DE10002880C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Kontrollieren und Beeinflussen des Pflanzenzustandes durch Pflanzenzustandsinformationen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Kontrollieren und Beeinflussen des Pflanzenzustandes durch Pflanzenzustandsinformationen

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kontrollieren und Beeinflussen des Pflanzenzustandes, insbesondere bedarfsgerechten und teilflächenspezifischen Ausbringen und Verteilen von Pflanzenbehandlungsmitteln, insbesondere Aphiziden, Bakteriziden, Fungiziden, Herbiziden, Wachstumsregulatoren und -förderern sowie Wasser o. dgl. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß pflanzenphysiologische Informationen, Erreger und/oder Streßzustände der Pflanzen zum Steuern der teilflächenspezifischen Ausbringung von Pflangzenbehandlungsmitteln in nahezu Echtzeit herangezogen werden. DOLLAR A Die Pflanzen werden direkt (aktiv) und indirekt (passiv) beleuchtet und entsprechende Reflexions- und Fluoreszenzspektren erzeugt, die von Mikroprozessoren verarbeitet und mit einem im Mikroprozessor abgelegten Referenzspektrum der gesunden Pflanze verglichen werden. DOLLAR A Aus der festgestellten Abweichung wird nach einem zuvor ermittelten Behandlungsalgorithmus das Ausbringen der Behandlungsmittel teilflächenspezifisch und nahezu in Echtzeit gesteuert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kontrollieren und Beeinflussen des Pflanzenzustandes, insbesondere bedarfsgerechten und teilflächenspezifischen Ausbringen und Verteilen von Pflanzenbehandlungsmitteln, insbesondere Aphiziden, Bakteriziden, Fungiziden, Herbiziden, Wachstumsregulatoren und -förderern sowie Wasser o. dgl., durch Pflanzenzustandsinformationen, mit einem fahrbaren Träger auf land- und forstwirtschaftlichen sowie sonstigen Kulturflächen, bei dem das Ausbringen und Verteilen der Pflanzenbehandlungsmittel nach Art und Menge durch einen Jobrechner vorgenommen wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Kontrollieren und Beeinflussen des Pflanzenzustandes, insbesondere bedarfsgerechten und teilflächenspezifischen Ausbringen und Verteilen von Pflanzenbehandlungsmitteln, insbesondere Aphiziden, Bakteriziden, Fungiziden, Herbiziden, Wachstumsregulatoren und -förderern sowie Wasser o. dgl., durch Pflanzenzustandsinformationen, mit einem fahrbaren Träger, beispielsweise Fahrzeug und/oder angekuppelte Arbeitsmaschinen, einer oder mehreren am Träger befestigten Diodenlichtquellen zum Beleuchten der Pflanzen und Detektoren zum Erfassen der von den Pflanzen reflektierten Strahlung, einem Jobrechner zur Steuern der Ausbringung und einem Ausbringer zur variablen Verteilung der Pflanzenbehandlungsmittel.
Aus der DE 35 00 885 A1 ist ein elektronisches System für landwirtschaftliche Verteilmaschinen bekannt, die mit einem elektronisch gesteuerten Dosierelement ausgerüstet ist, welches einen Mikroprozessor mit Eingabetastatur aufweist, wobei dieser elektronische Mikroprozessor für verschiedene landwirtschaftliche Verteilmaschinen, wie Düngerstreuer und Spritzgeräte vorgesehen ist. Der Mikroprozessor besitzt verschiedene über die Eingabetastatur zu besetzende Speicherplätze, auf denen verschiedene den Gut- oder Materialausfluß repräsentierende Werte speicherbar und bei Bedarf abrufbar sind. Im Mikroprozessor sind der jeweiligen Verteilmaschine zugeordnete charakteristische Werte abgelegt, die direkt vom Hersteller in den Mikroprozessor oder vom Landwirt nach einem Eichvorgang eingegeben und abgespeichert werden. Mit Sensoren, die die Fahrgeschwindigkeit des Ackerschleppers erfassen, wird sichergestellt, daß die Ausbringmenge pro Flächeneinheit in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges annähernd gleich bleibt.
