DE202023107671U1 - Environmentally friendly system for the prevention and control of soil-borne diseases in soybeans through precision agriculture - Google Patents
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Abstract
System (100) zur Vorbeugung und Bekämpfung von bodenbürtigen Sojakrankheiten unter Verwendung von Präzisionslandwirtschaft, umfassend:
ein Netzwerk von Bodensensoren (1), strategisch positionierte Sensoren (11) innerhalb des Sojabohnenfeldes, die so konfiguriert sind, dass sie durch den Boden übertragene Krankheitserreger unter Verwendung von DNA- oder RNA-Nachweisverfahren, die Bodenfeuchtigkeit, die Temperatur und den Nährstoffgehalt sowie die elektrische Leitfähigkeit des Bodens messen, um die Variabilität innerhalb des Feldes abzubilden;
eine Wetterstation (2), die auf oder in der Nähe des Feldes installiert ist und kontinuierlich Daten über Niederschlag, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Windgeschwindigkeit erfasst;
ein Global Positioning System (GPS) (3) mit Koordinaten für genaue Standortdaten;
eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) (4), die mit den Sensoren (11) und der Wetterstation (2) verbunden ist und Echtzeitdaten empfängt und verarbeitet, um Risikokarten für bestimmte bodenbürtige Krankheiten auf der Grundlage von Bodenbedingungen und Wettermustern zu erstellen und individualisierte Behandlungspläne für verschiedene Zonen innerhalb des Feldes zu entwickeln, wobei die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) (4) automatisierte Maschinen für die gezielte Ausbringung von biologischen Bekämpfungsmitteln, wie nützlichen Bakterien oder Pilzen, die speziell auf die Bekämpfung identifizierter Krankheitserreger zugeschnitten sind, organischen Bodenverbesserungsmitteln, wie Kompost oder Biokohle, zur Verbesserung der Bodengesundheit und zur Unterdrückung von Krankheiten, Nährstoffergänzungen, die nur in Mangelgebieten und in präzisen Mengen ausgebracht werden, um die Umweltbelastung zu minimieren, steuert; und
eine Cloud-basierte Plattform zur Datenspeicherung und -analyse (5), auf die über mobile Geräte (6) aus der Ferne zugegriffen werden kann, um Echtzeit- und historische Daten mit Hilfe von raumbezogenen Karten und Dashboards zu visualisieren, das Auftreten von Krankheiten und die Wirksamkeit von Behandlungen zu überwachen, Behandlungspläne auf der Grundlage von sich verändernden Bedingungen und Feldbeobachtungen anzupassen und Daten mit Forschern und landwirtschaftlichen Beratungsdiensten auszutauschen, um Strategien für ein besseres Krankheitsmanagement zu entwickeln.
a network of soil sensors (1), strategically positioned sensors (11) within the soybean field, configured to detect soil-borne pathogens using DNA or RNA detection methods, soil moisture, temperature and nutrient levels, and the measure electrical conductivity of the soil to map the variability within the field;
a weather station (2) installed on or near the field and continuously collecting data on precipitation, temperature, humidity and wind speed;
a Global Positioning System (GPS) (3) with coordinates for precise location data;
a central processing unit (CPU) (4), connected to the sensors (11) and the weather station (2), which receives and processes real-time data to create risk maps for specific soil-borne diseases based on soil conditions and weather patterns and individualized treatment plans for to develop different zones within the field, with the central processing unit (CPU) (4) providing automated machinery for the targeted application of biological control agents, such as beneficial bacteria or fungi, specifically tailored to combat identified pathogens, organic soil improvers, such as compost or Biochar, to improve soil health and suppress disease, Controls nutrient supplements applied only in deficient areas and in precise amounts to minimize environmental impact; and
a cloud-based data storage and analysis platform (5) that can be accessed remotely via mobile devices (6) to visualize real-time and historical data using geospatial maps and dashboards, the occurrence of diseases and monitor the effectiveness of treatments, adjust treatment plans based on changing conditions and field observations, and share data with researchers and agricultural extension services to develop strategies for better disease management.
