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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbringen zumindest eines Spritzmittels auf eine landwirtschaftliche Fläche mit Kulturpflanzen und Beikräutern, wobei die Kulturpflanzen und Beikräuter einer Keimblattklasse von Einkeimblättrigen oder einer Keimblattklasse von Zweikeimblättrigen zuordenbar sind, mittels zumindest einer Spritzdüseneinheit einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung, sowie eine Steuereinheit und eine landwirtschaftliche Spritzvorrichtung zum Ausbringen zumindest eines Spritzmittels nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Bei heutigen landwirtschaftlichen Pflanzenschutzmaßnahmen (Spritzvorgang) wird die Spritzbrühe bestehend aus Pflanzenschutzmitteln, Wachstumsregulatoren oder Flüssigdünger und Trägerflüssigkeit vollflächig auf einem zu behandelnden Feld ausgebracht. Ein Reagieren auf die Beschaffenheit des Feldes und auf den eigentlichen lokalen Bedarf an Pflanzenschutzmittel und Trägerflüssigkeit ist bei solch einer vollflächigen Applikation nicht möglich.
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Moderne Pflanzenschutzgeräte besitzen die technischen Voraussetzungen zur teilflächenspezifischen Applikation von Spritzbrühe. Diese technischen Voraussetzungen umfassen zum einen die Fähigkeit einzelne Düsen oder Teilbreiten ein- und auszuschalten als auch die Fähigkeit die Düsen- oder Teilbreitensteuerung mit einer Applikationskarte oder einem geeigneten Sensorsystem zu koppeln. Solch ein Sensorsystem kann beispielsweise ein Unkrautsensor sein.
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Bei einer teilflächenspezifischen Applikation werden im Gegensatz zu einer vollflächigen Applikation nicht alle Flächenbereiche des Feldes mit der Sollaufwandsmenge behandelt. Verfahrensbedingt stellt sich bei diesem Applikationsverfahren die Herausforderung, dass die zu behandelnden Teilflächen vor der Applikation identifiziert werden müssen. Dazu können beispielsweise, wie zuvor erwähnt, Unkrautsensoren eingesetzt werden. Typischerweise wird dabei das Unkraut unabhängig von der Art, Größe und weiteren Merkmalen stets auf gleiche Art und Weise behandelt.
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Hinsichtlich der Unkrautzusammensetzung wird grundsätzlich in 2 Klassen von Pflanzen unterschieden: Gräser (Einkeimblättrige, Monokotyle) und Unkräuter (Zweikeimblättrige, Dikotyle), die sich bezüglich Morphologie und Physiologie (Aufnahme des Wirkstoffs, Transport zum Wirkort, Metabolisierung/Aktivierung des Wirkstoffs, Wirkort von Herbiziden) unterscheiden. Je nach Unterkrautklasse und -art kommen daher unterschiedliche selektive Herbizide für eine effektive Behandlung in Frage. Ob eine Behandlung der jeweiligen Unkrautarten durchgeführt wird, hängt heute v.a. an der sog. ökonomischen Schadschwelle.
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Auch die Kulturpflanzen können den beiden Klassen von Pflanzen zugeordnet werden (z.B. monokotyle Kulturpflanze = Getreide, dikotyle Kulturpflanze = Zuckerrübe). Dies bedeutet, dass eine monokotyle Kulturpflanze ebenso von Gräserherbiziden negativ beeinflusst wird; entsprechend auch eine dikotyle Kulturpflanze von Unkrautherbiziden. Diesen negativen Effekt der Herbizide auf die Kulturpflanze (Phytotoxizität), wird versucht durch den Zeitpunkt (vor Saat bzw. vor Auflaufen der Kulturpflanze) und den Ort (Ablagetiefe des Herbizids), sowie durch die Zugabe sog. Safener zu umgehen. Allerdings sind diese Maßnahmen begrenzt, so dass grundsätzlich die Behandlung von Gräser in monokotylen Kulturpflanzen und Unkräuter in dikotylen Kulturpflanzen schwieriger (Risiko Phytotoxizität größer, bzw. reduzierte Wirksamkeit der Maßnahme) ist. Daraus ergibt sich, dass bestimmte Unkrautzusammensetzungen in einer Kultur besser/wirksamer zu behandeln sind, als in einer anderen Kultur.
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Aufgabe der Erfindung ist die Applikationsstrategie der Teilflächenapplikation in Abhängigkeit der jeweiligen Kulturpflanze anzupassen. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung, nicht alleine die ökonomische Schadschwelle als Grundlage für die Applikationsentscheidung heranzuziehen, sondern vielmehr die Aussicht auf eine hohe Wirksamkeit der Applikation. Dadurch ist es möglich den Behandlungserfolg einer selektiven Applikation zu verbessern.
