Implementierung von UWB in Gewächshausumgebungen für das Arbeitsmanagement

Ein Nährboden für präzise Daten

Gewächshäuser sind komplexe Strukturen, die darauf ausgelegt sind, die optimale Umgebung für das Wachstum von Pflanzen und die Ernte durch Menschen zu schaffen. Zu wissen, wer wann, wo und woran arbeitet, ist daher entscheidend, um hochwertige Früchte und Gemüse zu erzeugen.

Doch den Überblick über Erzeugnisse, Menschen und Zeit zu behalten, wird schnell schwierig. Heute geht viel Zeit durch das manuelle Eingeben von Informationen verloren, und ohne präzise digitale Daten ist es schwer, interne Prozesse zu optimieren oder die Produktivität nachzuverfolgen. Ein Beispiel ist das Arbeitskräftesystem: Einige Gewächshausprozesse benötigen je nach Bedingungen, Tageszeit und weiteren Faktoren mehr Personal, um effizient zu arbeiten.

Würde beispielsweise ein zusätzlicher Mitarbeiter die Ernte beschleunigen, oder wäre es sinnvoller, das Layout eines Gewächshauses zu verändern, um einen effizienteren Ablauf zu erreichen? Ohne präzise Einblicke sind die meisten Antworten bloß Vermutungen.

UWB auf grünem Licht, um Ergebnisse zu erzielen

Um den nächsten großen Schritt in der Gewächshausautomatisierung zu erreichen, müssen präzise Positionen mit korrekten Daten verknüpft werden. Ein digitaler Zwilling aller Aktivitäten im Gewächshaus macht es einfach, Zeit- und Effizienzgewinne zu erkennen.

2019 ging ein internationaler Marktführer für Gewächshauslösungen eine Partnerschaft mit Pozyx ein, um präzise Indoor-Positionierung in seine Lösungen zu integrieren. Die Partnerschaft mit Pozyx war das Ergebnis einer umfassenden Suche nach dem richtigen Technologieanbieter, bei der mehrere Positionierungstechnologien von Bluetooth bis Wi‑Fi untersucht wurden. Der Innovationsmanager des Unternehmens sagt: „Das Problem war, dass Wi‑Fi und Bluetooth vor allem mit Nähe arbeiten: Wie nah ist etwas im Verhältnis zu etwas anderem. Außerdem sind diese Technologien für Anwendungen in einem Gewächshaus nicht präzise genug. Die Gänge in einem typischen Gewächshaus sind etwa 60 cm breit. Um zu wissen, wo sich jemand oder etwas befindet, sollte die Positionsgenauigkeit deutlich unter diesen 60 cm liegen, sonst ist es unmöglich, den exakten Gang zu bestimmen. Weder Bluetooth noch Wi‑Fi sind dieser Herausforderung gewachsen.“

Die Partnerschaft begann nach der Bestellung eines Pozyx-Kits, mit dem der Kunde Feldtests in einem Gewächshaus durchführen und die Technologie validieren konnte. Gewächshäuser können als anspruchsvolle Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit (bis zu 95 %) und Temperaturen betrachtet werden, bei denen es für jede Technologie nicht selbstverständlich ist, einfach sofort zu funktionieren. Darüber hinaus erzeugen die dichten Pflanzen, die bis zum Dach reichen, erhebliche Sichtlinienhindernisse, die die Signale beeinträchtigen.

Während der mehrere Monate dauernden Feldversuche wurde validiert, dass die Pozyx-Anker mit ihrer IP67-Schutzklasse den anspruchsvollen Umgebungen standhalten konnten. Während der Tests wurden Experimente mit unterschiedlichen Ankerdichten durchgeführt, um zu bewerten, was erforderlich war, um die Genauigkeitsanforderungen unabhängig von Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Pflanzenhöhe einzuhalten. Gemeinsam mit Pozyx wurde die optimale Dichte definiert, die stark vom Gewächshaustyp abhing: im anspruchsvollsten Fall ein Anker pro 100 m² und in weniger anspruchsvollen Fällen bis zu ein Anker pro 400 m².

Implementierung

Das Pozyx-Team unterstützte dabei, sicherzustellen, dass jedes Gewächshaus vollständig abgedeckt war. Ein einzelner Indoor-Gewächshausbereich mit 48.840 m² wurde mit über 100 Ankern ausgestattet. Durch die Reihenschaltung mehrerer Anker konnte der gesamte benötigte Verkabelungsaufwand auf ein Minimum reduziert werden.

Da der Gewächshauskomplex aus mehreren voneinander getrennten Gewächshäusern am selben Standort bestand, wurde die Pozyx-Multi-Server-Funktion genutzt. Dadurch konnten die verschiedenen Gewächshäuser, die jeweils ihren eigenen Positionierungsserver hatten, als eine einzige Einheit arbeiten und dem Kunden eine einzige Oberfläche zum Zugriff auf das System und dessen Steuerung bieten.

Das Pozyx-Team unterstützte dabei, sicherzustellen, dass das Gewächshaus vollständig abgedeckt war. Ein Gewächshaus war nur entlang des zentralen Gangs abgedeckt. Mit der Genauigkeit des Systems in Kombination mit der Pozyx-Zonenanalyse konnte diese Konfiguration dennoch erkennen, in welchem Gang die Mitarbeitenden den zentralen Gang betraten oder verließen. Da Mitarbeitende nicht von einem Gang in einen anderen wechseln können, ohne den zentralen Gang zu passieren, kann dieses System trotz fehlender vollständiger Abdeckung keine Positionsinformationen im gesamten Stall bereitstellen, was eine Reihe von Anwendungsfällen ausschließt, etwa die Erfassung von Informationen bis auf Pflanzenebene. Es kann jedoch weiterhin an Orten eingesetzt werden, an denen dieses Detailniveau nicht erforderlich ist, wodurch die Gesamtkosten des Systems sinken. Es funktioniert weiterhin, um die Verweildauer jedes Mitarbeiters in jedem Gang zu erfassen.

Weniger Fehler und höhere Effizienz

Mit der erfolgreichen Implementierung und dem laufenden Betrieb des Systems wurde der ursprüngliche Business Case für das Arbeitsmanagement erfüllt. Im Laufe der Zeit wurden jedoch durch die Nutzung des Systems mehrere weitere Anwendungen entdeckt. So wurden beispielsweise Einsatzmöglichkeiten der Tracking-Tags für Zutrittskontrolle oder Zeiterfassung identifiziert.

Mitarbeitende müssen keine Ausweise mehr verwenden, was ein wesentlicher Vorteil in einer Gewächshausumgebung ist, in der der Umgang mit frischem Gemüse besondere Sorgfalt erfordert. Darüber hinaus läuft die Zeiterfassung jetzt vollautomatisch. Nach dem Anlegen eines Tags betreten und verlassen die Mitarbeitenden die Arbeitszonen einfach mit automatischer Zeiterfassung. Der Kunde hat nicht nur Zeit eingespart, sondern auch eine Reduzierung der Fehler um 60 % verzeichnet.

Aus dem UWB-System werden weitere Anwendungsfälle entwickelt, da präzise Daten und Positionen zusammengeführt werden, um neue Erkenntnisse zu gewinnen und die Gewächshäuser zu einer noch effizienteren Umgebung für den Anbau von frischem Gemüse zu machen.

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