Mit dieser bekannten Lösung kann zwar die Ausbringermenge variiert werden, jedoch ist diese Lösung nicht geeignet, eine teilflächenspezifische Aufbringung von Behandlungsmitteln unter Berücksichtigung der Bodenbeschaffenheit und der Topographie des Feldes, der Wasserdrainage und des Wettereinflusses zu realisieren.
Zur Behebung dieser Nachteile offenbart die EP 0 615 682 B1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen des augenblicklichen Düngemittelgehaltes eines Bodens in nahezu Echtzeit. In diesem bekannten Verfahren kommt ein Bodenanalysator in Form eines Spektrographen zum Einsatz, der kontaktlos spektroradiometrische Messungen am Boden durchführt, um die Bodenart, den Wassergehalt und die Bodenchemie zu ermitteln. Mit diesem Werten wird eine Bodenvorschrift bestimmt, mit deren Hilfe die Dosierung der auszubringenden Düngerelemente auf die Bodenfläche festgelegt wird.
Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß es den Ernährungszustand der Pflanzen, deren Schadensbefall durch Erreger und Streßzustände durch witterungsbedingte und phämonologische Einflüsse nicht berücksichtigt. Es bleibt dem Land- oder Forstwirt überlassen, die wachstumsgerechte Entwicklung der Pflanzen zu kontrollieren, Pflanzenkrankheiten und deren Erreger festzustellen sowie diese dann entsprechend mit Pflanzenbehandlungsmitteln zu bekämpfen. Dies ist aufwendig und birgt zugleich auch die Gefahr einer Fehldosierung an Pflanzenbehandlungsmitteln mit allen nachteiligen Folgen für die Pflanzen (Fleckbildung auf den Blättern, Absterben) und die Umwelt (Grundwasserbelastung) in sich.
Die EP 0 743 001 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Besprühen von Raumkulturen, insbesondere Wein- und Obstkulturen, die parallel entlang befahrbarer Strecken angeordnet sind, mit einem Zugfahrzeug, das mit einer Geschwindigkeitmeßeinrichtung ausgestattet ist, einem Vorratsbehälter für Sprühmittel, einer Flüssigkeitspumpe für das Sprühmittel, einem Gebläse, regulierbaren Sprüheinrichtungen, Ventilen, die den Sprüheinrichtungen jeweils zugeordnet sind und diese steuern, Sensoren, die in Richtung der Strecke vor den Ventilen und vertikal übereinander angeordnet sind und Signale abgeben und aufnehmen können, und einem Rechner, der mit den Sensoren und den Ventilen verbunden ist. Die in dieser bekannten Lösung eingesetzten optischen Sensoren dienen zur Ermittlung der Belaubungsdichte, der Raumkulturhöhe und -ausdehnung, und von lokalen Lücken der Raumkulturen. Infolge der über lange Zeit festliegenden befahrbaren Strecken mit festliegendem Anfang und Ende der Strecke bei Weinbau- oder Obstbauanlagen werden mit Vergleichen unterschiedlicher Messungen über die Vegetationszeit und über mehrere Wachstumzyklen pflanzenphysiologische Informationen gewonnen, die Rückschlüsse auf Nährstoffversorgung, Blattflächenindex, Wuchshöhe, Ausbreitung im Raum zulassen und eine teilflächenbezogene Bewirtschaftung ermöglichen.
Aus der DE 197 27 528 A1 ist ein Bordcomputersystem für landwirtschaftliche Maschinen- und/oder Gerätekombinationen bekannt, die aus einem Ackerschlepper und an diesem angekuppelten landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen, wie beispielsweise Kreiseleggen, Drillmaschinen, Düngerstreuer und Feldspritzen etc. bestehen, wobei über das Bordcomputersystem der Ackerschlepper und/oder die angekuppelte Arbeitsmaschine oder die selbstfahrende Arbeitsmaschine über die in dem Bordcomputersystem eingespeicherten und/oder eingegebenen Einstellwerte einstell,- steuer- und/oder regelbar sind, wobei das Bordcomputersystem mit dem Bordcomputer zusammenwirkende Sensorelemente aufweist, welche Informationen über die Beschaffenheit und den Zustand des Pflanzenbewuchses auf der zu bearbeitenden oder zu bestellenden Fläche aktuell liefert.
