Aufrufe: 0 Autor: ICEVER Veröffentlichungszeit: 03.06.2026 Herkunft: Website
Das KI-Denken hat in nahezu jeder Branche Einzug gehalten.
Vor kurzem hat AC Infinity sein KI-gestütztes Überwachungssystem auf den Markt gebracht, und große Hersteller entwickeln jetzt ihre eigenen KI-Zentralsteuerungen.
Technologie wird tendenziell von Branchenführern übernommen, daher ist es sinnvoll, mit dem Gesamtbild kommerzieller Systeme und Managementmodelle zu beginnen und dann zu sehen, wie KI in der Landwirtschaft vor dem Hintergrund der globalen Energielandschaft eingesetzt wird.
Inhaltsverzeichnis
Derzeit bringt KI drei große Veränderungen in der Landwirtschaft mit sich.
KI verlagert das Farmmanagement vom erfahrungsbasierten Anbau zum datengesteuerten Anbau. Dadurch werden menschliche Faktoren, die oft unvorhersehbar oder inkonsistent sind, in ein digitales SOP-Modell umgewandelt.
KI macht die Überwachung wesentlich präziser und hilft so, potenzielle Verluste zu verhindern, bevor sie eintreten.
KI macht das Energiemanagement deutlich effektiver.
In diesem Artikel sind wir als LED-Produktfabrik natürlich in der Lage, unsere Sicht auf Energie, Lichtdesign und Systemmanagement zu teilen.
Hinweis: Der Großteil des Inhalts ist original, jegliches KI-generierte Material wurde deutlich gekennzeichnet oder durch Text und Bilder ersetzt.
Die gesamte Welt ist derzeit einem wachsenden Druck auf die Stromversorgung ausgesetzt, da mehr Energieressourcen für hochwertige KI-Anwendungen und Computerinfrastruktur bereitgestellt werden.
Dadurch steigen die Stromkosten sukzessive.
Eine Frau joggt an Stromleitungen vorbei, während der kalifornische Netzbetreiber die 40 Millionen Menschen des Bundesstaates dazu drängte, den Stromverbrauch in Haushalten und Unternehmen zu reduzieren, während sich eine Welle extremer Hitze über weite Teile des Bundesstaates legte, in Mountain View, Kalifornien, USA, 17. August 2022. REUTERS/Carlos Barria/Archivfoto Bei aktuellen landwirtschaftlichen Betrieben ist die ineffiziente Ressourcennutzung das größte Problem.
Angesichts des starken Anstiegs der weltweiten Energie- und Materialpreise ist dieses Thema noch dringlicher geworden.
Können Nährstoffe bedarfsgerecht bereitgestellt werden?
Kann Licht je nach Wachstumsstadium abgegeben werden?
Kann die Temperatur dynamisch stabil gehalten werden?
Ein System aus einer Reihe professioneller Geräte sorgt für eine äußerst stabile Umgebung im Gewächshaus.
Im kommerziellen Anbau wurden diese Fragen im Laufe der Jahre durch automatisierte Steuerungssysteme gelöst. Diese Systeme unterteilen den gesamten Energieverbrauch in drei Phasen:
Wahrnehmung → Regeln → Ausführung
Sensoren digitalisieren die Umgebungsbedingungen im Gewächshaus, sodass sie gelesen und wahrgenommen werden können, beispielsweise Temperatur, Luftfeuchtigkeit, PPFD, Lichtintensität, Bodenzusammensetzung und Sauerstoffgehalt.
Sobald die Bedingungen digitalisiert sind, werden Regeln zur Steuerung jedes Subsystems angewendet, z. B. Luftbefeuchter, zentrale Belüftung, Sonnenschutz, Beleuchtungssysteme und Bewässerung.
Um die Logik stabil zu halten, werden Pufferbedingungen hinzugefügt, um zu verhindern, dass Subsysteme um einen Schwellenwert herum ein- und ausschalten, oder es werden frühe Trigger eingestellt, um einen vollständigen Kontrollverlust zu vermeiden.