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Die
DE 10 2017 210 804 A1 offenbart ein Verfahren zum Ausbringen eines Spritzmittels auf ein Feld, wobei das Spritzmittel in Abhängigkeit von einem Bedeckungsgrad eines Auswertebereiches ausgebracht wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ausbringen zumindest eines Spritzmittels auf eine landwirtschaftliche Fläche mit Kulturpflanzen und Beikräutern, wobei die Kulturpflanzen und Beikräuter einer Keimblattklasse von Einkeimblättrigen oder einer Keimblattklasse von Zweikeimblättrigen zuordenbar sind, mittels zumindest einer Spritzdüseneinheit einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung, mit den Schritten:
- - Bereitstellen oder Ermitteln der Keimblattklasse der Kulturpflanzen;
- - Erfassen eines Feldabschnitts der landwirtschaftlichen Fläche mittels einer optischen Erfassungseinheit der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung, um eine Bildinformation zu erhalten;
- - Identifizieren der Beikräuter in dem erfassten Feldabschnitt unter Verwendung der Bildinformation mittels der Steuereinheit, um diese jeweils einer der beiden Keimblattklassen zuzuordnen;
- - Ermitteln einer ersten Beikrautkennzahl für die den Einkeimblättrigen zugeordneten Beikräuter und einer zweiten Beikrautkennzahl für die den Zweikeimblättrigen zugeordneten Beikräuter mittels der Steuereinheit;
- - Ausbringen des zumindest einen Spritzmittels in Abhängigkeit von
- ◯ der Keimblattklasse der Kulturpflanzen und
- ◯ der ersten ermittelten Beikrautkennzahl und/oder der zweiten ermittelten Beikrautkennzahl
auf den erfassten Feldabschnitt der landwirtschaftlichen Fläche mittels der zumindest einen Spritzdüseneinheit der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Steuereinheit die dazu eingerichtet ist, folgende Schritte durchzuführen und/oder zu steuern:
- - Empfangen oder Ermitteln einer Keimblattklasse von Kulturpflanzen, wobei die Kulturpflanzen einer Keimblattklasse von Einkeimblättrigen oder einer Keimblattklasse von Zweikeimblättrigen zuordenbar sind;
- - Identifizieren von Beikräutern in einer Bildinformation eines mittels einer optischen Erfassungseinheit erfassten Feldabschnitts einer landwirtschaftlichen Fläche, um diese jeweils einer Keimblattklasse von Einkeimblättrigen oder einer Keimblattklasse von Zweikeimblättrigen zuzuordnen;
- - Ermitteln einer ersten Beikrautkennzahl für die den Einkeimblättrigen zugeordneten Beikräuter und einer zweiten Beikrautkennzahl für die den Zweikeimblättrigen zugeordneten Beikräuter;
- - Ausgeben eines Steuersignals in Abhängigkeit von
- ◯ der Keimblattklasse der Kulturpflanzen und
- ◯ der ersten ermittelten Beikrautkennzahl und/oder der zweiten ermittelten Beikrautkennzahl,
um zumindest ein Spritzmittel auf den erfassten Feldabschnitt der landwirtschaftlichen Fläche mittels zumindest einer Spritzdüseneinheit einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung auszubringen.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem eine landwirtschaftliche Spritzvorrichtung zum Ausbringen zumindest eines Spritzmittels auf eine landwirtschaftliche Fläche mit Kulturpflanzen und Beikräutern, mit zumindest einer Spritzdüseneinheit, zumindest einer optischen Erfassungseinheit und einer vorangehend beschriebenen Steuereinheit.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist schließlich ein Computerprogramm das dazu eingerichtet ist, die Schritte eines vorangehend beschriebenen Verfahrens und/oder einer vorangehend beschriebenen Steuereinheit auszuführen und/oder zu steuern, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium mit dem darauf gespeicherten Computerprogramm.
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Das erfindungsgemäße Verfahren stellt eine bezüglich der Wirksamkeit optimierte und an die Kombination der vorkommenden Kulturpflanzen und Beikräuter angepasste teilflächenspezifische Ausbring- bzw. Applikationsstrategie zumindest eines Spritzmittels bereit. Kern der Erfindung ist ein Abgleich der Kulturpflanzenklasse mit den vorkommenden Beikrautklassen und einer darauf basierenden Ableitung der Ausbring- bzw. Applikationsstrategie. Hintergrund ist, dass einkeimblättrige Beikräuter besser bzw. wirksamer in zweikeimblättrigen Kulturpflanzen und umgekehrt zweikeimblättrige Beikräuter besser bzw. wirksamer in einkeimblättrigen Kulturpflanzen behandelt werden können.
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Das Verfahren ist für landwirtschaftliche Zwecke gedacht, jedoch nicht darauf beschränkt. Unter einem landwirtschaftlichen Zweck kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Zweck verstanden werden, der auf eine wirtschaftliche Kultivierung von Nutzpflanzen gerichtet ist.