Dieses bekannte Bordcomputersystem weist einen Rechner mit einer Speichereinheit auf, in welcher Einstelldaten gespeichert sind. Der Rechner wirkt mit einem DGPS-System zusammen, das satellitengestützt den aktuellen Standort des Ackerschleppers bestimmt. Mit einem am Vorderrad des Ackerschleppers angeordneten Fahrgeschwindigkeitssensor werden dem Rechner Impulse über den zurückgelegten Weg zugeführt.
Bei dieser bekannten Lösung liefert der entsprechende Sensor Meßdaten, die für die Bestimmung des Ernährungszustandes der Pflanzen in einem Bordcomputer dienen, in dessen Speicher Daten und Werte von Flächenmerkmalen eingegeben sein können. Diese Daten und Werte kann der Landwirt zuvor in den Rechner einspeichern, um sicherzustellen, daß der Rechner die Meßdaten der Sensoren verarbeiten und die tatsächlich benötigte Düngemittelausbringung entsprechend steuern kann. Das hier genannte differentielle Global Positioning System (DGPS) wird zusammen mit dem Fahrgeschwindigkeitssensor nur zur Bestimmung der Koordinaten des Ackerschleppers, d. h. zur Ortung, herangezogen. Die bekannte Lösung ist mit dem Nachteil verbunden, daß keinesfalls immer die aktuellen teilflächenspezifischen Daten und Werte zur Verfügung stehen und Fremdeinflüsse wie Witterung und besondere Verhältnisse an Kuppen, Senken oder Waldrändern unberücksichtigt bleiben.
Des weiteren ziehen Sortenänderungen beim Anbau signifikante Veränderungen in den teilflächenspezifischen Daten und Werten nach sich, so daß der Landwirt bei jeder Änderung die Verarbeitungssoftware im Bordcomputer entsprechend verändern muß.
Nach der US 5 585 626 A ist bekannt, daß abgestorbene Pflanzen, der Boden und Unkraut bei Beleuchtung Licht mit unterschiedlicher Wellenlänge über, den Wellenlängenbereich von 400 bis 1100 nm reflektieren. Der Schlag wird deshalb mit Licht aus zwei Lichtquellen mit unterschiedlichen Wellenlängen beleuchtet, wobei das Licht der ersten Lichtquelle mit einem ersten Modulationssignal und die zweite Lichtquelle mit einem zweiten Modulationssignal moduliert ist. Die Frequenzen der beiden Modulationssignale können dabei gleich oder auch unterschiedlich sein. Entlang eines langgestreckten Trägers sind als Lichtquellen lichtemittierende Dioden in Reihenanordnung vorgesehen, die ihr Licht direkt auf den Boden richten und jeweils nebeneinanderliegende Streifen beleuchten. Mittels Detektoren wird die von den Pflanzen und dem Untergrund reflektierte Lichtstrahlung empfangen und durch einen Trennkreis ermittelt, ob die reflektierte Strahlung von einer Pflanze oder dem Untergrund stammt. Durch die Bestimmung der relativen Reflexion des Lichtes von einem Gegenstand bei zwei oder mehr Wellenlängen ist es möglich, Pflanzen zu unterscheiden, die von Schädlingen befallen und frei von Schädlingen sind.
Eine andere bekannte Lösung (WO 97/37372 A1) für die Ermittlung und Bekämpfung von Unkraut in einem Baumwollfeld verwendet eine Vielzahl von in einer Reihe angeordneten lichtemittierenden Dioden, deren Strahlen durch eine Linse zu einem breitgefächerten Strahl fokussiert werden. Mit einem von den Lichtquellen beabstandeten Lichtdetektor werden die bei Bewegung der Dioden und Detektoren über die Pflanzen reflektierten Lichtstrahlen erfaßt und verarbeitet. Um festzustellen, ob im beleuchteten Feld lebende Pflanzen vorhanden sind, wird das Licht einer emittierenden Diodenreihe moduliert.