Description
BEREICH DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Landtechnik, insbesondere auf ein System zur Vorbeugung und Bekämpfung von bodenbürtigen Krankheiten im Sojaanbau mit Hilfe von Methoden der Präzisionslandwirtschaft.The present invention relates generally to agricultural technology, and in particular to a system for preventing and controlling soil-borne diseases in soybean cultivation using precision farming methods.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein umweltfreundliches System zur Vorbeugung und Bekämpfung von bodenbürtigen Krankheiten bei Sojabohnen durch Präzisionslandwirtschaft.More particularly, the present invention relates to an environmentally friendly system for preventing and controlling soil-borne diseases in soybeans through precision agriculture.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Bei dem im Abschnitt „Hintergrund“ behandelten Gegenstand sollte nicht davon ausgegangen werden, dass er allein aufgrund seiner Erwähnung im Abschnitt „Hintergrund“ zum Stand der Technik gehört. Ebenso sollte nicht davon ausgegangen werden, dass ein im Hintergrundabschnitt erwähntes oder mit dem Gegenstand des Hintergrundabschnitts verbundenes Problem bereits im Stand der Technik erkannt worden ist. Der Gegenstand des Hintergrundabschnitts stellt lediglich verschiedene Ansätze dar, die für sich genommen ebenfalls Erfindungen sein können.The subject matter discussed in the Background section should not be assumed to be part of the prior art solely because of its mention in the Background section. Likewise, it should not be assumed that a problem mentioned in the background section or associated with the subject matter of the background section has already been recognized in the prior art. The subject matter of the background section merely represents various approaches, which in themselves can also be inventions.
Durch den Boden übertragene Krankheiten in Sojakulturen, die durch eine Vielzahl von Krankheitserregern wie Pilze, Bakterien und Nematoden verursacht werden, stellen eine große Herausforderung für die Sojaproduktion dar. Herkömmliche Bewirtschaftungsstrategien beinhalten häufig den Einsatz eines breiten Spektrums chemischer Mittel, die ineffizient, umweltschädlich und aufgrund der komplexen Natur der Bodenökosysteme manchmal auch unwirksam sein können.Soil-borne diseases in soybean crops, caused by a variety of pathogens such as fungi, bacteria and nematodes, pose a major challenge to soybean production. Conventional management strategies often involve the use of a wide range of chemical agents, which are inefficient, environmentally harmful and due to can sometimes be ineffective due to the complex nature of soil ecosystems.
Herausforderungen bei bestehenden Methoden: Konventionelle Methoden wie Fruchtfolge und chemische Begasungsmittel haben ihre Grenzen. Die Fruchtfolge kann eine logistische Herausforderung sein und ist nicht immer wirksam gegen bestimmte Krankheitserreger. Chemische Behandlungen können zu Umweltproblemen und zur Entwicklung von Resistenzen bei Krankheitserregern führen, und sie können unspezifisch sein und nützliche Bodenorganismen beeinträchtigen.Challenges with existing methods: Conventional methods such as crop rotation and chemical fumigants have their limitations. Crop rotation can be logistically challenging and is not always effective against certain pathogens. Chemical treatments can cause environmental problems and the development of resistance in pathogens, and they can be non-specific and affect beneficial soil organisms.
Grenzen herkömmlicher Sensormethoden: Herkömmliche Bodenuntersuchungsmethoden sind oft zeit- und arbeitsaufwändig und bieten eine begrenzte räumliche Auflösung. Sie bieten keine Echtzeit- oder Fast-Echtzeit-Daten, die für eine rechtzeitige Entscheidungsfindung beim Krankheitsmanagement entscheidend sind.Limitations of traditional sensor methods: Traditional soil testing methods are often time-consuming and labor-intensive and offer limited spatial resolution. They do not provide real-time or near-real-time data that is critical for timely decision-making in disease management.
Bedarf an Präzisionslandwirtschaft: Mit dem Aufkommen der Präzisionslandwirtschaft wird immer mehr Wert auf den Einsatz von Technologien zur Optimierung der Feldbewirtschaftung gelegt. Dazu gehört auch eine gezieltere und ökologisch nachhaltigere Krankheitsbekämpfung.Need for precision agriculture: With the emergence of precision agriculture, more and more emphasis is being placed on the use of technologies to optimize field management. This also includes more targeted and ecologically sustainable disease control.
Die jüngsten Fortschritte in der Sensortechnologie, Datenverarbeitung und Automatisierung bieten neue Möglichkeiten für das Krankheitsmanagement in der Landwirtschaft.Recent advances in sensor technology, data processing and automation offer new opportunities for disease management in agriculture.
