachstumsdynamik, Biomasseverteilung und Kohlenstoffaufnahme verwendet. Im Gartenbau werden Dendrometer verwendet, um die MDS zwecks Bewässerungsmanagement zu überwachen.

Banddendrometer

Dendrometerbänder sind eine weitreichend anerkannte und verwendete Methode zur Messung des Baumumfangs und können Aufschluss über Veränderungen des Baumdurchmessers auf Brusthöhe (DBH), Basalfläche und Basalflächeninkrement geben. Das DBS60 Banddendrometer ist ein hochauflösender (1 μm [0,001 mm]), nichtinvasiver Sensor, der einen großen Bereich an Durchmessern (50 mm>) messen kann. Das Edelstahlband hat einen sehr geringen linearen thermischen Koeffizienten. Thermische Schwankungen, die durch tägliche oder saisonale Temperaturänderungen verursacht werden, haben keinen messbaren Einfluss auf die Messgenauigkeit. Das DBS60 entspricht der Schutzart IP66 und wurde für die Installation unter jahrelangen härtesten Feldbedingungen konzipiert.

Schwenkbares Dendrometer

Schwenkbare Dendrometer sind für eine einfache, fehlerfreie Installation ausgelegt und werden mit einer federbelasteten Hebelklemme am Stamm befestigt. Der Anpressdruck wird als Kompromisslösung zwischen der Einwirkung auf das Pflanzengewebe und der Montagestabilität eingestellt. Das schwenkbare DPS40-Stammdendrometer ist ein hochauflösender Sensor mit Drehgelenk zur Messung kleiner Stämme von 5 mm bis 40 mm. Das Lager des Positionssensors ist präzise geformt, damit die Auswirkung von Temperatur und Axialkräften minimal bleibt.

Die Abb. zeigt die max. Schrumpfung pro Tag, d. h. den max. Stammdurchmesser pro Tag minus min. Stammdurchmesser pro Tag.

Wasserhaushalt der Pflanzen: Dendrometrie

Boden 4-17 Pflanzen 18-43 Meteorologisch 44-55 Hydrologisch 56-63 Stadt & Industrie 64-69ICT INTERNATIONAL28

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SNiPs Dendrometrie SNiP-DPS SNiP-DBS4 SNiP-DBS6

SNiP MessungenBaum/Stamm-Umf.

(mm)/ Temperatur

Baum/Stamm-Umf. (mm)

/ Temperatur

Baum/Stamm-Umf. (mm)

/ Temperatur

Kernsensor/Gerät DPS40DBS60 mit

modifizierter Montageplatte

DBS60

UOM mm/°C mm/°C mm/°C

Steigerungsbereich 35mm Umfang 60mm Umfang 60mm Umfang

Min. RumpfdurchmesserMax. Rumpfdurchmesser

5mm40mm

40mm80mm

60mmKein maximum

Auflösung 0,001 mm 0,001 mm 0,001 mm

SNiP-Knoten S-NODE

Von SNiP unterstützte Sensoren Bis 4

Montage/Leistung SPLM7 / SP10 SPLM7, DBTAPE / SP10

Die Abb. zeigt 12 Monate eines Datensatzes einer Acacia implexa, die in der Nähe von Armidale, NSW - Australien, wächst. Um die Datenerhebung über viele Jahre zu ermöglichen, besteht das DBL60 aus UV-beständigen Kunststoff.

ICT INTERNATIONALICT INTERNATIONALICT INTERNATIONAL 29ICT INTERNATIONAL

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Die Lösung: Ernteüberwachungssensoren

• Wetterstation• Bodenfeuchtesensoren• Temperatursensoren• Hochauflösende Dendrometer zur

Stammdurchmessermessung beim Avocadobaum• Mikroklimasensoren außerhalb und innerhalb des

Pflanzendachs zur Messung von Temperatur, relativer Feuchtigkeit und berechnetem VPD.

Projekthintergrund

Avocadobäume sind zum Zeitpunkt der Blüte und des Fruchtansatzes besonders empfindlich gegenüber Hitze (und somit Wasserstress). Wasserstress kann zu Blüten- und Fruchtfall führen, was den Ertrag verringert. Durch die Vorhersage der Risikofaktoren, die zum Wasserstress der Pflanzen, sehr niedriger Bodenfeuchte und einem hohem Dampfdruckdefizit (VPD) beitragen, können Managemententscheidungen zur Minimierung des Fruchtfallrisikos umgesetzt werden.

Integration in ein LoRaWAN-Netzwerk

Die Daten der Sensoren werden über ein privates LoRaWAN-Netzwerk an ein Gateway mit fester Netzwerkverbindung übertragen. Zur Datenspeicherung/Visualisierung und Meldung von Bodenfeuchte, VPD und max. Stammschrumpfung pro Tag (MDC) wird Eagle.io verwendet.

Das System informiert die Benutzer (per SMS und E-Mail), wenn eine Bewässerung erforderlich ist, um Wasserstress der Pflanze und einen potentiellen Fruchtfall zu verhindern, die zu einem Ernteverlust führen.

Der Standort

Die Farm an der mittleren Nordküste von NSW - Australien hatte zuvor während der Blüte und des Fruchtansatzes Ernteverluste durch Wasserstress erlitten. Der Lösungsweg zur besseren Erkennung dieses Risikos erfordert eine Echtzeit-Überwachung, um ein proaktives Management der Bewässerung und der Feuchtigkeit des Pflanzendachs zu erzielen.

Ende 2018 installierte ICT International ein Überwachungsprogramm auf einer Avocado-Plantage mit dem spezifischen Ziel, die Fruchtfallrate (Abszission) und somit den Ertragsverlust durch eine optimierte Bewässerungsplanung zu reduzieren.

Dendrometer

LoRaWAN-Überwachung der Avocado-Kultur

Für bessere globale Forschungsergebnisse in der Boden-, Pflanzen- und UmweltüberwachungICT INTERNATIONAL30

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Ergebnis

Das Sensornetzwerk wurde im Dezember 2018 installiert, und zwar vor einem Monat extremer Hitze, die während der Blüte und des Fruchtansatzes auftrat. Im Januar erkannte das Sensornetzwerk während des Fruchtansatzes zwei signifikante Wasserstressereignisse der Pflanze mit lokalen VPD-Werten, die über 5 kPa anstiegen. Geringe Bodenfeuchte während des zweiten Ereignisses verursachte starken Wasserstress der Pflanzen, die sich in höheren MDC-Werten des Stammes ausdrückten. Die Verwalter beobachteten einen starken Fruchtfall im Verlauf des zweiten Ereignisses.

Derzeit werden fernsteuerbare Bewässerungssysteme installiert. Das Überwachungssystem stellt den Eigentümern des Betriebs die Informationen zur Verfügung, welche zur Fernsteuerung der Bewässerung erforderlich sind, damit Wasserstressereignisse der Pflanze reduziert werden.