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Das Ausbringen bzw. applizieren des zumindest einen Spritzmittels erfolgt hierbei auf einer landwirtschaftlichen Fläche bzw. einer landwirtschaftlich genutzten Fläche. Hierunter können ein Feld oder eine Anbaufläche für Pflanzen oder auch eine Parzelle einer solchen Anbaufläche verstanden werden. Die landwirtschaftliche Fläche kann somit eine Ackerfläche, ein Grünland oder eine Weide sein.
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Die Pflanzen können beispielsweise Kulturpflanzen, d.h. Nutzpflanzen, deren Frucht landwirtschaftlich genutzt wird (beispielsweise als Nahrungsmittel, Futtermittel oder als Energiepflanze) sowie Beikräuter, d.h. Unkräuter und Ungräser, umfassen. Hierbei sind sowohl die Kulturpflanzen als auch die Beikräuter entweder einer Keimblattklasse von Einkeimblättrigen oder einer Keimblattklasse von Zweikeimblättrigen zuordenbar.
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Bevorzugt werden alle Schritte des Verfahrens während einer Bewegung, insbesondere einer Fahrt oder eines Fluges der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung über der landwirtschaftlichen Fläche durchgeführt.
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Vorteilhafterweise ist die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung ausgebildet, das Verfahren automatisiert und/oder autonom durchzuführen, um eine schnelle, zuverlässige und effiziente Behandlung der landwirtschaftlichen Fläche zu ermöglichen.
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Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung kann insbesondere Teil einer landwirtschaftlichen Feldspritze bzw. eines Pflanzenschutzgerätes sein oder als eine landwirtschaftliche Feldspritze bzw. ein Pflanzenschutzgerät ausgebildet sein. Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung kann eine mobile Einheit umfassen oder auf einer mobilen Einheit angeordnet sein, wobei die mobile Einheit insbesondere als Landfahrzeug und/oder Luftfahrzeug und/oder Anhänger ausgebildet sein kann. Die mobile Einheit kann insbesondere eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, bspw. eine Zugmaschine, ein Schlepper, eine selbstfahrende bzw. autonome Feldspritze oder ein selbstfahrender bzw. autonomer Roboter sein. Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung kann insbesondere eine gezogene Feldspritze, eine selbstfahrende Feldspritze oder eine Anbaufeldspritze sein. Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung kann auch an einer hydraulischen Vorrichtung einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine angebaut sein. Denkbar ist auch, dass die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung auf einer Ladefläche einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine aufgebaut ist. Alternativ kann die Spritzvorrichtung an der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine angehängt sein. Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung bzw. die Feldspritze kann mindestens einen Spritzmitteltank zur Aufnahme des Spritzmittels aufweisen. Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung bzw. die Feldspritze kann hierbei auch eine Mischeinheit aufweisen, welche direkt auf der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung ein Spritzmittelkonzentrat mit Wasser zu dem auszubringenden Spritzmittel (an)mischt. Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung bzw. die Feldspritze kann für Wasser und verschiedene Spritzmittel bzw. Spritzmittelkonzentrate jeweils einen Spritzmitteltank aufweisen und das auszubringende Spritzmittel mittels der Mischeinheit (an)mischen und über den selben oder verschiedene Spritzmittelleitungssystemen der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung ausbringen.
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Das zumindest eine Spritzmittel ist insbesondere eine Spritzflüssigkeit. Das Spritzmittel kann ein landwirtschaftliches Präparat bzw. Pflanzenschutzmittel (PSM), insbesondere ein Pflanzenschutzmittelkonzentrat aufweisen oder sein. Das Spritzmittel kann demnach ein Pestizid, wie bspw. ein Herbizid, Fungizid oder ein Insektizid aufweisen. Das Spritzmittel kann auch ein Düngemittel, insbesondere ein Düngemittelkonzentrat aufweisen. Das Spritzmittel kann hierbei einen Wachstumsregulator aufweisen. Das Spritzmittel kann ein granulares Wirkmittel, welches mit einer Trägerflüssigkeit vermischt wurde, aufweisen. Die Spritzflüssigkeit kann bspw. ausgebildet sein als: Flüssigkeit, Suspension, Emulsion, Lösung oder eine Kombination daraus. Die Spritzflüssigkeit ist bevorzugt als mit Wasser verdünntes Pflanzenschutzmittel oder mit Wasser verdünntes Düngemittel ausgebildet. Die Spritzflüssigkeit kann demnach bspw. eine Spritzbrühe sein.