Sensor-Technologie: Die Entwicklung hochentwickelter Bodensensoren, die in der Lage sind, spezifische DNA oder RNA von Krankheitserregern im Boden nachzuweisen, hat die Krankheitserkennung revolutioniert. Diese Sensoren können auch Bodenfeuchtigkeit, Temperatur und Nährstoffgehalt messen und liefern so umfassende Daten zur Bodengesundheit.Sensor technology: The development of sophisticated soil sensors capable of detecting specific DNA or RNA of pathogens in soil has revolutionized disease detection. These sensors can also measure soil moisture, temperature and nutrient levels, providing comprehensive data on soil health.
Datenintegration und -analyse: Die Integration von Wetterdaten, Bodengesundheitsparametern und Pflanzenwachstumsmustern ermöglicht die Entwicklung anspruchsvoller Modelle zur Vorhersage von Krankheitsrisiken und zur Bestimmung optimaler Behandlungsstrategien.Data integration and analysis: Integration of weather data, soil health parameters and plant growth patterns enables the development of sophisticated models to predict disease risks and determine optimal treatment strategies.
Automatisierung und Präzisionsanwendung: Automatisierte Maschinen und Präzisionsanwendungstechniken ermöglichen eine gezielte Behandlung, minimieren die Umweltbelastung und verbessern die Effizienz.Automation and precision application: Automated machines and precision application techniques enable targeted treatment, minimize environmental impact and improve efficiency.
Trotz dieser technologischen Fortschritte gibt es nach wie vor eine Lücke bei der Integration dieser Komponenten in ein umfassendes, speziell für den Sojaanbau konzipiertes System. Bestehenden Systemen mangelt es oft an der Integration von Echtzeit-Erregererkennung, Datenanalyse und präzisen Anwendungsmethoden, die auf das Management bodenbürtiger Krankheiten auf Sojafeldern zugeschnitten sind.Despite these technological advances, there remains a gap in integrating these components into a comprehensive system specifically designed for soybean cultivation. Existing systems often lack integration of real-time pathogen detection, data analysis, and precise application methods tailored to the management of soil-borne diseases in soybean fields.
Nachweis bodenbürtiger Krankheitserreger: Es wurden zahlreiche Studien zum DNA/RNA-basierten Nachweis von bodenbürtigen Krankheitserregern in Nutzpflanzen durchgeführt. So veröffentlichten Smith et al. (2018) im „Journal of Agricultural Science“ einen Artikel über die Entwicklung einer schnellen DNA-Nachweismethode für Fusarium-Arten in Sojafeldern.Detection of soil-borne pathogens: Numerous studies have been carried out on DNA/RNA-based detection of soil-borne pathogens in crop plants. Smith et al. (2018) published an article in the “Journal of Agricultural Science” about the development of a rapid DNA detection method for Fusarium species in soybean fields.
Johnson und Davis (2020) wiesen in ihrer in der Zeitschrift „Precision Agriculture“ veröffentlichten Studie auf die Fortschritte bei den Sensortechnologien und ihre Anwendung bei der Überwachung der Bodengesundheit und des Pflanzenwachstums hin und betonten die Notwendigkeit einer Datenanalyse in Echtzeit beim Krankheitsmanagement.Johnson and Davis (2020), in their study published in the journal Precision Agriculture, noted the advances in sensor technologies and their application in monitoring soil health and plant growth, and highlighted the need for real-time data analysis in disease management.
Eine Studie von Lee und Kim (2019) in „Environmental Research Letters“ untersuchte den Zusammenhang zwischen sich ändernden Wettermustern und dem Auftreten von bodenbürtigen Krankheiten bei Leguminosen, einschließlich Sojabohnen.A study by Lee and Kim (2019) in “Environmental Research Letters” examined the relationship between changing weather patterns and the occurrence of soil-borne diseases in legumes, including soybeans.
Das US-Patent Nr.
Das
Das
Während die derzeitige Forschung und die Patente eine solide Grundlage in den Bereichen Sensortechnologie, Erregererkennung und Präzisionslandwirtschaft schaffen, gibt es nach wie vor eine Lücke in einem einheitlichen System, das speziell auf bodenbürtige Krankheiten bei Sojabohnen zugeschnitten ist. Die meisten vorhandenen Arbeiten integrieren weder die Erkennung von Krankheitserregern in Echtzeit mit einer automatisierten, präzisen Behandlungsanwendung noch bieten sie umfassende Lösungen speziell für Sojakulturen.While current research and patents provide a solid foundation in sensor technology, pathogen detection and precision agriculture, there remains a gap in a unified system specifically tailored to soil-borne diseases in soybeans. Most existing works neither integrate real-time pathogen detection with automated, precise treatment application nor provide comprehensive solutions specifically for soybean crops.
