WO2022069685A2 - Verfahren zur bedarfsgerechten bestimmung eines wasser- und/oder nährstoffbedarfs einzelner bäume sowie wasserspeicher - Google Patents

Verfahren zur bedarfsgerechten bestimmung eines wasser- und/oder nährstoffbedarfs einzelner bäume sowie wasserspeicher Download PDF

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WO2022069685A2
WO2022069685A2 PCT/EP2021/077038 EP2021077038W WO2022069685A2 WO 2022069685 A2 WO2022069685 A2 WO 2022069685A2 EP 2021077038 W EP2021077038 W EP 2021077038W WO 2022069685 A2 WO2022069685 A2 WO 2022069685A2
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water
tree
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water reservoir
trees
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Daniel Brand
Franz-Josef Elsing
Christian Hüttich
Original Assignee
Daniel Brand GmbH
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/16—Control of watering
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general
    • A01G7/06—Treatment of growing trees or plants, e.g. for preventing decay of wood, for tingeing flowers or wood, for prolonging the life of plants
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G27/00—Self-acting watering devices, e.g. for flower-pots

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining the water and/or nutrient requirements of a tree in an urban area.
  • Trees in cities and general urban areas serve a variety of functions. A large total leaf surface improves the air quality, the microclimate and the CC budget of the respective city. Trees also contribute to noise, privacy and wind protection and to biodiversity in general. They increase the humidity and overall the recreational value of the area in which they are located.
  • the watering device can have a data processing unit to which a measuring device for measuring the soil moisture, the pH value, the conductivity and/or the nutrient concentration at the location of the planting object can be connected.
  • the data can be kept in a database and are made available for needs-based watering of the plant objects and their supply with nutrients. It is known from KR 1020190119277 A to form a water reservoir with a moisture sensor as part of a tree support.
  • the device is equipped with a wireless communication module and can be managed via a smartphone app.
  • a plurality of trees are identified with respective tree data sets in at least one tree database.
  • the immediate and/or future water is calculated using a computer unit located remotely from the trees, in particular a cloud-based computer unit, and based on a plurality of measurement and/or forecast data - and/or nutrient requirements and/or associated tree-specific supply information is determined and stored in the tree database or in another database and/or forwarded to a communication unit for the purpose of output.
  • the measurement data include at least one data set relating to remote sensing data and/or local sensing data.
  • the method runs on a daily basis, ie it is able to produce results based on current measurement data and make them available on a daily basis.
  • the method according to the invention makes it possible to identify at least one, in particular a part or all of the trees in a tree database of a city and/or trees that are particularly worthy of protection or particularly endangered in a current situation, for example on the basis of a particularly large water requirement and by comparing the The needs of individual city trees to be watered in a targeted manner and sorted according to priorities. In this way, individual, particularly endangered trees can be preserved.
  • the corresponding information can be queried, for example, from all trees in an urban area via the communication unit, so that then by means of associated intelligent systems, i.e. by means of a program running in particular on the EDP unit and preferably cloud-based, routes of municipal irrigation vehicles for the water supply are sorted according to priority can be determined.
  • Immediate or future water and/or nutrient requirements are understood to be the water and/or nutrient requirements of the tree for a specific period of time.
  • immediate water and/or nutrient requirements are understood to mean the tree's requirements for the day the requirement is determined or for the following day.
  • the future water and/or nutrient requirement is understood to be the requirement of the tree for a period of, for example, a total of one week or one month following this day.
  • the need for a care interval is determined, which is preferably one or two weeks. Due to the use of up-to-date forecasts relating to the current state of the tree, historical weather data, ie weather data that is weeks or months old, and their development can preferably be dispensed with. In particular, if the soil moisture is known, historical data for rain can also be dispensed with. Forecast data for rain may be neglected, since the rainwater does not sufficiently benefit the trees due to the solitary position of the trees.
  • isolated city trees are trees that stand within the city limits in an area surrounded by sealed areas.
  • the seals are often made up to a distance of 50 cm around a tree trunk, so that the tree is solely dependent on water absorption from the groundwater.
  • the falling groundwater level in the cities in particular means that these trees are increasingly receiving too little water, particularly in the summer months, which can be remedied using the method according to the invention.
  • a tree can be identified, for example by means of a municipal cadastre, in particular on the basis of its geoposition. This is determined in particular with the GPS system, the Galileo system, GLONASS and/or the Beidou system. The tree is then identified or identifiable in the tree database if it can be retrieved with its position or another specific identifier. It goes without saying that at least one corresponding computer program runs on the EDP unit, which is designed to implement the procedural steps necessary for calculating the water and nutrient requirements of a tree or for deriving associated tree-specific supply information.
  • a program running on the EDP unit is designed, for example, in a simple case, against the background of an available volume of water, a number of at least one irrigation vehicle, and a ranking of the trees to be supplied (prioritization), an optimal route in terms of time and resource consumption including the fuel or electricity consumption of the irrigation vehicle.
  • a street map of the respective city is either stored on the EDP unit or can be called up if necessary.
  • the city trees to be supplied can be viewed as waypoints of a multi-hop routing task, all of which can be reached, with the prioritization of a respective tree being able to represent a possibly adjustable weighting.
  • Existing programs from the field of packet distribution can generally be used to calculate the distances, with these programs having to be adapted with regard to prioritization.
  • a neural network or another program designed for machine learning can be trained on the EDP unit with examples that specify routes depending on the needs analysis.
  • a machine-learning program running on the EDP unit can be trained with empirical values, in which the needs of an individual tree are specified by experts from the respective city, for example landscape gardeners, depending on its condition.
  • the tree species or species can also be taken into account, so that particularly endangered trees, in which the supply flow in the xylem breaks down faster than in other trees can form, are treated preferentially.
  • a first tree can, for example, receive 140 liters of water based on the determination of the tree-specific supply information, while the other two trees are each supplied with 80 liters of water.
  • the tree-specific supply information can, for example, be displayed on a screen in the form of a watering recommendation (“amount X in liters for tree Y”) for municipal authorities or citizen participation; this can also involve the output of a control signal to a “remote”, on site existing water reservoir act.
  • a watering recommendation (“amount X in liters for tree Y”) for municipal authorities or citizen participation; this can also involve the output of a control signal to a “remote”, on site existing water reservoir act.
  • Such supply information for a certain period of time corresponds to the indication of water requirements.
  • Remote sensing data is data that is collected from a distance of at least 100 m from the object under consideration, in this case the respective tree.
  • this is satellite measurement data and/or data from geographic cal information systems, which can also be interpolated measurement data if a corresponding data density is not sufficiently large for an area under consideration.
  • Local sensing data is data that is obtained using sensors at a distance of less than 100 m from the tree in question. Local sensing data can be obtained not only by stationary sensors and measuring devices in the vicinity of a tree, but also, for example, with the help of so-called social media crawlers, which show identifiable trees on geo-referenced images provided in social networks. For example, the cell pressure in the leaf of a tree can be measured using sensors that are magnetically attached to the leaf.
  • the data may be older than one or more days. In this case, the most recent data set is then used as the current measurement data set.
  • the respective measurement data can be measured online by measuring devices in communication with the EDP unit and communicated to the EDP unit and/or made available, for example, in the form of remote sensing data in the form of satellite data via an associated interface.
  • Forecast data is understood to be data that is not measured and, if necessary, interpolated for the purpose of spatial distribution or offset against one another, but that relates to the future development of a relevant variable.
  • The- se results of course from currently measured data.
  • the current hydraulic availability of the water resulting from the determination of the soil moisture and the suction tension in the soil is assigned to the measurement data, while the future availability in the area under consideration over the next few days or weeks is used as forecast data.
  • forecast data are weather forecast data with regard to temperature, precipitation and wind speeds for the coming, preferably 5-10 days.
  • the forecast data can also be, for example, data on the development of the groundwater level, with the current measurement data on which it is typically based not being available for many positions and then possibly having to be interpolated just like the forecast data for the existing segments.
  • Data on the future development of the groundwater level can be determined, for example, with the help of model calculations based on precipitation data from the past.
  • the communication unit can be designed in particular for communication with terminal devices, which can be screens, locally fixed or mobile EDP devices.
  • information relating to the water and/or nutrient requirement and/or tree-specific supply information associated therewith is forwarded via the communication unit to at least one terminal and held and/or output there.
  • a device is, for example, a mobile device, for example a laptop, a smartphone or a tablet, which is given to a driver and operator of a water supply vehicle in order to identify particularly endangered trees and, based on the information received on the mobile device water and provide nutrients.
  • a mobile device for example a laptop, a smartphone or a tablet
  • a cadastre-like map display can be used for this, for example, in which the trees are shown with the necessary supply information.
  • the supply information can be an indication of an amount of water and/or nutrients that is allocated to a respective tree, which also defines the water and/or nutrient requirements for a time, for example a supply interval, based on a supply period.
  • the supply information can alternatively or additionally, also be a piece of program information reflecting the water and/or nutrient requirement, which is used directly or indirectly to control water delivery.
  • water is dispensed, for example from a water supply vehicle or irrigation vehicle, a locally installed, fixed or mobile water storage tank or by residents who receive the supply information and take water, for example from the public mains.
  • the water bag can be given its own identifier, for example via a QR code that is printed on the water bag or applied by means of a sticker or in some other way.
  • an amount of water that is to be applied by an irrigation vehicle can be determined on the server side via the EDP unit.
  • the watering vehicle can be provided with a controllable vehicle valve, which opens and/or closes on the basis of specifications from the EDP unit and is controlled externally.
  • a release for a quantity of water can preferably only take place if, on the one hand, a positive on of the tree was reached and compared with the position of the irrigation vehicle.
  • water can optionally only be dispensed when a filling spout has been introduced into a receiving area of the water reservoir, for example a filling nozzle with a filling opening, and has been recognized there. This can be done, for example, on the basis of near field communication.
  • a signal identifying the filling spout or a corresponding signal can be transmitted from the water reservoir to the EDP unit, whereupon a release signal is sent to the watering vehicle and/or the vehicle valve is opened.
  • the flow rate of the water dispensed can be recorded by means of a flow sensor on the irrigation vehicle or in the area of the spout. This information can be used to log the amount of water dispensed in combination with the tree identifier and/or to control the vehicle valve.
  • a signal which characterizes the introduction of the filling spout into the receiving area can be sent automatically from the watering vehicle to the EDP unit or a computer present locally on the vehicle, whereupon the vehicle valve is opened. If the filling spout of the supply vehicle is no longer recognized, delivery can be stopped via a corresponding signal.
  • augmented reality apps can run on the mobile end devices, which can display tree information from the database, including the necessary water and supply recommendations, so that when the tree is detected using an optical sensor on the end device, the water and/or nutrient requirement or associated supply information is displayed on a screen of the device.
  • Such programs (apps) available for mobile end devices can also provide further information and third parties can be involved in the supply of the respective tree.
  • a possibility for dispensing a water donation with regard to a specific tree can preferably be formed via a platform formed both by means of an app and via programs running on the associated EDP unit.
  • the number of water donations made for a tree in money or liters and/or the amount of water still required can also be displayed on a map.
  • an associated payment process can be processed via services such as Apple Pay or Paypal. Donors can also be informed by a message when the donated amount of water has flowed.
  • such a platform can be used to manage tree sponsorships, in which case the persons taking on the sponsorship receive the information determined by the EDP unit, for example in the form of a watering recommendation, in particular as push information or e-mail.
  • tree-specific supply information or a signal derived from it is transmitted to a water reservoir that has been positioned in the vicinity of the respective tree to supply it, whereupon the water reservoir is controlled by a local computer unit (of the water reservoir) and based on the transmitted data water and /or releases nutrients.
  • This signal can be a positioning and/or switching command, based on which water can be released in a specific quantity and/or speed.
  • irrigation processes can be carried out in a targeted and needs-based manner during the heat and/or dry phases of summer and, in particular, can be triggered from a remote position.
  • a water reservoir according to the invention also described above or below, is used in the method according to the invention.
  • the water reservoir has the necessary means for communication.
  • a water reservoir according to the invention is provided with a communication device for receiving signals which precisely determine the delivery of water via a delivery opening.
  • the water reservoir it is necessary for the water reservoir to be identified according to the at least one tree to be supplied. This can be done when setting up the water reservoir if its position is logged by a person setting up the water reservoir and entered into a corresponding database.
  • the water reservoir is particularly located near the tree when it is located within a radius of 50 m from the tree. However, the water reservoir is preferably no more than 10 m away from the tree.
  • the water reservoir is at a distance from the tree, ie it is not arranged directly on it and is not indirectly connected to it, for example via a support structure, regardless of a connection via the ground.
  • a corresponding water reservoir preferably has at least one controllable discharge opening, which is assigned to a tree to be supplied.
  • the water reservoir has, in particular, a ventilation opening designed to ventilate and ventilate the storage space.
  • a single water reservoir can also have a number of switchable discharge openings, each of which is used to supply an identified tree. Then these discharge openings are specified and must be linked to the tree to be supplied in each case.
  • the signal transmission can also contain the transmission of a plurality of supply information for several trees if they are supplied by the same water reservoir.
  • the tree-specific supply information of a group of trees can also be collected and combined in order to then transmit a corresponding overall signal to a water reservoir assigned to this group of trees, so that this can be used for the associated trees can then provide group-specific water and/or nutrients based on the tree-specific information.
  • Nutrients are to be understood as meaning, apart from water, the nutrients known for the survival and growth of a tree, including, for example, nitrogen, phosphorus, potassium, calcium and magnesium.
