DE102022105448A1

DE102022105448A1 - Computerimplementiertes Verfahren und System zur Bestimmung von Pflanzenkrankheiten

Info

Publication number: DE102022105448A1
Application number: DE102022105448.9A
Authority: DE
Inventors: Martin Falk Jensen
Original assignee: Claas E Systems GmbH
Current assignee: Claas E Systems GmbH
Priority date: 2022-03-08
Filing date: 2022-03-08
Publication date: 2023-09-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Bestimmung von Pflanzenkrankheiten, insbesondere Pilzerkrankungen, in einem bestehenden Erntegutbestand (18) auf einem Feld (26), wobei der Erntegutbestand (18) von einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (2) mit einem daran angeordneten Arbeitsaggregat (14) bearbeitet wird, wobei mittels eines der Arbeitsmaschine (2) zugeordneten Kamerasystems (3) zumindest im Vorfeld des Arbeitsaggregates (14) Bilddaten (8a) des abzuerntenden Erntegutbestands (18) erzeugt und an ein der Arbeitsmaschine (2) zugeordnetes Bildauswertungssystem (4) zur Auswertung übertragen werden, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:- Detektieren eines Pilzbefallareals (32, 33) im bestehenden Erntegutbestand (18);- Bestimmen der Art des Pilzbefalls;- georeferenziertes Abspeichern der Bilddaten (8a), die ein Pilzbefallareal (32, 33) im bestehenden Erntegutbestand (18) zeigen, unter Zuordnung der bestimmten Art des Pilzbefalls; und- Verwenden der georeferenzierten Bilddaten (8a) zur Erzeugung von Anweisungen für nachfolgend auf dem Feld (26) auszuführende landwirtschaftliche Arbeitsprozesse.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zur Bestimmung von Pflanzenkrankheiten gemäß dem Oberbergriff des Anspruches 1. Weiterhin hat die Erfindung ein System zur Bestimmung von Pflanzenkrankheiten gemäß dem Oberbergriff des Anspruches 12 zum Gegenstand.
Computerimplementierte Verfahren zur Bestimmung von Pflanzenkrankheiten kommen zum Einsatz, um das Auftreten von Pflanzenkrankheiten in einem bestehenden Erntegutbestand auf einem Feld zu bestimmen. Der Erntegutbestand wird von einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine bearbeitet, welche mittels eines der Arbeitsmaschine zugeordneten Kamerasystems zumindest im Vorfeld der Arbeitsmaschine Bilddaten des Erntegutbestands erzeugt und an ein der Arbeitsmaschine zugeordnetes Bildauswertungssystem zur Auswertung übertragen werden.
Ein Verfahren der eingangs genannten Art ist aus der WO 2020/082024 A1 bekannt. Dabei hat die WO 2020/082024 A1 die Verbesserung eines neuronalen Netzwerkes zum Gegenstand, mit dem Ziel, speziell die Klassifizierung von Pflanzenfotos und die Erkennung von Pflanzenkrankheiten zu konfigurieren und zu trainieren, um die Gesundheit und das Wachstum der Pflanzen zu fördern.
Ausgehend vom vorstehend genannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein computerimplementiertes Verfahren sowie ein System zur Bestimmung von Pflanzenkrankheiten weiterzubilden, welche sich durch eine erweiterte Nutzung der durch das Verfahren und das System bereitgestellten Informationen über das Auftreten von Pflanzenkrankheiten in einem bestehenden Erntegutbestand auszeichnen.
Diese Aufgabe wird aus verfahrenstechnischer Sicht ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Aus vorrichtungstechnischer Sicht erfolgt eine Lösung der Aufgabe durch die technischen Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 12. Die hierauf jeweils folgenden abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Gemäß dem Anspruch 1 wird ein computerimplementiertes Verfahren zur Bestimmung von Pflanzenkrankheiten, insbesondere Pilzerkrankungen, in einem bestehenden Erntegutbestand auf einem Feld vorgeschlagen, wobei der Erntegutbestand von einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine mit einem daran angeordneten Arbeitsaggregat bearbeitet wird, wobei mittels eines der Arbeitsmaschine zugeordneten Kamerasystems zumindest im Vorfeld des Arbeitsaggregates Bilddaten des bestehenden Erntegutbestands erzeugt und an ein der Arbeitsmaschine zugeordnetes Bildauswertungssystem zur Auswertung übertragen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:

- Detektieren eines Pilzbefallareals im bestehenden Erntegutbestand;
- Bestimmen der Art des Pilzbefalls;
- georeferenziertes Abspeichern der Bilddaten, die ein Pilzbefallareal im bestehenden Erntegutbestand zeigen, unter Zuordnung der bestimmten Art des Pilzbefalls; und
- Verwenden der georeferenzierten Bilddaten zur Erzeugung von Anweisungen für nachfolgend auf dem Feld auszuführende landwirtschaftliche Arbeitsprozesse.

Mittels des Kamerasystems werden im Vorfeld des Arbeitsaggregates Bilddaten des bestehenden Erntegutbestands erzeugt und von dem Bildauswertungssystem hinsichtlich des Auftretens eines Pilzbefalls ausgewertet. Durch das Bildauswertungssystem wird, wenn ein Pilzbefallareal detektiert wurde, in einem weiteren Schritt die Art des Pilzbefalls bestimmt. Das georeferenzierte Abspeichern der Bilddaten, die ein Pilzbefallareal im bestehenden Erntegutbestand zeigen, unter gleichzeitiger Zuordnung der bestimmten Art des Pilzbefalls ermöglicht es, die georeferenzierten Bilddaten zur Erzeugung von Anweisungen für nachfolgend auf dem Feld auszuführende landwirtschaftliche Arbeitsprozesse zu verwenden. Nachfolgend auszuführende landwirtschaftliche Arbeitsprozesse können alle innerhalb des aktuellen Anbau- und Erntezyklus durch eine Arbeitsmaschine durchzuführenden Arbeitsprozesse sein, einschließlich der für das Erreichen eines erntefähigen Zustands des angebauten Erntegutes erforderlichen Arbeitsprozesse des bestehenden Erntegutbestands auf dem einen Pilzbefall aufweisenden Feld. Darüber hinaus können nachfolgend auszuführende landwirtschaftliche Arbeitsprozesse zukünftig durchzuführende Arbeitsprozesse sein, die nach dem Abernten des einen Pilzbefall aufweisenden Erntegutes vom Feld durchzuführen sind.
