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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine landwirtschaftliche Spritzeinheit und eine landwirtschaftliche Spritzvorrichtung zum Ausbringen eines Wirkmittels, insbesondere eines Pflanzenschutzmittels oder Düngemittels, auf eine zu behandelnde landwirtschaftliche Fläche, nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Steuereinheit und ein Computerprogramm.
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Für das Ausbringen von Pflanzenschutzmitteln werden heutzutage Feldspritzen verwendet, welche die Pflanzenschutzmittel vollflächig auf Basis einer Dosierung I/ha ausbringen. Hierbei ist es relativ genau möglich vorher zu berechnen, welche Menge an Pflanzenschutzmitteln beim Betanken der Feldspritze getankt werden müssen, da die vorhergesehene Dosierung und die Fläche der zu behandelnden Flächen bekannt sind. Damit lässt sich erreichen, dass am Ende der Arbeit, die Spritze weitgehend leer ist. Restmengen, die noch in der Spritze sind, müssen als Sondermüll entsorgt werden, dies ist mit Zusatzkosten verbunden, die Mengen jedoch gering.
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Teilweise wird die Restmenge in der ackerbaulichen Praxis durch eine zweite Überfahrt mit höherer Verdünnung der bereits behandelten Flächen ausgebracht, wodurch eine Überdosierung auf diesen Teilflächen entsteht, sog. „Leerfahren“.
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Für Feldspritzen, die mit einem Smart Spraying System ausgestattet sind, d.h. welche nicht vollflächig sondern selektiv das Pflanzenschutzmittel auf die Pflanzen ausbringen, ist diese Berechnung nicht mehr so genau möglich. Denn die Entscheidung welche Teilflächen behandelt werden, wird erst auf Basis der Bildauswertung mittels der Kameras getroffen und ist bei dem Betanken vorher nicht bekannt. Zwar kann die Menge grob geschätzt werden auf Basis von Erfahrungen, dies ist jedoch ungenau. Darüber hinaus muss natürlich hierbei ein Sicherheitsvorhalt eingeplant werden, wenn die Verunkrautung auf dem Feld doch größer sein sollte als erwartet. Es ist also zu erwarten, dass am Ende der Behandlung eine nicht zu vernachlässigende Restmenge im Tank verbleibt. Diese ist nur kurzzeitig haltbar und als Sondermüll zu behandeln.
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Die
DE 10 2017 210 560 A1 offenbart ein Verfahren zum Ausbringen eines Spritzmittels, wobei von einem zunächst selektiven Ausbringen des Spritzmittels auf einen Anfangsabschnitt anschließend auf ein flächiges Ausbringen auf einen Restabschnitt umgeschaltet wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ausbringen eines Wirkmittels, insbesondere eines Pflanzenschutzmittels oder Düngemittels, auf eine zu behandelnde landwirtschaftliche Fläche mittels einer ansteuerbare Spritzventile aufweisenden landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung, mit den Schritten:
- - Ansteuern der Spritzventile zum selektiven Ausbringen des Wirkmittels in Abhängigkeit von mittels einer optischen Erfassungseinheit, insbesondere der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung, auf der landwirtschaftlichen Fläche erkannten Pflanzen, wobei gemäß einer ersten Betriebsart die entsprechenden Spritzventile zu einem definierten ersten Ventilöffnungszeitpunkt t(1, auf) geöffnet und zu einem definierten ersten Ventilschließzeitpunkt t(1, zu) geschlossen werden,
wobei der folgende weitere Schritt vorgesehen ist: - - Umschalten von der ersten Betriebsart in eine zweite Betriebsart in Abhängigkeit von einer verglichen mit einem Referenzwirkmittelverbrauch eingesparten Wirkmittelmenge, wobei gemäß der zweiten Betriebsart
- ◯ die entsprechenden Spritzventile zu einem definierten zweiten Ventilöffnungszeitpunkt t(2, auf), welcher früher als der erste Ventilöffnungszeitpunkt t(1, auf) ist, geöffnet und/oder zu einem definierten zweiten Ventilschließzeitpunkt t(2, zu), welcher später als der erste Ventilschließzeitpunkt t(1, zu) ist, geschlossen werden, und/oder