  • the supply of a large number of trees is simplified in the urban area if the position of the water storage device having a communication device is detected during or after its installation by means of a geoposition sensor and is transmitted to a local network unit and / or the EDP unit to an automated to start the registration process.
  • the water reservoir preferably has the geoposition sensor.
  • the positioning of the water reservoir in the area of the tree is accompanied by the positioning of the discharge opening and, if necessary, the positioning of a hose arranged thereon in the base area of a tree to be supplied. With an initial activation, the water reservoir can automatically go through a necessary registration process, with the water reservoir registering on the EDP unit and an associated computer program.
  • the communication process that takes place here can be implemented via a direct connection between the water reservoir and the EDP unit, although it can also preferably be routed through appropriate network connections, for example in which the water reservoir is designed as a node in a mesh network or as a participant in a mobile radio network.
  • the tree Due to the automated registration as part of a supply network, the tree can then be automatically supplied with water and/or nutrients by means of the water reservoir. In this respect, no trained specialist personnel are required for the installation of the water storage tank.
  • By storing water which can be collected in rainy seasons and stored and distributed decentrally and on-site as needed, it is possible to minimize damage to city trees during extreme stress phases in summer. Likewise, the withdrawal of water in times of water shortage is avoided, which relieves both groundwater and drinking water systems.
  • the parks departments and municipalities are relieved of the burden of watering at peak times during periods of heat and/or drought.
  • the computer unit of the water reservoir wakes up regularly, preferably once a day, from a standby mode and reports to the EDP unit. Depending on the determined water and nutrient requirements, this can then give a signal for the supply of an associated tree.
  • the water reservoir preferably transmits measurement data from connected sensors, such as soil moisture and/or the filling level of the storage space, ie an indicator of the amount of water still present in the water reservoir. If no supply process has to be started, the computer unit can switch back to standby mode after a timeout has expired and/or after receiving a corresponding signal from the server. The same can also be done when a supply process is completed.
  • the water reservoir preferably only has to be supplied with a battery once a year, for example in the form of a rechargeable accumulator.
  • regular level detection in the water reservoir preferably by means of ultrasound, limit value sensors on the wall of the storage room/water tank and/or pressure sensors at the lower end of the storage room/water tank, helps to identify an imminent shortage in good time and to fill up the water reservoir.
  • the water reservoir is designed in particular as street furniture, an art object, a support aid for green plants and/or a room divider and is controlled via a radio network. In this way, it can be integrated unobtrusively or even advantageously into the cityscape.
  • the water reservoir can be designed as required with a number of storage spaces for storing water, for example a number of water tanks, so that the water reservoir is not too large.
  • the water reservoir as a functional object, for example as a bus stop or as a bicycle stand, with further functions being able to be designed, for example, via a charging station for electric bicycles.
  • the water reservoir is preferably an object that weighs less than 200 kg without being filled with water and that can still be sufficiently is medium movable. In particular, it is installed above ground and optionally anchored to the ground with one or more parts. Alternatively, the water reservoir can also be completely sunk into the ground and filled with cleaned surface water as an underground cistern.
  • the radio network has a low energy consumption, so that an energy store of the water store, via which the computer unit of the water store is supplied, can store energy for a sufficiently long time.
  • the water reservoir can also be provided with solar cells, via which the energy can be provided.
  • the EDP unit provides a web front end and/or an interface for at least one computer program, in particular via the communication unit, via which tree-specific information, in particular the water and/or nutrient requirement and/or an associated tree-specific Supply information are shown in particular in a map-based representation.
  • a computer program is a program that can run on any EDP unit. These can be mobile devices, permanently installed computers, for example for city information purposes, or other desktop-like systems.
  • a web front end enables access to the database with the tree-specific and other information via the Internet. This includes appropriate servers and programs that can be called up at an address on the Internet.
  • interested citizens or responsible authorities can receive advanced information about the supply status and the general condition of the respective tree. For example, in the case of a map-based display, sections can be zoomed in via the web front end and detailed information can be made available by clicking or so-called “mouse over”, which then relates to the tree that is there.
  • one or more data regarding sunshine duration, air humidity, air temperature, soil moisture, soil type, soil type, soil water tension, soil temperature, nutrient content (including salinity), leaf evaporation, photosynthesis rate, leaf disease and/ or amount of precipitation can be used.
  • data relating to the reflection of visible and/or near-infrared light through the tree crown of a respective tree are used as measurement data.
  • the measurement data can include current or past data, for example the temperature profile of the last 24 hours or precipitation data from the last 30 days, for example. This data can be used as variables in a model for calculating the needs of a tree can be entered.
  • these are linear functions that represent a need depending on the corresponding variable.
  • Current data and no historical data older than weeks or months are preferably used.
  • soil type or soil type it is sufficient to determine them once. These are not considered historical data, as they generally do not change on the relevant time scales.
  • Soil types and/or types of soil can be determined by drilling. Based on the particle size composition of the mineral soil substance, the soil type is then determined and divided into sand, silt, clay and loam, for example. At the same time, the soil type (e.g. black soil or brown soil) can be determined.
  • the model can use data relating to sunshine duration, air humidity, air temperature, soil moisture, soil water tension, soil temperature, nutrient content including salinity, leaf evaporation, photosynthesis rate, leaf disease and/or amount of precipitation as forecast data.
  • Individual such data can also be aggregated to form higher-level data. For example, nutrient content and soil type can be combined into one soil quality variable. The same applies to the measurement data. The aggregation of different measurement data to higher-level parameters shortens the computing time required for supply information.
  • Modeling based on the measurement data can result from the computer unit or the program running there can be made available in real time via one or more interfaces.
  • the data sets can be made available as aggregated data, for example in the form of satellite data sets or data sets, for example on the groundwater level. For the provision of data, it makes sense to form segments that represent a division of the areas to be considered including the trees present on these areas if the resolution is not sufficiently high, so that the measurement and forecast data are gridded accordingly for the calculation of the respective tree-specific needs are usable.
  • the EDP unit is kept available in a cloud environment in particular.
  • individual sensors etc. can be connected via the Internet, the water storage tank or other established communication channels.
  • trees can also be marked by means of a so-called UID (Unique Identifier), for example using an information carrier applied to the trunk in the form of a QR code, for example.
  • UID Unique Identifier
  • the amount of water hydraulically available in the ground is used as a variable useful for calculating the water requirement. This will derived in particular from the soil moisture and the soil water tension. While the former is measured capacitively in particular, the latter is determined, for example, by a tensiometer. Both data can be used as measurement data and/or for determining forecast data.
  • the condition of the tree, its type and/or its age are preferably specified and/or alternatively or additionally determined from the local and/or remote sensing data.
  • the condition of a respective tree is also determined by examining its treetops, which can preferably be done by satellite or by another aircraft that is closer to the ground.
  • the tree crown is observed by means of remote sensing, for example by satellite or aircraft recordings. It has been found that the condition of the tree can be determined in particular by the degree of lightness in the crown of the tree. This can preferably be seen from a view from above.
  • an inner diameter of a tree crown, preferably derived from satellite data can serve as status information of the tree, with which a clear area of the same is described.
  • this data can be derived from a determination of the photosynthesis rate that can be detected by remote sensing.
  • the condition of the tree can be covered by looking at the reflection of visible light and/or visible light including the near-infrared range.
  • This measurement data is obtained in particular on the basis of satellite data.
  • at least data relating to the reflection of the blue, green, red and/or the near-infrared light by the treetop are preferably evaluated.
  • the light reflected from the treetops is evaluated at one or more wavelengths
  • the green light at 500 to 570 nm, preferably between 550 nm to 560 nm,
  • the red light in the range from 650 to 780 nm, preferably between 660 nm - 670 nm,
  • near-infrared light in the range of 780 nm - 1000 nm, preferably between 780 nm and 865 nm.
  • the invention makes use of the knowledge that the vitality of the tree, in particular a reduced photosynthesis and/or a reduction in the water content, can be derived from the reflection of the visible and near-infrared light from the treetop, in particular the leaves in the treetop of preferably deciduous trees. Visible light is absorbed significantly more by healthy trees than by stressed plants, while the near-infrared part of light is usually strongly reflected in healthy trees. If a tree suffers from heat and drought, its photosynthesis rate is usually reduced first, which is reflected in a shift in the reflection spectrum, the reflection in the visible light range, especially in the green and red light range, increases. If the soil continues to dry out, the water tension in the vascular tissue increases as the tree continues to transpire.
  • a measure of the condition of the tree is derived according to the invention. This results in the water requirement of the tree, i.e. the amount of water that the tree requires, possibly taking into account further information available in a tree database that can be obtained from further remote or local sensing measurements.
  • the associated tree-specific supply information or information derived therefrom is transmitted, for example, as a data packet to an irrigation vehicle or a water reservoir according to the invention, whereupon the tree is supplied with water.
  • the locations of the trees are matched with a respective two-dimensional data set of the measurement data. This can be done on the basis of an image evaluation, in which the measurement data are screened in such a way that they correspond to the crowns of the respective trees. If necessary, a respective tree crown can also be assigned to a tree present in the database via satellite or aerial photographs. Nutrients and/or water can be released evenly or at intervals, particularly when using the water reservoir according to the invention, so that water is released regularly or evenly over the irrigation period.
  • the optical range also includes the near and far infrared range and the ultraviolet range.
  • the measurement data have at least one data set from at least one ground-level optical sensor positioned laterally to the respective tree.
  • These can be cameras installed on lamp posts, for example, with which specific trees can be recorded.
  • a segmentation is preferably carried out, by means of which a plurality of segments spatially covering the area under consideration are defined. As previously described, this is used for the measurement and/or forecast data in order to have a kind of grid for the calculation of the respective tree-specific supply information and nutrient or water requirements.
  • the tree database is formed on the basis of a register and/or compared with it.
  • official cadastres can be used in which trees that are particularly worthy of protection are already shown.
  • HMI Human Machine Interface
  • Further tree data sets can be generated and/or inputs for overriding the water and/or nutrient requirements and/or the tree-specific supply information resulting control information can be made.
  • the HMI is formed, for example, by a mobile terminal device on which a web interface for a computer program running on the EDP unit or for access to the tree database is made available. It goes without saying that an access control can be provided for access to the (tree) database, by means of which an authentication or rights query for the person making the entry first takes place before access to the system is possible.
  • Particularly good predictions for the requirement of a respective tree can be derived if past and/or predicted growth rates of the individual tree or a group of trees are used to determine the requirement of the respective tree.
  • a water reservoir for supplying trees in urban environments comprising a storage space for storing water and a controllable discharge opening
  • the water reservoir has at least one computer unit including a communication device and a geoposition sensor, and wherein the communication device is designed to receive signals determining the discharge of water via the at least one discharge opening and relating to the position Data can be transmitted via the communication device.
  • Such a water reservoir is preferably supplied with energy either via a self-sufficient energy unit, for example an accumulator.
  • the power supply can also be provided by a connection to a power line of the public network or another line, for example by a connection to the power supply of a lamp post.
  • An alternative supply by means of a solar panel is also possible. It is essential that the water reservoir has a discharge opening that can be controlled directly or indirectly on the basis of a signal, wherein the signal can originate from an EDP unit described above or below or a person operating such an EDP unit.
  • the communication device can be used for communication using IEEE 802.11, IEEE 802.15.4, LoRa, ZigBee and/or UMTS, NB-loT, CAT-M and/or or 5G in general.
  • low-energy networks such as Lora or mesh networks such as ZigBee are suitable for using such systems.
  • the water memory can be designed as a node of a LoRaWAN or ZigBee network or as a participant in a mobile network by means of a communication device.
  • the water reservoir preferably has a computer unit which is designed to control the dispensing of water, in particular its quantity and/or its speed, as a function of the input signal.
  • a computer unit which is designed to control the dispensing of water, in particular its quantity and/or its speed, as a function of the input signal.
  • Corresponding programming is then available on this computer unit.
  • a relay-controlled switching command can be implemented via a solenoid valve that opens or closes the discharge opening.
  • the communication unit can be connected to this part separately from the other part of the computer unit and can control it. However, it can also be a common structure, in particular on one and the same circuit board.
  • the discharge opening of the water reservoir is advantageously arranged in an area of the water reservoir intended for placement in the ground, with at least one hose for guiding the water into an area of the tree close to the roots being provided and arranged in the area of the discharge opening.
  • the water reservoir has a corresponding connecting piece for connecting a hose.
  • a water reservoir which according to a further development of the invention has a receiving area for surface water and/or a filling spout, can be filled with water during rainy seasons, which water would otherwise be discharged into the sewage system and remain unused.
  • a water reservoir in a variant of the water reservoir, it can be provided with a modular, ie detachable, water tank that can be replaced and filled at a central location. The system then has corresponding connection areas for this purpose, which enable the water tank to be inserted without great effort.
  • a filter is preferably arranged between the receiving area and the water tank.
  • An activated charcoal filter or a UV filter can be used as a filter, for example.
  • the water quality in the water reservoir or in the water tank can be checked by means of a water quality sensor. Should a germ load become too great, the water present in the water reservoir can be drained off via a drain opening, in particular away from the tree.
  • a line in the form of a hose or pipe can be connected to the drain opening, with which the water can be transported away from the water reservoir to the sewage system.
  • the drain hole can be used for flushing or cleaning aisles without the water tank having a water quality sensor.
  • the water tank of the water reservoir can be arranged in the water reservoir as a separate component, fixed or replaceable; it can also be formed by an outer wall or a housing of the water reservoir itself.
  • the water reservoir can have a plastic housing which has one or more internal recesses for storing water and functional units of the water reservoir.