Das vorgeschlagene System baut auf diesen früheren Arbeiten auf, indem es fortschrittliche Bodensensoren, Wetterdaten und GPS-Technologie mit einer zentralen Verarbeitungseinheit und einer cloudbasierten Plattform verbindet, die speziell auf die Bekämpfung von bodenbürtigen Krankheiten im Sojaanbau zugeschnitten ist. Es überbrückt die Lücke, indem es einen ganzheitlichen und integrierten Ansatz bietet, der Echtzeit-Datenanalyse mit der präzisen Anwendung von biologischen Bekämpfungsmitteln und Bodenverbesserungsmitteln kombiniert...The proposed system builds on this previous work by combining advanced soil sensors, weather data and GPS technology with a central processing unit and cloud-based platform specifically tailored to combat soil-borne diseases in soybean crops. It bridges the gap by providing a holistic and integrated approach that combines real-time data analysis with the precise application of biological control agents and soil amendments...
Die in diesem Abschnitt „Hintergrund“ offengelegten Informationen dienen lediglich dem besseren Verständnis des Hintergrunds der Erfindung und können daher Informationen enthalten, die nicht zum Stand der Technik gehören und die einer Person mit normaler Fachkenntnis in diesem Land bereits bekannt sind.The information disclosed in this Background section is intended solely to facilitate understanding of the background to the invention and may therefore contain information that is not prior art and would already be known to a person of ordinary skill in this country.
ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY
Bevor die vorliegenden Systeme und Methoden beschrieben werden, sei darauf hingewiesen, dass diese Anwendung nicht auf die beschriebenen Systeme und Methoden beschränkt ist, da es mehrere mögliche Ausführungsformen geben kann, die in der vorliegenden Offenlegung nicht ausdrücklich dargestellt sind. Es ist auch zu verstehen, dass die in der Beschreibung verwendete Terminologie nur zur Beschreibung der besonderen Versionen oder Ausführungsformen dient und nicht dazu gedacht ist, den Umfang der vorliegenden Anwendung zu begrenzen.Before describing the present systems and methods, it should be noted that this application is not limited to the systems and methods described, as there may be several possible embodiments that are not expressly presented in the present disclosure. It is also to be understood that the terminology used in the description is intended only to describe the particular versions or embodiments and is not intended to limit the scope of the present application.
Die vorliegende Erfindung stellt ein umfassendes System zur Vorbeugung und Bekämpfung von bodenbürtigen Krankheiten im Sojaanbau durch die Integration von Technologien der Präzisionslandwirtschaft vor. Das System wurde entwickelt, um die Herausforderungen zu bewältigen, die durch bodenbürtige Krankheitserreger in Sojafeldern entstehen, und nutzt fortschrittliche Erfassungs-, Datenanalyse- und Behandlungsmethoden.The present invention presents a comprehensive system for the prevention and control of soil-borne diseases in soybean cultivation by integrating precision agriculture technologies. The system is designed to address the challenges posed by soil-borne pathogens in soybean fields and utilizes advanced collection, data analysis and treatment methods.
Das System umfasst ein Netzwerk von Bodensensoren, eine Wetterstation, ein GPS für Standortdaten, eine zentrale Recheneinheit (CPU) für die Datenverarbeitung, eine cloudbasierte Datenspeicher- und -analyseplattform sowie zusätzliche Komponenten wie eine Luftbilderfassungseinheit und ein automatisches Bewässerungssystem.The system includes a network of ground sensors, a weather station, a GPS for location data, a central processing unit (CPU) for data processing, a cloud-based data storage and analysis platform, as well as additional components such as an aerial imaging unit and an automatic irrigation system.
Schlüsselkomponenten der Erfindung:Key components of the invention:
Netzwerk von Bodensensoren (Komponente 1): Ein Netz fortschrittlicher Bodensensoren wird strategisch auf dem Sojabohnenfeld eingesetzt. Diese Sensoren sind in der Lage, spezifische DNA- oder RNA-Sequenzen von im Boden befindlichen Krankheitserregern nachzuweisen. Darüber hinaus messen sie wichtige Bodenparameter wie Feuchtigkeit, Temperatur, Nährstoffgehalt und elektrische Leitfähigkeit und geben so detaillierte Einblicke in die Bodengesundheit und Krankheitsrisikofaktoren.Network of Soil Sensors (Component 1): A network of advanced soil sensors is strategically deployed in the soybean field. These sensors are able to detect specific DNA or RNA sequences of pathogens present in the soil. In addition, they measure key soil parameters such as moisture, temperature, nutrient content and electrical conductivity, providing detailed insights into soil health and disease risk factors.