Dashboard-Ansicht früherer und Echtzeitdaten

SNiP-SPW1 SNiP-SPW2 SNiP-SPW3

SNiP Messungen

Bodenfeuchte, Temperatur und EC-/ Baum-Umfang/VPD *

Mehrpunkt-Bodenfeuchte und Temperatur/ Baum-Umf. /VPD *

Bodenfeuchte/ Baumumfang/VPD *

Kernsensor/Gerät SMT-100 / DBS60 / ATH-2S

EP100GL-04 / DBS60 / ATH-2S

MP406 / DBS60 / ATH-2S

SNiP-Knoten S-NODE S-NODE MFR-NODE

Montage/Leistung SPLM7, DBTAPE / SP10

Optionale-Erweiterungen: Sonneneinstrahlung

*VPD wird aus der Messung der Umgebungstemperatur und relativen Luftfeuchtigkeit abgeleitet

Gateway

VPD über 5kPa

Niedrige Boden- Feuchte

Hohe Stammkontraktion

31ICT INTERNATIONAL 31Für bessere globale Forschungsergebnisse in der Boden-, Pflanzen- und Umweltüberwachung

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Photosynthetisch aktive Strahlung (PAR)

Von einem Blatt aufgefangenes Licht kann absorbiert, reflektiert oder übertragen werden; der absorbierte Anteil ist abhängig vom Spektralgehalt der Strahlung und dem Absorptionsspektrum des Blattes.

Photosynthetisch aktive Strahlung (PAR) ist Licht der Wellenlängen 400-700 nm und jener Anteil des Lichtspektrums, der von Pflanzen für die Photosynthese genutzt wird. Die photosynthetische Photonen-Flussdichte (PPFD) wird als Photonen-Flussdichte oder PAR definiert. Bei niedrigem PAR sind das Wachstum und die Kohlenstoffassimilation der Pflanze begrenzt, während zu viel PAR den Photosyntheseapparat beschädigen kann.

Kein Quantensensor kann perfekt mit der idealen Quantum-Response übereinstimmen, die als gleiche Antwort auf alle Wellenlängen des Lichts zwischen 400 und 700 nm definiert ist.

Das Ansprechverhalten des Apogee SQ-500 Vollspektrum-Quantensensors (389-692 nm) liegt näher bei jenem eines idealen Quantensensors als der SQ-110. Der SQ-110 Quantensensor (410-605 nm) wird verwendet, wenn die PAR-Messungen im grünen Bereich des sichtbaren Lichts konzentriert sind.

SNiPs Pflanzen-Licht SNiP-SQS SNiP-SQE SNiP-SQF SNiP-PFR SNiP-RFR

SNiP Messungen PAR PAR PAR PAR/FERN-Rot Rot/FERN-Rot

Kernsensor/Gerät SQ-110 SQ-120 SQ-521 SQ-521,S2-441 S2-431

Messbereich 0 bis 4000μmol m-² s-¹

0 bis 4000μmol m-² s-¹

0 bis 4000 μmol m-² s-¹ (PAR)

0 bis 1000 μmol m-² s-¹ (Fernrot)

0 bis 400 μmol m-² s-¹

Wellenlängenbereiche 410 nm bis 655 nm

389 bis 692 nm ±5 nm

389 bis 692 nm±5nm (PAR)

700 bis 760 nm±5nm (Fernrot)

645 bis 665 nm±5nm (Red)

720 bis 740 nm ±5nm (Fernrot)

IP-Schutzart Sensor IP68 - Sensor kann bis 1 m Tiefe in Wasser getaucht werden

SNiP-Knoten AD-NODE S-NODE S-NODE S-NODE

Montage/Leistung AL-120

Optionale SNiP-Erweiterungen:

Niederschlag, Bodenfeuchte Bodenfeuchte, Mikroklima

Lichthaushalt der Pflanzen: PAR

Boden 4-17 Pflanzen 18-43 Meteorologisch 44-55 Hydrologisch 56-63 Stadt & Industrie 64-69ICT INTERNATIONAL32

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PAR, tiefrotes und fernrotes Licht - Auswirkungen auf das Pflanzenwachstum

Photosynthetisch aktive Strahlung (PAR) wird seit vielen Jahren als wichtiger Faktor für Photosynthese, Pflanzenwachstum und Ernteertrag gemessen.

Dank der Fortschritte bei LED-Herstellung und Lichtmesstechnologien herrscht seit einiger Zeit Klarheit darüber, dass die Erweiterung der PAR-Messung in den Rot- und Fernrot-Lichtbereich zahlreiche Aufschlüsse über Pflanzenhöhe, Blattausdehnung und morphogenetische Prozesse von Pflanzen geben kann. Dies kann bei Pflanzenproduktionssystemen in Innenräumen und kontrollierten Umgebungen vorteilhaft genutzt werden.

Das Pflanzendach absorbiert selektiv tiefrote Wellenlängen (ca. 660 nm) mehr als fernrote Wellenlängen (ca. 730 nm), was zu einer Abnahme des Rot-Fernrot-Verhältnisses des Lichts zur Basis des Pflanzendachs führt. Solche Änderungen der Lichtqualität verursachen photomorphogene Veränderungen im Pflanzenwachstum. In landwirtschaftlichen Produktionssystemen ist die Kenntnis dieser Reaktionen von zentraler Bedeutung, um die Pflanzdichte und das Pflanzendach-Management zu optimieren.

ICT International verfügt über eine Reihe von IoT-Paketen zur Verbindung mit Apogee-Sensoren und zum Senden von Daten über LoRaWAN oder LTE Cat M1/Cat NB1/EGPRS, um Gewächshaus-Produktionssysteme in Echtzeit zu überwachen und zu steuern und das Licht von Feldkulturen abzufangen.

Lichthaushalt der Pflanzen: Kontrollierte Umgebungen

33ICT INTERNATIONALFür bessere globale Forschungsergebnisse in der Boden-, Pflanzen- und Umweltüberwachung

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Lichtabfang am Pflanzendach

Die Lichtabfangeffizienz ist ein entscheidender Faktor für die Kohlenstoffaufnahme von Pflanzen; die Produktivität einer Pflanze über saisonale Zeitrahmen verhält sich ungefähr proportional zum abgefangenen Licht. Die Architektur des Pflanzendachs, Blattfläche, Blattwinkelverteilung und Blattdispersion sind ausschlaggebend bei Lichtverteilung und -abfang im Pflanzendach. In Gartenbaukulturen können Ausäst-Strategien die Baumstruktur optimieren sowie die Produktion, die Pflanzengesundheit und deren Langlebigkeit steigern.