Zielstellung dieser bekannten Lösung ist es, Unkraut in Nutzpflanzenbeständen mit einem gezielten Ausbringen an Unkrautbekämpfungsmitteln zu eliminieren. Dadurch, daß im Detektor gleichzeitig ein Summensignal aus Reflexionsdaten, natürlicher Bestrahlung und Hintergrundstrahlung erfaßt wird, läßt sich der Pflanzenzustand, insbesondere Ernährungszustand an lebenden Pflanzen, nicht hinreichend genau bestimmen. Darüber hinaus ist der Aufbau dieser bekannten Meßsysteme mit ihren in Reihe angeordneten Lichtquellen, Detektoren, Emitterlinsen, Detektorlinsen und Aperturblenden nicht nur aufwendig, sondern auch für den rauhen Betrieb in der Land- und Forstwirtschaft zu störanfällig.
Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß pflanzenphysiologische Informationen, Erreger und/oder Streßzustände der Pflanzen zum Steuern der teilflächenspezifischen Ausbringung von Pflanzenbehand­ lungsmitteln in nahezu Echtzeit herangezogen werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 und durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 14 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß es erstmals möglich wird, neben Informationen zum Ernährungszustand der Pflanzen auch Informationen zu Schadenserregern und Streßfaktoren teilflächenspezifisch in Echtzeit zu gewinnen und das Ausbringen an Pflanzenbehandlungsmitteln danach zu steuern. Dies wird dadurch möglich, daß einerseits durch passive optische Sensoren den Pfanzenbestand kontaktlos oberflächlich abzutasten und durch aktive optische Sensoren Einzelpflanzen innerhalb des Bestandes in unterschiedlicher Höhe abzutasten. Jeder Sensor ist mit einem Mikroprozessor versehen, der die Meßdaten verarbeitet und Schaltbefehle für den Jobrechner zur Ansteuerung des Ausbringers für die Pflanzenbehandlungsmittel auslöst.
Für den Landwirt wird der Ausbringeprozeß einfacher, überschaubarer und weniger zeitaufwendig.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich ferner dadurch aus, daß es erstmals möglich wird, die Daten zu Topographien des jeweiligen Feldes, die aktuellen lokalen Wetterdaten, Daten zu Pflanzenschutzempfehlungen, schlagspezifische Daten, Warndienstfunktionen für Infektionen usw. in die Pflanzenmittelausbringung mit einzubeziehen. Zu jedem Zeitpunkt und an jedem Ort kann der Landwirt auf für die Verarbeitung der Meßdaten erforderliche Software zugreifen. Er benötigt nur eine entsprechende vom Vertreiber der Software bereitgestellten Zugangscode, beispielsweise in Form eines Kennwortes oder einer PIN-Nummer, mit der er via Satellit die neue Software für den Mikroprozessor herunterladen kann.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens gestattet es auch, die von den Sensoren erfaßten und von den Mikroprozessoren verarbeiteten Meßdaten zu den Schaderregern und Streßfaktoren über einen Referenzsatelliten und eine Erdstation zwecks Weiterverarbeitung an einen Basisrechner zu übertragen, der für die abgetastete Fläche eine Applikationskarte ermittelt und diese im Speicher des Rechners ablegt. Via Internet kann der Landwirt auf diese Karte dann zurückgreifen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist kompakt, robust und zugleich einfach im Aufbaus.
Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Es zeigt bzw. zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens ohne aktive Rücküber­ tragung der Meßdaten,
Fig. 2 ein Blockschaltbild als ein Beispiel von DGPS-Receiver, Mikroprozessor der Sensoren und Jobrechner
Fig. 3 eine Seitenansicht des Fahrzeuges mit Jobrechner,
Fig. 4 eine Rückansicht des Fahrzeuges mit Sensorgruppen,
Fig. 5 und 5a ein Beispiel eines Flußdiagrammes des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 6 ein weitere Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit Rückübertragung der Meßdaten an die Erdstation, Verarbeitung der Meßdaten zur Applikationskarte und Einbindung in das Internet.