Für das georeferenzierte Abspeichern der Bilddaten, die einen Pilzbefall respektive ein Pilzbefallareal im bestehenden Erntegutbestand zeigen, werden Signale von einem Positionsortungssystem empfangen und den jeweiligen Bilddaten, vorzugsweise in Echtzeit, zugeordnet.
Die Durchführung des Verfahrens kann bevorzugt erstmalig ab dem Zeitpunkt erfolgen, ab dem die Saat auf dem zu bearbeitenden Feld aufgegangen ist. Dies hat den Vorteil, dass der Erfolg der Umsetzung von im Verlauf der Vegetationsperiode aus- bzw. durchgeführter Anweisungen überprüft werden kann. Insbesondere kann in Abhängigkeit vom Erfolg vorangehend ausgeführter Anweisungen eine Anpassung bzw. Aktualisierung der bereits erzeugten, nachfolgend noch auszuführenden Anweisungen durchgeführt werden.
Insbesondere kann die Erzeugung von Anweisungen für nachfolgend auf dem Feld auszuführende landwirtschaftliche Arbeitsprozesse durch ein Routenplanungssystem und/oder ein Farmmanagementsystem durchgeführt werden. Das Routenplanungssystem und/oder das Farmmanagementsystem können automatisch Anweisungen generieren, die auf der Grundlage der georeferenzierten Bilddaten erstellt werden. Die automatisch generierten Anweisungen beziehen sich darauf, dass einem Landwirt und/oder einer Bedienperson der Arbeitsmaschine geeignete Maßnahmen empfohlen werden können, um zu vermeiden, dass die von einem Pilzbefall betroffenen Areale des Feldes in einem späteren Erntevorgang abgeerntet werden, wenn sonstige empfohlene Maßnahmen, die bis zum Beginn des Erntevorgangs durchgeführt wurden, den Pilzbefall nicht zurückdrängen konnten. Die automatisch generierten Anweisungen können der Bedienperson als Vorschläge zur Kenntnis gebracht werden und/oder automatisch umgesetzt werden, um Folgeschäden zu vermeiden. Letzteres kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn zu einem früheren Zeitpunkt innerhalb der Vegetationsperiode ein Pilzbefallareal detektiert wird, welches zu einem späteren Zeitpunkt, beispielsweise bei der Durchführung des Erntevorgangs weiterhin Bestand hat. In einer solchen Situation kann beispielsweise das Routenplanungssystem dieses Pilzbefallareal aussparen.
Insbesondere kann durch das Bildauswertungssystem aus den fahrspurabhängig georeferenziert abgespeicherten Bilddaten eines einen Pilzbefall aufweisenden Teilbereiches ein zusammenhängender Gesamtbereich des Pilzbefallareals bestimmt werden, in welchem der Pilzbefall auftritt. Unter fahrspurabhängig georeferenziert abgespeicherten Bilddaten ist zu verstehen, dass das Kamerasystem stets nur einen Bereich optisch erfasst, welcher sich innerhalb einer Fahrgasse sowie abschnittsweise rechts und links der Fahrgasse befindet, welche von der Arbeitsmaschine befahren wird. Somit kann unter Umständen zunächst nur ein Teilbereich eines Pilzbefallareals detektiert werden, dessen weiterer Teilbereich oder weitere Teilbereiche erst nach dem Befahren einer weiteren Fahrspur detektiert werden können. Die Arbeitsmaschine wird in der Regel entlang definierter Fahrspuren bzw. Routen über das Feld bewegt, wobei das der Arbeitsmaschine zugeordnete Kamerasystem stets nur einen Teilbereich des Feldes erfasst. Dieser Teilbereich kann insbesondere einer Arbeitsbreite eines an der Arbeitsmaschine angeordneten Arbeitsaggregates entsprechen. Ein Beispiel hierfür ist das Vorsatzgerät einer als selbstfahrende Erntemaschine ausgeführten landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, wie einem Mähdrescher oder einem Feldhäcksler. Das Vorsatzgerät ist in der Regel breiter als die selbstfahrende Erntemaschine, sodass das Kamerasystem dazu eingerichtet ist, zumindest den von dem Vorsatzgerät übergriffenen Bereich des Feldes beiderseits der Fahrspuren optisch zu erfassen. Durch das Bildauswertungssystem kann innerhalb eines Erfassungsbereiches des Kamerasystems ein Pilzbefallareal detektiert werden, welches abschnittsweise über den Erfassungsbereich hinausgehen kann. Das Bildauswertungssystem kann in einem solchen Fall die georeferenzierten Bilddaten verwenden, um daraus zusammenhängende Bereiche des Pilzbefallareals zu bestimmen, die einen Pilzbefall aufweisen, die zumindest einseitig über den Erfassungsbereich des Kamerasystems hinausgehen können.
