Waldboden 4.0
Vernetzter Waldboden für eine nachhaltige Forstwirtschaft
Der Waldboden ist der wichtigste Produktionsfaktor der nachhaltigen Forstwirtschaft. Er dient als Pflanzenstandort, Lebensraum für Tiere, Wasser-, Nährstoff- und Kohlenstoffspeicher und Wasserfilter. Um ihn zu schützen und seine Ertragsfähigkeit und Ökosystemdienste zu erhalten, ist der Einsatz smarter Bodenfeuchtesensoren im Waldboden eine vielversprechende Möglichkeit. Solche Sensoren geben einen Überblick über das im Boden vorhandene Wasser. Dadurch können Wasserhaushaltsregime berechnet und Veränderungen, auch im Hinblick auf den Klimawandel und das pflanzenverfügbare Wasser, überwacht und daraus abgeleitete Handlungsempfehlungen erstellt werden. Des Weiteren kann die Holzernte auf Basis solcher Daten hinsichtlich ökologischer und ökonomischer Aspekte optimiert werden. Bei der Holzernte müssen Bodenbeschaffenheit, Bodenfeuchte und Maschinengewicht aufeinander abgestimmt werden, um dauerhafte Schäden an der technischen Befahrbarkeit von Rückegassen zu vermeiden. Bisher wird die Bodenfeuchte und somit die Befahrbarkeit vom Maschinenführenden beim Erreichen einer Rückegasse geschätzt. Ein auf der vorherrschenden Bodenfeuchtigkeit basierendes Planungswerkzeug könnte eine bodenschonende Einsatzplanung ermöglichen und unnötige Abbrüche von Einsätzen vermeiden.
Ein besonders großes Problem bei der Verwendung von Sensorik im Wald stellt die drahtlose Datenübertragung dar. Um die Sensordaten aus dem Wald und daraus gewonnene Erkenntnisse für die anwendende Person in Form einer Cloud-Anwendung zugänglich zu machen, bedarf es einer drahtlosen Kommunikationsinfrastruktur. Bodenfeuchtesensoren mit Funktechnik sind zwar verfügbar, funktionieren aber nur dort, wo eine Abdeckung durch Kommunikationsnetze, zum Beispiel LoRaWAN, Sigfox, NB-IoT, gegeben ist. Im Wald stehen solche Kommunikationsnetze jedoch oft nicht zur Verfügung, was die Einrichtung eigener lokaler Kommunikationsnetze erforderlich macht. Bestehende Funkmodule für solche Netze setzen in Europa auf Frequenzbänder bei etwa 800 Megahertz und kommen nicht auf praxistaugliche Reichweiten im Wald. In diesem Projekt wird daher auf Basis der LoRa -Modulation in dem niederfrequenteren ISM-Band bei 169 Megahertz Funktechnik entwickelt, die den Transport der Daten aus dem Wald in die Cloud aufgrund einer Steigerung der Reichweite ermöglicht. Dabei wird insbesondere auch darauf geachtet, den Energiebedarf der Funkmodule soweit zu reduzieren, dass ein Batteriebetrieb über eine Dauer mehrerer Jahre möglich ist. Mit für lizenzfreie Frequenzbänder bereits verfügbarer Funktechnik ist eine solche Lösung bisher nicht umsetzbar.