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Die Spritzdüseneinheit weist bevorzugt jeweils mindestens eine Spritzdüse zum Ausbringen des Spritzmittels und mindestens ein Ventil zum Steuern bzw. Regeln der ausgebrachten Spritzmittelmenge auf. Demnach ist die Spritzdüseneinheit steuerbar bzw. betätigbar ausgebildet. Das Ventil kann in der Spritzdüse angeordnet bzw. integriert sein. Das Ventil kann jedoch auch der Spritzdüse vorgeschaltet, d.h. (in Strömungsrichtung des Spritzmittels) stromaufwärts der Spritzdüse angeordnet sein. Die Spritzdüseneinheit kann jedoch auch mehrere Spritzdüsen mit jeweils einem vorgeschalteten Ventil aufweisen. Die Spritzdüseneinheit kann ferner auch mehrere Spritzdüsen mit nur einem den Spritzdüsen vorgeschalteten Ventil aufweisen, so dass bei Betätigung des Ventils das Spritzmittel mittels aller Spritzdüsen der Spritzdüseneinheit ausgebracht wird. Das Ventil kann als ein pulsweitenmoduliertes Ventil (PWM-Ventil) oder als ein Proportionalventil ausgebildet sein. Die Spritzdüseneinheit kann als Teilbreite eines Düsensystems der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung ausgebildet sein. Die Spritzdüseneinheiten können einzeln bzw. separat und/oder in definierten Gruppen bzw. Verbänden und/oder alle gemeinsam ansteuerbar sein. Die Spritzdüsen jeder Spritzdüseneinheit können einzeln bzw. separat und/oder in definierten Gruppen bzw. Verbänden und/oder alle gemeinsam ansteuerbar sein. Die Spritzdüseneinheit kann auch verschiedene Spritzdüsen zum ausbringen diverser Spritzmittel aufweisen.
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Jeder Feldabschnittreihe (=Feldabschnitte entlang der Bewegungs- bzw. Fahrtrichtung) kann/können eine oder mehrere Spritzdüseneinheit(en) oder Spritzdüse(n) einer Spritzdüseneinheit zugeordnet sein. Bspw. kann jeder Feldabschnittreihe genau eine Spritzdüseneinheit bzw. Spritzdüse einer Spritzdüseneinheit oder genau zwei Spritzdüseneinheiten bzw. Spritzdüsen einer Spritzdüseneinheit zugeordnet sein, um diese zu behandelt.
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Das Ausbringen des Spritzmittels kann insbesondere mittels einer Fördereinheit durchgeführt werden. Hierbei kann die Fördereinheit ausgebildet sein, eine Flüssigkeit und/oder ein Granulat unter Druck zu fördern bzw. zu leiten, insbesondere zu dosieren. Demnach kann die Fördereinheit bspw. jeweils ein/eine/einen oder mehrere Pumpen, Förderpumpen, Dosierpumpen, Druckspeicher, Förderschnecken, Ventile, Blenden etc. umfassen.
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Die optische Erfassungseinheit ist bevorzugt an der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung angeordnet. Die optische Erfassungseinheit kann zumindest eine, bevorzugt mehrere Kameras aufweisen. Die Kameras können ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: multispektrale und/oder hyperspektrale und/oder Infrarot- und/oder Kamera und/oder 3D-Kamera. Die optische Erfassungseinheit kann ausgebildet sein, Bilder im NIR und/oder visuellen Bereich zu erfassen bzw. aufzunehmen. Die optische Erfassungseinheit kann eine Lichteinheit bzw. Beleuchtungseinheit aufweisen. Die optischen Erfassungseinheiten können ausgebildet sein miteinander zu kommunizieren. Bevorzugt arbeiten die die optischen Erfassungseinheiten jedoch autark, d.h. unabhängig voneinander. Jeder Feldabschnittreihe kann eine optische Erfassungseinheit zugeordnet sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass eine optische Erfassungseinheit zwei oder mehrere Feldabschnittreihen erfasst.
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Die Spritzdüseneinheit bzw. die Spritzdüsen und die optische Erfassungseinheit bzw. die Kameras sind bevorzugt an einem Spritzgestänge der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung angeordnet.
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Die Bildinformation ist bevorzugt ein Bild bzw. Abbild des erfassten Feldabschnitts oder eines Teils des erfassten Feldabschnitts. Demnach können mehrere Bildinformationen gemeinsam, bspw. durch Aneinanderreihung und/oder Überlappung und/oder Stitching den gesamten Feldabschnitt darstellen.
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Ein „Bereitstellen“ kann im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ein Verarbeiten und/oder eine Eingabe und/oder ein drahtgebundenes oder drahtloses Übertragen und/oder ein drahtgebundenes oder drahtloses Empfangen von Informationen umfassen. Demnach kann die Keimblattklasse der Kulturpflanzen bspw. manuell eingegeben oder empfangen werden. Alternativ kann die Keimblattklasse der Kulturpflanzen auch unter Verwendung der erhaltenen Bildinformation ermittelt werden.