Bevorzugt können die georeferenzierten Bilddaten, die ein Pilzbefallareal im bestehenden Erntegutbestand zeigen, und die diesen zugeordneten Informationen über die Art des Pilzbefalls in einer Speichereinheit der Arbeitsmaschine hinterlegt und/oder durch eine Kommunikationseinheit an eine externe Speichereinheit einer entfernten Datenverarbeitungseinrichtung übertragen werden, auf welche das Routenplanungssystem und/oder das Farmmanagementsystem zugreifen. Das lokale Vorhalten der georeferenzierten Bilddaten, die ein Pilzbefallareal im bestehenden Erntegutbestand zeigen, in der Speichereinheit der Arbeitsmaschine ist vorteilhaft, wenn die Arbeitsmaschine in einem Verbund aus mehreren landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen auf dem Feld operiert oder die eine Arbeitsmaschine mehrere aufeinander aufbauende Arbeitsprozesse durchführen soll. Das Routenplanungssystem kann anhand dieser Daten das Auftreten des Pilzbefalls in einem Pilzbefallareal des zu bearbeitenden Feldes berücksichtigen, indem ein neuer Routenplan erstellt wird. Im Verbund aus mehreren landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen kann diese Information von dem Routenplanungssystem der Arbeitsmaschine, welche den Pilzbefall bestimmt hat, automatisch an die anderen Arbeitsmaschinen des Verbundes übertragen werden. So kann eine nachfolgend das betroffene Feld bearbeitende Arbeitsmaschine diesen Bereich bei der Bearbeitung gegebenenfalls aussparen. Das Aussparen kann bei der Durchführung eines unmittelbar nachfolgenden Erntevorgangs oder eines sonstigen landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses sinnvoll sein. Dabei kann das Aussparen unter anderem dadurch erreicht werden, dass das jeweilige Pilzbefallareal umfahren wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Routenplanungssystem einen Steuerbefehl an die Arbeitsmaschine übermittelt, welche eine den ausgeführten Arbeitsprozess temporär unterbrechende Handlungsanweisung darstellt. Dabei kann es sich beispielsweise um das Ausheben des Arbeitsaggregates handeln. Die Dauer der Unterbrechung des Arbeitsprozesses bestimmt sich nach der Ausdehnung des jeweiligen Pilzbefallareals in Bewegungsrichtung der Arbeitsmaschine.
Bevorzugt können Algorithmen des Bildauswertungssystems und/oder des Routenplanungssystems durch eine auf der Arbeitsmaschine angeordnete Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden. Durch die lokale Ausführung können Reaktionszeiten minimiert werden. Die Datenverarbeitungsvorrichtung kann mindestens ein neuronales Netzwerk als ein eingelerntes Modell zur Verarbeitung der Bilddaten enthalten.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Position des detektierten Pilzbefalls respektive des jeweiligen Pilzbefallareals auf zumindest einer Karte des Feldes kartiert werden, die in zumindest einer Datenbank hinterlegt ist, welche von dem Routenplanungssystem und/oder dem Farmmanagementsystem verwendet wird. Insbesondere können mehrere Karten des Feldes in der zumindest einen Datenbank hinterlegt sein, auf denen unterschiedliche Aspekte des Feldes hinterlegt werden. Beispielsweis kann eine Karte als eine Ertragskarte des Feldes ausgeführt sein. Eine weitere Karte desselben Feldes kann die, insbesondere verschiedenen, Routen der Arbeitsmaschinen enthalten, welche das Feld in der Vergangenheit befahren haben. Eine weitere Karte des Feldes kann Informationen über den Einsatz, Umfang, die Art und das Resultat von verwendeten Hilfsstoffen, wie beispielsweise Dünger und/oder Fungizide, enthalten.
Eine automatisch generierte Anweisung des Routenplanungssystems kann darin bestehen, dass durch das Routenplanungssystem ein bestehender Routenplan, nach welchem die Arbeitsmaschine das zu bearbeitende Feld befährt, auf der Basis der georeferenzierten Bilddaten modifiziert oder ein neuer Routenplan generiert wird. In Abhängigkeit von der detektierten Ausdehnung des Pilzbefallareals kann eine Modifikation eines bestehenden Routenplanes ausreichen, um nachfolgend durchzuführende Arbeitsprozesse ohne nachteilige Beeinflussung durch das befallene Erntegut ausführen zu können.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung können durch das Bildauswertungssystem weitere Parameter anhand der Auswertung der Bilddaten bestimmt und georeferenziert abgespeichert werden, wobei die Parameter, jeweils erntegutartabhängig, aus der Gruppe Pflanzenkrankheiten, Proteingehalt, Feuchtigkeit, Reifegrad, Vorhandensein von Fremdbewuchs, Identifikation des Fremdbewuchses, Korngröße sein können.
Eine automatisch generierte Anweisung des Farmmanagementsystems kann bevorzugt darin bestehen, dass durch das Farmmanagementsystem eine bereits bestehende und/oder eine zukünftige Bearbeitungsplanung angepasst wird. Eine bestehende Bearbeitungsplanung innerhalb der Vegetationsperiode des angepflanzten Erntegutes kann dahingehend angepasst werden, dass Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, um zumindest die Ausbreitung des Pilzbefalls zu minimieren oder zu verhindern. Eine zukünftige Bearbeitungsplanung berücksichtigt hingegen das Auftreten des Pilzbefalls in der Weise, dass Maßnahmen vorgeschlagen werden, um einen erneuten Pilzbefall nach einer Neuaussaat auf dem betreffenden Feld bereits im Vorfeld zu bekämpfen.
Insbesondere können durch das Farmmanagementsystem Vorgehensweisen vorgeschlagen werden, die zumindest auf die Art des detektierten Pilzbefalls abgestimmt sind. Insbesondere kann durch das Farmmanagementsystem eine in Abhängigkeit von der räumlichen Ausdehnung des Pilzbefalls ermittelte Vorgehensweise vorgeschlagen werden. So berücksichtigt das Farmmanagementsystem bei der Art des Pilzes die hierfür zur Anwendung kommenden Fungizide. Insbesondere kann das Farmmanagementsystem einen optimierten quantitativen Umfang des Einsatzes des Fungizids bestimmen und vorschlagen. Dies wird dadurch begünstigt, wenn das Farmmanagementsystem auf Informationen zurückgreifen kann, welche die Anbau- und Erntehistorie des Feldes betreffen.