Die Messung des Anteils des abgefangenen PAR (f) ist ein Indikator für die Lichtnutzungseffizienz der Pflanze bzw. für ihre Fähigkeit, Sonnenlicht in Biomasse umzuwandeln. Für das einfache Verfahren ist mindestens ein PAR-Sensor oberhalb des Pflanzendachs zur Messung des direkten Strahls erforderlich, sowie eine oder mehrere PAR-Arrays unterhalb des Pflanzendachs.

Unterhalb oder innerhalb eines Pflanzendachs ist ein PAR-Array erforderlich, da er einen größeren Bereich abtastet und die Variabilität des Sonnenlichts berücksichtigt, die durch das Pflanzendach verursacht wird. Die Darstellung von f über eine Wachstumsperiode im Verhältnis zu einem Ertrags- oder Biomassemaß zeigt die Lichtnutzungseffizienz von Kulturen.

Der MFR-NODE und AD-NODE kann mit LINPAR- und PAR-Sensoren konfiguriert werden, um das abgefangene PAR (f) und somit Biomasse und Ertrag zu messen, zu überwachen und zu berechnen.

Lichthaushalt der Pflanzen: Lichtabfang am Pflanzendach

ICT MFR-NODE S. 76

Quantum PAR SQ-110 S. 32

LINPAR S. 34

Boden 4-17 Pflanzen 18-43 Meteorologisch 44-55 Hydrologisch 56-63 Stadt & Industrie 64-69ICT INTERNATIONAL34

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PAR Array SNiPs SNiP-SQ3 SNiP-SQ6 SNiP-SQ10 SNiP-LPAR

SNiP Messungen Photosynthetisch aktive Strahlung (PAR)

Kernsensor/Gerät (Anzahl Messpunkte)

SQ-313(3)

SQ-316(6)

SQ-311(10)

LINPAR(33)

Messbereich 0 bis 4000 μmol m-² s-¹ 0 bis 2000μmol m-² s-¹

Wellenlängenbereiche 410-655nm 350-680nm

IP-Schutzart Sensor IP68 IP65

SNiP-Knoten AD-NODE AD-NODE

Optionale SNiP-Erweiterungen von Parametern:

Niederschlag, Bodenfeuchte

Lichtabfang am Pflanzendach SNiPs

SNiP-CLI SNiP-CLI2

SNiP Messungen Lichtabfang am Pflanzendach

Kernsensor/Gerät (No. von Sensing Points)

SQ-110 (1) + SQ-311 (10)

SQ-110 (1) + LINPAR (33)

SNiP-Knoten MFR-NODE

Montage/Leistung SPLM7 / SP10

Optionale SNiP-Erweiterungen: Mikroklima

ICT INTERNATIONALICT INTERNATIONALICT INTERNATIONAL 35ICT INTERNATIONAL

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Blattnässe- und Krankheitsüberwachung

Blattnässe bezieht sich auf das Vorhandensein von freiem Wasser auf dem Pflanzendach und wird durch abgefangenen Niederschlag, Tau oder Guttation verursacht. Der Zeitabschnitt, in dem die Blätter nass sind, wird allgemein als Blattnässedauer (LWD) bezeichnet. Blattnässe spielt bei der Entwicklung von Krankheiten und der Ausbreitung von Krankheitserregern eine wichtige Rolle; LWD ist (neben der Temperatur) ein entscheidender Faktor in vielen Pflanzenkrankheitsmodellen, die verwendet werden, um die angemessene Zeit für den Einsatz von vorbeugenden Maßnahmen, wie z. B. Fungizid-Anwendung, zu bestimmen.

SNiP Blattnässe SNiP-LWS

Kernsensor/Gerät ICT-LWS

Wetness Messbereich 0-100%

Temperatur Bereich -40 bis 80°C

UOM mA

Messbereich 4 bis 20 mA

SNiP-Knoten AD-NODE

SNiP SensorerweiterungenRegenmesser mit

WippeUmgebungstemperatur

Weinberg-Installation - MP406 eingebohrte Sensoren

Vegetationsindizes und Krankheitsüberwachung

ICT S-NODE S. 77

ATH-2SLuft-Temp.

Feuchte S. 52

ICT-LWSS. 36

NiederschlagsmesserPRP-02 S. 45

Boden 4-17 Pflanzen 18-43 Meteorologisch 44-55 Hydrologisch 56-63 Stadt & Industrie 64-69ICT INTERNATIONAL36

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NDVI = NIR - RotNIR + Rot

Lichtreflexion der Pflanzen

Der NDVI (Normierter differenzierter Vegetationsindex) wird aus Messungen elektromagnetischer Strahlung berechnet, die von Pflanzendachflächen reflektiert wird.

NDVI ist ein standardisierter Index, der zur Messung des Pflanzengesundheitszustands verwendet wird. Blattchlorophyll absorbiert rotes Licht (ca. 680 mm), während die Zellstruktur der Blätter stark Nah-Infrarotlicht reflektiert (ca. 730 mm). Bei Wasserstress der Pflanze oder Krankheiten verschlechtert sich die Schwammschicht, und die Pflanze absorbiert mehr Nah-Infrarotlicht (NIR), statt es zu reflektieren. Durch die Beobachtung, wie sich das NIR im Verhältnis zum roten Licht verändert, erhält man einen genauen Hinweis auf das Vorhandensein von Chlorophyll, das mit der Pflanzengesundheit korreliert.

Vegetationsindizes SNiP-NDVI

SNiP Messungen NDVI Index

Kernsensoren S2-411-SS (aufwärts gerichtet)S2-412-SS (abwärts gerichtet)

Wellenlängen-

bereiche

Rott-Detektor: 650nm mit 10nm*NIR-Detektor: 810nm mit 10nm*

*Halbwertsbreite

Sichtfeld 180° (aufwärts gerichtetes Gerät) und 40° (abwärts gerichtetes Gerät)

Mess-Bereich 2x volles Sonnenlicht

Kalibrierun-sicherheit ±5 %

IP-Schutzart IP68

SNiP-Knoten S-NODE

Montage/

Leistung AM-400, AL-120

Optionale Erweiterungen

Kapazität für zusätzlichen 2x S2-412-SS

Absorption und Reflexion von Nah-Infrarot und sichtbarem Rot

Dieser erweiterte SNiP-NDVI (oben) wird verwendet, um den Weidegang und die Bodenfeuchte für das Weidemanagement von Schafen und Rindern in Northern Tablelands, NSW - Australien, zu überwachen.

ICT S-NODE S. 77

Niederschlags-Messer PRP-02

S. 45

NDVI (hinunter)

NDVI (heran)

MP406 Bodenfeuchte-sonden S. 6-7

37ICT INTERNATIONALFür bessere globale Forschungsergebnisse in der Boden-, Pflanzen- und Umweltüberwachung

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Infrarot-Radiometrie- Pflanzendachtemperatur

Ein Infrarot-Thermometer misst die Strahlungsenergie. Bei dieser Strahlung handelt es sich einfach um „Licht“, das etwas außerhalb des empfindlichen Bereichs des menschlichen Auges liegt. Die Stärke der Infrarotstrahlung ist proportional zur absoluten Temperatur (°K Kelvin) des Objekts.