Wetterstation (Komponente 2): Eine Wetterstation vor Ort überwacht kontinuierlich die für die Krankheitsentwicklung relevanten Umweltbedingungen, einschließlich Niederschlag, Temperatur, Feuchtigkeit und Windgeschwindigkeit. Diese Daten sind entscheidend für das Verständnis und die Vorhersage von Krankheitsausbrüchen.Weather station (Component 2): An on-site weather station continuously monitors environmental conditions relevant to disease development, including precipitation, temperature, humidity and wind speed. This data is crucial for understanding and predicting disease outbreaks.
Globales Positionierungssystem (GPS) (Komponente 3): Die GPS-Technologie wird zur präzisen Kartierung und Lokalisierung im Feld eingesetzt, was für ein gezieltes Krankheitsmanagement und die Datenerfassung entscheidend ist.Global Positioning System (GPS) (Component 3): GPS technology is used for precise mapping and localization in the field, which is critical for targeted disease management and data collection.
Zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) (Komponente 4): Die CPU bildet das Herzstück des Systems, in dem Echtzeitdaten von Bodensensoren und der Wetterstation verarbeitet werden. Die CPU erstellt Risikokarten für bestimmte bodenbürtige Krankheiten, entwickelt zonenspezifische Behandlungspläne und steuert automatische Maschinen für gezielte Behandlungsanwendungen.Central Processing Unit (CPU) (Component 4): The CPU is the heart of the system, processing real-time data from ground sensors and the weather station. The CPU creates risk maps for specific soil-borne diseases, develops zone-specific treatment plans, and controls automated machinery for targeted treatment applications.
Cloud-basierte Datenspeicher- und Analyseplattform (Komponente 5): Diese Plattform dient als Drehscheibe für die Speicherung, Analyse und Visualisierung von Daten. Sie ermöglicht die Überwachung des Auftretens von Krankheiten, die Wirksamkeit von Behandlungen und die Anpassung von Behandlungsplänen auf der Grundlage sich entwickelnder Bedingungen. Die Plattform ist aus der Ferne zugänglich und erleichtert den Datenaustausch mit Akteuren wie Forschern und landwirtschaftlichen Beratungsdiensten.Cloud-based data storage and analytics platform (Component 5): This platform serves as a hub for data storage, analysis and visualization. It allows monitoring the occurrence of diseases, the effectiveness of treatments and adjusting treatment plans based on evolving conditions. The platform is accessible remotely and facilitates data sharing with stakeholders such as researchers and agricultural extension services.
Zugänglichkeit für mobile Geräte (Komponente 6): Die Integration mit mobilen Geräten stellt sicher, dass die Nutzer auch unterwegs auf Echtzeit- und historische Daten, Visualisierungen und Kontrollfunktionen zugreifen können.Mobile Device Accessibility (Component 6): Integration with mobile devices ensures that users can access real-time and historical data, visualizations and control functions on the go.
Einheit zur Erfassung und Analyse von Luftbildern (Komponente 7): Diese Funktion verbessert die Krankheitsfrüherkennung durch Drohnen oder Satelliten und liefert Nahinfrarot- und Hyperspektraldaten, um Stresssymptome bei Sojabohnen zu erkennen, die auf bodenbürtige Krankheiten hinweisen.Aerial Image Acquisition and Analysis Unit (Component 7): This capability improves early disease detection by drones or satellites and provides near-infrared and hyperspectral data to detect soybean stress symptoms that indicate soil-borne diseases.