Bevorzugt kann durch das Farmmanagementsystem zumindest eine Vorgehensweisen aus einer Gruppe von Maßnahmen vorgeschlagen werden, umfassend Sortenauswahl des anzubauenden Ernteguts, weite Fruchtfolgen, Feldrandhygiene, Verzicht auf extreme Früh - oder Spätsaaten, Bekämpfung von Fremdbewuchs, Beikrautbekämpfung in Zwischenkulturen, Strohabfuhr vom Feld, Förderung eine guten Altstrohrotte, rottefördernde Bodenbearbeitung, Beseitigung von Ausfallgetreide, Anpassung von Bestandsdichten, ertrags- und qualitätsorientierte Stickstoffdüngung, Auswahl spezifischer Fungizide, Bewässerungsmanagement. Anhand der georeferenziert abgespeicherten Bilddaten, die einen Pilzbefall im bestehenden Erntegutbestand zeigen, kann durch das Farmmanagementsystem aus der Gruppe von Maßnahmen eine oder mehrere Maßnahmen ausgewählt werden, die aufeinander abgestimmt sind, um dem Pilzbefall innerhalb des aktuellen Anbau- und Erntezyklus und/oder in Vorbereitung auf einen nachfolgenden Anbau- und Erntezyklus zu begegnen.
Weiterhin wird die eingangs gestellte Aufgabe durch ein System zur Bestimmung von Pflanzenkrankheiten gemäß dem nebengeordneten Anspruch 12 gelöst.
Gemäß dem nebengeordneten Anspruch 12 wird ein System zur Bestimmung von Pflanzenkrankheiten, insbesondere Pilzerkrankungen, in einem bestehenden Erntegutbestand auf einem Feld vorgeschlagen, umfassend eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine mit einem daran angeordneten Arbeitsaggregat zur Bearbeitung des Erntegutbestandes, ein der Arbeitsmaschine zugeordnetes Kamerasystem, welches dazu eingerichtet ist, zumindest im Vorfeld des Arbeitsaggregates Bilddaten des bestehenden Erntegutbestands zu erzeugen und an ein der Arbeitsmaschine zugeordnetes Bildauswertungssystem zur Auswertung zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass

- das Kamerasystem dazu eingerichtet ist, ein Pilzbefallareal im bestehenden Erntegutbestand zu detektieren;
- das Bildauswertungssystems dazu eingerichtet ist, die Art des Pilzbefalls zu bestimmen;
- das Bildauswertungssystems dazu eingerichtet ist, die Bilddaten, die ein Pilzbefallareal im bestehenden Erntegutbestand zeigen, unter Zuordnung der bestimmten Art des Pilzbefalls georeferenziert abzuspeichern; und
- das System ein Routenplanungssystem und/oder ein Farmmanagementsystem umfasst, welche die georeferenzierten Bilddaten zur Erzeugung von Anweisungen für nachfolgend auf dem Feld auszuführende landwirtschaftliche Arbeitsprozesse zu verwenden.

Es darf auf alle Ausführungen zu dem vorschlagsgemäßen Verfahren zur Bestimmung von Pflanzenkrankheiten verwiesen werden.
Hierzu können das Routenplanungssystem und/oder das Farmmanagementsystem zur Erzeugung von Anweisungen für nachfolgend auf dem Feld auszuführende landwirtschaftliche Arbeitsprozesse in Abhängigkeit von den georeferenzierten Bilddaten, die ein Pilzbefallareal im bestehenden Erntegutbestand zeigen, eingerichtet sein.
Insbesondere kann das Kamerasystem zumindest eine Kamera umfassen, welche unmittelbar an der Arbeitsmaschine oder an dem an der Arbeitsmaschine angeordneten Arbeitsaggregat angeordnet ist.
Zusätzlich oder alternativ kann das Kamerasystem zumindest eine Kamera umfassen, welche an einer von der Arbeitsmaschine unabhängig beweglichen Vorrichtung angeordnet ist, wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, die zumindest eine Kamera zumindest im Vorfeld der Arbeitsmaschine zu bewegen, um Aufnahmen des Erntegutbestandes zu generieren. Hierzu kann die Vorrichtung als eine Drohne ausgeführt sein, welche die Arbeitsmaschine begleitet. Die Drohne kann von dem Routenplanungssystem Routendaten empfangen, auf deren Basis die Arbeitsmaschine über das Feld fährt. Denkbar ist auch eine Verwendung eines Leitstrahls, um die Drohne hinsichtlich ihres einzuhaltenden Abstands und ihrer relativen Position zur Arbeitsmaschine anzusteuern.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Systems zur Bestimmung von Pflanzenkrankheiten;
2 eine schematische Darstellung eines Arbeitsaggregates einer als Traktor ausgeführten landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine;
3 eine schematische Darstellung einer als selbstfahrender Mähdrescher ausgeführten landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine;
4 eine schematische Darstellung einer als selbstfahrender Mähdrescher ausgeführten landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine mit einer eine Kamera aufnehmenden, von der Arbeitsmaschine unabhängig beweglichen Vorrichtung;
5 schematisch einen Ausschnitt eines zu bearbeitenden Feldes;
6 schematisch einen Ausschnitt einer Karte des zu bearbeiteten Feldes; und
7 ein vereinfachtes Ablaufschema des vorschlagsgemäßen Verfahrens.

