Das Moseltal im Landkreis Cochem-Zell ist bekannt für seine fast 2.000-jährige Weinbautradition und die extremen Steillagen. Sie werden bisher überwiegend in Handarbeit bewirtschaftet. Fachkräftemangel und die Gefahr von Unfällen in den Steilhängen machen den Winzern in der Region zunehmend zu schaffen. Das vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr geförderte Projekt „Smarter Weinberg“ hat sich zum Ziel gesetzt, diese einzigartige Kulturlandschaft mit 5G-basierter Digitalisierung und Automatisierung zu erhalten und die regionalen Winzerbetriebe zu stärken. Die Deutsche Telekom hat den smarten Weinberg jetzt mit einem 5G-Campus-Netz ausgestattet. Das Netz dient zusammen mit einer im Projekt bereitgestellten Edge Cloud als Basis für alle digitalen Anwendungen. Das sind beispielsweise Robotik, KI und Bilderkennung.
Smarter Helfer: Der 5G-Weinbau-Roboter
Zum Einsatz kommt ein Roboter, der mit einem 5G-Router ausgestattet ist. Dieser fährt automatisiert und selbstgesteuert durch die Zeilen der Weinberge und erledigt zeitintensive Arbeiten wie Bodenbewirtschaftung oder Entlaubung. Die Reben und deren Umgebung werden mit Kameras erfasst, die auf dem Roboter integriert sind. Auf Basis der erfassten Daten können Bearbeitungsgeräte – wie beispielsweise eine Flachschar zur Entfernung des Unkrauts – in Echtzeit angesteuert werden. Auch Informationen zu Laubvolumen und -dichte sowie Schädlingsbefall und Reifebedingungen können aus den Daten extrahiert werden. Eine zentrale Datenplattform ermöglicht zudem die intelligente Nachnutzung der gesammelten Daten. Die gewonnenen Informationen helfen den Winzern, präzise Entscheidungen zu treffen, um den Einsatz von Wasser, Dünger und Pflanzenschutzmitteln zu verbessern.
Maria Wimmer, Professorin für E-Government, Fachbereich Informatik, Universität Koblenz: „Gerade für den Weinanbau in den Steillagen wurde bisher nicht sehr viel im Bereich Automation geforscht. Durch die Robotik-Plattform, die wir im Projekt entwickelt haben, wird die Automation in den Weinberg gebracht. Damit die Automation aber auch funktioniert benötigen wir einen leistungsfähigen Computer sowie ein leistungsfähiges Netz. Und dafür ist eine private 5G-Campus-Lösung unabdingbar.“
Kilian Franzen, Winzer Weingut Franzen, Bremm: „Der Roboter unterstützt uns besonders bei zeitaufwendigen und schweren Arbeiten wie Mulchen oder Entlauben. Mit der gewonnenen Zeit können wir die wenigen Fachkräfte, die wir haben, sinnvoll an den Stellen einsetzen, wo Handarbeit weiterhin nicht ersetzt werden kann."
5G-Industriefrequenzen zur Verarbeitung der Daten in Echtzeit
Das 5G-Netz basiert auf eigens für den Weinberg lizensierten Industriefrequenzen im Bereich von 3,7 bis 3,8 GHz. Die Industriefrequenzen werden von der Bundesnetzagentur auf Antrag zugeteilt. Damit ist es ein rein privates Netz, das unabhängig vom öffentlichen Netz der Telekom arbeitet. Dadurch stehen den Forschenden, Unternehmen und Winzern exklusiv über 100 MHz Upload-Bandbreite für Sensordaten der Kameras zur Verfügung. Zudem soll das Netz in Zukunft zu einem nomadischen Netz entwickelt werden. Das bedeutet, dass es für die Bearbeitung künftig von einem Weinberg zum nächsten Weinberg mitwandert. Das Projekt muss die Anforderung erfüllen, dass sowohl Roboter als auch das Netz emissionsfrei betrieben werden. Dafür versorgt ein E-Auto, das über die Ladesteckdose Strom abgeben kann, das Netz mit Energie.
Mathias Poeten, Mobilfunknetz-Chef der Telekom sagt: „5G revolutioniert den Weinbau. Das 5G-Campus-Netz der Telekom schafft die Grundlage dafür und ist speziell auf die Bedarfe des Roboters im Weinberg zugeschnitten. Mit unserer innovativen Lösung im Container-Format können wir sicherstellen, dass das Netz in Zukunft mit den Winzern mitwandert und somit jederzeit für die beste Konnektivität sorgt.“
Neben der Basis für die Robotik-Anwendungen dient das Netz auch zur Erforschung von Störeinflüssen und Ausbreitungseigenschaften von Signalen aus dem 5G-Mobilfunkspektrum in komplexen landwirtschaftlichen Umgebungen. Die komplexe Topographie der Weinberge stellt eine besondere Herausforderung für die vollständige und gleichmäßige Ausleuchtung der relevanten Flächen dar. Im Rahmen der Forschung wird analysiert, wie sich Objekte wie Drahtanlagen, Pflanzen und Belaubung auf die Qualität der 5G-Signalübertragung auswirken.
Der Smarte Weinberg
Das Verbundprojekt „Smarter Weinberg“ konzentriert sich auf die Digitalisierung des Weinbaus im Bereich Steil- und Steilstlagen im Weinanbaugebiet Cochem-Zell an der Mosel. Koordiniert wird es von der Universität Koblenz. Weitere Partner sind das Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum (Mosel), Landmaschinentechnik Clemens Technologies, Vision and Robotics, AeroDCS, sowie die Winzer Franzen in Bremm und Weis in Zell/Mosel. Das Projekt unterstützt die Winzer dabei, den Weinanbau an die Herausforderungen des Klimawandels und des Fachkräftemangel so anzupassen, dass die ausgezeichnete Qualität der Weine erhalten bleibt. Gefördert wird das Projekt durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr.