Automatisches Bewässerungssystem (Komponente 8): integriert mit Bodenfeuchtesensoren optimiert dieses System die Bewässerung, reduziert die Wasserverschwendung und verhindert Bedingungen, die die Schwere von Krankheiten verschlimmern.Automatic Irrigation System (Component 8): Integrated with soil moisture sensors, this system optimizes irrigation, reduces water wastage, and prevents conditions that worsen disease severity.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING
Um verschiedene Aspekte einiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen, wird eine genauere Beschreibung der Erfindung durch Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen, die in der beigefügten Zeichnung dargestellt sind, gegeben. Es wird davon ausgegangen, dass diese Zeichnung zeigt nur illustrierte Ausführungsformen der Erfindung und sind daher nicht als Einschränkung ihres Umfangs zu betrachten. Die Erfindung wird mit zusätzlicher Spezifität und Detail durch die Verwendung der beigefügten Zeichnung beschrieben und erläutert.In order to illustrate various aspects of some embodiments of the present invention, a more detailed description of the invention will be given by reference to certain embodiments illustrated in the accompanying drawings. It is understood that this drawing shows only illustrated embodiments of the invention and therefore should not be considered as limiting its scope. The invention will be described and explained with additional specificity and detail through the use of the accompanying drawings.
Damit die Vorteile der vorliegenden Erfindung leicht verstanden werden, wird im Folgenden eine detaillierte Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung erörtert, die jedoch nicht als Beschränkung des Umfangs der Erfindung auf die beigefügte Zeichnung angesehen werden sollte, in der:
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein umweltfreundliches System (100) zur Vorbeugung und Bekämpfung von bodenbürtigen Krankheiten bei Sojabohnen durch PräzisionslandwirtschaftThe present invention relates to an environmentally friendly system (100) for preventing and controlling soil-borne diseases in soybeans through precision agriculture
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein fortschrittliches System zur Vorbeugung und Bekämpfung von bodenbürtigen Krankheiten im Sojaanbau eingeführt, das die neuesten Techniken der Präzisionslandwirtschaft nutzt. Das System integriert mehrere Komponenten, von denen jede eine zentrale Rolle bei der Krankheitsbekämpfung und der allgemeinen Feldgesundheit spielt.The present invention introduces an advanced system for the prevention and control of soil-borne diseases in soybean cultivation using the latest precision agriculture techniques. The system integrates multiple components, each playing a central role in disease control and overall field health.
Netzwerk für Bodensensoren (1):Soil sensor network (1):
Das Herzstück dieses Systems ist ein umfassendes Netz von Bodensensoren (1). Diese Sensoren sind strategisch im gesamten Sojabohnenfeld platziert, um wichtige Daten zu sammeln. Sie sind in der Lage, spezifische DNA- oder RNA-Sequenzen von im Boden vorkommenden Krankheitserregern nachzuweisen und so frühzeitig vor einem möglichen Ausbruch der Krankheit zu warnen. Darüber hinaus messen sie wichtige Bodenparameter wie Feuchtigkeitsgehalt, Temperatur, Nährstoffgehalt und elektrische Leitfähigkeit und bieten so einen ganzheitlichen Überblick über die Gesundheit und den Zustand des Bodens.The heart of this system is a comprehensive network of ground sensors (1). These sensors are strategically placed throughout the soybean field to collect important data. They are able to detect specific DNA or RNA sequences of pathogens occurring in the soil and thus provide early warning of a possible outbreak of the disease. In addition, they measure important soil parameters such as moisture content, temperature, nutrient content and electrical conductivity, providing a holistic overview of the health and condition of the soil.
Wetterstation (2):Weather station (2):
Eine Wetterstation (2) wird innerhalb oder in der Nähe des Feldes installiert. Diese Station hat die Aufgabe, verschiedene atmosphärische Bedingungen wie Niederschlag, Umgebungstemperatur, Luftfeuchtigkeit und Windgeschwindigkeit kontinuierlich zu überwachen. Die von der Wetterstation gewonnenen Daten sind wichtig für das Verständnis des Mikroklimas auf dem Feld, das die Entwicklung und Ausbreitung von bodenbürtigen Krankheiten stark beeinflusst.A weather station (2) is installed within or near the field. This station is tasked with continuously monitoring various atmospheric conditions such as precipitation, ambient temperature, humidity and wind speed. Those obtained from the weather station This data is important for understanding the microclimate in the field, which strongly influences the development and spread of soil-borne diseases.
Globales Positionsbestimmungssystem (GPS) (3):Global Positioning System (GPS) (3):
Das System ist mit einem Global Positioning System (GPS) (3) ausgestattet, um die Präzision der Datenerfassung und der Ausführung der Maßnahmen zu gewährleisten. Diese Technologie liefert exakte Standortdaten, die für die Kartierung der Variabilität des Feldes und für die präzise Anwendung von Behandlungen und Interventionen entscheidend sind.The system is equipped with a Global Positioning System (GPS) (3) to ensure the precision of data collection and action execution. This technology provides precise location data that is critical for mapping the variability of the field and for precisely applying treatments and interventions.
Zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) (4):Central Processing Unit (CPU) (4):
Das Herzstück des Systems ist eine zentrale Recheneinheit (CPU) (4), die als Kommandozentrale fungiert. Sie empfängt und verarbeitet Echtzeitdaten sowohl von den Bodensensoren (1) als auch von der Wetterstation (2). Die CPU ist von zentraler Bedeutung für die Erstellung von Karten des Krankheitsrisikos und die Formulierung gezielter Behandlungspläne für verschiedene Feldzonen. Außerdem steuert sie die automatisierten Maschinen für die präzise Anwendung der verschiedenen Behandlungen.The heart of the system is a central processing unit (CPU) (4), which acts as a command center. It receives and processes real-time data from both the ground sensors (1) and the weather station (2). The CPU is central to creating disease risk maps and formulating targeted treatment plans for different field zones. She also controls the automated machines for the precise application of the various treatments.
Cloud-basierte Datenspeicher- und Analyseplattform (5):Cloud-based data storage and analytics platform (5):
Eine wesentliche Komponente des Systems ist die cloudbasierte Datenspeicher- und Analyseplattform (5). Diese Plattform dient als zentraler Speicher für alle gesammelten Daten und ermöglicht fortschrittliche Analysen und Visualisierungen durch geografische Kartierung und interaktive Dashboards. Sie ermöglicht es den Nutzern, das Fortschreiten der Krankheit zu überwachen, die Wirksamkeit der Behandlung zu bewerten und die Bewirtschaftungsstrategien an die sich verändernden Feldbedingungen anzupassen. Die Plattform ist auch für den einfachen Datenaustausch mit externen Akteuren wie Agrarforschern und Beratungsdiensten konzipiert.A key component of the system is the cloud-based data storage and analysis platform (5). This platform serves as a central repository for all collected data and enables advanced analytics and visualization through geographic mapping and interactive dashboards. It allows users to monitor disease progression, evaluate treatment effectiveness and adapt management strategies to changing field conditions. The platform is also designed for easy data exchange with external actors such as agricultural researchers and extension services.
Zugänglichkeit für mobile Geräte (6):Accessibility for mobile devices (6):
Das System bietet volle Zugänglichkeit über mobile Geräte (6), so dass die Nutzer aus der Ferne auf das System zugreifen und mit ihm interagieren können. Diese Funktion bietet eine unvergleichliche Flexibilität, die eine Entscheidungsfindung in Echtzeit und eine unmittelbare Reaktion auf die vom System generierten Daten und Warnungen ermöglicht.The system offers full accessibility via mobile devices (6), allowing users to access and interact with the system remotely. This feature provides unparalleled flexibility, enabling real-time decision making and immediate response to the data and alerts generated by the system.
Einheit für die Erfassung und Analyse von Luftbildern (7):Unit for the acquisition and analysis of aerial images (7):
Um die Möglichkeiten der Krankheitserkennung zu verbessern, umfasst das System eine Einheit zur Erfassung und Analyse von Luftbildern (7). Mithilfe von Drohnen oder Satelliten sammelt diese Einheit Nahinfrarot- und Hyperspektralbilder, die bei der Erkennung früher Anzeichen von Stress bei Sojapflanzen, die häufig mit bodenbürtigen Krankheiten einhergehen, von entscheidender Bedeutung sind.To improve disease detection capabilities, the system includes a unit for capturing and analyzing aerial images (7). Using drones or satellites, this unit collects near-infrared and hyperspectral images, which are critical in detecting early signs of stress in soybean plants, which are often associated with soil-borne diseases.
Automatisches Bewässerungssystem (8):Automatic irrigation system (8):
Ein automatisiertes Bewässerungssystem (8) ist nahtlos mit den Bodenfeuchtesensoren (1) verbunden und liefert Wasser auf präzise und effiziente Weise. Dieses System ist auf den spezifischen Feuchtigkeitsbedarf der Sojabohnen und die aktuellen Bodenbedingungen zugeschnitten, wodurch die Wasserverschwendung erheblich reduziert und die Bedingungen, die die Schwere von Krankheiten verschlimmern können, gemildert werden.An automated irrigation system (8) is seamlessly connected to the soil moisture sensors (1) and delivers water in a precise and efficient manner. This system is tailored to the specific moisture needs of soybeans and current soil conditions, significantly reducing water wastage and mitigating conditions that can exacerbate disease severity.