  • the volume of the reservoir is preferably at least 0.2 m 3 , preferably at least 0.5 m 3 and in particular up to 3 m 3 This provides sufficient water at least for supply bottlenecks in midsummer.
  • the water reservoir is also provided with a nutrient reservoir, via which fertilizers or other nutrients can be released in a targeted manner, particularly in the area of the discharge opening, for the purpose of admixture into the water.
  • water in the storage room can already be provided with fertilizer. It goes without saying that the fertilizer store also has controllable delivery openings in this way and that the portioning of the nutrients can be controlled by means of the computer unit and the data received from the EDP unit.
  • Water tank can be monitored using sensors.
  • the water store a filling level sensor whose data can be transmitted to the EDP unit by means of the communication device.
  • the data of the associated water reservoir can then be displayed in a corresponding overview.
  • the water reservoir has at least one sensor connection connected to and configured by the computer unit, in particular for soil sensors, so that parameters relevant for determining the water and/or nutrient requirement can be measured directly in the area of the respective tree. Connection options for measuring moisture in the soil and measuring the suction potential are preferably available on the water reservoir.
  • the water reservoir has a vandalism detection unit.
  • This can be implemented with software support by recognizing unusual or unplanned and unauthorized sensor data, for example with regard to the opening of a refill nozzle or by detecting vibrations using an acceleration sensor. In this way, vibrations and unwanted movements of the water tank can be detected.
  • 1 shows a schematic representation of an object according to the invention in an installation situation
  • 2 diagram depicting an exemplary embodiment of the method according to the invention
  • Fig. 3 Reflectance spectra for analysis of the tree condition.
  • a water reservoir according to the invention is shown in FIG. 1 as seating furniture 1, not true to scale, next to two trees 2, which are arranged in an area of a city surrounded by sealing 3.
  • the water reservoir is designed to supply the two trees 2 with water 4, which is arranged in a storage space 6 designed here as a water tank.
  • Hoses 7 lead from the water reservoir to the roots of each tree to be irrigated.
  • Discharge openings formed on the bottom of the water tank can be opened and closed in a controlled manner by means of valves 8 .
  • the valves which can be opened by a motor, for example, are activated by a computer unit 9 , which is fed by an accumulator 10 , via signal and power or control lines (not shown in any more detail).
  • Part of the computer unit 9 is also a communication device 11 and a geoposition sensor 12.
  • the data supplied by the geoposition sensor 12 are processed by the computer unit 9 by means of the communication process.
  • Direction 11 transmitted to an IT unit located in a cloud.
  • Undesirable vibrations are registered by means of a gyroscope 13 and can be transmitted to the EDP unit so that vandalism can be detected.
  • a sensor arrangement 14 is also present, by means of which environmental data relating to temperature and air humidity or humidity are recorded.
  • a soil sensor 16 is used to measure the moisture in the soil 5 capacitively, while a soil sensor 17 in the form of a tensiometer measures a suction potential in the soil.
  • the sensors 17 and 16 are connected to the computer unit 9 via a sensor connection 18 .
  • the water reservoir according to the invention also has a nutrient reservoir 19 from which nutrient lines 22 that can be closed via valves 21 lead to the discharge openings in the area of the valves 8 .
  • the nutrient lines 22 are shown as one continuous line. In reality, however, these are two separate outgoing lines.
  • pulse-controlled valve drives can be used to actuate the valves, which do not consume any energy in their end positions.
  • Pressure sensors 23 in the area of the discharge openings and a fill level sensor 24 serve to further monitor the fill level of the water reservoir or water tank.
  • the storage space can be filled by means of a filling nozzle 27 .
  • the filler neck 27 is also designed for ventilation purposes and has a connection to the surrounding line, not shown, for this purpose.
  • the water tank can be removed from its position by means of holding means (not shown). removed and replaced with a filled water tank. The same applies to the nutrient store 19.
  • a cloud-based EDP unit 30 which is provided with a tree database 31, watering recommendations are calculated, which are sent according to field 32 by means of a communication unit to the water reservoir 1.
  • the geoposition of the water reservoir is determined according to box 33 and transmitted to the EDP unit 30 according to box 34 via the Internet and/or a mobile radio network.
  • the EDP unit also receives environmental data (air temperature, soil moisture, soil moisture tension, soil temperature, nutrient content, salinity, leaf evaporation, rate of photosynthesis, leaf disease, amount of precipitation) from a sensor system 35 and from a municipal tree register 36 information about the trees to be observed. These data are stored in the tree database 31 with their geopositions and used to calculate the water and nutrient requirement and to derive supply information in the form of a watering recommendation.
  • Data from remote sensing relating to the reflection spectrum of a respective tree crown can also be used as environment or measurement data.
  • the reflection of blue, green, red and near-infrared light is measured.
  • the measurement data from wavelengths of around 559.8 nm, 664.6 nm, 704.1 nm and 832 nm are used, each marked with dash-dotted lines in FIG.
  • the measured intensities become in comparison with the curves for a sufficiently vital tree (solid line), a tree working with a reduced photosynthetic rate (long dashed line) and/or a tree (short dashed line) with reduced water content, a measure for the condition of the tree is determined, which in determining water and/or nutrient requirements.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur bedarfsgerechten Bestimmung eines Wasser- und/oder Nährstoffbedarfs eines einzelnen Baumes in einem urbanen Gebiet, wobei eine Mehrzahl von Bäumen mit jeweiligen Baumdatensätzen in wenigstens einer Baumdatenbank identifiziert ist, für zumindest einen identifizierten Baum, vorzugsweise für alle diese jeweils identifizierten Bäume mittels einer entfernt von den Bäumen angeordneten EDV- Einheit und auf Basis einer Mehrzahl von Mess- und/oder Vorhersagedaten jeweils der unmittelbare und/oder zukünftige Wasser- und/oder Nährstoffbedarf und/oder eine zugehörige baumspezifische Versorgungsinformation bestimmt und in der Baumdatenbank oder einer weiteren Datenbank hinterlegt und/oder zwecks Ausgabe an eine Kommunikationseinheit weitergeleitet wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Wasserspeicher zur Versorgung von Bäumen in urbanen Um- gebungen.

Description

Verfahren zur bedarfsgerechten Bestimmung eines Wasser- und/oder Nährstoffbedarfs einzelner Bäume sowie Wasserspeicher
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur bedarfsgerechten Bestimmung eines Wasser- und/oder Nährstoffbedarfs eines Baumes in einem urbanen Gebiet.
Bäume in Städten und allgemein urbanen Ballungsgebieten erfüllen eine Vielzahl von Funktionen. Durch eine große Gesamt-Blattoberfläche werden die Luftqualität, das Mikroklima und der CC -Haushalt der jeweiligen Stadt verbessert. Ebenfalls tragen Bäume zum Lärm-, Sicht- und Windschutz sowie allgemein zur Biodiversität bei. Sie erhöhen die Luftfeuchtigkeit und in Summe den Erholungswert des Bereichs, in dem sie stehen.
Moderne urbane Ballungszentren sind von großflächiger Bebauung und Versiegelung geprägt. Entsprechend heizen sich Innenstadtbereiche im Sommer enorm auf, was zu subtropischen bis tropischen Temperaturen führt. Es entstehen Wärmeinseln in der Stadt. Schleichende Prozesse wie klimatische Änderungen und immer öfter ausbleibender oder zu geringer und erratischer Niederschlag führen für die teilweise viele Jahrzehnte alten Bäume in den Städten zu Wassermangel. Die Kommunen können den Bedarf der Bäume im Sommer nur teilweise decken, indem sie z.B. mit Bewässerungsfahrzeugen einzelne Bäume manuell bewässern. Gleichzeitig werden immer häufiger Wassersparmaßnahmen ergriffen, um die Wasserversorgung der Bevölkerung zu gewährleisten. Kronenauslichtung, Bruch- und Totholz sowie das Absterben ganzer Bäume sind die Folge. Eine Neuanpflanzung eines Jungbaumes für einen abgestorbenen, viele Jahrzehnte alten Baum kann dessen Funktion über Jahrzehnte nicht ersetzen.
Systeme zur Regulierung des Wasserhaushaltes sind beispielsweise gemäß der CN 106295971 für die Bewässerung von Gärten wie auch für den Erwerbsgartenbau zum Anbau von jungen Bäumen (KR 102078062B) bekannt, der Erhalt bereits bestehender Bäume in urbanen Systemen ist hiermit jedoch nicht möglich.
Weiterhin ist es für urbane Systeme bereits bekannt, insbesondere zu Abrechnungsund Kontrollzwecken die Position und die Menge des mittels einer mobilen Gießeinrichtung, die lösbar an einem Bewässerungsfahrzeug angeordnet sein kann, an ein Pflanzobjekt ausgebrachten Wassers zu protokollieren (DE 10 2011 121 960 A1 ). Die Gießeinrichtung kann eine Datenverarbeitungseinheit aufweisen, an die ein Messgerät zur Messung der Bodenfeuchte, des pH-Wertes, der Leitfähigkeit und/oder der Nährstoffkonzentration des Standortes des Pflanzobjekts anschließbar ist. Die Daten können in einer Datenbank vorgehalten werden und werden zur bedarfsgerechten Bewässerung der Pflanzobjekte und deren Versorgung mit Nährstoffen bereitgestellt. Aus der KR 1020190119277 A ist es bekannt, einen Wasserspeicher mit einem Feuchtesensor als Teil einer Baumstütze auszubilden. Die Vorrichtung ist mit einem drahtlos übertragenden Kommunikationsmodul ausgestattet und kann über eine Smartphone-App gemanagt werden.
Schließlich ist es auch bekannt, basierend auf einerseits einer Korrelation historischer großflächiger Wetterdaten und lokaler Sensordaten sowie andererseits aktuellen großflächiger Wettervorhersagen den Wasserbedarf einer landwirtschaftlichen Nutzfläche zu optimieren, wobei zusätzlich eine von mehreren Entwicklungsphasen der Nutzpflanze berücksichtigt werden kann (US 2019/0254242).
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit denen in urbanen Gebieten vorhandene Baumbestände in Trockenphasen erhaltend versorgt werden können.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch einen Gegenstand gemäß Anspruch 20. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den hierauf rückbezogenen Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur bedarfsgerechten Bestimmung eines Wasser- und/oder Nährstoffbedarfs eines einzelnen Baumes in einem urbanen Gebiet, insbesondere zur Bestimmung des Wasser- und/oder Nährstoffbedarfs eines vereinzelten Stadtbaumes, ist und/oder zunächst eine Mehrzahl von Bäumen mit jeweiligen Baumdatensätzen in wenigstens einer Baumdatenbank identifiziert. Für zumindest einen, vorzugsweise für alle diese jeweils in der Baumdatenbank identifizierten Bäume wird mittels einer entfernt von den Bäumen angeordneten, insbesondere Cloud-basierten EDV-Einheit und auf Basis einer Mehrzahl von Mess- und/oder Vorhersagedaten jeweils der unmittelbare und/oder zukünftige Wasser- und/oder Nährstoffbedarf und/oder eine zugehörige baumspezifische Versorgungsinformation bestimmt und in der Baumdatenbank oder in einer weiteren Datenbank hinterlegt und/oder zwecks Ausgabe an eine Kommunikationseinheit weitergeleitet. Bei der auf der EDV-Einheit durchgeführten Bestimmung des Wasser- und/oder Nährstoffbedarfs bzw. der baumspezifischen Versorgungsinformation wird erfindungsgemäß das Alter, die Art und/oder der Zustand des jeweiligen Baumes berücksichtigt. Die Messdaten umfassen wenigstens einen Datensatz betreffend Fernerkundungsdaten und/oder Naherkundungsdaten. Insbesondere verläuft das Verfahren tagesaktuell, d.h. es ist in der Lage, auf aktuellen Messdaten basierende Ergebnisse zu produzieren und tagesaktuell zur Verfügung zu stellen.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es ermöglicht, zumindest einen, insbesondere einen Teil bzw. alle Bäume in einer Baumdatenbank einer Stadt und/oder besonders schützenswerte bzw. in einer aktuellen Situation besonders gefährdete Bäume beispielsweise anhand eines besonders großen Wasserbedarfs zu identifizieren und durch einen Vergleich der Bedürfnisse einzelner Stadtbäume diese gezielt und nach Prioritäten sortiert zu wässern. Hierdurch können einzelne, besonders gefährdete Bäume erhalten werden. Über die Kommunikationseinheit können die entsprechenden Informationen beispielsweise aller Bäume in einem Stadtgebiet abgefragt werden, so dass anschließend mittels zugehöriger intelligenter Systeme, d.h. mittels eines insbesondere auf der EDV-Einheit sowie vorzugsweise Cloud-basiert ablaufenden Programms, für die Wasserversorgung nach Priorität sortierte Routen kommunaler Bewässerungsfahrzeuge bestimmt werden können. Dies ist insbesondere relevant vor dem Hintergrund der Wasserknappheit in den Städten während der Sommermonate, die bereits zur Beschränkung der Wasserversorgung geführt haben. Besonders gefährdete Bäume können so bevorzugt gegossen werden. Das zur Verfügung stehende Wasser wird optimiert verteilt und gleichzeitig der Einsatz weiterer Ressourcen, insbesondere Treibstoff/Strom, kann minimiert werden.