Beispiel 1
Auf einem beispielsweise mit Winterweizen gebauten Schlag soll das erfindungsgemäße Verfahren zum Ausbringen von Pflanzenbehandlungsmittel zur Anwendung kommen. Das Pflanzenbehandlungsmittel wird mit einem Schleppfahrzeug 1 mit Ausbringer 8 auf dem Schlag teilflächenspezifisch ausgebracht.
An einem Dach 2 eines Schleppfahrzeuges 1 ist quer zur Fahrtrichtung ein das Dach 2 seitlich überkragender Tragarm 3 befestigt. Der Tragarm 3 (siehe Fig. 1 bis 3) trägt jeweils an seinem vorderen Ende zwei schwenkbar einstellbare optische passive Sensorgruppen 4, die vorzugsweise in einem Winkel β von 60° (Schräglage) zum Pflanzenbestand ausgerichtet sind. Die Sensorgruppe 4 besteht aus einer Vielzahl von monochromatisches Licht aussendenden clusterähnlich zusammengefügten Dioden ausgewählter Wellenlänge. Beide Sensorengruppen 4 schließen miteinander einen Winkel α von vorzugsweise 90° ein. Das Schleppfahrzeug 1 ist des weiteren mit einem an seiner Seitenwand befestigten Ausleger 5 versehen, der eine aktive Sensorgruppe 6 höhenverstellbar trägt. Die Sensorgruppe 6 ist ebenfalls aus clusterähnlich zusammengefügten Leuchtdioden gebildet, die mindestens zwei Gruppen von einer ausgewählten Wellenlänge enthalten. Ausleger 5 und Sensorgruppe 6 sind so ausgerichtet, daß sie beim Meßvorgang direkt über den Pflanzenbestand hinwegbewegt werden und beim Vorbeibewegen einzelne Pflanzen optisch in unterschiedlichen Höhen abtasten können. Die Sensorengruppen 4 und 6 besitzen jeweils einen Mikroprozessor MP, der die Meßdaten verarbeitet.
Der Mikroprozessor MP ist mit einem Jobrechner 7 des Ausbringers 8 verbunden.
Mittig auf dem Dach 2 ist ein DGPS-Receiver 9 befestigt, dessen Antenne 10 freie Sicht zu Satelliten 11 und 12 besitzt. Es ist auch möglich, den Receiver 9 mit Antenne 10 an der Arbeitsmaschine anzuordnen. Dabei muß nur gewährleistet sein, daß die Sicht zu den Satelliten 11 frei bleibt.
Im Receiver 9 ist, wie in Fig. 1 schematisch gezeigt, ein Empfänger vorgesehen, wobei in einer koordinatenmäßig bekannten Referenzstation und im Empfänger des Schleppfahrzeuges 1 simultan die Code-Entfernungen zu mindestens drei identischen Satelliten 11 gemessen werden. Die Antenne 10 des Receivers 9 empfängt Signale S von allen Satelliten 11. Die Signale S werden an einen Vorverstärker 12 und dann an eine Hochfrequenzeinheit 13 als die eigentliche Empfangseinheit geleitet, die durch einen Navigationsprozessor 14 gesteuert wird. Über eine Schnittstelle ist dieser mit dem Mikroprozessor MP der Sensoren 4 und 6 verbunden.
Der Mikroprozessor MP der Sensorengruppen 4 und 6 regelt die Datenerfassung, führt die entsprechenden Berechnungen durch und überträgt die aus den Meßdaten gewonnenen Applikationswerte an den Jobrechner 7, der seinerseits die Ausbringung mit Pflanzenbehandlungsmitteln entsprechend steuert.