- ◯ zusätzlich und unabhängig von den erkannten Pflanzen gemäß einer zufälligen Abfolge die Spritzventile über die Zeit geöffnet werden, um eine gegenüber der ersten Betriebsart höhere Wirkmittelmenge auszubringen und dadurch eine Restmenge an Wirkmittel bei Beendigung der Behandlung der landwirtschaftlichen Fläche zu minimieren.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ferner eine Steuereinheit, welche eingerichtet ist, die folgenden Schritte auszuführen:
- - Ansteuern von Spritzventilen einer landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung zum selektiven Ausbringen eines Wirkmittels, insbesondere eines Pflanzenschutzmittels oder Düngemittels, auf eine zu behandelnde landwirtschaftliche Fläche in Abhängigkeit von mittels einer optischen Erfassungseinheit, insbesondere der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung, auf der landwirtschaftlichen Fläche erkannten Pflanzen, wobei gemäß einer ersten Betriebsart die entsprechenden Spritzventile zu einem definierten ersten Ventilöffnungszeitpunkt t(1, auf) geöffnet und zu einem definierten ersten Ventilschließzeitpunkt t(1, zu) geschlossen werden, und
- - Umschalten von der ersten Betriebsart in eine zweite Betriebsart in Abhängigkeit von einer verglichen mit einem Referenzwirkmittelverbrauch eingesparten Wirkmittelmenge, wobei gemäß der zweiten Betriebsart
- ◯ die entsprechenden Spritzventile zu einem definierten zweiten Ventilöffnungszeitpunkt t(2, auf), welcher früher als der erste Ventilöffnungszeitpunkt t(1, auf) ist, geöffnet und/oder zu einem definierten zweiten Ventilschließzeitpunkt t(2, zu), welcher später als der erste Ventilschließzeitpunkt t(1, zu) ist, geschlossen werden, und/oder
- ◯ zusätzlich und unabhängig von den erkannten Pflanzen gemäß einer zufälligen Abfolge die Spritzventile über die Zeit geöffnet werden,
um eine gegenüber der ersten Betriebsart höhere Wirkmittelmenge auszubringen und dadurch eine Restmenge an Wirkmittel bei Beendigung der Behandlung der landwirtschaftlichen Fläche zu minimieren.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem eine landwirtschaftliche Spritzeinheit zum Ausbringen eines Wirkmittels, insbesondere eines Pflanzenschutzmittels oder Düngemittels, mit
- - einer optischen Erfassungseinheit zum Erfassen und/oder Erkennen von Pflanzen auf einer zu behandelnden landwirtschaftlichen Fläche; und
- - einer vorangehend beschriebenen Steuereinheit.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist des Weiteren eine landwirtschaftliche Spritzvorrichtung, insbesondere landwirtschaftliche Feldspritze zum Ausbringen eines Wirkmittels, insbesondere eines Pflanzenschutzmittels oder Düngemittels, mit
- - einem Wirkmitteltank;
- - ansteuerbaren Spritzventilen zum Steuern und/oder Regeln einer auf die landwirtschaftlichen Fläche auszubringenden Wirkmittelmenge aus dem Wirkmitteltank; und
- - einer vorangehend beschriebenen landwirtschaftlichen Spritzeinheit.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, die Schritte des vorangehend beschriebenen Verfahrens zu steuern und/oder auszuführen, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
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Die landwirtschaftliche Fläche kann bspw. ein Feld, eine Ackerfläche, ein Grünland oder eine Weide sein.
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Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung ist bevorzugt als landwirtschaftliche Feldspritze ausgebildet. Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung weist einen Wirkmitteltank und bevorzugt eine Vielzahl von Spritzdüsen zum Ausbringen des Wirkmittels aus dem Wirkmitteltank auf.
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Das Wirkmittel kann bspw. ein Pflanzenschutzmittel bzw. eine Spritzbrühen oder ein Düngemittel sein.
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Die optische Erfassungseinheit ist ausgebildet, Pflanzen bzw. Beikräuter zu erfassen und/oder zu erkennen. Die optischen Erfassungseinheit weist bevorzugt zumindest eine Kamera, insbesondere eine Vielzahl von Kameras auf. Die optischen Erfassungseinheit weist ferner bevorzugt eine Beleuchtungseinheit auf.
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Die optischen Erfassungseinheit ist bevorzugt an bzw. auf der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung angeordnet.
