Ab einer Temperatur im Kuhstall von etwa 24 C in Verbindung mit einer hohen Luftfeuchtigkeit über 70 Prozent entsteht für Kühe Hitzestress. Die Kühe versuchen deshalb ihr Verhalten zu ändern, um die Körpertemperatur nicht weiter zu erhöhen. Dies zieht negative Konsequenzen mit sich: Sowohl die Gesundheit des Tieres als auch die Milchleistung leiden.
Die Erkenntnisse sind nicht neu. Längst reagieren Landwirtinnen und Landwirte beispielsweise mit entsprechender Belüftung und Kuhduschen. Allerdings erfolgt die Anpassung in der Praxis meist manuell nach Gefühl oder einem Kontrollgang durch den Stall. Daher besteht die Überlegung, objektive Daten des Stallklimas durch Sensoren zu erfassen, für Landwirtinnen und Landwirte digital zugänglich zu machen und Aktoren (z.B. Ventilatoren) anhand der erfassten Daten automatisch zu steuern.
Im Rahmen von Diabek entwickeln wir aktuell ein System zur Überwachung des Stallklimas (Temperatur und Luftfeuchte) im Triesdorfer Milchgewinnungszentrum. Wir wollen die Funktionsweise erklären und zeigen, dass es sich dabei als praktisches und günstiges Tool für den Kuhstall eignet.
Datenübermittlung mit der LoRa-Funktechnologie
Typischerweise werden Daten im Innenbereich mit WLAN und im Außenbereich per Mobilfunk übertragen. Beide Technologien sind für unseren Praxiseinsatz nicht optimal. Die WLAN-Verbindung ist nicht stark genug, um Daten über große Entfernungen zu übertragen. Via Mobilfunk würden ähnliche Kosten wie beim Smartphone anfallen. Im Außenbereich kann es außerdem mit Aufwand verbunden sein, die Sensoren mit ausreichend Strom zu versorgen. Unser Fazit: Bei der WLAN-Übertragung ist die Reichweite begrenzt, Mobilfunk ist teuer und aufgrund des Energieverbrauchs wartungsaufwendig.
Eine Alternative Lösung für solche Zwecke bietet die LoRa-Funktechnologie. Dabei werden freie und kostenlose Funkfrequenzbereiche genutzt. Mithilfe von LoRa können Daten energieeffizient über mehrere Kilometer gesendet werden. Damit ist es für IoT-Anwendungen in der Landwirtschaft bestens geeignet. IoT steht für „Internet of Things“; also dem Vernetzen von Gegenständen via Internet. Allerdings können nur relativ geringe Datenmengen übertragen werden. Für die Übertragung von Daten zur Temperatur und Luftfeuchte reicht dies jedoch völlig aus.
Im Triesdorfer Milchgewinnungszentrum haben wir mehrere Messeinheiten installiert. Diese bestehen aus drei Temperatur- und Luftfeuchtesensoren und einem Mikrocomputer mit LoRa-Antenne die in robusten Gehäusen verbaut sind. Dies ermöglicht eine Installation im Bewegungsbereich der Tiere. Die Messeinheiten senden ihre Daten in regelmäßigen Abständen an ein Gateway. Das Gateway empfängt die LoRa-Signale und leitet diese über einen Internetzugang an einen Server weiter, der die Visualisierung über ein Online-Tool ermöglicht. Gleichzeitig wird aus den Temperatur- und Luftfeuchtemesswerten der TH-Index (Temperature-Humidity-Index) berechnet und visualisiert. Der THI gibt an, ab wann für Kühe eine Hitzestresssituation auftritt und wie hoch das Gefährdungspotenzial für die Tiere ist. Die Stallklimadaten und der THI können in Echtzeit von den Mitarbeitern des Milchgewinnungszentrums via Smartphone oder PC abgerufen werden. Damit kann vor allem mit Blick auf Spitzentemperaturen im Sommer die Belüftung besser angepasst werden.