Über eine aus Display und Tastatur bestehende Kontrolleinheit 15, die zum Jobrechner 5 gehört, kann der Benutzer interaktiv mit dem Mikroprozessor MP und dem Jobrechner 7 kommunizieren. Eine bordeigene Stromversorgung 16 versorgt den Receiver 9, den Mikroprozessor MP und den Jobrechner 7 mit Strom. Von einer Erdstation 17 werden Referenzsignale SR über einen Referenzsatelliten 18 zum Receiver 9 übertragen. Mit den Referenzsignalen SR werden von der Erdstation 17 zugleich Steuerungssignale für das Zu- oder Abschalten des Receivers 9 und damit der Sensoren 4 und 6 mitübertragen. Das Freischalten des Receivers 9 erfolgt durch eine, vom Betreiber als Kennwort oder PIN-Nummer vergebene Zugangsberechtigung oder eine entsprechende softwaremäßige Identifikation der Sensoren 4, die zeitlich begrenzbar ist.
Von der Erdstation 17 kann auch die neueste Version der Verarbeitungssoftware für die Sensorengruppen 4 und 6 über den Referenzsatelliten 18 und den Receiver 9 in den Mikroprozessor MP eingelesen werden. Dem Mikroprozessor MP stehen somit zur Meßwertaufnahme und -verarbeitung immer die neuesten Versionen der Verarbeitungssoftware zur Verfügung. Gleichzeitig stehen dem Mikroprozessor MP über den Referenzsatelliten 18 auch Informationen über die Topographie, Drainagekennwerte und Wasserhaltung des betreffenden Schlages, das lokale Wetter, Umweltauflagen und Infektionsgrafiken, Behandlungsempfehlungen für die optimale Bekämpfung von Schaderregern wie echter Mehltau, Rost, Blattläuse, Milben usw. zur Verfügung.
Im vorliegenden, in Fig. 4 gezeigten Beispiel tastet die passive Sensorengruppe 4 kontaktlos mehrere Pflanzen eines Schlages oberflächlich ab und nimmt die Reflexionspektren der abgetasteten Fläche (Pflanze) auf. Die einzelnen Arbeitsschritte sind in Fig. 5 und 5a mit S1 bis S9 bezeichnet.
Die aktive Sensorengruppe 6 wird über den Pflanzenbestand bewegt, tastet dort einzelne Pflanzen im Bestand ab und nimmt deren Flourezenzspektren auf. Nach Umsetzung der analogen Meßwerte in digitale werden letztere im Mikroprozessor MP abgespeichert. Der Mikroprozessor MP entscheidet, ob diese Meßwerte dem Pflanzenbewuchs oder dem Boden zuzuordnen sind.
Im Mikroprozessor MP sind Referenzsignaturen der gesunden Pflanzen und der Schaderreger abgespeichert, ebenso Behandlungsempfehlungen. Die Referenzsignaturen sind beispielsweise durch eine charakteristische Wellenlänge gekennzeichnet.
Im Arbeitsschritt S5 werden die gemessenen Spektren (Reflexions- und Fluoreszenzspektrum) mit den Referenzsignaturen für die gesunde Pflanze verglichen und aus diesem Vergleich die Art der Streßfaktoren der Pflanze, beispielsweise Schaderreger, Nährstoffmangel oder Wassermangel, bestimmt (Schritt S6). Das Maß der Abweichung zwischen den Signaturen der gesunden und der gestreßten Pflanze ist ein Gradmesser für die Befallsintensität, mit der im Schritt S7 unter Abruf der Behandlungsempfehlungen und der vom Referenzsatelliten 18 zur Verfügung gestellten Lageposition auf dem Schlag die Dosierung für das Ausbringen an Pflanzenbehandlungsmittel berechnet wird.
Im Schritt S8 wird die Dosierung an Pflanzenbehandlungsmittel entsprechend über den Referenzsatelliten 18 gelieferten aktuellen Daten wie lokale Wetterinformationen nochmals verändert, um eine optimale Wirksamkeit der Pflanzenbehandlungsmittel zu gewährleisten. Die angepaßte Dosierung veranlaßt einen Schaltbefehl im Schritt S9, um den Jobrechner 7 entsprechend zu veranlassen, den Ausbringer 8 zu betätigen.