Ein mit professioneller Ausrüstung aufgebautes System verleiht dem Gewächshaus eine bemerkenswert stabile Umgebung. Es ermöglicht einen ganzjährigen Anbau und eine gleichbleibende Produktqualität und schützt die Landwirtschaft wirklich vor Witterungseinflüssen.
Was kann KI darüber hinaus tun?
Jede Schleife aus Wahrnehmung, Regeln und Ausführung sieht auf dem Papier perfekt aus, aber in der Praxis wird immer noch viel Energie verschwendet. Weniger ausgereifte Automatisierungsgeräte haben Schwierigkeiten, sowohl die äußere Umgebung als auch die Anlageneigenschaften zu berücksichtigen.
Eine Klimaanlage misst nur den Temperatursensor und ignoriert die Luftfeuchtigkeit.
Ein Luftbefeuchter misst nur den Feuchtigkeitssensor und ignoriert die Temperatur.
Ein Abluftventilator misst nur den Feuchtigkeitsschwellenwert und ignoriert dabei, wie kalt die Außenluft sein könnte.
Als „Augen“ des Gewächshauses und zur Datenerfassung dienen verschiedene Sensoren.
Darüber hinaus führen Pflanzentranspiration, plötzliche Umweltveränderungen und die Art und Weise, wie Systeme gegeneinander arbeiten, zu Energieverlusten, die schwer zu quantifizieren sind. Hier greifen herkömmliche Systeme zu kurz. Ihnen fehlt ein Schlüsselelement: Vorhersage und Berechnung.
Das ideale Szenario wäre folgendes: Sobald sich das Beleuchtungssystem, ausgelöst durch einen Lichtsensor, einschaltet, sagt das System bereits voraus, wie viel Wärme diese Leuchten der Umgebung hinzufügen werden.
Mit anderen Worten, der Fluss wird zu:
Wahrnehmung → Regeln → Vorhersage → Berechnung → Ausführung
Schauen wir uns zunächst an, welche Energieformen im Beleuchtungssystem verschwendet werden:
1. „Hier ist es viel zu heiß!“
Das Letzte, was ein Beleuchtungssystem braucht, ist ein heftiger Hitzekreislauf und Produktschäden, wenn sich die äußeren Bedingungen ändern. Ersteres verschwendet Energie, letzteres führt zu direkten finanziellen Verlusten.
LEDs halten bei geeigneten Temperaturen einen hohen PSA-Wert aufrecht und wandeln elektrische Energie effizient in Licht um. Doch unter extremen Temperaturen beginnt ein Teufelskreis.
Es fließt Strom ein, die Sperrschichttemperatur steigt, die Spannung fällt ab, es treten Stromspitzen und Joule-Erwärmungsstöße auf, und der Zyklus wiederholt sich von Anfang an.
CurrentInjection→JunctionTemp(TJ)Steigt→Spannung(Vf)Abfälle→Strom(I)Spitzen→JouleHeating(I2R)Spitzen→LoopBackDer allererste Schritt zur Energieeinsparung im Beleuchtungssystem selbst besteht also darin, Hitzeprobleme zu vermeiden. Sobald ein thermischer Kreislauf in Gang kommt, wird Energie in großem Umfang verschwendet.
2. „Ich brauche dieses Licht wirklich nicht viel.“
Der Lichtbedarf einer Pflanze verändert sich dynamisch in jeder Wachstumsphase. Herkömmliche Automatisierung kann Mischlichtberechnungen durchführen und Sonnenlicht mit zusätzlichem Licht ausgleichen, um das gesamte System über die Jahreszeiten hinweg stabil zu halten. Aber sobald man die Variable des Lichtsättigungspunkts einer Pflanze einführt, wird die Berechnung viel schwieriger. Eine Übersättigung verringert nicht nur die Photosyntheseeffizienz, sondern verschwendet auch Energie.