Biokontrolle und Bodenverbesserungsanwendungen:Biocontrol and Soil Improvement Applications:
Ein herausragendes Merkmal dieses Systems ist seine Fähigkeit, die Anwendung von biologischen Bekämpfungsmitteln und organischen Bodenverbesserungsmitteln zu steuern. Die biologischen Bekämpfungsmittel, bestehend aus nützlichen Bakterien oder Pilzen, sind in mikroverkapselten Pellets formuliert, um ihre Überlebensfähigkeit und Wirksamkeit zu verbessern. Die organischen Bodenverbesserungsmittel, wie Kompost oder Biokohle, werden mit Hilfe von Streuern mit variabler Dosierung ausgebracht, um eine genaue und effiziente Anwendung zu gewährleisten. Dieser Ansatz zielt nicht nur auf die Bekämpfung von Krankheitserregern ab, sondern fördert auch die allgemeine Bodengesundheit und schafft so die Grundlage für einen nachhaltigen und produktiven Sojaanbau.A prominent feature of this system is its ability to control the application of biological control agents and organic soil amendments. The biological control agents, consisting of beneficial bacteria or fungi, are formulated in microencapsulated pellets to improve their survivability and effectiveness. The organic soil amendments, such as compost or biochar, are applied using variable rate spreaders to ensure accurate and efficient application. This approach not only aims to combat pathogens, but also promotes overall soil health, creating the basis for sustainable and productive soybean cultivation.
Ausbringung von Biokontrollmitteln und Bodenverbesserungsmitteln: Das System ist für die gezielte Ausbringung von biologischen Bekämpfungsmitteln (wie nützliche Bakterien oder Pilze) und organischen Bodenverbesserungsmitteln (wie Kompost oder Biokohle) ausgerüstet. Diese Behandlungen werden mit Hilfe von Mikroverkapselungstechniken und Streuern mit variabler Ausbringungsrate durchgeführt, um die Wirksamkeit und Präzision zu erhöhen.Application of biocontrol agents and soil improvers: The system is equipped for the targeted application of biological control agents (such as beneficial bacteria or fungi) and organic soil improvers (such as compost or biochar). These treatments are carried out using microencapsulation techniques and variable rate spreaders to increase effectiveness and precision.
Vorteile:Advantages:
Verbessertes Krankheitsmanagement: Durch die Integration von Echtzeit-Datenanalyse und Präzisionsanwendung bietet das System einen proaktiven Ansatz für das Management bodenbürtiger Krankheiten auf Sojafeldern.Improved disease management: By integrating real-time data analysis and precision application, the system provides a proactive approach to managing soil-borne diseases in soybean fields.
Ökologische Nachhaltigkeit: Die gezielte Anwendung von Behandlungen reduziert die Umweltbelastung, minimiert den Einsatz von Chemikalien und fördert nachhaltige landwirtschaftliche Praktiken.Environmental Sustainability: Targeted application of treatments reduces environmental impact, minimizes chemical use and promotes sustainable agricultural practices.
Operative Effizienz: Automatisierung und datengesteuerte Entscheidungsfindung rationalisieren den Außendienst, was zu höherer Produktivität und geringeren Arbeitskosten führt.Operational Efficiency: Automation and data-driven decision making streamlines field operations, resulting in higher productivity and lower labor costs.
Obwohl Ausführungsformen der Erfindung in einer für strukturelle Merkmale und/oder Methoden spezifischen Sprache beschrieben wurden, sind die beigefügten Ansprüche nicht notwendigerweise auf die beschriebenen spezifischen Merkmale oder Methoden beschränkt. Vielmehr werden die spezifischen Merkmale und Methoden als Beispiele für Ausführungsformen der Erfindung offenbart.Although embodiments of the invention have been described in language specific to structural features and/or methods, the appended claims are not necessarily limited to the specific features or methods described. Rather, the specific features and methods are disclosed as examples of embodiments of the invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 8999999 [0016]US 8999999 [0016]
- US 9111111 [0017]US 9111111 [0017]
- US 9222222 [0018]US 9222222 [0018]
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| US9111111B1 (en) | 2013-09-23 | 2015-08-18 | Amazon Technologies, Inc. | Location-based file security |
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