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Der Schritt des Identifizierens von Beikräutern kann ein Erfassen eines Farbanteils, insbesondere eines grünen Farbanteils und/oder eines Infrarotanteils in dem Feldabschnitt bzw. Bildabschnitt umfassen. Hierbei können mittels der optischen Erfassungseinheit, bspw. anhand eines vorbestimmten NDVI-Wertes (Normalized Differenced Vegetation Index, er wird aus Reflexionswerten im nahen infraroten und sichtbaren roten Wellenlängenbereich des Lichtspektrums gebildet) Pflanzen erfasst werden, indem Biomasse bzw. vitale Pflanzen und Pflanzenteile vom Erdboden unterschieden wird. Somit kann eine Identifizierung von Pflanzen bspw. durch Erkennung von Grünpixeln bzw. zusammenhängender Grünpixel in der Bildinformation durchgeführt werden.
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Bevorzugt werden im Schritt des Identifizierens alle Pflanzen, d.h. auch die Kulturpflanzen in dem gesamten erfassten Feldabschnitt bzw. der gesamten Bildinformation, identifiziert. Unter Verwendung der identifizierten Pflanzen können dann bspw. Kulturpflanzenreihen in dem Feldabschnitt bzw. der Bildinformation identifiziert werden. Weiter bevorzugt werden gemäß der einleitend erwähnten
DE 10 2017 210 804 A1 Kulturpflanzenbereiche definiert, wobei identifizierte Pflanzen in den Kulturpflanzenbereichen per Definition als Kulturpflanzen gewertet werden, und ferner Beikrautbereiche definiert, wobei identifizierte Pflanzen in den Beikrautbereichen per Definition als Beikräuter gewertet werden.
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Bei der Zuordnung handelt es sich um eine Klassifizierung bzw. Klassifikation der identifizierten Beikräuter in eine der beiden Keimblattklassen mittels der Steuereinheit.
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Nach der Zuordnung werden eine erste Beikrautkennzahl für die den Einkeimblättrigen zugeordneten Beikräuter und eine zweite Beikrautkennzahl für die den Zweikeimblättrigen zugeordneten Beikräuter mittels der Steuereinheit ermittelt. Die Beikrautkennzahlen repräsentieren bevorzugt eine Anzahl der jeweiligen Beikräuter oder einen Bedeckungsgrad des erfassten Feldabschnitts von pflanzlichem Material der jeweiligen Beikräuter oder eine Menge an pflanzlichem Material der jeweiligen Beikräuter.
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Hierbei ist bevorzugt ein Schritt des Bereitstellens oder Ermittelns eines ersten Ausbringschwellenwerts für die erste Beikrautkennzahl und eines zweiten Ausbringschwellenwerts für die zweite Beikrautkennzahl in Abhängigkeit von der Keimblattklasse der Kulturpflanzen vorgesehen, wobei im Schritt des Ausbringens das zumindest eine Spritzmittel ferner in Abhängigkeit von dem ersten Ausbringschwellenwert und/oder dem zweiten Ausbringschwellenwert ausgebracht wird.
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Der erste Ausbringschwellenwert für die erste Beikrautkennzahl ist bevorzugt größer als der zweite Ausbringschwellenwert für die zweite Beikrautkennzahl, wenn die Kulturpflanzen den Einkeimblättrigen zugeordnet werden. Alternativ oder zusätzlich ist der zweite Ausbringschwellenwert für die zweite Beikrautkennzahl bevorzugt größer ist als der erste Ausbringschwellenwert für die erste Beikrautkennzahl, wenn die Kulturpflanzen den Zweikeimblättrigen zugeordnet werden. D.h., mit anderen Worten, dass der entsprechende Ausbringschwellenwert größer ist, wenn die Keimblattklasse der Beikräuter der Keimblattklasse der Kulturpflanzen entspricht. Wenn also einkeimblättrige Kulturpflanzen auf der landwirtschaftlichen Fläche wachsen ist der erste Ausbringschwellenwert für die Beikräuter derselben Keimblattklasse, d.h. für die einkeimblättrigen Beikräuter (=erste Beikrautkennzahl) größer, und umgekehrt.
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Bevorzugt ist der zweite Ausbringschwellenwert für die zweite Beikrautkennzahl derart gewählt, dass wenn die Kulturpflanzen den Einkeimblättrigen zugeordnet werden und zumindest eines der identifizierten Beikräuter den Zweikeimblättrigen zugeordnet wird, das zumindest eine Spritzmittel oder zumindest eines der Spritzmittel ausgebracht wird. Alternativ oder zusätzlich ist der bevorzugt der erste Ausbringschwellenwert für die erste Beikrautkennzahl derart gewählt, dass wenn die Kulturpflanzen den Zweikeimblättrigen zugeordnet werden und zumindest eines der identifizierten Beikräuter den Einkeimblättrigen zugeordnet wird, das zumindest eine Spritzmittel oder zumindest eines der Spritzmittel ausgebracht wird ausgebracht wird. D.h., mit anderen Worten, dass jeweils beim Identifizieren bzw. Zuordnen eines einzigen entsprechenden Beikrauts das Spritzmittel entsprechend ausgebracht wird, sodass diesbezüglich eine Nulltoleranz-Strategie angewandt wird. Für den Ausbringschwellenwert der anderen Keimblattklasse wird dagegen eine moderatere Strategie angewandt, z.B. gemäß der ökonomischen Schadenschwelle.