Wenn wir Energieprobleme innerhalb des Beleuchtungssystems lösen wollen, müssen wir uns mit beiden Bereichen befassen. Was kann KI hier also tun?
Ob in der Indoor-Landwirtschaft oder im Gewächshausanbau, die Beleuchtung ist zweifellos der größte Energieverbraucher. KI-gestützte Modelle können die Wiederverwendung der von Leuchten erzeugten Wärme ermöglichen und gleichzeitig deutliche Vorteile für das Beleuchtungssystem selbst mit sich bringen.
Heutzutage wird die Wachstumsbeleuchtung durch mehrere Schlüsselfaktoren bestimmt: Spektrum, Lichtintensität und Lichtgleichmäßigkeit.
Unterschiedliche Pflanzensorten, unterschiedliche Wachstumsstadien und unterschiedliche Anbauziele haben unterschiedliche Bedürfnisse. In der fortgeschrittenen Landwirtschaft besteht die Herausforderung darin, diese drei Dimensionen auszubalancieren und gleichzeitig die äußeren Lichtbedingungen und kommerziellen Anbauziele zu berücksichtigen, damit das Licht wirklich nach Bedarf geliefert wird.
Das Konzept der Mehrkanalbeleuchtung für Pflanzen gewinnt auf dem Markt zunehmend an Bedeutung und dahinter steckt eine wachsende Wertschätzung für die oben genannten drei Dimensionen.
Die richtige Umsetzung dieser Aspekte führt direkt zu starken Ergebnissen in jeder Wachstumsphase, höheren Enderträgen und stabilen Extrakt- oder Merkmalsprofilen. Am meisten profitieren hochwertige Nutzpflanzen wie Blumen, Heilpflanzen und Cannabis.
Gewebekultur oder Keimlingsstadium |
Erfordernis: Geringe Lichtintensität plus hohes blaues Licht.
In diesem Stadium ist das Wurzelsystem empfindlich und kann dem hohen Transpirationsdruck, der durch intensives Licht verursacht wird, nicht standhalten, wodurch die Gefahr der Austrocknung und des Absterbens der Sämlinge besteht. Ein hoher Anteil an blauem Licht, etwa 20 bis 30 Prozent, hält die Pflanzenform kompakt und fördert die Wurzelentwicklung, wodurch eine starke strukturelle Grundlage für späteres Wachstum geschaffen wird. |
Kräftiges vegetatives Wachstumsstadium |
Erfordernis: mittlere bis hohe Lichtintensität plus ausgewogenes Spektrum, also eine weiße Lichtbasis mit einer Rot- und Blaukombination.
Die Pflanze entwickelt rasch wachsende Stängel und Blätter und gewinnt an Höhe. PPFD muss erhöht werden, um den Anforderungen der Photosynthese gerecht zu werden, und das Spektrum sollte mehr rotes Licht enthalten, um die Ansammlung von Biomasse zu beschleunigen, während gleichzeitig ein gewisser Anteil an blauem Licht beibehalten wird, um einen übermäßigen Internodienabstand zu verhindern. |
Fortpflanzungswachstum, Blüte und Fruchtstadium |
Erfordernis: Sehr hohe Lichtintensität plus hohes Rotlicht plus fernes Rotlicht.
Die Bildung von Früchten und Blüten ist sehr energieintensiv, daher wird die Lichtintensität oft bis zum Sättigungspunkt der Pflanze gebracht. Die Zugabe von 730-Nanometer-Fernrotlicht in diesem Stadium moduliert Phytochrom und löst die Schattenvermeidungsreaktion aus, was den Blüteprozess erheblich beschleunigt und den Fruchtansatz verbessert. |
AI-Hinweis: Spektralanalyse des Lichtbedarfs der meisten Pflanzen in verschiedenen Wachstumsstadien.
In allen Phasen der Kultivierung sind unterschiedliche Beleuchtungen und Intensitäten erforderlich.