Als unmittelbarer oder zukünftiger Wasser- und/oder Nährstoffbedarf wird der Wasser- und/oder Nährstoffbedarf des Baumes für eine bestimmte Zeitspanne verstanden. Insbesondere wird als unmittelbarer Wasser- und/oder Nährstoffbedarf derjenige Bedarf des Baumes für den Tag der Bestimmung des Bedarfs oder für den Folgetag verstanden. Als zukünftiger Wasser- und/oder Nährstoffbedarf wird der Bedarf des Baumes für einen sich an diesen Tag anschließenden Zeitraum von beispielsweise insgesamt einer Woche oder einem Monat verstanden. Insbesondere wird der Bedarf für ein Versorgungsintervall bestimmt, welches vorzugsweise ein oder zwei Wochen beträgt. Vorzugsweise kann aufgrund des Einsatzes tagesaktueller Vorhersagen betreffend den aktuellen Zustand des Baumes auf historische, d.h. Wochen oder Monate alte Wetterdaten und deren Entwicklung verzichtet werden. Insbesondere bei Kenntnis der Bodenfeuchte kann auch auf historische Daten für Regen verzichtet werden. Vorhersagedaten für Regen können gegebenenfalls vernachlässigt werden, da aufgrund der Solitärstellung der Bäume das Regenwasser den Bäumen nicht ausreichend zugutekommt.
Vereinzelte Stadtbäume, sogenannte Solitärbäume, sind gemäß der vorliegenden Erfindung solche Bäume, die innerhalb der Stadtgrenzen in einem von versiegelten Flächen umgebenen Bereich stehen. Oftmals sind die Versiegelungen bis zu einem Abstand von 50 cm um einen Baumstamm herum vorgenommen worden, so dass der Baum ausschließlich auf Wasseraufnahme aus dem Grundwasser angewiesen ist. Die gerade in den Städten sinkenden Grundwasserspiegel führen dazu, dass insbesondere in den Sommermonaten diese Bäume zunehmend zu wenig Wasser erhalten, was mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens behoben werden kann.
Die Identifizierung eines Baumes beispielsweise mittels eines städtischen Katasters kann alternativ oder ergänzend insbesondere anhand dessen Geoposition erfolgen. Diese wird insbesondere mit dem GPS-System, dem Galileo-System, GLONASS und/oder dem Beidou-System bestimmt. Der Baum ist dann in der Baumdatenbank identifiziert bzw. identifizierbar, wenn er entsprechend mit seiner Position oder einer anderen spezifischen Kennung abrufbar ist. Es versteht sich, dass auf der EDV-Einheit wenigstens ein entsprechendes Computerprogramm läuft, welches dazu ausgebildet ist, die für die Berechnung der Wasser- und Nährstoffbedürfnisse eines Baumes bzw. die Ableitung einer zugehörigen baumspezifischen Versorgungsinformation notwendigen Verfahrensschritte umzusetzen.
Ein auf der EDV-Einheit ablaufendes Programm ist beispielsweise in einem einfachen Fall dazu ausgebildet, vor dem Hintergrund eines zur Verfügung stehenden Wasservolumens, einer Anzahl von mindestens einem Bewässerungsfahrzeug, sowie einer Rangliste der zu versorgenden Bäume (Priorisierung) eine optimale Route hinsichtlich Zeit und Ressourcenverbrauch einschließlich des Treibstoff- oder Stromverbrauchs des Bewässerungsfahrzeugs auszurechnen. Hierfür ist eine Straßenkarte der jeweiligen Stadt entweder auf der EDV-Einheit hinterlegt oder im Bedarfsfall abrufbar. Die zu versorgenden Stadtbäume können hierbei als Wegpunkte einer Multi-Hop-Routing-Aufgabe betrachtet werden, die alle zu erreichen sind, wobei die Priorisierung eines jeweiligen Baumes eine gegebenenfalls einstellbare Gewichtung darstellen kann. Für die Berechnung der Wegstrecken kann allgemein auf bereits vorhandene Programme aus dem Bereich der Paketverteilung zurückgegriffen werden, wobei diese Programme bezüglich der Priorisierung angepasst werden müssen. Alternativ oder ergänzend kann auf der EDV-Einheit ein neuronales Netz oder ein anderes zum maschinellen Lernen ausgebildetes Programm mit Beispielen trainiert werden, die in Abhängigkeit der Bedarfsanalyse Routen vorgeben. Alternativ oder ergänzend kann ein auf der EDV-Einheit laufendes, zum maschinellen Lernen ausgebildetes Programm mit Erfahrungswerten trainiert werden, bei denen jeweils von Experten der jeweiligen Stadt, beispielsweise von Landschaftsgärtnern, die Bedürfnisse eines einzelnen Baumes in Abhängigkeit dessen Zustands vorgegeben wird. Hierbei kann in dem auf der EDV-Einheit ablaufenden Programm, bzw. einem der ggf. mehreren ablaufenden Programme auch die Baumart bzw. - sorte berücksichtigt werden, so dass besonders gefährdete Bäume, bei denen sich schneller als bei anderen Bäumen Abrisse der Versorgungsströmung im Xylem bilden können, bevorzugt behandelt werden. Statt pro Woche pauschal bei drei Bäumen 100 I Wasser pro Baum auszubringen kann aufgrund der Bestimmung der baumspezifischen Versorgungsinformation ein erster Baum beispielsweise 140 I Wasser erhalten, während die beiden weiteren Bäume mit jeweils 80 I Wasser versorgt werden.
Die baumspezifische Versorgungsinformation kann beispielsweise auf einem Bildschirm in Form einer Gießempfehlung („Menge X in Litern für Baum Y“) für kommunale Behörden oder eine Bürgerbeteiligung dargestellt werden, es kann sich hierbei auch um die Ausgabe eines Steuersignals an einen „remote“, vor Ort befindlichen Wasserspeicher handeln. Eine solche Versorgungsinformation für einen bestimmten Zeitraum entspricht der Angabe des Wasserbedarfs.
Fernerkundungsdaten sind Daten, die aus einem Abstand von zumindest 100 m zum betrachteten Objekt, vorliegend dem jeweiligen Baum, erhoben werden. Insbesondere handelt es sich hierbei um Satellitenmessdaten und/oder Daten aus geografi- schen Informationssystemen, wobei es sich auch um interpolierte Messdaten handeln kann, sofern eine entsprechende Datendichte für einen betrachteten Bereich nicht ausreichend groß ist. Naherkundungsdaten sind solche Daten, die mithilfe von Sensoren in einem Abstand von kleiner 100 m von dem jeweiligen Baum gewonnen werden. Naherkundungsdaten können nicht nur durch stationäre Sensor- und Messvorrichtungen in der Nähe eines Baumes gewonnen werden, sondern beispielsweise auch mithilfe von sogenannten Social-Media-Crawlern, die auf in sozialen Netzwerken vorgehaltenen, geo-referenzierten Abbildungen identifizierbare Bäume zeigen. Beispielhaft kann der Zelldruck im Blatt eines Baumes mittels magnetisch am Blatt gehaltener Sensoren gemessen werden.
Es versteht sich, dass bei Fernerkundungsdaten die Daten gegebenenfalls älter als ein oder mehrere Tage sein können. In diesem Fall wird dann als aktueller Messdatensatz der jüngste Datensatz verwendet.
Die jeweiligen Messdaten können von in Kommunikation mit der EDV-Einheit stehenden Messvorrichtungen online gemessen werden und an die EDV-Einheit kommuniziert werden und/oder beispielsweise in Form von als Satellitendaten ausgebildeten Fernerkundungsdaten über ein zugehöriges Interface zur Verfügung gestellt werden.
Unter Vorhersagedaten sind Daten zu verstehen, die nicht gemessen und gegebenenfalls zwecks räumlicher Verteilung interpoliert oder miteinander verrechnet werden sondern die eine zukünftige Entwicklung einer relevanten Größe betreffen. Die- se ergibt sich natürlich aus aktuell gemessenen Daten. So wird beispielsweise eine sich aus der Bestimmung der Bodenfeuchte und der Saugspannung im Boden ergebene aktuelle hydraulische Verfügbarkeit des Wassers den Messdaten zugeordnet, während die zukünftigen Verfügbarkeiten im betrachteten Gebiet über die nächsten Tage oder Wochen als Vorhersagedaten verwendet werden. Insbesondere sind solche Vorhersagedaten Wettervorhersagedaten hinsichtlich Temperatur, Niederschlägen und Windgeschwindigkeiten für die kommenden, vorzugsweise 5 - 10 Tage.
Auch hierbei kann es sich wiederum um interpolierte Daten handeln, falls es sich um nicht speziell für die Position des jeweiligen Baumes bestimmte Vorhersagedaten handelt.
Ebenfalls kann es sich bei den Vorhersagedaten auch um beispielsweise Daten zur Entwicklung des Grundwasserspiegels handeln, wobei typischerweise zugrundeliegende aktuelle Messdaten nicht für viele Positionen vorliegen und dann gegebenenfalls genauso wie die Vorhersagedaten auch für die vorhandenen Segmente interpoliert werden müssen. Daten über die zukünftige Entwicklung des Grundwasserspiegels können beispielsweise mithilfe von Modellrechnungen auf Basis von Niederschlagsdaten aus der Vergangenheit bestimmt werden.
Zum Zwecke der Bestimmung der jeweiligen Mess- und Vorhersagedaten für die Position des Baumes ist es bei wechselnder Datendichte für einzelne Mess- und Vorhersagegrößen vorteilhaft, den insgesamt zu betrachtenden Bereich in Segmente aufzuteilen und auf diese Segmente einer Größe von beispielsweise 10 m x 10 m oder 20 m x 20 m die jeweils vorliegenden Daten zu interpolieren. Die Kommunikationseinheit kann neben der Kommunikation mit Datenbanken insbesondere zur Kommunikation mit Endgeräten ausgebildet sein, wobei es sich um Bildschirme, lokal feststehende oder mobile EDV-Geräte handeln kann.
Insbesondere werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Informationen betreffend den Wasser- und/oder Nährstoffbedarf und/oder ihm zugehörige baumspezifische Versorgungsinformationen über die Kommunikationseinheit an wenigstens ein Endgerät weitergeleitet und dort vorgehalten und/oder ausgegeben. Ein solches Endgerät ist wie vorbeschrieben beispielsweise ein mobiles Endgerät, beispielsweise ein Laptop, ein Smartphone oder ein Tablet, welches einem Fahrer und Bediener eines Wasserversorgungsfahrzeugs an die Hand gegeben wird, um besonders gefährdete Bäume zu identifizieren und aufgrund der auf dem mobilen Endgerät empfangenen Informationen zu gießen und mit Nährstoffen zu versorgen. Durch die genaue Vorgabe, welche Menge von Wasser und/oder Nährstoffen dem jeweiligen Baum zur Verfügung gestellt werden, kann dieser angepasst und optimiert versorgt werden. Hierfür kann beispielsweise eine Kataster-artige Kartendarstellung verwendet werden, in der die Bäume mit den notwendigen Versorgungsinformationen abgebildet werden.
Die Versorgungsinformation kann eine Angabe einer Menge Wasser und/oder Nährstoffe sein, die einem jeweiligen Baum zugeteilt wird, womit bezogen auf einen Versorgungszeitraum auch der Wasser- und/oder Nährstoffbedarf für eine Zeit, beispielsweise ein Versorgungsintervall, definiert ist. Die Versorgungsinformation kann alternativ oder ergänzend auch eine den Wasser- und/oder Nährstoffbedarf widerspiegelnde programmtechnische Information sein, die direkt oder indirekt der Steuerung einer Wasserabgabe dient.
Auf Basis der baumspezifischen Versorgungsinformation erfolgt eine Abgabe von Wasser, beispielsweise von einem Wasserversorgungsfahrzeugs bzw. Bewässerungsfahrzeug, einem lokal vor Ort installierten, fest aufgebauten oder mobilen Wasserspeicher oder durch Anwohner, die die Versorgungsinformation erhalten und Wasser beispielsweise aus dem öffentlichen Leitungsnetz entnehmen.
Für einen Einsatz gemischter Systeme können solche Bäume, die mit herkömmlichen Wassersäcken versorgt werden ebenfalls in der Datenbank berücksichtigt werden. Hierfür kann dem Wassersack eine eigene Kennung gegeben werden, beispielsweise über einen QR-Code, der auf dem Wassersack aufgedruckt oder mittels eines Aufklebers oder anderweitig aufgebracht ist.
Auf Basis der baumspezifischen Versorgungsinformation und optional einer etwaig im Wasserspeicher vorhandenen Menge Wasser kann über die EDV-Einheit serverseitig eine Menge an Wasser bestimmt werden, die von einem Bewässerungsfahrzeug ausgebracht werden soll. Für die Verteilung des Wassers hin zum Wasserspeicher oder zum Baum kann das Bewässerungsfahrzeug mit einem steuerbaren Fahrzeugventil versehen werden, welches auf Basis von Vorgaben der EDV-Einheit öffnet und/oder schließt und von extern gesteuert wird. Vorzugsweise kann eine Freigabe für eine Menge an Wasser erst dann erfolgen, wenn einerseits eine Positi- on des Baumes erreicht und mit der Position des Bewässerungsfahrzeugs abgeglichen wurde. Weiterhin oder alternativ kann optional eine Abgabe von Wasser erst dann erfolgen, wenn eine Fülltülle in einen Aufnahmebereich des Wasserspeichers, beispielsweise einen Füllstutzen mit einer Einfüllöffnung, eingebracht und dort erkannt wurde. Dies kann beispielsweise auf Basis von Near Field Communcation erfolgen. So kann vom Wasserspeicher ein die Fülltülle identifizierendes oder ein entsprechendes Signal an die EDV-Einheit übermittelt werden, woraufhin von dieser aus ein Freigabesignal an das Bewässerungsfahrzeug gesendet und/oder das Fahrzeugventil geöffnet wird.