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Im Schritt des Ausbringens wird das zumindest eine Spritzmittel bzw. zumindest eines der Spritzmittel in Abhängigkeit von der Keimblattklasse der Kulturpflanzen und der ersten ermittelten Beikrautkennzahl und/oder der zweiten ermittelten Beikrautkennzahl auf den erfassten Feldabschnitt der landwirtschaftlichen Fläche mittels der zumindest einen Spritzdüseneinheit der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung ausgebracht. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Ausdruck „das zumindest eine Spritzmittel“ bei mehreren Spritzmitteln je nach Fall alle Spritzmittel oder zumindest eines der Spritzmittel.
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Hierbei wird im Schritt des Ausbringens bevorzugt die erste Beikrautkennzahl mit dem ersten Ausbringschwellenwert und/oder die zweite Beikrautkennzahl mit dem zweiten Ausbringschwellenwert mittels der Steuereinheit verglichen, wobei bei Erreichen, Unterschreiten oder Überschreiten des ersten Ausbringschwellenwerts oder des zweiten Ausbringschwellenwerts das zumindest eine Spritzmittel ausgebracht wird. Bevorzugt wird mittels der Steuereinheit ermittelt, ob und/oder wieviel und/oder welches des zumindest einen Spritzmittels ausgebracht wird.
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So kann bspw. zunächst aus der zu behandelnden Kulturpflanze die Keimblattklasse der Kulturpflanze abgeleitet werden. Entsprechend dieser Keimblattklasse kann dann jeweils ein Ausbringschwellenwert für die Behandlungswürdigkeit der Keimblattklassen der Beikräuter ermittelt werden. Dieser unterscheidet sich für beide Keimblattklassen (Einkeimblättrige, Zweikeimblättrige). Unter Abwägung der Phytotoxizität und Wirksamkeit der Maßnahme wird dann bspw. für einkeimblättrige Beikräuter in einer einkeimblättrigen Kulturpflanze ein gängiger erster Ausbringschwellenwert (z.B. ökonomische Schadenschwelle) zur Behandlung festgelegt, für zweizweikeimblättrige hingegen in der einkeimblättrigen Kulturpflanze ein zweiter „Nulltoleranz“-Ausbringschwellenwert festgelegt (und umgekehrt für zweikeimblättrige Kulturpflanzen. Der jeweilige Ausbringschwellenwert wird im Algorithmus zur Ausbring- bzw. Applikationsstrategie hinterlegt. Über die optische Erfassungseinheit fließt die Information über die tatsächliche Beikrautkennzahl bzw. Beikrautpopulation in den Algorithmus zu Applikationsstrategie ein. Kommt eine Beikrautpopulation oberhalb des für die Keimblattklasse definierten ersten bzw. zweiten Ausbringschwellenwerts, wird das entsprechende Spritzmittel bzw. werden die entsprechenden Spritzmittel ausgebracht bzw. appliziert.
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Weiter bevorzugt werden zwei Spritzmittel ausgebracht, wobei in Abhängigkeit von der ersten ermittelten Beikrautkennzahl ein erstes Spritzmittel und/oder in Abhängigkeit von der zweiten ermittelten Beikrautkennzahl ein zweites von dem ersten verschiedenes Spritzmittel ausgebracht wird. Hierbei können die Spritzmittel in separaten Spritzmitteltanks der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung vorgemischt bereitgestellt oder mittels einer Mischeinheit der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung nach Bedarf beim Schritt des Ausbringens angemischt werden.
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Ferner wird das Spritzmittel bevorzugt im Wesentlichen gleichmäßig ausgebracht. Unter einem gleichmäßigen Ausbringen kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Ausbringen mit der gleichen bzw. konstanten vordefinierten Ausbringmenge pro Fläche verstanden werden. Unter einer vordefinierten Ausbringmenge kann eine vorab bzw. zu Beginn der Behandlung festgelegt Ausbringmenge verstanden werden. Die definierte Ausbringmenge kann voreingestellt bzw. vorab eingebbar sein.
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Das Verfahren wird bzw. die Verfahrensschritte werden verständlicherweise wiederholt bzw. zyklisch durchgeführt. Hierbei werden die Schritte des Erfassens der Feldabschnitte bevorzugt in einem definierten, insbesondere festen oder in einem der Fahrgeschwindigkeit der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung angepassten Zeitintervall durchgeführt bzw. wiederholt durchgeführt. D.h., mit anderen Worten, dass die Feldabschnitte mit einer definierten oder einer geschwindigkeitsabhängigen Wiederholrate erfasst werden.