Hierbei können mittels der optischen Erfassungseinheit bzw. Kameras, 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 vom (Erd-)Boden unterschieden wird. Mittels einer eingelernten Identifizierungseinheit können ferner die erfassten Pflanzen mittels dem Fachmann bekannter Verfahren erkannt bzw. identifiziert werden - durch die Bestimmung einer Form, Größe, Spezies, Blattanzahl, Blattstruktur, Knospenanzahl, Knospenstruktur oder anderer biologischer Merkmale, die eine Pflanze von anderen Pflanzen und/oder Objekten unterscheidbar macht - so dass das Ausbringen des Wirkmittels selektiv nur auf diese Pflanzen bzw. Beikräuter erfolgt. Das selektive Ausbringen kann jedoch auch in Abhängigkeit von einer Pflanzenkrankheit, Pilzbefall und/oder Insektenbefall erfolgen.
Die ansteuerbaren Spritzventile sind ausgebildet die auf die landwirtschaftliche Fläche auszubringende Wirkmittelmenge zu steuern und/oder zu regeln. Die ansteuerbaren Spritzventile können bspw. als pulsweitenmodulierte Ventile (PWM-Ventile) oder als Proportionalventile ausgebildet sein. Die ansteuerbaren Spritzventile können hierbei insbesondere eine Untermenge aller zur Verfügung stehenden Spritzventile sein.
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Unter einem selektiven Ausbringen soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Ausbringen verstanden werden, dass nicht vollflächig sondern selektiv in Abhängigkeit von erkannten/detektierten Pflanzen, insbesondere Beikräutern ausgebracht wird. Das selektive Ausbringen erfolgt somit diskontinuierlich. D.h., mit anderen Worten, dass beim selektiven Ausbringen das Wirkmittel bspw. nur dann ausgebracht bzw. gespritzt wird, wenn ein definierter Entscheidungsschwellenwert, ab dem das Wirkmittel selektiv ausgebracht werden sollen, überschritten wird. Hierbei kann der Entscheidungsschwellenwert ein Bedeckungsgrad von Pflanzen bzw. Beikräutern und/oder das Erkennen einer spezifischen Pflanze, insbesondere eines spezifischen Beikrauts sein.
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Das selektive Ausbringen erfolgt ferner bevorzugt mit einer vordefinierten Ausbringmenge pro Fläche. Unter einer vordefinierten Ausbringmenge kann eine vorab bzw. zu Beginn der Behandlung festgelegt Ausbringmenge pro Fläche verstanden werden. Die vordefinierte Ausbringmenge ist hierbei eine im Wesentlichen konstante Ausbringmenge pro Fläche. Die vordefinierte Ausbringmenge hängt bevorzugt von den zu behandelnden Pflanzen bzw. deren Art/Klasse/Gattung ab. Die definierte Ausbringmenge liegt bevorzugt in einem Bereich einer für den entsprechenden Anwendungsfall zulässigen Menge pro Spritzmittel pro Fläche.
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Folglich werden zum selektiven Ausbringen die entsprechenden Spritzventile in Abhängigkeit von den erkannten Pflanzen, d.h. bei Erreichen oder Überschreiten des Entscheidungsschwellenwert, gemäß einer ersten Betriebsart zu einem definierten ersten Ventilöffnungszeitpunkt t(1, auf) geöffnet und zu einem definierten ersten Ventilschließzeitpunkt t(1, zu) geschlossen werden. Bei der ersten Betriebsart handelt es sich insbesondere um eine Standard-Betriebsart bzw. Default-Betriebsart.
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Der Begriff „Betriebsart“ kann auch als Betriebsmodus oder Ausbringstrategie bzw. Dosierstrategie verstanden werden.
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Erfindungsgemäß erfolgt jedoch ein Umschalten von der ersten Betriebsart in eine zweite Betriebsart in Abhängigkeit von einer verglichen mit einem Referenzwirkmittelverbrauch eingesparten Wirkmittelmenge, wobei gemäß der zweiten Betriebsart die entsprechenden Spritzventile zu einem definierten zweiten Ventilöffnungszeitpunkt t(2, auf) geöffnet und/oder zu einem definierten zweiten Ventilschließzeitpunkt t(2, zu) geschlossen werden. Hierbei ist der zweite Ventilöffnungszeitpunkt t(2, auf) vor dem ersten Ventilöffnungszeitpunkt t(1, auf) und/oder der zweite Ventilschließzeitpunkt t(2, zu) nach dem ersten Ventilschließzeitpunkt t(1, zu), sodass die Ventilöffnungsdauer und damit die ausgebrachte Wirkmittelmenge gegenüber der ersten Betriebsart höher ist.