Infrarot-Thermometer erzeugen keinen „Intrusion Error“ (Eindringfehler). Ein warmes „Target“ Objekt strahlt seine Infrarotstrahlung in alle Richtungen ab. Die Strahlungsmerkmale des Objekts und damit seine Temperatur werden nicht durch Infrarot-Thermometer gestört.

Die Optik des Infrarot-Thermometers sammelt eine Probe der Infrarotstrahlung vom zu messenden warmen Objekt (Boden und Pflanze) und fokussiert sie auf den winzigen Infrarotdetektor. Der Detektor wiederum wandelt sie in ein proportionales elektrisches Signal, welches das exakte elektrische Gegenstück der einfallenden Infrarotstrahlung und somit der Temperatur des warmen Objekts ist. Dieses sehr kleine elektrische Signal wird daraufhin verstärkt, in ein digitales Signal gewandelt und digital linearisiert; die resultierende Temperatur wird entweder angezeigt oder aufgezeichnet. Die Niedertemperatur-Infrarotthermometrie (IRT) ist technisch schwer umzusetzen, insbesondere bei der Messung von Temperaturen von Pflanzendächern, die ein sehr schwaches Infrarotsignal haben; die Temperaturen müssen auf 0,1 °C aufgelöst werden, um angemessene Bewässerungs- und Bewirtschaftungsentscheidungen zu treffen. Die Temperatur des Messwandlers und die Himmelsreflexion des Infrarotlichts müssen kontinuierlich gemessen werden.

Genaue Messungen der Pflanzendachtemperatur ermöglichen zusammen mit anderen Umgebungsvariablen die Schätzung der Pflanzendach-Transpiration und des Wasserstresses der Kultur anhand einer Berechnung wie dem Crop Water Stress Index (Pflanzen-Wasserstress Index) (CWSI).

SNiPs SNiP-SI41* SNiP-CWSI

SNiP Messungen

Pflanzendach-Temperatur

Pflanzen-Wasserstress

Index

Kernsensoren/Devices

Apogee SI-400 Serie*

Apogee SIL-411ATH-2S

Messun-sicherheit 0,2°C 0,5°C

SNiP-Knoten S-NODE MFR-NODE

Von SNiP unterstützte Sensoren

Bis 4 Gesamt Bis 4 Gesamt

Montage/Leistung

SPLM7, AM-220 / SP10

SPLM7, AM-250 / SP10

Optionale SNiP-Erweiterungen:

Sonnen-Einstrahlung, Bodenfeuchte

Nieder-schlagsmesser

Pflanzendachtemperatur und Pflanzen-Wasserstress Index

SNiP Kernsensoren* Sichtfelder

SNiP-SIL4 Apogee SIL-411 Standard 22°

SNiP-SI41* Apogee SI-411 Standard 22°

SNiP-SI42 Apogee SI-421 Schmal 18°

SNiP-SI43 Apogee SI-431 Sehr schmal 14°

SNiP-SI4H Apogee SI-4H1 Horizontal 32° Vertikal 13°

(Halbwinkel)

Die bei Baumwolle aufgezeichneten CWSI- und Niederschlagswerte werden vom LTE Cat M1/Cat NB1/EGPRS System übertragen - Narromine NSW

Infrarot-Temperatur des Pflanzendachs

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SNiPs Blatt- und Knospen-Temperatur

Blatttemperatur

Beim THERM-MICRO Blatttemperatursensor handelt es sich um einen sehr kleinen Thermistor, der auf eine Blattoberfläche geklebt werden kann, um die absolute Temperatur auf der Blattoberfläche zu messen. Aufgrund seiner geringen Größe besitzt der THERM-MICRO nahezu keine thermische Masse. Sein Einfluss auf die Grenzschicht und auf Messungen, die sehr stark auf Änderungen der Blatttemperatur reagieren, ist also minimal.

Anwendungen

• Transpirationsstudien;• Photosyntheseraten;• Blattenergiebilanzstudien;• Weinbau - Blatt- und Astkrankheiten;• Knospenruhe und Blütenbildung.

SNiPs Blatt SNiP-LFT SNiP-LBT

SNiP Messungen Blatttemperatur

Blatt- und Knospen-Temperatur (Frosterkennung)

Kernsensor THERM-MICRO SF-421

Messbereich *-40°C~125°C *-50°C~70°C

Genauigkeit ±0,2°C (von 0°C~+70°C)

±0,1°C (von 0~70°C) ±0,2°C (von -25~0°C)

SNiP-Knoten AD-NODE S-NODE

Von SNiP unterstützte Sensoren

Bis 2 gesamt Bis 4 gesamt

Montage /Leistung SPLM7, AM-220 / SP10

Optionale SNiP-Erweiterungen

Umgebungs-temperatur,

Sonneneinstrahlung

Umgebungs-temperatur Bodenfeuchte,

Sonneneinstrahlung

Frost (Blatt- und Knospentemperatur)

Frostschäden an Pflanzen können einen starken Einfluss auf Ernteertrag und -qualität haben. Der SF-421-SS ist eine Kombination aus zwei Temperatursensoren (Präzisionsthermistoren), die jeweils ein Pflanzenblatt und eine Blütenknospe nachahmen. Der Schutz von Kulturen bei Frostereignissen hängt von der Genauigkeit der Vorhersage der Pflanzentemperatur ab.

Oftmals ist die Lufttemperatur kein zuverlässiger Faktor zur Vorhersage von Zeitpunkt, Dauer und Schwere von Frostereignissen, da die Temperatur des Pflanzendachs unter bestimmten Umgebungsbedingungen deutlich von der Lufttemperatur abweichen kann. In klaren, ruhigen Nächten können die Temperaturen von Pflanzenblättern und Blütenknospen unter den Gefrierpunkt fallen, auch wenn die Lufttemperatur über 0 °C bleibt. Dies wird als Strahlungsfrost bezeichnet, der auf die fehlende Luftdurchmischung (Wind) nahe der Oberfläche und eine negative langwellige Strahlungsbilanz an der Oberfläche zurückzuführen ist.

Blatt- und Knospentemperatur

ICT S-NODE S. 77

Blatt- und Knospen-Temperatur SF-421 S. 39

39ICT INTERNATIONALFür bessere globale Forschungsergebnisse in der Boden-, Pflanzen- und Umweltüberwachung

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Messung von Bewässerung und Transpiration in Töpfen

Der SNiP-PWS misst kontinuierlich die aufgebrachten Bewässerungsmanagement- oder Transpirationsraten in kleinen bis mittelgroßen Topfpflanzen. Pflanzen werden auf der Waage platziert; das Gewicht wird kontinuierlich in benutzerdefinierten Intervallen aufgezeichnet und übertragen. Der zeitliche Gewichtsverlauf ist ein direktes Maß für die Wasserzufuhr bzw. den Wasserverlust der Pflanze.

