Die Bewässerung ist eine der denkbaren Anwendungen für die neue Technologie, die Forscher am Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut HHI in Berlin entwickelt haben. Die explodierende Bevölkerung stellt die Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion vor große Herausforderungen – speziell in trockenen Regionen. Aber selbst eine regelmäßige Bewässerung hat Tücken. Wässert man zu viel, versalzt der Boden; bekommen die Pflanzen zu wenig Feuchtigkeit, lassen sie ihre Blätter hängen und bringen weniger Ertrag.

Sensoren im Boden, eine Zentraleinheit und eine zugehörige App ergänzen den „grünen Daumen“ der Landwirte, die bislang aus dem Gefühl heraus wässern: Künftig genügt ein Blick auf das Smartphone, und der Landwirt weiß, wie es um die Feuchtigkeit im Boden oder dem Wassergehalt der Pflanzen bestellt ist. Sind die Pflanzen „durstig“, erhält der Landwirt eine SMS mit einer Warnung. Noch besser: Den Regelkreis schließen und die Bewässerung komplett automatisieren.

„Die Basis ist eine Zentraleinheit, die alle Arten von Sensoren sicher und zuverlässig miteinander verbindet“, sagt Jens Krüger, Wissenschaftler am HHI. Diese Einheit erfasst die Daten aller Sensoren und leitet sie an einen Internetbrowser oder an ein Smartphone weiter, wo der Nutzer die Daten abrufen und Grenzwerte eingeben kann – im Falle des Bewässerungssystems etwa Feuchtigkeitswerte. Werden diese unter- oder überschritten, erhält er eine SMS auf sein Handy. „Dabei greifen wir auf vorhandene Technik zurück“, betont Krüger. Das heißt: Handelsübliche Sensoren, die die Forscher über Sensorknoten mit der Zentraleinheit verbinden. Neu ist die Plattform, über welche die Sensoren miteinander kommunizieren und die Sprache beziehungsweise das Protokoll, das sie nutzen. Die Sensoren müssen nicht aufwendig installiert werden, sondern melden sich automatisch bei der Zentraleinheit an. „Um das zu erreichen, haben wir ein eigenes Protokoll entwickelt, mit dem Sensoren und Basiseinheit kommunizieren“, sagt Krüger.

Ein Demonstrator und einige Sensorknoten existieren bereits. Noch über Kabel angeschlossen, sollen die Sensoren künftig ihre Daten drahtlos an das Gerät funken. Am Demonstrator haben die Forscher beispielhaft Sensoren für Feuchtigkeit, Temperatur und Leckage angeschlossen.

Drucksensor misst Blatt-Feuchtigkeit

Ausgezeichnet: Der Drucksensor ZIM probe (am Ende der roten Leitung) misst den Feuchtigkeitsgehalt der Blätter und damit den "Durst" von Pflanzen.

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Interessant könnte die Kommunikationstechnologie für die Firma ZIM Plant sein, die für ihren speziellen Feuchtigkeitssensor den Sensor-Innovationspreis 2011 erhalten haben. Der Drucksensor ZIM probe hat das Potential, ein globales Problem in den Griff zu bekommen: Die Wasserknappheit und Versalzung von Anbauflächen infolge falscher Bewässerung. Die ZIM Druckmesssonde (an Ende der roten Leitungen) bietet erstmals die Möglichkeit, den tatsächlichen Wasserbedarf von Pflanzen zu ermitteln. Per Magnet an beliebigen Blattarten befestigt, erfasst die Drucksonde den so genannten Turgor-Druck im Blatt, der ein Maß für den aktuellen „Durst“ einer Pflanze ist. Per Funk werden die Daten mehrerer Sensoren über Transmitter und eine Controller-Station per GSM zur Zentrale gesendet, dort aufbereitet und interpretiert. Die Integration der Sensorik in automatische Bewässerungsanlagen läuft gerade an. Kooperationen erwünscht!