Beispiel 2
Das Schleppfahrzeug 1 ist zusätzlich mit einem Sender 19 (siehe Fig. 6) ausgerüstet, der die im Mikroprozessor bzw. Jobrechner 7 gespeicherten, ggf. vorverarbeiteten Meßdaten über den Satelliten 18 zur Erdstation 17 rücküberträgt, die die Meßdaten empfängt, demoduliert und an einen Basisrechner 20 weiterleitet. Im Basisrechner 20 werden die Meßdaten zu einer Applikationskarte verarbeitet und in einer Datenbank für den Nutzer via Internet 21 unter einem spezifischen Kennwort zum Abruf bereitgehalten.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen
1
Schleppfahrzeug
2
Dach
3
Tragarm
4
passive Sensorengruppe
5
Ausleger
6
aktive Sensorengruppe
7
Jobrechner
8
Ausbringer
9
DGPS-Receiver
10
Antenne von
9
11
Satellite
12
Vorverstärker
13
Hochfrequenzeinheit
14
Navigationsprozessor
15
Kontrolleinheit
16
Stromversorgung
17
Erdstation
18
Referenzsatellit
19
Sender
20
Basisrechner
21
Internet
MP Mikroprozessor
S Satellitensignal
SR
Referenzsignal
α Blickwinkel des passiven Sensors
β Schräglage des passiven Sensors
S1 . . . S10 Arbeitschritte

Claims (16)

1. Verfahren zum Kontrollieren und Beeinflussen des Pflanzenzustandes, insbesondere bedarfsgerechten und teilflächenspezifischen Ausbringen und Verteilen von Pflanzenbehandlungsmitteln, insbesondere Aphiziden, Bakteriziden, Fungiziden, Herbiziden, Wachstumsregulatoren und -förderern sowie Wasser o. dgl., durch Pflanzenzustandsinformationen, mit einem fahrbaren Träger auf land- und forstwirtschaftlichen sowie sonstigen Kulturflächen, bei dem das Ausbringen und Verteilen der Pflanzenbehandlungsmittel nach Art und Menge durch einen Jobrechner vorgenommen wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte
  • a) passives Beleuchten mehrerer Pflanzen eines Pflanzenbestandes unter Verwendung von Sonnenlicht und aktives Beleuchten mehrerer Pflanzen durch Leuchtdiodencluster oder Laser als Lichtquelle mit unterschiedlichen Wellenlängen zum Erzeugen von Reflexions- und Fluoreszenzspektren;
  • b) Erfassen der erzeugten Reflexions- und Fluoreszenzspektren durch aktive und/oder passive Detektoren mit integrierten Mikroprozessoren;
  • c) Zuordnen der auf Boden und Pflanzen entfallenden Spektren zur Unterscheidung zwischen Pflanzenbewuchs, Bodenoberfläche und Bodenart;
  • d) Erfassen und Feststellen der einzelnen den Pflanzen­ zustand bestimmenden Faktoren wie Blattflächenindexes (Biomasse) und/oder Chlorophyllgehalt und/oder Schad­ erreger und/oder Pflanzenstreß und/oder Wassergehalt in der Pflanze, aus dem für diese Faktoren charakte­ ristischen Reflexions- und Fluoreszenzspektren gemäß Schritt c);
  • e) Digitalisieren und Ablegen der festgestellten Spektrenanteile für die einzelnen Zielgrößen des Schrittes d) im Speicher des Mikroprozessors der Sensoren;
  • f) Bestimmen der Abweichungen der ermittelten Pflanzenzustandsfaktoren durch einen Abgleich zwischen einer im Mikroprozessor abgespeicherten charakte­ ristischen Referenzsignatur der Pflanzenzustands­ faktoren der gesunden Pflanze und dem gemessenen Spektrum sowie der Befallsintensität als ein Grad der Abweichung von Referenzsignatur und gemessenem Spektrum;
  • g) Bestimmen der für den festgestellten Pflanzenzustand wirksamsten Pflanzenbehandlungsmittel;