Die ICT PlantScale besitzt eine NTEP-zugelassene, leistungsstarke Plattformwägezelle mit Schutzart IP66 und Nennlast-Optionen 50 kg, 100 kg und 150 kg Maximalbereich; eine spezielle feuchtigkeitsbeständige Schutzbeschichtung der Wägezelle gewährleistet lange Stabilität über den gesamten kompensierten Temperaturbereich. Mit dem seriellen SDI-12-Ausgang können mehrere PlantScale mühelos zusammengeschaltet und mit einem gemeinsamen Datenlogger oder IoT-Knoten verbunden werden. Der SNiP-PWS unterstützt bis zu vier PlantScales und kann im Labor mit 240/110 V bis 24 V CH24 Stromversorgung oder im Feld über ein externes Solarmodul betrieben werden.

SNiP Pflanzengewicht SNiP-PWS

SNiP Messungen Pflanzengewicht

Kernsensoren PlantScale-100

Messbereich 0~100Kg ----~~`******Genauigkeit TBA

SNiP-Knoten MFR-NODE

Von SNiP unterstützte Sensoren Bis 4x PS-100-SDI

Montage/Leistung SPLM7/SP10

Optionale SNiP-Erweiterungen:

Niederschlag, Bodenfeuchte, VPD

Anwendungen:

□ Transpirationsraten von Pflanzen; □ Kalibrierung von Saftflussmessern; □ Gravimetrische Gewichtsüberwachung; □ Druckvolumenkurven; □ Bewässerungsüberwachung.

Kum

ulati

ver W

asse

rver

lust

(Lite

r)

Kumulativer Wasserverlust (Liter)

Jahrestag

*Optionen für 50, 75, 100, 150, 200kg erhältlich

Kum

ulati

ve

Wär

mei

mpu

lsge

schw

indi

gkei

t(c

m h

-1)

Kumulative Wärmeimpulsgeschwindigkeit

Kumulativer Vergleich des gravimetrischen Wasserverlustes zum Saftfluss .

Waagen für die Pflanzenüberwachung

Boden 4-17 Pflanzen 18-43 Meteorologisch 44-55 Hydrologisch 56-63 Stadt & Industrie 64-69ICT INTERNATIONAL40

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SNiP-BHMS Präzisionsimkerei

Präzisionsimkerei mit dem SNiP-BHMS bietet Imkern und Forschern einen erweiterten Einblick in die Gesundheit und Produktivität eines Bienenvolkes und die auf sie einwirkenden Umwelteinflüsse. Starke Änderungen des Gewichts geben Hinweise auf: Anfang und Ende des Nektarflusses; volle Honigspeicher, erforderliche Winterfütterung; Schwärmen und Räuberei; Veränderungen in der Stärke und Produktivität des Bienenvolks.

Gesunde Honigbienenvölker erhalten im Bienenstock eine stabile Umgebung. Die stenothermische Beschaffenheit der Honigbienenbrut erfordert eine strenge Wärmeregulierung des Bienenstocks von 32-36 °C. Puppen, die über einen längeren Zeitraum Temperaturen unter 32 °C ausgesetzt sind, zeigen eine hohe Inzidenz von geschrumpften Flügeln und Bein- und

Bauchmissbildungen, während erwachsene Tiere Verhaltensauffälligkeiten aufweisen können. Eine relative Feuchtigkeit unter 50 % in den Brutzellen führt zu einer signifikanten Verringerung der Fortpflanzungsraten der Brut. Umgekehrt erhöht eine hohe Luftfeuchtigkeit den Anteil der durch Kalkbrut verursachten Mumifizierung.

Mit der BeeScale überwacht der SNiP-BHMS Tagesschwankungen im Bienenstockgewicht, tägliche Zu- und Abnahmen an Gewicht wie auch saisonale Produktionszuwächse. Die Wärmeregulierung im Bienenstock wird mithilfe einer internen und externen Messung der Bruttemperatur überwacht.

SNiPs SNiP-BHMS

SNiP Messungen Bienenstockgewicht, Bienenstock-Innentemperatur

Kernsensoren BeeScale-100 THERM-EP

Messbereich 0~100Kg -40°C~80°C ----~~`

Genauigkeit TBA ±0,5°C bei 25°C

SNiP-Knoten MFR-NODE

Von SNiP unterstützte Sensoren

Bis 2x WS-120-SDI Bis 4x THERM-EP

Montage/Leistung SPLM7/SP10

Optionale SNiP-Erweiterungen:

Umgebungstemperatur, Sonneneinstrahlung,

Feuchtigkeit, Niederschlag

Waagen für die Überwachung von Bienenstöcken

ICT MFR-NODE S. 76

ATH-2SLuft-Temp. Feuchte S. 52

BeeScale-100S. 41

41ICT INTERNATIONALFür bessere globale Forschungsergebnisse in der Boden-, Pflanzen- und Umweltüberwachung

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Integrierte Sensorknoten-Pakete (SNiPs)zur Überwachung von Gewächshäusern

Integrierte Sensorknoten-Pakete (SNiPs) für das Acre Bewässerungs- und Düngemittelmanagement auf

großen Baumwollfeldern

Weitere kundenspezifische SNiPs zur Pflanzenbewässerung

ICT S-NODE S. 77

ICT LVL-NODE S. 79

ICT S-NODE S. 77

ICT S-NODE S. 77

PlantScale-100S. 40

QuantumPAR SQ-500 S. 32

Umgebungs- Temperatur und Feuche

S. 52-53

EC SalzgehaltS. 58Wasserstand

S. 60

THERM-SSTemp S. 14

SMT-100 Boden- FeuchteS. 8

ICT S-NODE S. 77

Delta-T Inversions-Schicht für Sprüh-Überwachung S. 51AWS500 Multiparameter-

Wetterstation S. 46

AWS200 Schall- Anemometer Wetterstation

S. 46

Apogee SIL-411 Pflanzendach-Temperatur für Pflanzen- Wasserstress S. 38

ICT MFR-NODE S. 76

SP-100 Vorhandenes Licht S. 54-55

Mehrtiefen-EnviroPro VWC % Temperatur S. 9

AWS Automatische Wetterstationzur ETo Verdunstungsberechnung

Regen-MesserPRP-02 S. 45

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Projekthintergrund

Wasser gehört zu den drei größten Betriebskosten kommerzieller Zierpflanzenbetriebe im städtischen Umfeld. Darüber hinaus sind australische Gärtnereien oft durch strenge Vorschriften für den Wasserzugang eingeschränkt. Dennoch müssen Gärtnereien sicherstellen, dass Zierpflanzen im Topf zu einem optimalen Marktwert gezogen werden. Durch die sorgfältige Messung des Wasserhaushalts der Pflanzen in Verbindung mit den Witterungsverhältnissen am Standort können Zierpflanzenbetriebe den Wasserverbrauch steuern und gleichzeitig die Versorgung mit hochwertigen Pflanzenmaterial sicherstellen.