In 1 ist eine schematische Darstellung eines Systems 1 zur Bestimmung von Pflanzenkrankheiten, insbesondere von Pilzerkrankungen, in einem bestehenden Erntegutbestand 18 auf einem Feld 26 dargestellt. Das System 1 umfasst eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 2 zur Bearbeitung des Erntegutbestandes, ein der Arbeitsmaschine 2 zugeordnetes Kamerasystem 3, welches dazu eingerichtet ist, zumindest im Vorfeld der Arbeitsmaschine 2 Bilddaten 8a des bestehenden Erntegutbestands 18 zu erzeugen und an ein der Arbeitsmaschine 2 zugeordnetes Bildauswertungssystem 4 zur Auswertung zu übertragen. Die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 2 kann als ein Traktor mit einem daran angeordneten Arbeitsaggregat 14 ausgeführt sein. Das Arbeitsaggregat 14 der als Traktor ausgeführten Arbeitsmaschine 2 kann ein Bodenbearbeitungsgerät 15, eine Feldspritze oder eine sonstige der Bearbeitung des Feldbodens oder des Erntegutbestands dienende Vorrichtung sein. Die Arbeitsmaschine 2 kann weiterhin als eine selbstfahrende Erntemaschine wie ein Mähdrescher, ein Feldhäcksler oder ein Roder ausgeführt sein, an der ein als Vorsatzgerät 16, beispielsweise ein Schneidwerk oder ein Pflücker, ausgeführtes Arbeitsaggregat 14 zur Aufnahme des Erntegutes angeordnet ist. Des Weiteren umfasst das System 1 einen Positionsortungssensor 5, welcher von einem Positionsortungssystem kontinuierlich Positionsdaten 8 empfängt.
Das Kamerasystem 3 umfasst zumindest eine Kamera 9, welche dazu eingerichtet ist, zumindest im Vorfeld der Arbeitsmaschine 2, d.h. in Vorwärtsfahrtrichtung FR, Bilddaten 8a des bestehenden Erntegutbestands 18 erzeugt, die von dem Kamerasystem 3 an das Bildauswertungssystem 4 zur Auswertung übertragen werden.
Weiterhin umfasst das System 1 ein Routenplanungssystem 6 und/oder ein Farmmanagementsystem 7.
Algorithmen 11 des Bildauswertungssystems 4 und/oder Algorithmen 12 des Routenplanungssystems 6 können durch eine auf der Arbeitsmaschine 2 angeordnete Datenverarbeitungsvorrichtung 10 mit einer Speichereinheit 10a ausgeführt werden. Weiterhin ist eine Kommunikationseinheit 13 vorgesehen, welche dem Empfang und dem Transfer von Daten, unter anderem der Positionsdaten 8 sowie der Bilddaten 8a, dient.
In 2 ist eine schematische Darstellung eines Arbeitsaggregates 14 einer als Traktor ausgeführten landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 2 gezeigt. Das Arbeitsaggregat 14 ist gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Bodenbearbeitungsgerät 15 in Form einer Hackvorrichtung zur mechanischen Bekämpfung von Beikraut auf einem Feldboden 17 zwischen einem in Reihen angebauten Erntegutbestand 18 ausgeführt. An dem als Bodenbearbeitungsgerät 15 ausgeführten Arbeitsaggregat 14 ist zumindest eine Kamera 9 angeordnet. Das als Hackvorrichtung ausgeführte Bodenbearbeitungsgerät 15 wird von der Arbeitsmaschine 2 in einer Vorwärtsfahrtrichtung FR gezogen. Um dabei einen im Erntegutbestand 18 aufgetretenen Pilzbefall im Vorfeld des Arbeitsaggregates 14 mittels der Bildauswertung durch das Bildauswertungssystem 4 detektieren zu können, ist die zumindest eine Kamera 9 derart an dem Arbeitsaggregat 14 positioniert, dass die Kamera 9 das Erntegut erfassen kann, bevor ein Werkzeug 19 des Bodenbearbeitungsgerätes 15 die Pflanzen passiert.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer als selbstfahrender Mähdrescher ausgeführten landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 2 mit einem daran angeordneten, als Vorsatzgerät 16 ausgeführten Arbeitsaggregat 14. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die zumindest eine Kamera 9 an der Arbeitsmaschine 2, hier und vorzugsweise an einer Kabine 20 der Arbeitsmaschine 2, angeordnet. Die zumindest eine Kamera 9 erfasst den im Vorfeld des Vorsatzgerätes 16 befindlichen Erntegutbestand 18. Alternativ oder zusätzlich kann die zumindest eine Kamera 9 an dem Vorsatzgerät 16 angeordnet sein.
In 4 ist eine schematische Darstellung der als selbstfahrender Mähdrescher ausgeführten landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 2 mit einer zumindest eine Kamera 9 aufnehmenden, von der Arbeitsmaschine 2 unabhängig beweglichen Vorrichtung 21. Die Vorrichtung 21 ist hier und vorzugsweise als ein autonomes Fluggerät 22, wie eine Drohne, ausgeführt. Die Darstellung der Position und des damit verbundenen Erfassungsbereichs des autonomen Fluggerätes 22 ist dabei nicht auf einen Teilbereich einer Arbeitsbreite 29 des Arbeitsaggregates 14 beschränkt zu verstehen. Auf der Kabine 20 der Arbeitsmaschine 2 kann ein Laseremitter 23 angeordnet sein, welcher einen Laserstrahl 24 aussendet, der von einem an dem Fluggerät angeordneten Laserreceiver 25 empfangen wird. Der Laserstrahl 24 kann der Übertragung von elektrischer Energie diesen zum Aufladen eines Akkumulators des Fluggerätes 22 und/oder als Leitstrahl dienen. Zum Aufladen des Akkumulators wandelt der Laserreceiver 25 zumindest einen Teil der Energie des Laserstrahls 24 in elektrische Energie um.