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Die Steuereinheit kann eine Vielzahl von untergeordneten Steuereinheiten umfassen. Die Steuereinheit und/oder jede untergeordnete Steuereinheit kann eine Recheneinheit oder eine Vielzahl von Recheneinheiten zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen von Daten, insbesondere zum Empfangen von Bildinformationen und zum Ausgeben von Daten, insbesondere Steuersignalen an eine Einheit, insbesondere einen Aktor. Jeder optischen Erfassungseinheit kann eine Steuereinheit bzw. untergeordnete Steuereinheit und/oder eine Recheneinheit zugeordnet sein bzw. jede optische Erfassungseinheit kann eine eigene Steuereinheit bzw. untergeordnete Steuereinheit und/oder eine Recheneinheit aufweisen. Die optischen Erfassungseinheiten können bspw. eine eigene untergeordnete Steuereinheit aufweisen und autark arbeiten, wobei entsprechende Daten an die (übergeordnete) Steuereinheit übermittelt werden, welche die zweite die zweite „Spritzentscheidung“ trifft und die den angrenzenden Feldauswertebereichen zugeordnete Spitzdüseneinheiten entsprechend ansteuert.
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Die Recheneinheit ist bzw. die Recheneinheiten sind zur Bildverarbeitung ausgebildet bzw. eingerichtet, sodass sie Berechnungsschritte bzw. Bildverarbeitungsschritte zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführen kann. Demnach weist jede Recheneinheit eine entsprechende Bildverarbeitungssoftware auf. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten bspw. elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Demnach kann das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware in der Steuereinheit bzw. einem Steuergerät implementiert sein.
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Die Steuereinheit kann vollständig oder teilweise an der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung angeordnet bzw. in diese integriert sein. Die Steuereinheit kann jedoch auch vollständig oder teilweise extern, bspw. in einer Cloud integriert sein.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung;
- 2 eine schematische Darstellung von einkeimblättrigen und zweikeimblättrigen Beikräutern in einer einkeimblättrigen Kulturpflanze:
- 3 eine entsprechende Applikationsstrategie für eine zweikeimblättrige Kulturpflanze; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens.
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In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung der Elemente verzichtet wird.
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In 1 ist eine schematische Darstellung einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung dargestellt, welche in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 versehen ist.
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Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung 10 ist als Feldspritze 10 ausgebildet. Die Feldspritze 10 ist an einem mobilen Landfahrzeug 12 angeordnet, welches als Zugmaschine 12 bzw. Traktor 12 ausgebildet ist.
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Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung 10 weist ein Spritzgestänge 14 auf. An dem Spritzgestänge 14 sind Spritzdüseneinheiten 16 und optische Erfassungseinheiten 18 angeordnet. Die Spritzdüseneinheiten 16 sind ausgebildet ein Spritzmittel 20, 20' auf Kulturpflanzen KP bzw. Beikräuter BK einer landwirtschaftlichen Fläche 22 auszubringen. Die optische Erfassungseinheiten 18 sind als optische Kameras 18 ausgebildet. Die optischen Kameras 18 umfassen jeweils eine Filtereinheit, um einen Farbanteil wie beispielsweise den grünen Farbanteil einer erhaltenen bzw. erfassten Bildinformation bzw. eines erfassten Bildes zu extrahieren, um einen Feldabschnitt der landwirtschaftlichen Fläche 22 mit den Kulturpflanzen KP und Beikräutern BK zu erfassen.
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Die Kulturpflanzen KP sind hierbei entweder einer Keimblattklasse von Einkeimblättrigen EKB-KP oder einer Keimblattklasse von Zweikeimblättrigen ZKB-KP zuordenbar. Analog dazu sind auch die Beikräuter BK entweder einer Keimblattklasse von Einkeimblättrigen EKB-BK oder einer Keimblattklasse von Zweikeimblättrigen ZKB-BK zuordenbar.
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Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung 10 weist ferner eine (nicht gezeigte) Fördereinheit auf, mittels derer die Ausbringmenge bzw. eine Wirkmittelmenge in dem auszubringenden Spritzmittel 20, 20' einstellbar bzw. variierbar ist.
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Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung 10 weist außerdem eine Steuereinheit 24 auf, welche mit den optischen Kameras 18 verbunden ist, um Informationen von diesen zu empfangen. Die Steuereinheit 24 weist eine Recheneinheit 26 auf, welche ausgebildet ist, Berechnungsschritte bzw. Bildverarbeitungsschritte zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Die Steuereinheit 24 ist ferner ausgebildet, ein Steuersignal derart auszugeben, dass das Spritzmittel 20, 20' in Abhängigkeit von der Keimblattklasse EKB-KP, ZKB-KP der Kulturpflanzen KP und einer ersten Beikrautkennzahl für die den Einkeimblättrigen EKB-BK zugeordneten Beikräuter BK und einer zweiten Beikrautkennzahl für die den Zweikeimblättrigen ZKB-BK zugeordneten Beikräuter BK auf den erfassten Feldabschnitt der landwirtschaftlichen Fläche 22 auszubringen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung von einkeimblättrigen und zweikeimblättrigen Beikräutern EKB-BK, ZKB-BK in einer einkeimblättrigen Kulturpflanze EKB-KP.