Mittels einer Durchflusssensors auf dem Bewässerungsfahrzeug oder im Bereich der Tülle kann die Durchflussmenge abgegebenen Wassers erfasst werden. Diese Informationen können zur Protokollierung der abgegebenen Menge Wassers in Kombination mit der Baumkennung und/oder zur Kontrolle des Fahrzeugventils verwendet werden.
Alternativ kann automatisiert vom Bewässerungsfahrzeug ein Signal, welches die Einführung der Fülltülle in den Aufnahmebereich kennzeichnet, an die EDV-Einheit oder einen lokal auf dem Fahrzeug vorhandenen Computer abgegeben werden, woraufhin das Fahrzeugventil geöffnet wird. Falls die Fülltülle des Versorgungsfahrzeugs nicht mehr erkannt wird, kann die Abgabe über entsprechende Signal gestoppt werden. Auf den mobilen Endgeräten können insbesondere Augmented-Reality-Apps laufen, die aus der Datenbank stammende Bauminformationen einschließlich der notwendigen Wasser- und Versorgungsempfehlungen darstellen können, so dass beim Erfassen des Baumes mittels eines optischen Sensors des Endgeräts der Wasser- und/oder Nährstoffbedarf bzw. eine zugehörige Versorgungsinformation auf einem Bildschirm des Gerätes dargestellt wird.
Über solche für mobile Endgeräte verfügbare Programme (Apps) können auch weitere Informationen zur Verfügung gestellt werden und Dritte in die Versorgung des jeweiligen Baumes eingebunden werden. Vorzugsweise kann über eine sowohl mittels einer App als auch über auf der zugehörigen EDV-Einheit laufende Programme gebildete Plattform eine Möglichkeit zur Abgabe einer Wasserspende bzgl. eines spezifischen Baumes ausgebildet werden. Die Anzahl der für einen Baum abgegebenen Wasserspenden als Geld- oder Literbetrag und/oder die noch benötigte Wassermenge können ebenfalls in einer Karte dargestellt werden. Beispielsweise kann ein zugehöriger Bezahlvorgang über Dienste wie Apple Pay oder Paypal abgewickelt werden. Spender können darüber hinaus mittels einer Nachricht informiert werden, wenn die gespendete Wassermenge geflossen ist. Alternativ oder ergänzend kann mittels einer solchen Plattform Baum Patenschaften gemanagt werden, bei denen dann die Patenschaft übernehmende Personen die von der EDV-Einheit bestimmten Informationen beispielsweise in Form einer Gießempfehlung insbesondere als Push- Information oder E-Mail erhalten. Insbesondere wird erfindungsgemäß eine baumspezifische Versorgungsinformation oder ein hieraus abgeleitetes Signal an einen Wasserspeicher übermittelt, der zur Versorgung des jeweiligen Baums in dessen Nähe positioniert wurde, woraufhin der Wasserspeicher gesteuert durch eine lokale Rechner-Einheit (des Wasserspeichers) und aufgrund der übermittelten Daten Wasser- und/oder Nährstoffe abgibt. Dieses Signal kann ein Stell- und/oder Schaltbefehl sein, aufgrund dessen Wasser in einer bestimmten Menge und/oder Geschwindigkeit abgegeben werden kann. Es kann sich auch um eine andere aus den von der EDV-Einheit ermittelten baumspezifischen Daten abgeleitete Information handeln, die intern von der entsprechenden Rechner-Einheit des Wasserspeichers weiterverwendet wird, um die Wasserabgabe zu kontrollieren. Durch die Anordnung dezentraler Wasserspeicher können in den Hitze- und/oder Trockenphasen des Sommers gezielt und bedarfsgerecht Bewässerungsvorgänge vorgenommen und insbesondere von entfernter Position aus ausgelöst werden. Insbesondere wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein ebenfalls vor- oder nachbeschriebener, erfindungsgemäßer Wasserspeicher verwendet.
Erfindungsgemäß weist der Wasserspeicher notwendige Mittel für die Kommunikation auf. So ist ein erfindungsgemäßer Wasserspeicher gemäß einer Weiterbildung mit einer Kommunikationsvorrichtung zum Erhalt von eben die Abgabe von Wasser über eine Abgabeöffnung bestimmenden Signalen versehen. Darüber hinaus ist es notwendig, dass der Wasserspeicher entsprechend des zumindest einen zu versorgenden Baumes identifiziert ist. Dies kann beim Aufstellen des Wasserspeichers erfolgen, wenn dessen Position durch eine den Wasserspeicher aufstellende Person geloggt und in einer entsprechenden Datenbank eingegeben wird. Der Wasserspeicher ist insbesondere dann in der Nähe des Baumes angeordnet, wenn er innerhalb von einem Umkreis von 50 m vom Baum entfernt angeordnet ist. Bevorzugt ist der Wasserspeicher allerdings nicht mehr als 10 m von dem Baum beabstandet. Insbesondere ist der Wasserspeicher vom Baum beabstandet, d.h. nicht unmittelbar an diesem angeordnet und nicht mittelbar - unbeachtet einer Verbindung über den Boden - beispielsweise über ein Stützgerüst mit ihm verbunden. Vorzugsweise weist ein entsprechender Wasserspeicher zumindest eine steuerbare Abgabeöffnung auf, die jeweils einem zu versorgenden Baum zugeordnet ist. Darüber hinaus weist der Wasserspeicher insbesondere eine zur Be- und Entlüftung des Vorratsraums ausgebildete Lüftungsöffnung auf.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein einzelner Wasserspeicher auch mehrere schaltbare Abgabeöffnungen aufweisen, die jeweils zur Versorgung eines identifizierten Baumes dienen. Dann sind diese Abgabeöffnungen spezifiziert und müssen mit dem jeweils zu versorgenden Baum verknüpft werden. Insofern kann die Signalübermittlung auch die Übermittlung einer Mehrzahl von Versorgungsinformationen für mehrere Bäume enthalten, wenn diese durch denselben Wasserspeicher versorgt werden.
Alternativ oder ergänzend können die baumspezifischen Versorgungsinformationen einer Gruppe von Bäumen auch gesammelt und zusammengeführt werden, um damit dann einem dieser Gruppe von Bäumen zugeordneten Wasserspeicher ein entsprechendes Gesamtsignal zu übermitteln, damit dieser die zugehörigen Bäume dann auf Basis der baumspezifischen Informationen gruppenspezifisch mit Wasser und/oder Nährstoffen versorgen kann.
Als Nährstoffe sind hierbei außerhalb Wasser die für das Überleben und Wachstum eines Baumes bekannten Nährstoffe umfassend beispielsweise Stickstoff, Phosphor, Kalium, Kalzium und Magnesium zu verstehen.
Die Versorgung einer Vielzahl von Bäumen ist im Stadtgebiet dann vereinfacht, wenn die Position des eine Kommunikationsvorrichtung aufweisenden Wasserspeichers während oder nach seiner Aufstellung mittels eines Geopositionssensors erfasst wird und an eine lokale Netzwerk-Einheit und/oder die EDV-Einheit übermittelt wird, um einen automatisierten Registrierungsvorgang zu starten. Vorzugsweise weist der Wasserspeicher den Geopositionssensor auf. Das Positionieren des Wasserspeichers im Bereich des Baumes geht einher mit einer Positionierung der Abgabeöffnung und ggf. der Positionierung eines an derselben angeordneten Schlauches im Bodenbereich eines zu versorgenden Baumes. Mit einer erstmaligen Aktivierung kann der Wasserspeicher automatisiert einen notwendigen Registrierungsprozess durchlaufen, wobei der Wasserspeicher sich auf der EDV-Einheit und einem zugehörigen Computerprogramm registriert. Der hierbei ablaufende Kommunikationsvorgang kann über eine direkte Verbindung des Wasserspeichers mit der EDV-Einheit ausgebildet sein, er kann allerdings ebenfalls bevorzugt geroutet werden durch entsprechende Netzwerkverbindungen, beispielsweise bei denen der Wasserspeicher als Node eines Mesh-Netzwerks oder als Teilnehmer eines Mobilfunknetzwerkes ausgebildet ist. Durch die automatisierte Registrierung als Teil eines Versorgungsnetzwerks kann der Baum anschließend automatisiert mittels des Wasserspeichers mit Wasser und/oder Nährstoffen versorgt werden. Insofern ist für die Installation der Wasserspeicher kein geschultes Fachpersonal notwendig. Durch die Bevorratung von Wasser, welches in regenreichen Jahreszeiten gesammelt und dezentral und bedarfsgerecht vor Ort gespeichert und ausgegeben werden kann, ist es möglich, eine Schädigung der Stadtbäume während extremer Belastungsphasen im Sommer zu minimieren. Ebenfalls wird eine Entnahme von Wasser in Zeiten der Wasserknappheit vermieden, was sowohl Grundwasser- als auch Trinkwassersysteme entlastet. Darüber hinaus werden die Grünflächenämter bzw. Kommunen bei der Bewässerung zu Peak-Zeiten währen Hitze- und/oder Dürreperioden entlastet.
Vorteilhafterweise wacht die Rechner-Einheit des Wasserspeichers regelmäßig, vorzugsweise einmal pro Tag, aus einem Standby-Modus auf und meldet sich bei der EDV-Einheit. Diese kann dann in Abhängigkeit des ermittelten Wasser- und Nährstoffbedarfs ein Signal zur Versorgung eines zugehörigen Baumes geben. Vorzugsweise übermittelt der Wasserspeicher Messdaten von angeschlossenen Sensoren wie beispielsweise der Bodenfeuchte und/oder den Füllstand des Vorratsraums, d.h. einen Indikator für die im Wasserspeicher noch vorhandene Menge an Wasser. Sofern kein Versorgungsvorgang gestartet werden muss kann die Rechner-Einheit nach Ablauf eines Timeout und/oder nach Erhalt eines entsprechenden serverseitigen Signals wieder in den Standby-Modus wechseln. Selbiges kann auch erfolgen, wenn ein Versorgungsvorgang abgeschlossen ist. Diese energiesparende Betriebs- weise führt dazu, dass der Wasserspeicher vorzugsweise nur einmal im Jahr mit einer Batterie z.B. in Form eines aufladbaren Akkumulators versorgt werden muss.
Insbesondere die regelmäßige Füllstandserfassung im Wasserspeicher, vorzugsweise mittels Ultraschall, Grenzwertgebern an der Wand des Vorratsraums/Wasser- tanks und/oder Drucksensoren am unteren Ende des Vorratsraums/Wassertanks, hilft, eine drohende Unterversorgung rechtzeitig zu erkennen und den Wasserspeicher aufzufüllen.
Der Wasserspeicher ist insbesondere als Stadtmöbel, Kunstobjekt, Stützhilfe für Grünpflanzen und/oder Raumteiler ausgebildet und wird über ein Funknetz angesteuert. So kann er unauffällig oder sogar vorteilhaft in das Stadtbild integriert werden. Mittels eines vorzugsweise modularen Aufbaus kann der Wasserspeicher mit mehreren Vorratsräumen zur Bevorratung von Wasser, beispielsweise mehreren Wassertanks bedarfsgerecht ausgebildet werden, so dass keine zu großen Wasserspeicher entstehen.
Ebenfalls ist es möglich, den Wasserspeicher als funktionales Objekt, beispielsweise als Bushaltestelle oder als Fahrradständer auszubilden, wobei über beispielsweise über eine Ladestation für Elektrofahrräder weitere Funktionen ausgebildet werden können.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Wasserspeicher um ein ohne Wasserfüllung weniger als 200 kg wiegendes Objekt, dass noch ausreichend mittels üblicher Hilfs- mittel bewegbar ist. Insbesondere wird es oberirdisch installiert und mit einem oder mehreren Teilen gegebenenfalls im Boden verankert. Alternativ kann der Wasserspeicher auch komplett im Boden versenkt werden und als unterirdische Zisterne mit gereinigtem Oberflächenwasser befüllt werden.
Insbesondere handelt es sich bei dem Funknetzwerk mit geringem Energieverbrauch, so dass ein Energiespeicher des Wasserspeichers, über den die Rechner- Einheit des Wasserspeichers versorgt wird, ausreichend lange Energie vorhalten kann. Alternativ oder ergänzend kann der Wasserspeicher auch mit Solarzellen versehen sein, über die die Energie bereitgestellt werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung stellt die EDV-Einheit insbesondere über die Kommunikationseinheit ein Web-Frontend und/oder eine Schnittstelle für zumindest ein Computer-Programm bereit, über die baumspezifische Informationen, insbesondere der Wasser- und/oder Nährstoffbedarf und/oder eine zugehörige baumspezifische Versorgungsinformation insbesondere in einer kartenbasierten Darstellung dargestellt werden. Ein Computer-Programm ist hierbei ein Programm, welches auf einer beliebigen EDV-Einheit laufen kann. Hierbei kann es sich um mobile Endgeräte, fest installierte Rechner beispielsweise zu Stadtinformationszwecken oder andere, Desktop-ähnliche Systeme handeln. Ein Web-Frontend ermöglicht den Zugriff über das Internet auf die Datenbank mit den baumspezifischen und weiteren Informationen. Hierzu gehören entsprechende Server und Programmmittel, die unter einer Adresse im Internet abrufbar sind. Durch die Zurverfügungstellung der Informationen zu den Bäumen können interessierte Bürger bzw. zuständige Behörden rele- vante Informationen zum Versorgungszustand und allgemein über den Zustand des jeweiligen Baumes erhalten. Beispielsweise können bei einer kartenbasierten Darstellung über das Web-Frontend Ausschnitte herangezoomt werden und beim Anklicken bzw. sogenannten "Mouse over" Detailinformationen zur Verfügung gestellt werden, die den dann dort vorhandenen Baum betreffen.