Über die Aufrechterhaltung der grundlegenden Wachstumskurve hinaus müssen die Erzeuger auch die kommerziell wichtigsten Erträge gezielt steuern.
Ertrag steigern?
Fruchtform sicherstellen?
Kommerzielle Merkmale beibehalten?
Arzneimittelkonzentrationen erhalten?
Verbessert die Textur?
Um diese Flexibilität zu erreichen, ist eine Mehrkanalbeleuchtung erforderlich. Allerdings ist die Entwicklung neuer Beleuchtungsparameter kostspielig und entzieht der Beleuchtung zudem ihre Kernaufgabe als Ausführungsgerät. Daher muss diese Fähigkeit auf Controller-Ebene entwickelt werden. Einmal einstellen, dann bleibt es verfügbar.
Durch die Verwaltung der Mehrkanalbeleuchtung auf der Grundlage einer voreingestellten Wissensdatenbank wird es möglich, auf ein kommerzielles Modell zugeschnittene Lichtpläne zu simulieren und Zeitverschiebungen und saisonale Veränderungen für dynamische Anpassungen zu erkennen.
Eine Wissensdatenbank zu KI-Neuronalen Netzwerken, die Botanik, Spektraltheorie, Schädlingserkennung, Anbaupraktiken, Sensoren und Kontrollsysteme umfasst.
Für die Zukunft gilt es also, vorgefertigte Wissensbasen für Anbaumodelle aufzubauen und die Erforschung von Anbaumustern zu vertiefen. Das mag ein wenig beunruhigend wirken, als wäre es ein stumpfer Ersatz für den Züchter.
Aber es kann nie wirklich Verantwortung übernehmen. In diesem Bereich bleibt KI ein Werkzeug zur Reduzierung von Fehlern und ermöglicht den Erzeugern gleichzeitig einen besseren Überblick über die Anbauumgebung. Letztendlich kann ein lokales, kleines proprietäres Modell eine stabilere Steuerung und eine bessere Energienutzung ermöglichen.
Mehrere unserer Controller verfügen bereits über API-Schnittstellen, sodass Kunden jederzeit eine Verbindung zur Softwareschicht herstellen können, wann immer sie dazu bereit sind.
Was wir oben geteilt haben, ist ein ehrlicher Blick auf aktuelle Schwachstellen, zusammen mit Ideen aus Gesprächen mit einigen unserer Partnerhersteller über Produktiteration.
Es dient lediglich dem Austausch und der Diskussion. In der gesamten Branche ist die Hardware-Produktion und das Testen intelligenter Systeme bereits im Gange, und auf der Software-Seite machen Länder auf der ganzen Welt ihre eigenen Fortschritte.
Die Landwirtschaft ist die Grundlage des menschlichen Überlebens. Angesichts einer sich verändernden Energielandschaft muss sie gemeinsam mit der Technologie voranschreiten. Der Leuchtenhersteller der Zukunft wird wahrscheinlich viel mehr tun, als nur Leuchten zu verkaufen. Es wird sich vollständig an neue Anbaumodelle anpassen.
Mehrkanal-Kernfunktionen funktionieren zuverlässiger.
Eingebaute IC-Chips empfangen Steuersignale und reagieren darauf.
Bessere PCB-Designs ermöglichen dynamische Eingaben.
Chips werden noch effizienter.
Der landwirtschaftliche Wandel erfordert Fortschritte in der gesamten Branche an mehreren Fronten. ICEVER beabsichtigt, seine technischen Fähigkeiten weiter zu stärken, um allen Anforderungen der Zukunft gerecht zu werden.
Und zum Schluss noch ein kurzes Wort zu dem, was wir tun. Wenn Sie Fragen zu Beleuchtungsprodukten und zugehörigen Steuerungen haben, können Sie sich gerne über die Info-E-Mail auf der rechten Seite an uns wenden. Wir würden auch gerne etwas über die Schwachstellen in Ihren aktuellen Projekten und die daraus entstehenden neuen Ideen erfahren.