Die Darstellung in 5 zeigt schematisch einen Ausschnitt eines zu bearbeitenden Feldes 26. Das Feld wird durch die als Erntemaschine ausgeführte Arbeitsmaschine 2 bearbeitet. Bei dem auszuführenden Arbeitsprozess handelt es sich um einen Erntevorgang. Die Arbeitsmaschine 2 wird mittels des Routenplanungssystems 6 entlang vordefinierten Routen über das Feld 26 geführt. Dabei bewegt sich die Arbeitsmaschine 2 innerhalb von Fahrgassen 27, die durch von der Arbeitsmaschine 2 hinterlassene Fahrspuren 28 in ihrer Breite begrenzt sind.
Die Arbeitsbreite 29, innerhalb derer das Erntegut des Erntegutbestandes 18 aufgenommen wird, ist durch die Breite des als Vorsatzgerät 16 ausgeführten Arbeitsaggregates 14 bestimmt. Am Dach der Kabine 20 der Arbeitsmaschine 2 sind hier und vorzugsweise zwei Kameras 9 angeordnet, deren Einzelerfassungsbereiche einander abschnittsweise überlappen, sodass sie einen Erfassungsbereich 30 des Kamerasystems 3 bilden. Der Erfassungsbereich 30 des Kamerasystems 3 geht dabei über die Arbeitsbreite 29 hinaus.
Mit dem Bezugszeichen 31 ist eine Bestandskante bezeichnet, welche der Orientierung und Ausrichtung der Arbeitsmaschine 2 während des Erntevorgangs als Arbeitsprozess dient. In Vorwärtsfahrtrichtung FR gesehen liegen einen Pilzbefall aufweisende Pilzbefallareale 32, 33 des Feldbestands 18. Der Pilzbefall des Pilzbefallareals 32 erstreckt sich dabei über einen Bereich, der zwischen zwei Fahrgassen 27 liegt. Ein Teilbereich 32a des Pilzbefallareals 32 liegt in einem bereits abgeernteten Bereich 34 des Feldes 26, während ein anderer Teilbereich 32b des Pilzbefallareals 32 im noch abzuerntenden Bereich 35 des Feldes 26 liegt. Die beiden Teilbereiche 32a, 32b des Pilzbefallareals 32 sind durch die Bestandskante 31 voneinander getrennt. Entsprechend wurde der Teilbereich 32a des Pilzbefallareals 32 bereits durch die Auswertung der von dem Kamerasystem 3 erzeugten Bilddaten 8a detektiert, während der Teilbereich 32b des Pilzbefallareals 32 erst zu einem späteren Zeitpunkt während des Arbeitsprozesses erfasst wird. Mit dem Bezugszeichen 36 ist eine beispielhafte Fahrtroute bezeichnet, entlang der sich die Arbeitsmaschine 2 während des Erntevorgangs über das Feld 26 bewegt. Solche Fahrtrouten 36 können in Abhängigkeit von der Arbeitsmaschine 2 und dem daran angeordneten Arbeitsaggregat 14 sowie dem durchzuführenden Arbeitsprozess variieren.
Durch das Bildauswertungssystem 6 können zusätzlich weitere Parameter des Erntegutbestandes 18 bzw. des Feldes 26 anhand der Auswertung der Bilddaten 8a bestimmt und georeferenziert abgespeichert werden, wobei die Parameter, erntegutartabhängig, aus der Gruppe Pflanzenkrankheiten, Proteingehalt, Feuchtigkeit, Reifegrad, Vorhandensein von Fremdbewuchs, Identifikation des Fremdbewuchses, Korngröße sein können.
Die Darstellung in 6 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer Karte 37 des zu bearbeiteten Feldes 26. Gemäß einer Weiterbildung kann die Position des detektierten Pilzbefalls respektive des Pilzbefallareals 32, 33 auf der zumindest einen Karte 37 des Feldes 26 kartiert werden. Die zumindest eine Karte 37 des Feldes 26 ist in zumindest einer Datenbank 38 hinterlegt, welche von dem Routenplanungssystem 6 und/oder dem Farmmanagementsystem 7 verwendet wird. Die zumindest eine Datenbank 38 kann Bestandteil des Systems 1 sein oder in einer Speichereinheit einer entfernten Datenverarbeitungseinrichtung 39 hinterlegt sein. Beispielsweise kann die Datenbank 38 als ein Bestandteil des Systems 1 in das Routenplanungssystem 6 und/oder das Farmmanagementsystem 7 integriert sein. Alternativ kann die Position des detektierten Pilzbefalls respektive des Pilzbefallareals 32, 33 durch die Kommunikationseinheit 13 der Arbeitsmaschine 2 an eine externe Speichereinheit der entfernten Datenverarbeitungseinrichtung 39 übertragen werden, in welcher die Datenbank 38 ebenfalls hinterlegt sein kann. Das Routenplanungssystem 6 und/oder das Farmmanagementsystem 7 können mittels der Kommunikationseinheit 13 der Arbeitsmaschine 2 oder eines separaten Kommunikationsmittels 40 auf die Datenbank 38 der entfernten Datenverarbeitungseinrichtung 39 zugreifen.
In 7 ist ein vereinfachtes Ablaufschema des vorschlagsgemäßen Verfahrens dargestellt. Im Verfahrensschritt VS1 werden die Bilddaten 8a durch das Kamerasystem 3 generiert. Parallel zum Vorgang der Generierung der Bilddaten 8a werden von dem Positionsortungssystem mittels des Positionsortungssensors 5 kontinuierlich Positionsdaten 8 empfangen.
Im Verfahrensschritt VS2 werden die Bilddaten 8a durch das Kamerasystem 3 an das Bildauswertungssystem 4 übertragen. Parallel hierzu werden die mit den jeweiligen Bilddaten 8a korrespondierenden Positionsdaten 8 durch die Kommunikationseinheit 13 an das Bildauswertungssystem 4 übertragen.
Im Verfahrensschritt VS3 werden die Bilddaten 8a durch das Bildauswertungssystem 4 ausgewertet, um einen Pilzbefall respektive ein Pilzbefallareal 32, 33 zu bestimmen.
