IoT: neem een voorbeeld aan de landbouw

Met betrekking tot technologieadoptie is landbouw een verademing voor andere industrieën in Nederland. In dit artikel beschrijf ik een aantal voorbeelden van IoT in landbouw waar je mond van openvalt.

Landbouwbedrijven bestaan allang niet meer uit kleine boeren die produceren voor zelfonderhoud. Het zijn professionele organisaties die aandacht besteden aan de hele waardeketen van hun onderneming. Nederland is – hoewel een van de kleinste landen – de tweede grootste landbouwexporteur ter wereld. Dat komt grotendeels doordat beschikbare technologie in de hele waardeketen gebruikt wordt om maximale resultaten te behalen. Zo wordt Internet of Things (IoT) met beide handen aangegrepen om de opbrengsten te maximaliseren en de milieubelasting te verlagen.

Maximalisatie van opbrengsten

Belangrijke doelstelling van de meeste landbouwondernemingen is maximalisatie van de opbrengsten. Dat op basis van de bestaande resources en zonder toename van het energieverbruik en overige milieubelastingen. Met andere woorden: meer graan van een vierkante meter grond, meer aardappelen, appelen of meer melk van de koeien of meer vlees of vis.

Niets nieuws, zou je zeggen. Sinds de mens heeft besloten om te settelen en met landbouw aan de slag te gaan, heeft men geprobeerd zoveel mogelijk uit de stukken grond te verkrijgen. Met vallen en opstaan leerden we hoe om te gaan met grondverzadiging (bemesten), weersomstandigheden (irrigatie) en gewasselectie. Planten die het beste slagen op de specifieke grondsoort en weersomstandigheden werden gedomesticeerd.

Sterk geavanceerde sector

Tegenwoordig is de landbouwindustrie een van de meest geavanceerde economische sectoren. Men kan zelfs op het niveau van genetische manipulatie ingrijpen om de oogst te maximaliseren en de kosten te verlagen. Een van de aspecten waar deze branche mee geconfronteerd wordt, zijn de milieu- en duurzaamheidsvraagstukken. Onder andere: energieverbruik, overmatige bemesting, CO2-uitstoot, dierenwelzijn. Internet of Things biedt mogelijkheden om de efficiency (minder energieverbruik) en de effectiviteit (meer opbrengst per vierkante meter) van de productie te verhogen op een duurzame en maatschappelijk verantwoorde manier.

IoT draagt bij aan energiebesparing en optimale groei van gewassen

In de landbouw wordt veel geïnvesteerd in innovatie. Optimale groei van gewassen en besparing op bemesting en energieverbruik zijn belangrijke doelstellingen. Sensoren worden ingezet om de lucht- en bodemvochtigheid in de gaten te houden en worden gekoppeld aan regelsystemen (bijvoorbeeld irrigatie). Soms wordt ook een koppeling gemaakt met de weersverwachting. Alles wordt in dienst gesteld om gewassen optimaal te laten groeien. Slimme landbouw, ook wel precisielandbouw genoemd, is een vorm van landbouw waarbij planten en dieren exact de juiste behandeling krijgen die ze nodig hebben om er economisch optimaal resultaat uit te halen. Hierbij gaat men bij precisielandbouw zo ver dat er per vierkante meter de behoefte van de gewassen bepaald kunnen worden.

Precisielandbouw maakt gebruik van sensortechnologieën. De speciale sensoren, afhankelijk van het soort landbouw, verzamelen gegevens over bodem- en gewassengedrag, gedrag van dieren, machinestatus, opslagtanks en klimaat- en andere omgevinggerelateerde metingen. Deze gegevens worden doorgestuurd naar de IoT-cloud voor analyse. De resultaten van de analyse worden genoteerd en gebruikt om meest geschikte beslissingen en acties te kunnen nemen.

Cyclus van verbeteringen

Zo kunnen boeren bijvoorbeeld tekenen van ziekte bij gewassen en dieren vroegtijdig waarnemen. Zodoende kunnen ze vroegtijdig maatregelen nemen om de verspreiding van de ziekte te voorkomen. In wezen stelt IoT de boeren in staat om te zien wat er gebeurt op een veel gedetailleerder niveau dan het voorheen ooit mogelijk was. De toepassing van wetenschap in de landbouw, gecombineerd met de IoT-technologie, maakt het mogelijk om de activiteiten zoals poten, irrigatie, bemesting, onkruidbestrijding en oogsten in te zetten op het meest optimale moment.

Alle sensor- en procesgegevens worden bewaard en maken een cyclus van doorlopende verbeteringen mogelijk. IoT maakt het mogelijk om deze data te combineren met externe gegevens verzameld over meerdere boerderijen en bodemtypes. Ook is het mogelijk om alles te combineren met de openbare gegevens over de weersomstandigheden en weersvoorspellingen, plant- en dierziekten, overheidsvoorschriften, enzovoorts.

Case: Van den Borne Aardappelen

Mooi voorbeeld van de Nederlandse toepassingen van IoT in de akkerbouw is Van Den Borne Aardappelen. Dit bedrijf gebruikt IoT-technologie in bijna iedere fase van het aardappelteeltproces. Eigenaar Jacob van den Borne vertelt er hieronder graag meer over.