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Hierbei sei angemerkt, dass die Ventilöffnungszeitpunkte verständlicherweise nicht beliebig gewählt werden können, sondern abhängig von der Fahrgeschwindigkeit, der Systemlatenz und dem vorliegenden Reaktionsweg.
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Alternativ oder kumulativ werden gemäß der zweiten Betriebsart zusätzlich und unabhängig von den erkannten Pflanzen bzw. Beikräutern gemäß einer zufälligen Abfolge die Spritzventile über die Zeit geöffnet, sodass die ausgebrachte Wirkmittelmenge gegenüber der ersten Betriebsart höher ist. D.h., mit anderen Worten, dass zufällige zusätzliche Spritzaufträge generiert und zufällig über Zeit und Spritzventile verteilt werden, um den Wirkmittelverbrauch zu erhöhen. Folglich handelt es sich bei der zweiten Betriebsart um eine Ausbringstrategie mit einem höheren Wirkmittelverbrauch als bei der ersten Betriebsart.
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Verständlicherweise erfolgt das selektive Ausbringen des Wirkmittels und damit das Öffnen und das Schließen der Spritzventile relativ zu der zu behandelnden Pflanze bzw. zu der Position/dem Abstand zu der zu behandelnden Pflanze. D.h., mit anderen Worten, dass bei einer Überfahrt der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung über die landwirtschaftliche Fläche die entsprechenden Spritzventile je nach gewählter bzw. aktiver Betriebsart zu einem definierten Ventilöffnungszeitpunkt relativ zur Pflanzenposition geöffnet und zu einem definierten Ventilschließzeitpunkt relativ zur Pflanzenposition geschlossen werden.
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Bevorzugt ist ein (weiterer) Schritt des Umschaltens vorgesehen, bei dem von der zweiten Betriebsart wieder in die erste Betriebsart in Abhängigkeit von der eingesparten Wirkmittelmenge umgeschaltet wird. Hierbei erfolgt bevorzugt das Umschalten von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart bei Erreichen oder Überschreiten eines ersten Einsparschwellenwertes und/oder das Umschaltens von der zweiten Betriebsart wieder in die erste Betriebsart bei Erreichen oder Unterschreiten eines zweiten Einsparschwellenwertes. D.h., mit anderen Worten, dass wenn die zweite Betriebsart mit erhöhtem Wirkmittelverbrauch aktiv ist und der zweite Einsparschwellenwert erreicht oder unterschritten wird, die Anpassung der Ausbringstrategie wieder zurückgenommen wird und in die erste Betriebsart umgeschaltet wird.
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Der Referenzwirkmittelverbrauch ist bevorzugt ein angenommener und/oder ein prognostizierter Referenzwirkmittelverbrauch. Demnach umfasst der Referenzwirkmittelverbrauch bevorzugt einen über die landwirtschaftliche Fläche angenommenen, insbesondere linearen Verlauf des Wirkmittelverbrauchs und/oder einen prognostizierten Verlauf des Wirkmittelverbrauchs.
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Der erste Einsparschwellenwert ist höher bzw. größer als der zweite Einsparschwellenwert. Bevorzugt wird/werden der erste Einsparschwellenwert und/oder zweite Einsparschwellenwert in Abhängigkeit von einer Güte des verwendeten Referenzwirkmittelverbrauchs gewählt und/oder ermittelt. D.h., mit anderen Worten, dass die Einsparschwellenwerte abhängig von der Qualität bzw. Genauigkeit des verwendeten bzw. zugrunde gelegten Referenzwirkmittelverbrauchs gewählt werden. Je höher die Güte bzw. Qualität, desto kleiner können die Einsparschwellenwerte gewählt werden.
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Vorteilhafterweise ist ein Schritt des Ermittelns der verglichen mit einem Referenzwirkmittelverbrauch eingesparten Wirkmittelmenge vorgesehen, insbesondere auf der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung. D.h., mit anderen Worten, dass ein bspw. tatsächlicher bzw. gemessener Wirkmittelverbrauch mit dem Referenzwirkmittelverbrauch verglichen wird, um die eingesparte Wirkmittelmenge zu ermitteln. Die Ermittlung kann bspw. mittels einer Recheneinheit, insbesondere der Spritzvorrichtung durchgeführt werden. Hierbei wird die eingesparte Wirkmittelmenge bevorzugt in Abhängigkeit von einem über die landwirtschaftliche Fläche angenommenen und/oder prognostizierten Tankfüllstand des Wirkmittels und dem tatsächlichen, insbesondere gemessenen Tankfüllstand des Wirkmittels ermittelt. Bei der eingesparten Wirkmittelmenge handelt es sich demnach um die Wirkmittelmenge, welche bis zu diesem Zeitpunkt bei der Behandlung der landwirtschaftlichen Fläche bzw. des entsprechenden Flächenabschnitts gegenüber einem angenommenen bzw. prognostizierten Wirkmittelverbrauch eingespart wurde. Die Ermittlung der eingesparten Wirkmittelmenge kann kontinuierlich oder in definierten Zeitabständen erfolgen.