Im nachfolgenden Verfahrensschritt VS4 wird für das jeweilige Pilzbefallareal 32, 33 die Art des Pilzbefalls bestimmt.
Im nachfolgenden Verfahrensschritt VS5 werden diejenigen Bilddaten 8a, die ein Pilzbefallareal 32, 33 im bestehenden Erntegutbestand 18 zeigen, unter Zuordnung der zuvor bestimmten Art des Pilzbefalls innerhalb eines Pilzbefallareals 32, 33, georeferenziert abgespeichert.
Im nachfolgenden Verfahrensschritt VS6 werden diese georeferenziert abgespeicherten Bilddaten 8a, welche eine Information über die jeweilige Lage eines Pilzbefallareals 32, 33 und die Art des Pilzbefalls enthalten, an das Routenplanungssystem 6 und/oder das Farmmanagementsystem 7 übermittelt. Das Routenplanungssystem 6 und/oder das Farmmanagementsystem 7 verwenden die georeferenzierten Bilddaten 8a zur Erzeugung von Anweisungen für nachfolgend auf dem Feld auszuführende landwirtschaftliche Arbeitsprozesse.
So kann durch das Routenplanungssystem 6 ein bestehender Routenplan, nach welchem die Arbeitsmaschine 2 das betreffende Feld 26 befährt, auf der Basis der georeferenzierten Bilddaten 8a modifiziert oder ein neuer Routenplan generiert werden.
Hingegen kann durch das Farmmanagementsystem 7 eine bestehende und/oder eine zukünftige Bearbeitungsplanung des Feldes 26 angepasst werden. Hierbei können insbesondere dies sich aus einem Pilzbefall ergebenden Anforderung an eine bestehende und/oder eine zukünftige Bearbeitungsplanung unter Berücksichtigung der Art des Pilzbefalls sowie dessen Ausdehnung angepasst werden. Hierzu kann durch das Farmmanagementsystem 7 zumindest eine Vorgehensweise vorgeschlagen werden, die zumindest auf die Art des detektierten Pilzbefalls abgestimmt ist.
Insbesondere kann durch das Farmmanagementsystem 7 zumindest eine Vorgehensweisen aus einer Gruppe von Maßnahmen vorgeschlagen wird, umfassend Sortenauswahl des anzubauenden Ernteguts, weite Fruchtfolgen, Feldrandhygiene, Verzicht auf extreme Früh - oder Spätsaaten, Bekämpfung von Fremdbewuchs, Beikrautbekämpfung in Zwischenkulturen, Strohabfuhr vom Feld, Förderung eine guten Altstrohrotte, rottefördernde Bodenbearbeitung, Beseitigung von Ausfallgetreide, Anpassung von Bestandsdichten, ertrags- und qualitätsorientierte Stickstoffdüngung, Auswahl spezifischer Fungizide, Bewässerungsmanagement.
Bezugszeichenliste

1: System
2: Arbeitsmaschine
3: Kamerasystem
4: Bildauswertungssystem
5: Positionssensor
6: Routenplanungssystem
7: Farmmanagementsystem
8: Positionsdaten
8a: Bilddaten
9: Kamera
10: Datenverarbeitungsvorrichtung
10a: Speichereinheit
11: Algorithmus
12: Algorithmus
13: Kommunikationseinheit
14: Arbeitsaggregat
15: Bodenbearbeitungsgerät
16: Vorsatzgerät
17: Feldboden
18: Erntegutbestand
19: Werkzeug
20: Kabine
21: Vorrichtung
22: Fluggerät
23: Laseremitter
24: Laserstrahl
25: Laserreceiver
26: Feld
27: Fahrgasse
28: Fahrspur
29: Arbeitsbreite
30: Erfassungsbereich
31: Bestandskante
32: Pilzbefallareal
32a: Teilbereich des Pilzbefallareals 32
32b: Teilbereich des Pilzbefallareals 32
33: Pilzbefallareal
34: abgeernteter Bereich
35: abzuerntender Bereich
36: Fahrtroute
37: Karte
38: Datenbank
39: Datenverarbeitungseinrichtung
40: Kommunikationsmittel
VS1: Verfahrensschritt
VS2: Verfahrensschritt
VS3: Verfahrensschritt
VS4: Verfahrensschritt
VS5: Verfahrensschritt
VS6: Verfahrensschritt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2020/082024 A1 [0003]

Claims

Computerimplementiertes Verfahren zur Bestimmung von Pflanzenkrankheiten, insbesondere Pilzerkrankungen, in einem bestehenden Erntegutbestand (18) auf einem Feld (26), wobei der Erntegutbestand (18) von einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (2) mit einem daran angeordneten Arbeitsaggregat (14) bearbeitet wird, wobei mittels eines der Arbeitsmaschine (2) zugeordneten Kamerasystems (3) zumindest im Vorfeld des Arbeitsaggregates (14) Bilddaten (8a) des abzuerntenden Erntegutbestands (18) erzeugt und an ein der Arbeitsmaschine (2) zugeordnetes Bildauswertungssystem (4) zur Auswertung übertragen werden, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: - Detektieren eines Pilzbefallareals (32, 32a, 32b, 33) im bestehenden Erntegutbestand (18); - Bestimmen der Art des Pilzbefalls; - georeferenziertes Abspeichern der Bilddaten (8a), die ein Pilzbefallareal (32, 32a, 32b, 33) im bestehenden Erntegutbestand (18) zeigen, unter Zuordnung der bestimmten Art des Pilzbefalls; und - Verwenden der georeferenzierten Bilddaten (8a) zur Erzeugung von Anweisungen für nachfolgend auf dem Feld (26) auszuführende landwirtschaftliche Arbeitsprozesse.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugung von Anweisungen für nachfolgend auf dem Feld (26) auszuführende landwirtschaftliche Arbeitsprozesse durch ein Routenplanungssystem (6) und/oder ein Farmmanagementsystem (7) durchgeführt wird.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Bildauswertungssystem (4) aus den fahrspurabhängig georeferenziert abgespeicherten Bilddaten (8a) eines einen Pilzbefall aufweisenden Teilbereiches (32a, 32b) ein zusammenhängender Gesamtbereich des Pilzbefallareals (32) bestimmt wird, in welchem der Pilzbefall auftritt.