Die wichtigsten Parameter, die ein Gärtnereibetreiber regelmäßig durch manuelle Inspektion überprüft, sind:

• Bodenfeuchte im Topf;• VPD (Dampfdruckdefizit, berechnet aus Temperatur

und Feuchte);• Blatttemperatur (zur Vermeidung von Frost im

Winter und Sonnenbrand im Sommer).

Überwachungs- und Netzwerklösungen

Im Urban Ornamental Nursery wurden folgende Sensoren und Messgeräte installiert:

• Bodenfeuchtesonden in Töpfen – zur Überwachung der Bodenfeuchte im Topf;

• Wetterstation – zur Überwachung von Temperatur-, Feuchte- und VPD-Daten wie auch täglichen Wetterereignissen;

• SFM1 Saftflussmesser an den wichtigsten Topfpflanzen.

Mit einer Netzwerklösung konnte der Gärtnereibetreiber den Wasserverbrauch der Pflanzen und die Wetterdaten, welche die Pflanze beeinflussen, überwachen, da diese mit dem Internet verbunden war. Geräteumfang:

• 4G-Telemetriesystem – zur Übermittlung der Sensordaten an die Cloud;

• ICT-Datenansicht – Datenspeicherungs- und Visualisierungsplattform;

• Datenredundanz für Bodenfeuchte, Dampfdruckdefizit, Wetterparameter und Saftstrom für zukünftige Analysen.

Ergebnisse

• Fachkundige Entscheidungen über Zeitpunkt und Länge der Überkopf-/Tropfbewässerung;

• Quantifizierung des Wasserverbrauchs von Topfpflanzen;

• Saisonale und tägliche Schwankungen – Quantifizierung;

• Bereitstellung genauer Daten für regulatorische Wasseraudits

Überwachung des Wasserverbrauchs von Pflanzen in einem städtischen Zierpflanzenbetrieb

43ICT INTERNATIONAL 43Für bessere globale Forschungsergebnisse in der Boden-, Pflanzen- und Umweltüberwachung

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Das IoT (Internet of Things, dt. Internet der Dinge) liefert nahezu in Echtzeit Daten von Sensoren, die für die Überwachung der physischen Umgebung eingesetzt werden. Die Messanforderungen und Anwendungen sind umfassend. Beispiele reichen von einem Geotechniker, der die Drainage des Bodens auf einer Deponie überwacht, bis hin zum Forstwirt, der die Kohlenstoffbindungsraten in einer einheimischen Plantage untersucht.

Die Echtzeit-Datenerhebung liefert Informationen zum Anlagenmanagement in Echtzeit, kompensiert

arbeitsintensive Datenerfassung und gewährleistet Datenerfassung für Forschungsanwendungen. Die für die Datenbereitstellung verwendete IoT-Technologie variiert abhängig von Standort und Messanforderungen; keine Technologie ist für jede Anwendung die beste.

Der Fokus von ICT International liegt stets auf der Erfassung; unser IoT-Ansatz ist agnostisch. Wir bieten eine Reihe von IoT-Knoten, welche die für die Anwendung optimalen Sensoren unterstützen und stellen außerdem die beste Form der Konnektivität für den Installationsort und das Überwachungsnetzwerk bereit.

Umwelt Überwachung Forschung

Forst-Wirtschaft

Bergbau, Deponien und Geotechnik

Green BuildingManagement

Wasserfassung,-stand und -strom

Gartenbau

Landwirtschaft

So funktionieren IoT-Sensornetzwerke

PyranometerSonneneinstrahlungS. 54

ICTNODES. 74-79

SFM1x (LoRaWAN)Saftflussmesser S. 22

MP406 BodenfeuchtesondeS. 6-7

DBV60 BandDendrometerBaumquellung S. 28

MetOne Wetterstation S. 48

ICT GatewayLoRaWANS. 80-81

Formatoffene DatenKompatibel mit

flexibler Konnektivität S. 74-77

LTE-M Cat-M1/ Cat NB1

Satellit

Boden 4-17 Pflanzen 18-43 Meteorologisch 44-55 Hydrologisch 56-63 Stadt & Industrie 64-69ICT INTERNATIONAL70

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Hauptmerkmale:

□ LoRaWAN™ Low-Power Long-Range Client □ LoRa® Peer-to-Peer (P2P) Konnektivität □ AT-Befehlssatz □ Mit dem integrierten AT-Befehl

kann der Benutzer die Funkgeräte konfigurieren.

LoRaWan TestKit - USB-Funk mit LoRa® P2P Das LoRa Survey Kit von ICT International eignet sich hervorragend zur Bestimmung der Reichweite des LoRaWAN-Netzwerks, der Infrastrukturanforderungen sowie der Standortbeschränkungen vor der Gateway-Installation. Das LoRa Survey Testkit enthält gekoppelte LoRa-Transceiver und -Receiver USB-Dongles, Antennen und eine Powerbank; es ist direkt einsatzbereit für Windows 10, Linux und MacOS (mit Treibern für Windows 8). Mit dem integrierten AT-Befehl kann der Benutzer die Funkgeräte konfigurieren.

Planung von Knoten- und Gateway-Standorten für ein LoRaWAN-Netzwerk

71ICT INTERNATIONAL 71Für bessere globale Forschungsergebnisse in der Boden-, Pflanzen- und Umweltüberwachung

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Anmerkungen

Die integrierten Sensorknoten-IoT-Pakete (SNiP) von ICT International bieten standardmäßig vorkonfigurierte Überwachungslösungen. Das in diesem Katalog angebotene Sortiment an Basis-SNIPs umfasst Sensoren, Knoten, Stromversorgungs- und Montagezubehör.

Der SNiP kann um ein Vielfaches des Basissensors erweitert oder für die Integration anderer kompatibler Sensoren und Zubehörteile angepasst werden. Wenden Sie sich bitte an ICT International, um das für Ihre Anwendung am besten geeignete SNiP- und IoT-System zu besprechen.

SNiP Erweiterungen

Sensorknoten-IoT-Pakete (SNiPs)

1x MFR-NODE S. 76

1x Solarmodul + Wiederaufladbare Li-Ionen-Batterie

1x MP406 Sensor

1x Solarmodul/Knotenmontagerahmen

2x MP406 Sensor S. 4-7

1x NiederschlagssensorS. 45

Mit Leistung und Frequenz

Kalibrierungen S. 74-75

Basis-SNiP: SNiP-MP4 S. 6-7

Boden 4-17 Pflanzen 18-43 Meteorologisch 44-55 Hydrologisch 56-63 Stadt & Industrie 64-69ICT INTERNATIONAL72

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Integriertes Sensorknoten-Paket (SNiP) für die Überwachung der Zitrusfrüchte-Bewässerung

Integriertes Sensorknoten-Paket (SNiP) für die Überwachung der Bananen-Bewässerung

Saftflussmesser an junger Bananenstaude

Saftflussmesser an Zitrusbaum, S. 22

Ein benutzerdefiniertes SNiP-Setup mit Sensoren, die das Boden-Pflanzen-Atmosphäre-Kontinuum abdecken, um Bewässerung und Dünger abhängig von den Bedingungen der Bananenpflanze zu überwachen und zu verwalten.