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Die bei der Befüllung getankten Wirkmittelmenge kann zu Beginn gespeichert und ins Verhältnis zur gesamten zu behandelnden landwirtschaftlichen Fläche gesetzt werden: z.B. 40% effektive Applikationsfläche, 60% Einsparung wird abgeschätzt.
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Die aktuelle Wirkmitteleinsparung kann bspw. aus der bereits überfahrenen Fläche, der benötigten Wirkmitteldosis und dem bereits verbrauchten Wirkmittel gemessen aus dem Tankstand ermittelt bzw. berechnet werden.
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Beispiel: Applikation in Rübe mit spezifischer Aufwandsmenge 200 I/ha, überfahrene Fläche 10ha, dann müssten 2000I ausgebracht sein (bei vollflächiger Applikation). Tatsächlich nur 5001 ausgebracht, damit 75% Einsparung aktuell (im Vergleich zu vollflächiger Applikation).
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Die Betankung hat aber mit der Annahme stattgefunden, dass man 50% Einsparung hätte. D.h. betankt wurden für diese Fläche 1000I. Nun wurden jedoch nur 500I verbraucht. Daraus ergibt sich eine Wirkmitteleinsparung von 500I.
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Das erfindungsgemäße Verfahren stellt durch einen gezielten und intelligenten Wechsel zwischen zwei Betriebsarten bzw. Ausbringstrategien einen optimalen Kompromiss zwischen einer effektiven Behandlung einer landwirtschaftlichen Fläche einerseits und der Vermeidung der einleitend erläuterten Restmengenproblematik andererseits dar. Dies wird insbesondere dadurch erzielt, dass von einer ersten Betriebsart, welche als Standart-Betriebsart verstanden werden kann, in eine zweite Betriebsart mit einem gegenüber der ersten Betriebsart höheren Wirkmittelverbrauch umgeschaltet wird, sobald eine definierte Wirkmitteleinsparung bei dem bis zu diesem Zeitpunkt behandelten Flächenabschnitt erreicht oder überschritten wird. Von der zweiten Betriebsart kann dann wieder in die erste Betriebsart umgeschaltet werden, wenn eine definierte Wirkmitteleinsparung erreicht oder unterschritten wird. Durch die intelligente Erhöhung des Wirkmittelverbrauchs gemäß der zweiten Betriebsart kann damit eine Restmenge an Wirkmittel bei Beendigung der Behandlung der landwirtschaftlichen Fläche zuverlässig minimiert werden. Ferner kann durch die Erhöhung der Ventilöffnungsdauer das Restrisiko, beim Targeting bzw. „Zielen“ die zu behandelnden Pflanzen nicht genau zu treffen reduziert werden.
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Vorteilhafterweise wird der prognostizierte Wirkmittelverbrauch in Abhängigkeit von bzw. unter Verwendung einer historischen oder aktuellen Pflanzenkarte, insbesondere Beikrautkarte der zu behandelnden landwirtschaftlichen Fläche und/oder einer historischen Ausbringkarte der zu behandelnden landwirtschaftlichen Fläche ermittelt wird. D.h., mit anderen Worten, dass bspw. Karten aus dem Vorjahr oder auch basierend auf aktuellen Satelliten-/Drohnendaten für Verteilung der Verunkrautung über das Feld genutzt werden können, um den erwarteten Wirkmittelverbrauch über die Zeit genauer ermitteln zu können. Alternativ oder kumulativ können auch Karten des Vorjahres verwendet werden, aus denen der Verbrauch des Wirkmittels als Verteilung über der Fläche ersichtlich ist, um den erwarteten Wirkmittelverbrauch über die Zeit genauer ermitteln zu können. Dies ist insbesondere nützlich bei starker Ungleichverteilung von Beikräutern über die Fläche oder auch bei geringer Verunkrautung am Anfang einer Fahrspur und hoher Verunkrautung am Ende der Fahrspur, sodass eine höhere Menge für das aufwandsintensive Ende vorgehalten werden kann. Die Ermittlung bzw. Berechnung des prognostizierten Wirkmittelverbrauchs kann bspw. online im Fahrbetrieb oder in einer Cloud vorausberechnet und zusammen mit Auftrags-Parametern für die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung übertragen werden.