Ebenfalls ist es gemäß einer Weiterbildung der Erfindung möglich, Gruppen von Bäumen zu selektieren, beispielsweise per Klick oder per „drag and drop“, um den Gesamtbedarf der entsprechenden Baumgruppe darstellen zu lassen. Insbesondere gepaart mit einem Indikator für den Bedarf, beispielsweise durch eine farbige Markierung der jeweiligen Bäume, können so gezielt Bereiche identifiziert werden und deren Bedarf angezeigt werden. Entsprechend kann dann eine Einsatzplanung die Bewirtschaftung bzw. Versorgung der entsprechenden Bereiche besser vornehmen.
Für eine möglichst genaue Versorgung des jeweiligen Baumes ist es vorteilhaft, wenn als Messdaten ein oder mehrere Daten bezüglich Sonnenscheindauer, Luftfeuchte, Lufttemperatur, Bodenfeuchte, Bodentyp, Bodenart, Saugspannung, Bodentemperatur, Nährstoffgehalt (einschließlich des Salzgehalts), Blattverdunstung, Photosyntheserate, Blattkrankheit und/oder Niederschlagsmenge verwendet werden. Insbesondre werden als Messdaten Daten bezüglich der Reflexion von sichtbaren und/oder nahinfrarotem Licht durch die Baumkrone eines jeweiligen Baumes verwendet. Die Messdaten können hierbei aktuelle oder vergangene Daten umfassen, zum Beispiel den Temperaturverlauf der letzten 24 Stunden oder Niederschlagsdaten aus den letzten beispielsweise 30 Tagen. Diese Daten können als Variablen in ein Modell zur Berechnung des Bedarfs eines Baumes eingepflegt werden. In einer einfachen Fassung eines solchen Modells handelt es sich um lineare Funktionen, die einen Bedarf in Abhängigkeit der entsprechenden Variablen darstellen. Bevorzugt werden aktuelle Daten und keine historischen Daten, die alter als Wochen oder Monate sind, verwendet. Für zeitlich konstante Variablen wir Bodentyp oder Bodenart reicht es aus, diese einmalig zu bestimmen. Diese gelten nicht als historische Daten, da sie sich auf den relevanten Zeitskalen in der Regel nicht ändern. Bodentypen und/oder Bodenarten können über Bohrungen bestimmt werden. Aufgrund der Korngrößenzusammensetzung der mineralischen Bodensubstanz wird dann die Bodenart bestimmt und z.B. nach Sand, Schluff, Ton und Lehm eingeteilt. Gleichzeitig kann der Bodentyp (z.B. Schwarzerde oder Braunerde) bestimmt werden.
Alternativ oder ergänzend kann das Modell als Vorhersagedaten insbesondere Daten bezüglich Sonnenscheindauer, Luftfeuchte, Lufttemperatur, Bodenfeuchte, Saugspannung, Bodentemperatur, Nährstoffgehalt einschließlich des Salzgehalts, Blattverdunstung, Photosyntheserate, Blattkrankheit und/oder Niederschlagsmenge verwenden. Auch können einzelne solcher Daten zu übergeordneten Daten aggregiert werden. Beispielsweise kann der Nährstoffgehalt und der Bodentyp zu einer Variablen Bodenqualität zusammengefasst werden. Gleiches gilt für die Messdaten. Die Aggregation verschiedener Messdaten zu übergeordneten Parametern verkürzt die für die Versorgungsinformation benötigte Rechenzeit.
Sowohl die Messdaten als auch die Vorhersagedaten, die sich durch entsprechende
Modellierung auf Basis der Messdaten ergeben können, können der EDV-Einheit bzw. dem dort laufenden Programm über ein oder mehrere Schnittstellen in Echtzeit zur Verfügung gestellt werden. Alternativ oder ergänzend können die Datensätze beispielsweise in Form von Satellitendatensätzen oder Datensätzen beispielsweise zum Grundwasserspiegel als aggregierte Daten zur Verfügung gestellt werden. Für die Zurverfügungstellung von Daten ist es sinnvoll, bei einer nicht ausreichend großen Auflösung Segmente zu bilden, die eine Aufteilung der zu betrachtenden Flächen einschließlich der auf diesen Flächen vorhandenen Bäumen darstellen, so dass die Mess- und Vorhersagedaten entsprechend gerastert zur Berechnung der jeweils baumspezifischen Bedürfnisse verwendbar sind.
Um eine einfache Skalierung der Berechnung zu ermöglichen und gleichzeitig eine Ortsunabhängigkeit zu gewährleisten, wird die EDV-Einheit insbesondere in einer Cloud-Umgebung vorgehalten. Dafür sind einzelne Sensoren etc. über das Internet, den Wasserspeicher oder andere etablierte Kommunikationswege anbindbar.
Eine einfache Möglichkeit zur Identifizierung der jeweiligen Bäume ist anhand deren Geoposition möglich. Alternativ oder ergänzend können Bäume auch mittels sogenannter UID (Unique Identifier) markiert werden, beispielsweise anhand eines auf dem Stamm aufgebrachten Informationsträgers in Form beispielsweise eines QR- Codes. Dies ermöglicht auf einfache Weise das Zurverfügungstellen entsprechender Informationen beispielsweise in einem städtischen Park für interessierte Besucher.
Vorzugsweise wird als eine für die Berechnung des Wasserbedarfs sinnvolle Variable die Menge des im Boden hydraulisch verfügbaren Wassers verwendet. Diese wird insbesondere aus der Bodenfeuchte und der Saugspannung abgeleitet. Während erstere insbesondere kapazitiv gemessen wird, wird letztere beispielsweise von einem Tensiometer bestimmt. Beiden Daten können als Messdaten und/oder für die Bestimmung von Vorhersagedaten verwendet werden.
Vorzugsweise werden der Zustand des Baumes, dessen Art und/oder dessen Alter vorgegeben und/oder alternativ oder ergänzend aus den Nah- und/oder Fernerkundungsdaten ermittelt. Insbesondere wird der Zustand eines jeweiligen Baumes durch eine Betrachtung dessen Baumkronen mitbestimmt, was vorzugsweise per Satellit oder durch ein anderes, bodennäheres Fluggerät erfolgen kann. Insbesondere erfolgt die Betrachtung der Baumkrone mittels Fernerkundung, beispielsweise durch Satelliten- oder Flugzeugaufnahmen. Es hat sich herausgestellt, dass der Zustand des Baumes insbesondere über den Grad der Lichtheit der Baumkrone bestimmt werden kann. Dies ist vorzugsweise aus einer Betrachtung von oben erkennbar. Als Zustandsinformation des Baumes kann dann insbesondere ein vorzugsweise aus Satellitendaten abgeleiteter Innendurchmesser einer Baumkrone dienen, mit der ein lichter Bereich derselben beschrieben wird. Insbesondere sind diese Daten aus einer Ermittlung der per Fernerkundung erkennbaren Photosyntheserate ableitbar.
Der Zustand des Baumes lässt sich alternativ oder ergänzend durch eine Betrachtung der Reflexion des sichtbaren Lichts und/oder des sichtbaren Lichts einschließlich des nahen Infrarot-Bereichs abdecken. Diese Messdaten werden insbesondere auf Basis von Satellitendaten gewonnen. Vorzugsweise werden für die Auswertung zumindest Daten bezüglich der Reflexion des blauen, grünen, roten, und/oder des nah-infraroten Lichts durch die Baumkrone ausgewertet. Insbesondere erfolgt die Auswertung des reflektierten Lichts der Baumkronen bei einer oder mehrerer Wellenlängen
- des blauen Lichts in einem Bereich von 430 nm - 480 nm, bevorzugt zwischen 440 nm - 450 nm,
- des grünen Lichts bei 500 bis 570 nm, bevorzugt zwischen 550 nm bis 560 nm,
- des roten Lichts im Bereich von 650 bis 780 nm, bevorzugt zwischen 660 nm - 670 nm,
- die Auswertung des nah-infraroten Lichts im Bereich von 780 nm - 1000 nm, bevorzugt zwischen 780 nm und 865 nm.
Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, dass sich aus der Reflexion des sichtbaren und nahinfraroten Lichts der Baumkrone, insbesondere der Blätter der Baumkrone von vorzugsweise Laubbäumen, die Vitalität des Baumes, insbesondere eine reduzierte Photosynthese und/oder eine Reduktion des Wassergehaltes ableiten lässt. Sichtbares Licht wird von gesunden Bäumen deutlich stärker absorbiert als von gestressten Pflanzen, während der nahinfrarote Teil des Lichts bei gesunden Bäumen in der Regel stark reflektiert wird. Leidet ein Baum unter Hitze und Trockenheit reduziert sich in der Regel zunächst seine Photosyntheserate, was sich in einer Verschiebung des Reflexionsspektrums zeigt, die Reflexion im Bereich des sichtbaren Lichts, insbesondere im Bereich des grünen und roten Lichts, steigt. Trocknet der Boden weiter aus, steigt die Wasserspannung im Leitgewebe, da der Baum weiter transpiriert. Dies kann zur Bildung von Embolien in den Leitbahnen füh- ren, die den Wassertransport unterbrechen. Der Wassergehalt im Baum und im Blatt reduziert sich, was sich im Reflexionsspektrum durch eine geringere Reflexion im Übergangsbereich Rot-Nahinfrarot zeigt. Durch die Amplitude des reflektierten Lichts
Auf Basis der gemessenen Reflexion der jeweiligen Baumkrone bei zumindest zwei - insbesondere einer grünen und einer nah-infraroten oder einer rot und einer nahinfraroten- Wellenlängen, noch bevorzugter auf Basis der Reflexion bei zumindest drei Wellenlängen (grün, rot, nahinfrarot) und insbesondere bei zumindest vier Wellenlängen (blau, grün, rot und nahinfrarot) wird erfindungsgemäß ein Maß für den Zustand des Baumes (Vitalität, Wasserversorgung) abgeleitet. Hieraus ergibt sich gegebenenfalls unter Berücksichtigung weiterer in einer Baumdatenbank vorhandener Informationen, die aus weiteren Fern- oder Naherkundungsmessungen gewonnen werden können, der Wasserbedarf des Baumes, d.h. die Wassermenge, die der Baum benötigt. Die zugehörige baumspezifische Versorgungsinformation oder eine hieraus abgeleitete Information wird beispielsweise als Datenpacket an ein Bewässerungsfahrzeug oder einen erfindungsgemäßen Wasserspeicher übermittelt, woraufhin der Baum mit Wasser versorgt wird.
Für die Zuordnung der Reflexionsdaten zu einer jeweiligen Baumkrone werden die Standorte der Bäume mit einem jeweiligen flächigen Datensatz der Messdaten ge- matched. Dies kann auf Basis einer Bildauswertung erfolgen, bei der die Messdaten so gerastert werden, dass sie den Kronen jeweiliger Bäume entsprechen. Falls notwendig kann über Satelliten- bzw. Luftaufnahmen zusätzlich eine jeweilige Baumkrone einem in der Datenbank vorhandenen Baum zugeordnet werden. Eine Nährstoff- und/oder Wasserabgabe kann insbesondere bei Verwendung des erfindungsgemäßen Wasserspeichers gleichmäßig oder intervallartig erfolgen, so dass über den Bewässerungszeitraum eine regelmäßige oder gleichmäßige Abgabe von Wasser erfolgt.
Als Satellitendaten werden insbesondere Daten zu dem Vorhandensein bestimmter Frequenzen im optischen Bereich verwendet werden. Der optische Bereich umfasst neben dem für das menschliche Auge sichtbaren Licht auch den nahen und fernen Infrarotbereich sowie den ultravioletten Bereich.
Ebenfalls ist es vorteilhaft, wenn die Messdaten wenigstens einen Datensatz wenigstens eines seitlich zum jeweiligen Baum positionierten, bodennahen optischen Sensors aufweisen. Hierbei kann es sich beispielsweise um an Laternenmasten installierte Kameras handeln, mit denen bestimmte Bäume erfasst werden können.
Vorzugsweise wird eine Segmentierung vorgenommen, mittels der eine Mehrzahl von das betrachtete Gebiet räumlich abdeckenden Segmenten definiert wird. Dies wird wie vorbeschrieben für die Mess- und/oder Vorhersagedaten verwendet, um eine Art Gitter für die Berechnung der jeweiligen baumspezifischen Versorgungsinformationen und Nährstoff- bzw. Wasserbedürfnisse zu besitzen. Insbesondere wird die Baumdatenbank auf Basis eines Katasters gebildet und/oder mit diesem abgeglichen. Insbesondere können amtliche Kataster verwendet werden, in denen besonders schützenswerte Bäume bereits abgebildet sind.
Vorteilhafterweise können mittels eines HMI (Human Machine Interface) bestehende Baumdatensätze, die in einer der EDV-Einheit zugeordneten Datenbank vorhanden sind, ergänzt werden, weitere Baumdatensätze erzeugt und/oder Eingaben zur Übersteuerung von sich aus dem Wasser- und/oder Nährstoffbedarf und/oder den baumspezifischen Versorgungsinformationen ergebenden Steuerinformationen gemacht werden. Das HMI wird beispielsweise durch ein mobiles Endgerät ausgebildet, auf dem ein Web-Interface für ein auf der EDV-Einheit ablaufendes Computer- Programm oder für den Zugriff auf die Baumdatenbank zur Verfügung gestellt wird. Es versteht sich, dass für den Zugriff auf die (Baum-)Datenbank eine Zugriffskontrolle vorgesehen werden kann, mittels der zunächst eine Authentifizierung bzw. Rechteabfrage für die eingebende Person erfolgt, bevor ein Zugriff auf das System möglich ist.