Beispiele für SNiP-Setups in Obstkulturen

ICT MFR-NODE S. 76

DBS60 Banddendrometer S. 28

SFM1x (LoRaWAN)Saftflussmesser

S. 22

ATH-2SLuft-Temp.

Feuchte S. 52

MP406 Bodenfeuchtesonden S. 6-7

ICT MFR-NODE S. 76

SFM1x (LoRaWAN)SaftflussmesserS. 22

ATH-2SLuft-Temp.

Feuchte S. 52

MP406 Bodenfeuchte-sonden S. 6-7

73ICT INTERNATIONALFür bessere globale Forschungsergebnisse in der Boden-, Pflanzen- und Umweltüberwachung

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IP65SCHUTZART

IoT-Knoten für Forscher, Landwirte, Gartenbauer, Forstwirte, Geotechniker, Bergleute, Versorgungsunternehmen und Anlagenbetreiber.

Die Umsetzung von IoT bei ICT International basiert auf 30 Jahren Erfahrung in der Umweltanalytik. Die IoT-Knoten von ICT International wurden speziell zur Messung von Boden-, Pflanzen- und Umweltparametern entwickelt und enthalten alle wichtigen Funktionen für die Erfassungskommunikation:

Spezifische SensoreingängeDie IoT-Knoten von ICT International unterstützen die bei der Umweltanalytik verwendeten Ausgangssignale: SDI-12, hochauflösend analog und digital. Für die hochspezialisierte Überwachung, z. B. Saftfluss, entwickeln wir benutzerspezifische und wissenschaftlich validierte eigenständige Produkte.

Flexible KonnektivitätDer Vorstoß von ICT International in Richtung einer agnostischen Konnektivitätsplattform beruht auf der Erkenntnis, dass die optimale Konnektivität zwischen Überwachungsstandorten und Netzwerken variieren wird. Die IoT-Plattform bietet austauschbare LPWAN-Lösungen mit schon bald verfügbaren Satellitenoptionen.

Formatoffene Daten

LoRaWAN und LTE Cat - M1-/Cat NB1 Knoten von ICT International liefern Daten, die formatoffen und frei von proprietärer Formatierung oder Dekodierung sind. Der Endbenutzer erhält die vollständige Kontrolle der Daten ab dem Erfassungspunkt mit Flexibilität bei deren Erhebung, Speicherung und Ansicht.

Anpassbare StromversorgungNicht alle Umgebungssensoren sind für IoT-Anwendungen mit geringem Stromverbrauch ausgelegt. Die IoT-Knoten von ICT International bieten flexible Stromversorgungsoptionen, einschließlich externer 12 - 24 VDC Versorgung, wiederaufladbarer 6,5 Ah oder 13 Ah Lithium-Ionen-Batterien oder nicht wiederaufladbarer Lithium-Batteriepacks.

Umgebungsfeste AbdichtungDie IoT-Knoten von ICT International entsprechen der Schutzart IP65 und funktionieren nachweislich unter extremen Umgebungsbedingungen: Von der heißen australischen Wüste über tropische indonesische Regenwälder bis hin zur arktischen Tundra.

So funktionieren IoT-Knoten

Für bessere globale Forschungsergebnisse in der Boden-, Pflanzen- und UmweltüberwachungICT INTERNATIONAL74

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LoRaWAN-Knoten MFR S AD EF LVL

Funkgeräte LoRa, LoRaWAN, FSKMulti-Constellation GNSS

LTE-M Cat-M1

LoRaWAN AS923 (Asien)AU915 (Australien)

US915 (USA)EU863-870 (Europa)CN470-510 (China)IN865-867 (Indien)

Sensoreingänge SDI-121x 24-bit analogue4x 24-bit analogue

4x potenzialfreie digitale EingängeRTD/Thermistor (2x Präzision 24-Bit)

4-20mA Frequenz 0-100kHz

RF Noise Rauscherkennung0-10m oder 0-5m Ultraschall-Niveausensor

Schnittstellen Serielle USB-KonsoleLoRaWAN Downlink-Konfig

Merkmale Periodische BerichterstattungSchwellenwertbasierter Alarm

SD Karte (Datenspeicher)SNiP (Sensorknoten IoT-Paket)

3-Achsen-Beschleunigungsmesser

Leistung Lithium, nicht wiederaufladbarLithium, wiederaufladbarExterner DC-Solareingang

Externe DC-Versorgung

Gehäuse IP65 PolycarbonatBenutzerdefiniert

Direkt einsatzbereit | Produktvarianten

FrequencyBänder

ICT INTERNATIONALICT INTERNATIONALICT INTERNATIONAL 75ICT INTERNATIONAL

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MFR-NODE: Multifunktions-ForschungsknotenDer MFR-NODE wurde für flexible Kommunikation, Sensor- und Stromversorgungsoptionen konzipiert.

Der MFR-NODE unterstützt SDI-12, vier 32-bit potentialfreie digitale Zähleingänge sowie vier single-ended (zwei differentielle) 0 - 3 V Analogeingänge mit wahlweise 12 V, 5 V oder 3 V Erregung und einem 0-100 khz Frequenzeingang.

Mit einer integrierten SD-Karte liefert er Standalone-Datenaufzeichnung und volle Datenredundanz bei einem zeitweiligen Kommunikationsverlust oder verlorenen Paketen und ist somit ideal für Forschungsanwendungen. Die Daten werden für eine einfache Verwendung im csv-Format gespeichert.

Der MFR-NODE unterstützt Sensoren mit höherem Leistungsbedarf; ein Solarmodul kann entweder die interne Lithium-Ionen-Batterie aufladen, oder Knoten und Sensor können über eine externe DC-Stromversorgung versorgt werden (z. B. Batterie oder Netzquelle).

LTE Cat M1/Cat NB1/EGPRS bietet die Möglichkeit zur Remote-Installation in Bereichen außerhalb der Reichweite von LoRaWAN-Netzen.

Vollständig verschlüsselte Datenkommunikation, bei der JSON- oder csv-Dateien über MQTT(S) an einen benutzerdefinierten Broker mit dedizierter MQTT-Unterstützung, Microsoft Azure IoT Hub, übertragen werden.