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Es ist ferner vorteilhaft, wenn im Schritt des Ansteuerns die Spritzventile in Abhängigkeit von einem Entscheidungsschwellenwert, ab dem das Wirkmittel selektiv ausgebracht werden sollen, angesteuert werden, und der Entscheidungsschwellenwert in Abhängigkeit von der ermittelten eingesparten Wirkmittelmenge angepasst, insbesondere der Entscheidungsschwellenwert hochgesetzt wird, wenn die ermittelte eingesparte Wirkmittelmenge einen negativen Wert ergibt. Beim Vergleich des bisherigen tatsächlichen Wirkmittelverbrauchs und der erwarteten noch zu behandelnden Restfläche mit dem noch verfügbaren Spritztankinhalt kann es vorkommen, dass erkannt wird, dass der noch verfügbare Spritztankinhalt selbst in der ersten „sparsameren“ Betriebsart nicht mehr für die geplante Restfläche ausreichen wird. In diesem Fall kann die Entscheidungsschwelle für die Kameras variiert werden, sodass eine „Empfindlichkeit“ des Kamerasystems heruntergestuft wird, bspw. von einer optimalen Beikrautunterdrückung mit einem niedrigen Entscheidungsschwellenwert auf einen ausgeglichenen Kompromiss oder einer maximalen Einsparung mit einem hohen Entscheidungsschwellenwert (=Parameter von robust auf sparsam).
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine erfindungsgemäße landwirtschaftliche Spritzvorrichtung;
- 2 ein Schaubild mit einem angenommenen Tankfüllstand und dem tatsächlichen Tankfüllstand;
- 3 ein weiteres Schaubild mit einem prognostizierten Tankfüllstand und dem tatsächlichen Tankfüllstand; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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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 landwirtschaftliche Feldspritze 10 ausgebildet. Die als landwirtschaftliche 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 ansteuerbare Spritzventile 15, Spritzdüsen 16 und optische Erfassungseinheiten 18 angeordnet. Mittels der ansteuerbaren Spritzventile 15 ist es möglich, eine Ausbringmenge an Wirkmittel 20 bzw. Pflanzenschutzmittel 20 auf Pflanzen 22 bzw. Beikräuter 22 einer landwirtschaftlichen Fläche 24 zu steuern bzw. zu regeln. Die optische Erfassungseinheiten 18 sind als Kameras 18 ausgebildet. Die 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 Pflanzen 22 bzw. Beikräuter 22 zu erfassen bzw. zu erkennen.
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Die landwirtschaftliche Spritzvorrichtung 10 weist außerdem eine Steuereinheit 25 auf, welche mit den Kameras 18 verbunden ist, um Informationen von diesen zu empfangen. Die Steuereinheit 25 ist ausgebildet, Berechnungsschritte bzw. Bildverarbeitungsschritte zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Die Steuereinheit 25 ist ferner ausgebildet, Steuersignal derart an die Spritzventile 15 auszugeben, dass das Wirkmittel 20 bzw. Pflanzenschutzmittel 20 in Abhängigkeit von den erkannten Pflanzen 22 ausgebracht wird. Die Steuereinheit 25 ist erfindungsgemäß eingerichtet die Schritte des in 4 gezeigten Verfahrens auszuführen und/oder zu steuern.
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2 und 3 zeigen jeweils ein Schaubild mit einem Tankfüllstand T (in I) des Wirkmittels 20 auf der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung 10 über eine bereits überfahrene Fläche A (in m2).
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In 2 sind zwei Kurven 26a, 28 dargestellt, welche einen angenommenen Tankfüllstand 26a des Wirkmittels 20 und einen tatsächlichen Tankfüllstand 28b des Wirkmittels 20 repräsentieren. Aus dem linearen Abfalls des angenommenen Tankfüllstands 26a über die Fläche A ist ersichtlich, dass ein entsprechender Referenzwirkmittelverbrauch mit einem linearen Verlauf des Wirkmittelverbrauchs angenommen wurde.