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass die georeferenzierten Bilddaten (8a) und die diesen zugeordneten Informationen über die Art des Pilzbefalls in einer Speichereinheit (1 0a) der Arbeitsmaschine (2) hinterlegt und/oder durch eine Kommunikationseinheit (13) an eine externe Speichereinheit einer entfernten Datenverarbeitungseinrichtung (39) übertragen werden, auf welche das Routenplanungssystem (6)und/oder das Farmmanagementsystem (7) zugreifen.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Algorithmen (11, 12) des Bildauswertungssystems (4) und/oder des Routenplanungssystems (6)durch eine auf der Arbeitsmaschine (2) angeordneten Datenverarbeitungsvorrichtung (10) ausgeführt werden.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des jeweils detektierten Pilzbefallareals (32, 32a, 32b, 33) auf zumindest einer Karte (37) des Feldes (26) kartiert wird, die in zumindest einer Datenbank (38) hinterlegt ist, welche von dem Routenplanungssystem (6) und/oder dem Farmmanagementsystem (7) verwendet wird.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Routenplanungssystem (6)ein bestehender Routenplan, nach welchem die Arbeitsmaschine (2) das zu bearbeitende Feld (26) befährt, auf der Basis der georeferenzierten Bilddaten (8a) modifiziert oder ein neuer Routenplan generiert wird.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Bildauswertungssystem (4) weitere Parameter anhand der Auswertung der Bilddaten (8a) bestimmt und georeferenziert abgespeichert werden, wobei die Parameter, erntegutartabhängig, aus der Gruppe Pflanzenkrankheiten, Proteingehalt, Feuchtigkeit, Reifegrad, Vorhandensein von Fremdbewuchs, Identifikation des Fremdbewuchses, Korngröße sind.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Farmmanagementsystem (7) eine bestehende und/oder eine zukünftige Bearbeitungsplanung angepasst wird.
Computerimplementiertes Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Farmmanagementsystem (7) zumindest eine Vorgehensweise vorgeschlagen wird, die zumindest auf die Art des detektierten Pilzbefalls abgestimmt sind.
Computerimplementiertes Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Farmmanagementsystem (7) zumindest eine Vorgehensweisen aus einer Gruppe von Maßnahmen vorgeschlagen wird, umfassend Sortenauswahl des anzubauenden Ernteguts, weite Fruchtfolgen, Feldrandhygiene, Verzicht auf extreme Früh - oder Spätsaaten, Bekämpfung von Fremdbewuchs, Beikrautbekämpfung in Zwischenkulturen, Strohabfuhr vom Feld, Förderung eine guten Altstrohrotte, rottefördernde Bodenbearbeitung, Beseitigung von Ausfallgetreide, Anpassung von Bestandsdichten, ertrags- und qualitätsorientierte Stickstoffdüngung, Auswahl spezifischer Fungizide, Bewässerungsmanagement.
System (1) zur Bestimmung von Pflanzenkrankheiten, insbesondere Pilzerkrankungen, in einem bestehenden Erntegutbestand (18) auf einem Feld (26), umfassend eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine (2) mit einem daran angeordneten Arbeitsaggregat (14) zur Bearbeitung des Erntegutbestandes (18), ein der Arbeitsmaschine (2) zugeordnetes Kamerasystem (3), welches dazu eingerichtet ist, zumindest im Vorfeld des Arbeitsaggregates (14) Bilddaten (8a) des bestehenden Erntegutbestands (18) zu erzeugen und an ein der Arbeitsmaschine (2) zugeordnetes Bildauswertungssystem (4) zur Auswertung zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass das System (1) dazu eingerichtet ist, - ein Pilzbefallareal (32, 32a, 32b, 33) im bestehenden Erntegutbestand (18) zu detektieren; - die Art des Pilzbefalls zu bestimmen; - die Bilddaten (8a), die ein Pilzbefallareal (32, 32a, 32b, 33) im bestehenden Erntegutbestand (18) zeigen, unter Zuordnung der bestimmten Art des Pilzbefalls georeferenziert abzuspeichern; und - das System (1) ein Routenplanungssystem (6)und/oder ein Farmmanagementsystem (7) umfasst, welche die georeferenzierten Bilddaten (8a) zur Erzeugung von Anweisungen für nachfolgend auf dem Feld (26) auszuführende landwirtschaftliche Arbeitsprozesse zu verwenden.
System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Routenplanungssystem (6)und/oder das Farmmanagementsystem (7) zur Erzeugung von Anweisungen für nachfolgend auf dem Feld (26) auszuführende landwirtschaftliche Arbeitsprozesse in Abhängigkeit von den georeferenzierten Bilddaten (8a), die einen Pilzbefall im Erntegutbestand (18) zeigen, eingerichtet sind.
System nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamerasystem (3) zumindest eine Kamera (9) umfasst, welche unmittelbar an der Arbeitsmaschine (2) oder an dem an der Arbeitsmaschine (2) angeordneten Arbeitsaggregat (14) angeordnet ist.
System nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kamerasystem (3) zumindest eine Kamera (9) umfasst, welche an einer von der Arbeitsmaschine (2) unabhängig beweglichen Vorrichtung (21) angeordnet ist, wobei die Vorrichtung (21) dazu eingerichtet ist, die zumindest eine Kamera (9) zumindest im Vorfeld der Arbeitsmaschine (2) zu bewegen, um Aufnahmen des Erntegutbestandes (18) zu generieren.