Besonders gute Vorhersagen für den Bedarf eines jeweiligen Baumes lassen sich daraus ableiten, wenn zur Bestimmung des Bedarfs des jeweiligen Baumes vergangene und/oder prognostizierte Wachstumsraten des einzelnen Baumes oder einer Gruppe von Bäumen verwendet werden.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch einen Wasserspeicher zur Versorgung von Bäumen in urbanen Umgebungen, umfassend einen Vorrats- raum zur Bevorratung von Wasser und eine steuerbare Abgabeöffnung, wobei der Wasserspeicher zumindest eine eine Kommunikationsvorrichtung umfassende Rechner-Einheit und einen Geopositionssensor aufweist, und wobei die Kommunikationsvorrichtung zum Erhalt von die Abgabe von Wasser über die zumindest eine Abgabeöffnung bestimmenden Signalen ausgebildet ist und die Position betreffende Daten über die Kommunikationsvorrichtung übertragbar sind.
Vorzugsweise ist ein solcher Wasserspeicher entweder über eine autarke Energieeinheit, beispielsweise einen Akkumulator mit Energie versorgt. Alternativ oder ergänzend kann die Energieversorgung auch durch eine Verbindung zu einer Stromleitung des öffentlichen Netzes oder einer anderen Leitung erfolgen, beispielsweise durch eine Verbindung zu der Stromversorgung eines Laternenmastes. Auch eine alternative Versorgung mittels eines Solarpanels ist möglich. Wesentlich ist, dass der Wasserspeicher eine auf Basis eines Signals direkt oder mittelbar steuerbare Abgabeöffnung aufweist, wobei das Signal von einer vor- oder nachbeschriebenen EDV-Einheit bzw. einer eine solche EDV-Einheit bedienenden Person stammen kann.
Um die Vielzahl der möglichen Kommunikationsstrukturen abzudecken, kann je nach in dem urbanen Gebiet vorhandenen oder zu verwendenden Netzwerk die Kommunikationsvorrichtung zur Kommunikation mittels IEEE 802.11 , IEEE 802.15.4, LoRa, ZigBee und/oder UMTS, NB-loT, CAT-M und/oder allgemein 5G ausgebildet sein. Insbesondere niedrigenergetische Netze wie Lora oder Mesh-Netzwerke wie ZigBee sind für die Verwendung solcher Systeme geeignet. Insbesondere kann der Wasser- speicher mittels einer Kommunikationsvorrichtung als Node eines LoRaWAN- oder ZigBee-Netzwerks oder als Teilnehmer eines Mobilfunknetzwerks ausgebildet sein.
Vorzugsweise weist der Wasserspeicher eine Rechner-Einheit auf, die zur Steuerung der Ausgabe von Wasser, insbesondere dessen Menge und/oder dessen Geschwindigkeit, in Abhängigkeit des Eingangssignals ausgebildet ist. Auf dieser Rechner-Einheit ist dann eine entsprechende Programmierung vorhanden. Beispielsweise kann über ein die Abgabeöffnung öffnendes oder verschließendes Magnetventil relaisgesteuert ein Schaltbefehl umgesetzt werden. Die Kommunikationseinheit kann separat von dem weiteren Teil der Rechner-Einheit mit diesem Teil verbunden werden und diese ansteuern. Es kann sich allerdings auch um einen gemeinsamen Aufbau, insbesondere auf ein und derselben Platine handeln.
Die Abgabeöffnung des Wasserspeichers ist vorteilhafterweise in einem zur Anordnung im Boden vorgesehenen Bereich des Wasserspeichers angeordnet, wobei insbesondere wenigstens ein Schlauch zur Führung des Wassers in einen wurzelnahen Bereich des Baumes vorhanden und im Bereich der Abgabeöffnung angeordnet ist. Insbesondere weist der Wasserspeicher für den Anschluss eines Schlauchs einen entsprechenden Anschlussstutzen auf.
Vorteilhafterweise ist die Verwendung eines Wasserspeichers während der Hitzeperioden im Sommer mit Wasser möglich, welches bei Regenereignissen aufgefangen wurde. So kann bei bestimmten Regenereignissen, die oftmals unwetterartigen Charakter haben, die städtische Kanalisation entlastet werden. Ebenfalls kann ein sol- eher Wasserspeicher, der gemäß einer Weiterbildung der Erfindung einen Aufnahmebereich für Oberflächenwasser und/oder einen Füllstutzen aufweist, während regenreicher Jahreszeiten mit Wasser gefüllt werden, welches ansonsten in die Kanalisation überführt und ungenutzt bleiben würde. Alternativ oder ergänzend kann bei einer Variante des Wasserspeichers dieser mit einem modular, d.h. lösbar einsetzbaren Wassertank versehen sein, der austauschbar ist und an einer zentralen Stelle befüllt werden kann. Hierfür weist das System dann entsprechende Anschlussbereiche auf, die ein Einsetzen des Wassertanks ohne großen Aufwand ermöglichen. Gleiches gilt für einen Nährstoffspeicher. Hierdurch wird die Zeit, in der durch eine Befüllung des Wasserspeichers Verkehrshindernisse entstehen, minimiert. Gleichzeitig kann ein etwaig benötigter Energiespeicher ausgetauscht werden. Dieser kann der Einfachheit halber am Wassertank befestigt sein.
Bei einer Ausbildung der Erfindung mit einem Aufnahmebereich für Oberflächenwasser, also beispielsweise Regenwasser, ist zwischen Aufnahmebereich und Wassertank vorzugsweise ein Filter angeordnet. Als Filter kann beispielsweise ein Aktiv- Kohle-Filter oder ein UV-Filter verwendet werden. Mittels eines Wassergütesensors kann die Wasserqualität im Wasserspeicher bzw. im Wassertank überprüft werden. Sollte eine Keimbelastung zu groß werden, kann das im Wasserspeicher vorhandene Wasser über eine Ablassöffnung insbesondere vom Baum entfernt abgelassen werden. An der Ablassöffnung kann eine Leitung in Form eines Schlauches oder Rohres angeschlossen sein, mit der das Wasser vom Wasserspeicher weg zur Kanalisation transportierbar ist. Die Ablassöffnung kann für Spül- oder Reinigungsvor- gänge auch ohne, dass der Wasserspeicher einen Wassergütesensor aufweist, vorhanden sein.
Der Wassertank des Wasserspeichers kann als eigenes Bauteil fest oder austauschbar in dem Wasserspeicher angeordnet werden, er kann auch durch eine Außenwand bzw. ein Gehäuse des Wasserspeichers selbst ausgebildet werden. So kann der Wasserspeicher beispielsweise ein Kunststoffgehäuse aufweisen, welches eine oder mehrere innere Ausnehmungen zur Bevorratung von Wasser und funktionaler Einheiten des Wasserspeichers aufweist.
Vorzugsweise beträgt das Volumen des Vorratsraums zumindest 0,2 m3, vorzugsweise zumindest 0,5 m3 und insbesondere bis zu 3 m3 Hierdurch wird zumindest für Versorgungsengpässe im Hochsommer ausreichend Wasser zur Verfügung gestellt. Insbesondere ist der Wasserspeicher darüber hinaus mit einem Nährstoffspeicher versehen, über den gezielt Düngemittel bzw. andere Nährstoffe insbesondere im Bereich der Abgabeöffnung zwecks Beimischung in das Wasser abgegeben werden können. Alternativ kann auch Wasser im Vorratsraum bereits mit Dünger versehen werden. Es versteht sich, dass der Düngespeicher ebenfalls wiederum steuerbare Abgabeöffnungen dergestalt aufweist und dass die Portionierung der Nährstoffe mittels der Rechner-Einheit und der von der EDV-Einheit empfangenen Daten steuerbar ist.
Nach einer erfindungsgemäßen Weiterbildung sind die einzelnen Funktionen des
Wasserspeichers mittels Sensoren überwachbar. Insbesondere weist der Wasser- speicher einen Füllstandssensor auf, dessen Daten mittels der Kommunikationsvorrichtung zur EDV-Einheit übertragbar sind. Zusätzlich zu den baumspezifischen Informationen eines jeweiligen Baumes können sich dann die Daten des zugeordneten Wasserspeichers in einer entsprechenden Übersicht anzeigen lassen. Vorzugsweise weist der Wasserspeicher wenigstens einen mit der Rechner-Einheit verbundenen und von dieser ausgebildeten Sensoranschluss, insbesondere für Bodensensorik, auf, so dass für die Bestimmung des Wasser- und/oder Nährstoffbedarfs relevante Parameter im Bereich des jeweiligen Baumes direkt gemessen werden können. Vorzugsweise sind am Wasserspeicher Anschlussmöglichkeiten für eine Feuchtemessung im Boden sowie eine Messung der Saugspannung vorhanden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der Wasserspeicher eine Vandalismus-Detektionseinheit aufweist. Diese kann softwaregestützt durch die Erkennung ungewöhnlicher bzw. ungeplanter und nicht autorisierter Sensordaten beispielsweise hinsichtlich der Öffnung eines Nachfüllstutzens oder durch Erschütterungsdetektion mittels eines Beschleunigungssensors realisiert werden. So können Vibrationen und ungewollte Bewegungen des Wasserspeichers detektiert werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung lassen sich der nachfolgenden Figurenbeschreibung entnehmen. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gegenstands in einer Einbausituation, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens abbildendes Diagramm,
Fig. 3 Reflexionsspektren zur Analyse des Baumzustands.
Einzelne technische Merkmale der nachbeschriebenen Ausführungsbeispiele können auch in Kombination mit vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen sowie den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche und etwaiger weiterer Ansprüche zu erfindungsgemäßen Gegenständen kombiniert werden. Sofern sinnvoll, werden funktional gleichwirkende Elemente mit identischen Bezugsziffern versehen.
Ein erfindungsgemäßer Wasserspeicher ist gemäß Fig. 1 als Sitzmöbel 1 nicht maßstabsgetreu neben zwei Bäumen 2 dargestellt, die in einem von einer Versiegelung 3 umgebenen Bereich einer Stadt angeordnet sind. Der Wasserspeicher ist zur Versorgung der beiden Bäume 2 mit Wasser 4 ausgebildet, welches in einem vorliegend als Wassertank ausgebildeten Vorratsraum 6 angeordnet ist. Schläuche 7 führen von dem Wasserspeicher zum Wurzelwerk des jeweils zu bewässernden Baumes. Am Boden des Wassertanks ausgebildete Abgabeöffnungen sind mittels Ventilen 8 gesteuert öffnungsfähig und verschließbar. Die Ansteuerung der beispielsweise motorisch öffnungsfähigen Ventile erfolgt über nicht weiter dargestellte Signal- und Strom- bzw. Steuerleitungen von einer Rechner-Einheit 9, die von einem Akkumulator 10 gespeist wird. Teil der Rechner-Einheit 9 ist ebenfalls eine Kommunikationsvorrichtung 11 und ein Geopositionssensor 12. Die vom Geopositionssensor 12 gelieferten Daten werden von der Rechner-Einheit 9 mittels der Kommunikationsvor- richtung 11 an eine in einer Cloud befindliche EDV-Einheit übermittelt. Mittels eines Gyroskops 13 werden ungewünschte Erschütterungen registriert, die an die EDV- Einheit übermittelt werden können, so dass eine Vandalismus-Detektion ermöglicht wird. Ebenfalls ist eine Sensoranordnung 14 vorhanden, mittels der Umgebungsdaten bezüglich Temperatur und Luftfeuchtigkeit bzw. Luftfeuchte aufgenommen werden. Ein Bodensensor 16 dient der Messung der Feuchte im Boden 5 auf kapazitivem Wege, während ein Bodensensor 17 in Form eines Tensiometers eine Saugspannung im Boden misst. Die Sensoren 17 und 16 sind über einen Sensoranschluss 18 mit der Rechner-Einheit 9 verbunden. Ebenfalls weist der erfindungsgemäße Wasserspeicher einen Nährstoffspeicher 19 auf, von dem über Ventile 21 verschließbare Nährstoffleitungen 22 zu den Abgabeöffnungen im Bereich der Ventile 8 führen. Zum Zwecke der Vereinfachung sind die Nährstoffleitungen 22 als eine Leitung durchgängig dargestellt. In Wirklichkeit handelt es sich allerdings um zwei separat abgehende Leitungen. Allgemein können impulsgesteuerte Ventilantriebe zum Betätigen der Ventile verwendet werden, die in ihren Endlagen keine Energie verbrauchen.
Drucksensoren 23 im Bereich der Abgabeöffnungen sowie ein Füllstandssensor 24 dienen der weiteren Überwachung des Füllstands des Wasserspeichers bzw. Wassertanks. Nach Abnehmen einer Sitzplatte 26 kann mittels eines Füllstutzens 27 der Vorratsraum befüllt werden. Der Füllstutzen 27 ist gleichzeitig auch zu Be- und Entlüftungszwecken ausgebildet und weist hierfür eine nicht dargestellte Verbindung zur Umgebungsleitung auf. Alternativ kann der Wassertank nach seiner Entleerung und nach Abnehmen der Sitzplatte über nicht dargestellte Haltemittel aus seiner Position herausgenommen werden und durch einen gefüllten Wassertank ersetzt werden. Gleiches gilt für den Nährstoffspeicher 19.