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Zur Veranschaulichung des Verfahrens bzw. der Ausbringstrategie zeigt 3 einen Feldausschnitt der landwirtschaftlichen Fläche 22 mit einkeimblättrigen Kulturpflanzen EKB-KP sowie einkeimblättrigen Beikräutern EKB-BK und zweikeimblättrigen Beikräutern ZKB-BK. Zunächst wird die zu behandelnde Kulturpflanze KP ermittelt bzw. festgelegt und daraus die Keimblattklasse der Kulturpflanze EKB-KP abgeleitet. Entsprechend dieser Keimblattklasse EKB-KP wird dann der erste Ausbringschwellenwert für die erste Beikrautkennzahl der einkeimblättrigen Beikräuter EKB-BK und ein zweiter Ausbringschwellenwert für die zweite Beikrautkennzahl der zweikeimblättrigen Beikräuter ZKB-BK bereitgestellt bzw. festgelegt. Dieser unterscheidet sich für beide Keimblattklassen (EKB, ZKB). Unter Abwägung der Phytotoxizität und Wirksamkeit der Maßnahme wird dann für die einkeimblättrige Beikräuter EKB-BK in der einkeimblättrigen Kulturpflanze EKB-KP ein gängiger erster Ausbringschwellenwert (z.B. ökonomische Schadenschwelle) zur Behandlung festgelegt, wohingegen für die zweizweikeimblättrigen Beikräuter ZKB-BK hingegen ein zweiter „Nulltoleranz“-Ausbringschwellenwert festgelegt wird. Daher wird bei Identifizierung bereits eines einzigen zweikeimblättrigen Beikrauts ZKB-BK das Spritzmittel 20' auf die Teilfläche ausgebracht bzw. appliziert.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zum Ausbringen zumindest eines Spritzmittels 20, 20' auf eine landwirtschaftliche Fläche 24 mit Kulturpflanzen KP und Beikräutern BK, wobei die Kulturpflanzen KP und Beikräuter BK einer Keimblattklasse von Einkeimblättrigen EKB-KP, EKB-BK oder einer Keimblattklasse von Zweikeimblättrigen ZKB-KP, ZKB-BK zuordenbar sind, mittels zumindest einer Spritzdüseneinheit 16 einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung 10. Das Verfahren 100 umfasst einen Schritt des Bereitstellens 102 oder Ermittelns 102' der Keimblattklasse EKB-KP, ZKB-KP der Kulturpflanzen KP. Das Verfahren 100 umfasst ferner einen Schritt des Erfassens 106 eines Feldabschnitts der landwirtschaftlichen Fläche 22 mittels einer optischen Erfassungseinheit 18 der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung 10, um eine Bildinformation zu erhalten. Das Verfahren 100 umfasst außerdem einen Schritt des Identifizierens 108 der Beikräuter BK in dem erfassten Feldabschnitt unter Verwendung der Bildinformation mittels der Steuereinheit 24, um diese jeweils einer der beiden Keimblattklassen EKB-BK, ZKB-BK zuzuordnen. Das Verfahren 100 umfasst außerdem einen Schritt des Ermittelns 110 einer ersten Beikrautkennzahl für die den Einkeimblättrigen EKB-BK zugeordneten Beikräuter BK und einer zweiten Beikrautkennzahl für die den Zweikeimblättrigen ZKB-BK zugeordneten Beikräuter BK mittels der Steuereinheit 24. Das Verfahren 100 umfasst ferner einen Schritt des Ausbringens 112 des zumindest einen Spritzmittels 20, 20' in Abhängigkeit von der Keimblattklasse EKB-KP, ZKB-KP der Kulturpflanzen KP und der ersten ermittelten Beikrautkennzahl und/oder der zweiten ermittelten Beikrautkennzahl auf den erfassten Feldabschnitt der landwirtschaftlichen Fläche 22 mittels der zumindest einen Spritzdüseneinheit 16 der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung 10.
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Des Weiteren umfasst das Verfahren 100 einen optionalen Schritt des Bereitstellens 104 oder Ermittelns 104' eines ersten Ausbringschwellenwerts für die erste Beikrautkennzahl und eines zweiten Ausbringschwellenwerts für die zweite Beikrautkennzahl in Abhängigkeit von der Keimblattklasse EKB-KP, ZKB-KP der Kulturpflanzen KP, wobei im Schritt des Ausbringens 112 das zumindest eine Spritzmittel 20, 20' ferner in Abhängigkeit von dem ersten Ausbringschwellenwert und/oder dem zweiten Ausbringschwellenwert ausgebracht wird.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017210804 A1 [0008, 0029]