1. De perceelgrenzen en perceelcontouren worden in kaart gebracht

Deze gegevens worden gebruikt voor het bepalen van de rijpaden van de landbouwmachines en voor onder andere het voorkomen dat er bespoten wordt buiten de perceelsgrenzen.

2. Bodem scannen

Een bodemscan levert de gegevens op over de bodemvochtigheid in diverse delen van het perceel. Op basis hiervan wordt zeer nauwkeurig bepaald waar en hoeveel er geïrrigeerd moet worden. Bodemscan-informatie wordt ook gebruikt om de verschillen in bodemopbrengst in verschillende delen van het perceel te verklaren. Een opvolgactie zou kunnen zijn om op specifieke plekken meer compost aan te brengen.

3. Rijpaden berekenen

Omdat het perceel in kaart is gebracht, is het nu makkelijker om de ‘rijpaden’ uit te tekenen. Rijpaden zijn de paden waarover de landbouwmachines moeten rijden om het maximale resultaat te kunnen behalen uit hun activiteiten. Ook groeien op de rijpaden geen gewassen. Een zo efficiënt mogelijk rijpad is dus belangrijk om verspilling te voorkomen. Het uittekenen van de rijpaden gebeurt in de computer. Vervolgens wordt het landbouwvoertuig en zijn chauffeur (door middel van GPS) exact geleerd waar en als hij een bocht moeten maken of rechtdoor moet blijven rijden.

4. Grondbewerking met GPS

GPS-systemen worden in de akkerbouw gebruikt om de efficiency en de effectiviteit van de bodembewerkingsactiviteiten te maximaliseren. Zo zijn alle tractoren van Van den Borne zelfs uitgerust met een GPS-autopilotsysteem. Dat kan een tractor of werktuig volautomatisch besturen via het mobiele netwerk door middel van GPS-signalen. Doordat alle routes van tevoren bedacht en ingepland zijn, wordt een perceel bijvoorbeeld nooit twee keer bewerkt of wordt nooit een perceel overgeslagen. Dat geldt ook voor poten, bespuiten, bemesten en oogsten.

5. Gewassenbescherming

Van den Borne maakt ook gebruik van het Beslissings Ondersteunend Systeem van Dacom, een softwarepakket dat de teler helpt bij de gewasbescherming. Het systeem gebruikt drie gegevens:

• Weergegevens verkregen via externe dataclouds
• Gewasgegevens verkregen door gewassensoren
• Spuitgegevens uit de spuitcomputer

Aan de hand van al deze gegevens wordt berekend als de kans groot is dat planten geïnfecteerd worden door een ziekte. Daardoor wordt de effectiviteit van de bespuiting verhoogd en wordt overmatig bespuiten voorkomen.

6. Variabel irrigeren (bewateren, beregenen)

Door beregening wordt het tekort aan vocht in de bodem aangevuld en kan de plant optimaal groeien. Beregenen gebeurt bij Van den Borne aardappelen met behulp van het Dacom-irrigatiemanagementsysteem. Bij dit systeem wordt gewerkt met Dacom-bodemvochtsensoren. Deze sensoren meten de vochttoestand op verschillende dieptes in de bodem door middel van geleiding van stroom.

De vochtsensor wordt vlak naast de plant in de grond gebracht, zodat duidelijk wordt hoeveel water er voor de planten beschikbaar is in de betreffende bodem. Aan de hand van deze informatie kan Van den Borne dan besluiten om wel of niet te beregenen.

7. Variabel bemesten

Gedurende het groeiseizoen wordt op verschillende momenten kunstmest gestrooid. De sensor voor op de tractor meet het gewas, kijkt naar de opbrengstpotentiekaart en berekent de juiste gift. Die past de kunstmeststrooier achterop de tractor vervolgens toe. Op deze manier worden de percelen dus niet homogeen bemest, maar juist extra bemest op plaatsen waar de opbrengstpotentie hoog is.

8. Opbrengstmeting

Door sensoren op de aardappeloogstmachine kan de opbrengstvariatie op diverse delen van het perceel gemeten worden. Door deze informatie te combineren met eerder verzamelde gegevens over de specifieke teelthandelingen, kan een zogenaamde ‘opbrengstkaart’ gemaakt worden. Deze kaart wordt gebruikt voor de evaluatie en bijsturing van de volgende teeltcyclus.

Slimme koeien

Ook in andere subbranches van de landbouw worden IoT-oplossingen toegepast. Zo worden IoT-sensoren ingezet om de locatie en de gezondheid van koeien, varkens en pluimvee op een aantal manieren te controleren. Zo kan een sensor in de maag van een koe bijvoorbeeld de zuurgraadniveau en temperatuur in het dier meten, waardoor boeren, dierenartsen en voedingsdeskundigen voor optimale voeding en medische zorg kunnen zorgen.