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Im Vergleich dazu ist in 3 anstatt des angenommenen Tankfüllstands 26a ein prognostizierter Tankfüllstand 26b des Wirkmittels 20 aufgetragen. Hierbei wurde der entsprechende Referenzwirkmittelverbrauch mit einem prognostizierten Verlauf des Wirkmittelverbrauchs unter Verwendung einer historischen Ausbringkarte der zu behandelnde landwirtschaftliche Fläche 24 ermittelt.
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historischen oder aktuellen Pflanzenkarte, insbesondere Beikrautkarte der zu behandelnde landwirtschaftliche Fläche 24 und/oder ermittelt wird. Aus einem Vergleich des angenommenen Tankfüllstands 26a bzw. des prognostizierten Tankfüllstands 26b und dem tatsächlichen Tankfüllstand 28 kann eine eingesparte Wirkmittelmenge 30 ermittelt werden.
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Erfindungsgemäß erfolgt ein Umschalten von einer ersten „sparsameren“ Betriebsart B1 in eine zweite Betriebsart B2 mit einem höheren Wirkmittelverbrauch in Abhängigkeit von einer verglichen der eingesparten Wirkmittelmenge 30.
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Hierbei ist ein Umschalten bei Erreichen oder Überschreiten eines ersten Einsparschwellenwertes von der ersten Betriebsart B1 in die zweite Betriebsart B2 zu den Umschaltzeitpunkten 32 und jeweils anschließend bei Erreichen oder Unterschreiten eines zweiten Einsparschwellenwertes von der zweiten Betriebsart B2 wieder in die erste Betriebsart B1 zu den Umschaltzeitpunkten 34 erfolgt.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens 100 zum Ausbringen eines Wirkmittels 22, insbesondere eines Pflanzenschutzmittels 22 oder Düngemittels, auf eine zu behandelnde landwirtschaftliche Fläche 24 mittels einer ansteuerbare Spritzventile 15 aufweisenden landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung 10. Das Verfahren 100 umfasst einen Schritt des Ansteuerns 106 der Spritzventile 15 zum selektiven Ausbringen des Wirkmittels 22 in Abhängigkeit von mittels einer optischen Erfassungseinheit 18, insbesondere der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung 10, auf der landwirtschaftlichen Fläche 24 erkannten Pflanzen 22, wobei gemäß einer ersten Betriebsart die entsprechenden Spritzventile 15 zu einem definierten ersten Ventilöffnungszeitpunkt t(1, auf) geöffnet und zu einem definierten ersten Ventilschließzeitpunkt t(1, zu) geschlossen werden. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren 100 ferner einen Schritt des Umschaltens 108 von der ersten Betriebsart in eine zweite Betriebsart in Abhängigkeit von einer verglichen mit einem Referenzwirkmittelverbrauch eingesparten Wirkmittelmenge, wobei gemäß der zweiten Betriebsart die entsprechenden Spritzventile 15 zu einem definierten zweiten Ventilöffnungszeitpunkt t(2, auf), welcher früher als der erste Ventilöffnungszeitpunkt t(1, auf) ist, geöffnet und/oder zu einem definierten zweiten Ventilschließzeitpunkt t(2, zu), welcher später als der erste Ventilschließzeitpunkt t(1, zu) ist, geschlossen werden, und/oder zusätzlich und unabhängig von den erkannten Pflanzen 22 gemäß einer zufälligen Abfolge die Spritzventile 15 über die Zeit geöffnet werden, um eine gegenüber der ersten Betriebsart höhere Wirkmittelmenge auszubringen und dadurch eine Restmenge an Wirkmittel 22 bei Beendigung der Behandlung der landwirtschaftlichen Fläche 24 zu minimieren.
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Das Verfahren 100 umfasst außerdem einen optionalen Schritt des Erfassen 102 eines Feldabschnitts der landwirtschaftlichen Fläche 24 mittels der optischen Erfassungseinheit 18, insbesondere der landwirtschaftlichen Spritzvorrichtung 10, um Pflanzen 22 in dem erfassten Feldabschnitt zu erkennen. Das Verfahren 100 umfasst den Weiteren einen optionalen Schritt des Ermittelns 104 der verglichen mit einem Referenzwirkmittelverbrauch eingesparten Wirkmittelmenge.
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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 102017210560 A1 [0005]