MFR

IoT-Knoten von ICT International

Hauptmerkmale:

□ LoRaWAN™ Low-Power Long-Range Konnektivität; LTE-M Cat-M1;

□ SD-Karte zur Datenspeicherung im csv-Format;

□ SDI-12; □ 4 x 32-bit potentialfreie digitale

Zähleingänge; □ 24-bit ADC für 2x Differenz- / 4x Single-

Ended-Sensor, wahlweise 3 V, 5 V oder 12 V Erregung;

□ 0-100khz Frequenzeingang; □ Solar aufladbare 6,5Ah oder 13 Ah

Lithium-Ionen- oder externe DC-Versorgung;

□ MQTT und MQTT(S); □ Microsoft Azure IoT Hub Unterstützung.

Boden 4-17 Pflanzen 18-43 Meteorologisch 44-55 Hydrologisch 56-63 Stadt & Industrie 64-69ICT INTERNATIONAL76

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S-NODE: Zur Umweltüberwachung (SDI-12)Der S-NODE wurde für ein breites Sortiment an SDI-12-basierten Umgebungssensoren konzipiert und umfasst vier integrierte Sensoreingänge sowie die Fähigkeit zur Unterstützung zusätzlicher Sensoren, die extern über einen Bus angeschlossen werden.

Mit einer Stromversorgung, die entweder auf einer wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterie mit 6,5 Ah oder 13 Ah oder einer externen DC-

Stromquelle basiert, kann der S-NODE die Sensoren mit höherem Leistungsbedarf unterstützen.

LoRaWAN bietet die Möglichkeit zur vollständigen Remote-Konfiguration über Downlinks, einschließlich Aktivierung/Deaktivierung bestätigter Nachrichten und Änderung des Berichtsintervalls.

LTE Cat M1/Cat NB1/EGPRS bietet die Möglichkeit zur Remote-Installation in Bereichen außerhalb der Reichweite von LoRaWAN-Netzen.

Vollständig verschlüsselte Datenkommunikation, bei der JSON- oder csv-Dateien über MQTT(S) an einen benutzerdefinierten Broker mit dedizierter MQTT-Unterstützung, Microsoft Azure IoT Hub, übertragen werden.

□ LoRaWAN™ Low-Power Long-Range Konnektivität;

□ LTE-M Cat-M1; □ Unterstützung der physischen Verbindung

von vier SDI-12-Sensoren; □ Zusätzliche, extern über einen Bus

angeschlossene Sensoren; □ Solar aufladbare 6,5 Ah oder 13 Ah

Lithium-Ionen- oder externe DC-Versorgung;

□ Optionale Multi-Constellation-GNSS; □ MQTT und MQTT(S); □ Microsoft Azure IoT Hub Unterstützung.

S

77ICT INTERNATIONAL 77Für bessere globale Forschungsergebnisse in der Boden-, Pflanzen- und Umweltüberwachung

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AD-NODE: Für hochauflösende Analog- und DigitalsensorenDer AD-NODE ist für hohe Präzision bei analogen und digitalen Messungen konzipiert.

Der AD-NODE unterstützt mit einem 24-bit ADC zwei Thermistoren/RTDs, einen 0–1,5 V und einen 4–20 mA Eingang. Jeder der vier potentialfreien Digitaleingänge ist in der Lage, gleichzeitig bei 1 kHz eine Abtastung mit periodischer Berichterstattung durchzuführen. Geräteeinstellungen können per

Fernzugriff über LoRaWAN™ bzw. lokal über USB geändert werden.

ADLoRaWAN-Knoten

□ LoRaWAN™ Low-Power Long-Range Konnektivität;

□ 2x 24-bit RTD; □ 1x 24-bit Spannungseingang (0-1,5 V); □ 1x 24-bit 4 – 20mA; □ 4x 32-bit potentialfreie digitale

Zähleingänge, 2 x Digitalausgänge; □ AA Lithium-Energizer-Batterien; □ Vollständig rekonfigurierbar über

LoRaWAN™ Downlinks.

Boden 4-17 Pflanzen 18-43 Meteorologisch 44-55 Hydrologisch 56-63 Stadt & Industrie 64-69ICT INTERNATIONAL78

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EF-NODE: ElektrozaunknotenDer EF-NODE ist ein berührungsloser LoRaWAN™-Elektrozaun-Fehlererkennungssensor. Der EF-NODE wacht in definierten Intervallen auf und erkennt Hochfrequenzstörungen. Wenn er keinen Zaun erfassen kann oder feststellt, dass die Zaunstärke schwach ist, sendet er einen LoRaWAN-Alarm aus.

Die Einheit überträgt außerdem regelmäßig die minimale, maximale und durchschnittliche Stärke der vom Zaun erzeugten HF-Störungen.

LVL-NODE: Ultraschall-Überwachung des WasserstandsDer wartungsarme Ultraschall-Niveausensor mit LoRaWAN ist eine Drop-in-Lösung zur Überwachung aller Arten von Flüssigkeitsständen.

Automatische schwellenwertbasierte Alarme für niedriges oder hohes Niveau werden in Sekunden gemeldet und so die Ansprechzeit verringert Berichterstattung. Der Ultraschallsensor ist für die Montage oberhalb der zu überwachenden Zielflüssigkeit konzipiert und filtert automatisch

Echos von kleineren Hindernissen heraus (unterschiedliche Filterung auf Anfrage).

Eine robuste Ausführung mit Verbindern der Schutzart IP66 und korrosionsbeständigen Sensoren ist ebenfalls erhältlich. Die Integration eingehender Daten in bestehende Systeme ist so einfach wie die Verbindung mit einem LoRaWAN-Server und der Empfang von Daten innerhalb von Sekunden nach dem Senden.

□ LoRaWan Low-Power Long-Range Konnektivität und Multi-Constellation GNSS;

□ Bis 10 Meter ±1 cm Präzision, 5 Meter mit ±1 mm Präzision;

□ Bis 15 Jahre Batterielebensdauer mit mehreren Berichten pro Tag;

□ Vollständig rekonfigurierbar über USB oder LoRaWAN Downlink;

□ Niveau-Alarmmodus mit periodischer Abtastung.

LVL

Hauptmerkmale:

□ LoRaWAN™ Low-Power Long-Range Konnektivität;

□ Vollständig rekonfigurierbar über USB oder LoRaWAN Downlink;

□ Integrierte HF-Störungserkennung; □ Betriebsmodi mit extrem niedrigen

Stromverbrauch, die eine wesentliche Energieeinsparung und intelligente Schlaf-/Aufweck-Funktionen ermöglichen.

EF

79ICT INTERNATIONAL 79Für bessere globale Forschungsergebnisse in der Boden-, Pflanzen- und Umweltüberwachung

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Für bessere globale Forschungsergebnisse in der Boden-, Pflanzen- und Umweltüberwachung

www.ictinternational.com [email protected]

+61 2 6772 6770DOC-00047-03