Met paardrift-monitoring weten boeren op basis van de lichaamstemperatuur precies als het dier klaar is voor inseminatie. Een sensordragende riem, bevestigd aan het dier, kan ongewoon gedrag detecteren – en dat kan een teken van ziekte zijn. Met betrekking tot varkens verzamelen bijvoorbeeld in-vivo-tags (in het lichaam geplaatste RFID– en temperatuurtags) gegevens over parameters zoals temperatuur, drinkwaterverbruik, diervoedingverwerking en vochtregulatie van het dier. Parameters die allemaal van invloed zijn op de diergezondheid.

Voor de pluimveehouderij kunnen de intensieve en overbevolkte stallen van invloed zijn op de gezondheid en het welzijn van dieren. Op afstand kunnen veranderingen in eetgedrag en ziekteverschijnselen worden gedetecteerd en de reactie op vaccinaties worden gecontroleerd.

Koevriendelijke melkrobots

Ook melkveebedrijven hebben als doel om op een efficiënte en zo duurzaam mogelijke manier meer kwaliteitsmelk te produceren. Wat helpt is dat duurzame melkveehouderij en de productie van grotere hoeveelheid kwaliteitsmelk per koe hand in hand gaan. Zo heeft de juiste en tijdige voercyclus een positief effect op koegezondheid en melkproductie. Dat zegt het Nederlandse bedrijf Lely, dat een automatische melkrobot ontwikkelde, die zowel de kleine als de grote melkveebedrijven (volgens Lely al vanaf 50 koeien rendabel) helpt met deze doelstellingen.

Astronout-melkrobot

De Astronout-melkrobot is een robot waar koeien graag zelf naartoe gaan. Omdat ze voeding en water krijgen, maar ook omdat ze automatisch gemolken worden op het moment dat een koe dat zelf fijn vindt. De automatische melkrobot herkent de koe. De melkrobot bepaalt op basis van de verzamelde data of de koe gemolken moet worden en eten en drinken moet krijgen, of dat de koe zachtaardig uit de melkrobot weggeduwd wordt (tot teleurstelling van de meer opportunistische koeien).

Het systeem van Lely verzamelt enorme hoeveelheden aan data. Het managementsysteem van Lely, T4C (Time 4 Cows), vertaalt dit in begrijpelijke en praktische taal. Hierdoor is er altijd en overal inzicht in bijvoorbeeld melkproductie, bezoekgedrag van de koeien aan de melkrobot, voeropname van de koeien en vooral ook de gezondheid van de koeien. Deze informatie is door de boeren op zowel de mobiele telefoon als in het cloud-systeem te raadplegen.

Vis- en garnalenkwekerijen

In het geval van vis- en garnalenkwekerijen spelen onder andere de volgende problemen een rol: diefstal, waterkwaliteit en weersomstandigheden. Door middel van camera’s en bewegingssensoren kan het probleem van diefstal getackeld worden. Sensoren die de kwaliteit van water meten (onder andere zuurstof en temperatuur) worden verbonden met een cloud-oplossing die tijdig de beheerder informeert over de te treffen maatregelen. De externe informatie over de verwachte weersomstandigheden worden gecombineerd met de weerstations op de kwekerij zelf, zodat men tijdig kan ingrijpen om het benodigde microklimaat te waarborgen.

Vooruitzicht

Inspirerende voorbeelden van boeren die Internet of Things nu al toepassen zijn er. Maar er zal ook meer onderzoek moeten volgen dat uitzoekt of, waar en hoe IoT van meerwaarde is in de landbouw. Zoals Guido Mangnus (marketingdirecteur van de Dewulf Group) in een artikel van Boerderij zegt: “De techniek is er. Grote vraag is alleen wat je ermee aan moet.”

Voordelen gericht op efficiency

Zoals blijkt uit de hierboven genoemde voorbeelden zijn de voordelen van de IoT-toepassing in de landbouw vooral gericht op efficiency. Boeren kunnen het gebruik van resources optimaliseren en tevens de productiekosten verlagen. Dat kunnen ze realiseren door onder andere betere monitoring van gewassen en vermijding van oogstverliezen door ziekte of slecht weer. Daarnaast kan men het gebruik van water optimaliseren en de boerderijactiviteiten beter plannen. Alle genoemde activiteiten bieden kansen voor zowel de bestaande als toekomstige toeleveranciers van landbouwmanagementproducten.

Toename voedselproductie blijft nodig

Duurzaamheidseffecten sluiten goed aan op de behoefte van de markt en de productie-efficiency biedt de garantie dat we ook in 2050 voldoende eten kunnen leveren voor de wereldbevolking. Volgens De Voedsel- en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties (FAO)  zijn er nog steeds veel mensen die honger hebben in de wereld. Maar liefst 815 miljoen mensen zouden chronisch ondervoed zijn. FAO voorspelt dat de wereldbevolking tegen 2050 waarschijnlijk 9,8 miljard mensen zal bereiken.

Om de wereld te voeden, moet de voedselproductie tegen 2050 met 70 procent toenemen. Volgens FAO moeten landbouwers worden uitgerust met innovatieve hulpmiddelen en technieken om deze doelstelling te behalen. Het is duidelijk dat IoT en alle daaraan gerelateerde digitale technologieën hier een essentiële rol in zullen spelen.