Der Ablauf eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich Fig. 2 entnehmen. In einer Cloud-basierten EDV-Einheit 30, die mit einer Baumdatenbank 31 versehen ist, werden Gießempfehlungen berechnet, welche gemäß dem Feld 32 mittels einer Kommunikationseinheit zu dem Wasserspeicher 1 gesendet werden. Vom Wasserspeicher wird die Geoposition gemäß Kasten 33 bestimmt und gemäß Feld 34 über das Internet und/oder ein Mobilfunknetz an die EDV-Einheit 30 übermittelt. Ebenfalls erhält die EDV-Einheit über diesen Weg Umweltdaten (Lufttemperatur, Bodenfeuchte, Saugspannung, Bodentemperatur, Nährstoffgehalt, Salzgehalt, Blattverdunstung, Photosyntheserate, Blattkrankheit, Niederschlagsmenge) aus einer Sensorik 35 sowie aus einem kommunalen Baumkataster 36 Informationen zu den zu betrachtenden Bäumen. Diese Daten werden in der Baumdatenbank 31 mit ihren Geopositionen abgelegt und für die Berechnung des Wasser- und Nährstoffbedarfs sowie die Ableitung einer Versorgungsinformation in Form einer Gießempfehlung verwendet.
Als Umwelt bzw. Messdaten können auch Daten aus der Fernerkundung betreffend das Reflexionsspektrum einer jeweiligen Baumkrone verwendet verwendet werden. Hierfür wird die Reflexion von blauem, grünem, rotem und nahinfrarotem Licht gemessen. Vorliegend werden die Messdaten von Wellenlängen von rund 559,8 nm, von 664,6 nm, von 704,1 nm sowie von 832 nm verwendet, jeweils mit strichpunktierten Linien in Fig. 3 gekennzeichnet. Aus den gemessenen Intensitäten wird im Vergleich mit den Kurven für einen ausreichend vitalen Baum (durchgezogene Linie), einen mit reduzierter Photosyntheserate arbeitenden Baum (lang-gestrichelte Linie) und/oder einen Baum (kurzgestrichelte Linie) mit reduziertem Wassergehalt ein Maß für den Zustand des Baumes bestimmt, welches in die Bestimmung des Wasser- und/oder Nährstoffbedarfs einfließt.

Claims

38 Ansprüche
1 . Verfahren zur bedarfsgerechten Bestimmung eines Wasser- und/oder Nährstoffbedarfs eines einzelnen Baumes (2) in einem urbanen Gebiet, insbesondere Bestimmung des Wasser- und/oder Nährstoffbedarfs eines vereinzelten Stadtbaumes, wobei eine Mehrzahl von Bäumen (2) mit jeweiligen Baumdatensätzen in wenigstens einer Baumdatenbank (31 ) identifiziert ist, für zumindest einen identifizierten Baum, vorzugsweise für alle diese jeweils identifizierten Bäume (2) mittels einer entfernt von den Bäumen (2) angeordneten EDV-Ein- heit (30) und auf Basis einer Mehrzahl von Mess- und/oder Vorhersagedaten jeweils der unmittelbare und/oder zukünftige Wasser- und/oder Nährstoffbedarf und/oder eine zugehörige baumspezifische Versorgungsinformation bestimmt und in der Baumdatenbank (31 ) oder einer weiteren Datenbank hinterlegt und/oder zwecks Ausgabe an eine Kommunikationseinheit weitergeleitet wird, wobei die Messdaten wenigstens einen Datensatz betreffend Fernerkundungsdaten und/oder Naherkundungsdaten umfassen, und wobei in der Bestimmung des Wasser- und/oder Nährstoffbedarfs und/oder der zugehörigen baumspezifischen Versorgungsinformation Art, Alter und/oder Zustand des jeweiligen Baumes berücksichtigt wird. 39
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Informationen betreffend den Wasser- und/oder Nährstoffbedarf und/oder eine zugehörige baumspezifische Versorgungsinformation über die Kommunikationseinheit an wenigstens ein Endgerät weitergeleitet und dort vorgehalten und/oder ausgegeben werden.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die baumspezifische Versorgungsinformation oder ein hieraus abgeleitetes Signal an einen Wasserspeicher (1 ), der zur Versorgung des jeweiligen Baumes (2) in dessen Nähe positioniert wurde, übermittelt wird, woraufhin der Wasserspeicher (1 ) gesteuert durch eine lokale Rechner-Einheit (9) und aufgrund der baumspezifischen Versorgungsinformation oder eines hieraus abgeleiteten Signals Wasser- und/oder Nährstoffe abgibt, insbesondere wobei ein Wasserspeicher nach einem der Ansprüche 20 bis 30 verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des eine Kommunikationsvorrichtung (11 ) aufweisenden Wasserspeichers während oder nach seiner Aufstellung mittels eines Geopositionssensors (12) erfasst wird und an eine lokale Netzwerk-Einheit und/oder die EDV-Einheit (30) übermittelt wird, um einen automatisierten Registrierungsvorgang zu starten. 40
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserspeicher (1 ) automatisiert als Teil eines Versorgungsnetzwerks registriert wird, durch welches zumindest ein Baum (2) mit Wasser und/oder Nährstoffen versorgt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechner-Einheit (9) regelmäßig, vorzugsweise einmal pro Tag, aus einem Standby-Modus aufwacht sich, bei der EDV-Einheit (30) meldet, vorzugsweise Messdaten übermittelt und nach Ablauf eines Timeout und/oder nach Erhalt eines serverseitigen Signals und einem etwaigen Versorgungsvorgang wieder in den Standby-Modus wechselt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserspeicher (1 ) als Stadtmöbel, Kunstobjekt, Stützhilfe für Grünpflanzen und/oder Raumteiler ausgebildet ist und/oder über ein Funknetz angesteuert wird.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die EDV-Einheit (30) insbesondere über die Kommunikationseinheit ein Web- Frontend und/oder eine Schnittstelle für eine oder mehrere Computer-Programme bereitstellt, über die baumspezifische Informationen, insbesondere der Wasser- und/oder Nährstoffbedarf und/oder eine zugehörige baumspezifische Versorgungsinformation insbesondere in einer kartenbasierten Darstellung dargestellt werden.
9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Messdaten Daten bezüglich Sonnenscheindauer, Luftfeuchte, Lufttemperatur, Bodenfeuchte, Bodentyp, Bodenart, Saugspannung, Bodentemperatur, Nährstoffgehalt einschließlich des Salzgehalts, Blattverdunstung, Photosyntheserate, Reflexion von sichtbaren und/oder nahinfrarotem Licht, Blattkrankheit und/oder Niederschlagsmenge verwendet werden.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorhersagedaten Daten bezüglich Sonnenscheindauer, Luftfeuchte, Lufttemperatur, Bodenfeuchte, Saugspannung, Bodentemperatur, Nährstoffgehalt einschließlich des Salzgehalts, Blattverdunstung, Photosyntheserate, Blattkrankheit und/oder Niederschlagsmenge verwendet werden.
11 . Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die EDV-Einheit (30) in einer Cloud-Umgebung vorgehalten wird.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bäume (2) zumindest anhand ihrer Geoposition identifiziert werden.
13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Art, Alter und/oder Zustand des Baumes (2) vorgegeben und/oder aus den Nah- und/oder Fernerkundungsdaten ermittelt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand eines jeweiligen Baumes (2) durch eine Betrachtung dessen Baumkrone mitbestimmt wird.
15. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baumdatenbank (31 ) auf Basis eines Katasters gebildet und/oder mit diesem abgeglichen wird.
16. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messdaten wenigstens einen Datensatz wenigstens eines seitlich zum jeweiligen Baum (2) positionierten, bodennahen optischen Sensors aufweisen.
17. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verwendung der Mess- und/oder Vorhersagedaten eine Mehrzahl von das betrachtete Gebiet räumlich abdeckenden Segmenten definiert wird.
18. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines HMI bestehende Baumdatensätze ergänzt, weitere Baumdatensätze erzeugt und/oder Eingaben zur Übersteuerung von sich aus dem Wasser- und/oder Nährstoffbedarf und/oder den baumspezifischen Versorgungsinformationen ergebenen Steuerinformationen gemacht werden.
19. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung des Bedarfs des jeweiligen Baumes (2) vergangene und/oder 43 prognostizierte Wachstumsraten des einzelnen Baumes (2) oder einer Gruppe von Bäumen (2) verwendet werden.
20. Wasserspeicher zur Versorgung von Bäumen in urbanen Umgebungen, umfassend einen Vorratsraum (6) zur Bevorratung von Wasser und eine steuerbare Abgabeöffnung, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserspeicher eine zumindest eine Kommunikationsvorrichtung (11 ) aufweisende Rechner-Einheit (9) und einen Geopositionssensor (12) umfasst, wobei die Kommunikationsvorrichtung (11 ) zum Erhalt von die Abgabe von Wasser über die zumindest eine Abgabeöffnung bestimmenden Signalen ausgebildet ist und die Position betreffende Daten über die Kommunikationsvorrichtung (11 ) übertragbar sind.
21 . Wasserspeicher nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsvorrichtung (11 ) zur Kommunikation mittels IEEE 802.15.4, IEEE 802.11 , LoRa, ZigBee, NB-loT, CAT-M, und/oder allgemein 5G ausgebildet ist.
22. Wasserspeicher nach einem der Ansprüche 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass er mittels seiner Kommunikationsvorrichtung (11 ) als Node eines LoRaWAN- oder ZigBee-Netzwerks ausgebildet ist.
23. Wasserspeicher nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechner-Einheit (9) zur Steuerung der Ausgabe von Wasser, insbesondere der Menge und/oder der Geschwindigkeit der Abgabe in Abhängigkeit des Eingangssignals ausgebildet ist. 44
24. Wasserspeicher nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabeöffnung in einem zur Anordnung im Boden (5) vorgesehenen Bereich des Wasserspeichers (1 ) angeordnet ist und insbesondere wenigstens ein Schlauch (7) zur Führung des Wassers in einen wurzelnahen Bereich des Baumes (2) angeordnet ist.
25. Wasserspeicher nach einem der Ansprüche 20 bis 24, gekennzeichnet durch einen Aufnahmebereich für Oberflächenwasser und/oder einen Füllstutzen (27).
26. Wasserspeicher nach einem der Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Vorratsraums (6) zumindest 0,2 m3, vorzugsweise zumindest 0,5 m3 und insbesondere bis zu 3 m3 beträgt.
27. Wasserspeicher nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserspeicher (1 ) wenigsten einen Nährstoffspeicher (19) aufweist.
28. Wasserspeicher nach einem der Ansprüche 20 bis 27, gekennzeichnet durch einen Füllstandssensor (24), dessen Daten mittels der Kommunikationsvorrichtung (1 ) übertragbar sind.
29. Wasserspeicher nach einem der Ansprüche 20 bis 28, gekennzeichnet durch zumindest einen mit der Rechner-Einheit (9) verbundenen Sensoranschluss (18), insbesondere für Bodensensorik. 45
30. Wasserspeicher nach einem der Ansprüche 20 bis 29, gekennzeichnet durch eine Vandalismus-Detektionseinheit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116316609A (zh) * 2023-04-17 2023-06-23 刘泓利 基于损耗应用的电量分配系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011121960A1 (de) 2011-12-22 2013-06-27 Dietmar Bilz Vorrichtung und Verfahren zur Bewässerung von Pflanzobjekten
CN106295971A (zh) 2016-08-02 2017-01-04 北京百秀京林园林绿地养护有限公司 一种园林养护管理服务系统及方法
US20190254242A1 (en) 2016-11-02 2019-08-22 The Yield Technology Solutions Pty Ltd Controlling agricultural production areas
KR20190119277A (ko) 2018-04-12 2019-10-22 (주)비에스피 스마트폰 어플리케이션을 통한 수목 지주 물관리방법
KR102078062B1 (ko) 2019-05-10 2020-02-17 에스케이임업 주식회사 스마트 수목 관수 관리 시스템

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8024075B2 (en) * 2007-12-05 2011-09-20 Daniel Joseph Fekete System and method for wireless irrigation utilizing a centralized control server and field module matrix
US8437879B2 (en) * 2009-04-21 2013-05-07 Deere & Company System and method for providing prescribed resources to plants
US20140047766A1 (en) * 2012-08-16 2014-02-20 Valmont Industries, Inc. Controlled on-demand irrigation system
DE102014102189A1 (de) 2014-02-20 2015-08-20 Jürgen Mangelberger Messeinrichtung zum Erfassen des Umfangs eines Objekts

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011121960A1 (de) 2011-12-22 2013-06-27 Dietmar Bilz Vorrichtung und Verfahren zur Bewässerung von Pflanzobjekten
CN106295971A (zh) 2016-08-02 2017-01-04 北京百秀京林园林绿地养护有限公司 一种园林养护管理服务系统及方法
US20190254242A1 (en) 2016-11-02 2019-08-22 The Yield Technology Solutions Pty Ltd Controlling agricultural production areas
KR20190119277A (ko) 2018-04-12 2019-10-22 (주)비에스피 스마트폰 어플리케이션을 통한 수목 지주 물관리방법
KR102078062B1 (ko) 2019-05-10 2020-02-17 에스케이임업 주식회사 스마트 수목 관수 관리 시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116316609A (zh) * 2023-04-17 2023-06-23 刘泓利 基于损耗应用的电量分配系统
CN116316609B (zh) * 2023-04-17 2024-04-09 泰州开泰电力设计有限公司 基于损耗应用的电量分配系统

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