  • h) Ermitteln der Dosierung des in Schritt g) bestimmten Behandlungsmittels nach einem vorgegebenen Behandlungs­ algorithmus in Abhängigkeit des Schrittes c).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spektren der Pflanzenzustandsfaktoren durch ein oberflächliches Beleuchten des Pflanzenbestandes gewonnen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spektren der Pflanzenzustandsfaktoren durch Beleuchten der Pflanzen innerhalb des Pflanzenbestandes in unterschiedlicher Höhe und verschiedenen Blattetagen gewonnen werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, das als Detektoren aktive oder passive Sensoren oder deren Kombinationen verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaderreger, vorzugsweise Viren-, Pilz- oder tierische Erreger wie Echter Mehltau, Rost, Blattläuse usw., direkt erfasst werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pflanzenstreß und/oder Wassergehalt indirekt erfaßt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Behandlungsalgorithmus spezifische Fremddaten, vorzugsweise Daten zu Applikationsempfehlungen, Dosier- und Mitteldaten, metereologische Daten, besondere Verhältnisse an Senken, Kuppen oder Waldrändern des Feldes, Infektions- und Phänologiegrafiken, einbezogen werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ortskoordinaten des Trägers und dessen Geschwindigkeit auf dem Feld durch ein Global-Positioning-System bestimmt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte a) bis f) durch von dem Global-Positioning-System(GPS)-Satelliten gesendete Signale und von einem Referenzsatelliten gesendete Referenzsignale in Echtzeit mit dem Mikroprozessor der Detektoren gesteuert werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (4, 6) von einer Erdstation (17) über den Referenzsatelliten (18) für den Nutzer frei- oder abgeschaltet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Änderungen im Meßalgorithmus und in der Verarbeitungssoftware von der Erdstation über den Referenzsatelliten (18) zum Mikroprozessor der Detektoren (4, 6) übertragen werden.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die der jeweiligen Meßposition entsprechenden Meßdaten vom Mikroprozessor (MP) der Sensoren (4, 6) zum Referenzsatelliten (18) und sodann zur Erdstation (17) zwecks Weiterverarbeitung übertragen werden und anschließend die verarbeiteten Daten in einem Basisrechner (20) als ein Applikationswert für die abgetastete Meßposition abgelegt wird, der bei Abruf aus dem Basisrechner (20) über eine Internet-Adresse zum Ansteuern der Ausbringung durch den Mikroprozessor bereitsteht.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zugang des Endnutzers zum Mikroprozessor des Detektors für eine vorwählbare Zeit aktivierbar ist.
14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem fahrbaren Träger, beispielsweise Fahrzeug und/oder angekuppelten Arbeitsmaschinen, einer oder mehreren am Träger befestigten Diodenlichtquellen zum Beleuchten der Pflanzen und Detektoren zum Erfassen der von den Pflanzen reflektierten Strahlung, einem Jobrechner zur Steuerung der Ausbringung und einem Ausbringer zur variablen Verteilung der Pflanzenbehandlungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß die Diodenlichtquellen und Detektoren (4, 6) clusterähnlich zusammengesetzte, aktive und/oder passive Sensorengruppen bilden, die mit Mikroprozessoren (MP) ausgerüstet sind, wobei die passiven Sensorengruppen am Träger oder Ausbringer und die aktiven Sensorengruppen an einem auskragenden Ausleger höhenverstellbar über den Pflanzenbestand führbar angeordnet sind, und daß den Sensorengruppen (4, 6) ein DGPS-Receiver (9) mit Antenne (10) zugeordnet ist, der mit einer Schnittstelle der Mikroprozessoren (MP) der Sensorengruppen (4, 6) verbunden ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne (10) des Receivers (9) auf einer sich mit dem Träger bewegenden, vom Satelliten frei einsehbaren Position angeordnet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (MP) der Sensoren (4, 6) mit einem Sender (19) zur Abstrahlung von Meßdaten verbunden ist.
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