Wann muss bewässert werden? Für Bewohner der Trockenregionen eine entscheidende Frage. Wissenschaftler haben dafür ein System von kabellosen miteinander vernetzten Sensoren entwickelt, die die genauen Umweltdaten zentral erfassen und so Bauern helfen, die Bedürfnisse der Pflanzen bessereinzuschätzen. Ein erster Test unter Realbedingungen findet jetzt in Südiniden statt.
Obwohl Wasser für den Menschen eine ebenso knappe wie lebensnotwendige Ressource ist, wird es oft schlecht eingesetzt. Verschiedenen Schätzungen zufolge könnte beim Bewässern von Feldern bis zu 40 Prozent Wasser eingespart werden, ohne dass die Qualität der Pflanzen dabei leiden würde. Um den Wasserverbrauch erfolgreich zu reduzieren, müssen die Bauern allerdings wissen, wann eine Pflanze wieviel Wasser braucht. Sie müssen also auch die jeweiligen Umweltbedingungen gut abschätzen können. Vor allem in den semi-ariden Gebieten, wo Pflanzen zwar angebaut werden können, das Wasser aber knapp ist, ist eine präzise Erfassung von Umweltdaten zentral.
Waserbedarf kabellos erfasst
Im ländlichen Gebiet von Karnataka in Südindien arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Schweizer Nationalen Forschungsschwerpunkts „Mobile Informations- und Kommunikationssysteme“ (NFS MICS), des Laboratoire Hydrologie et Aménagements der ETHL, der Universität Lausanne sowie des Indian Institute of Science in Bangalore zusammen daran, diese Umwelterfassung mit hilfe von kabellosen Netzwerke von Umwelt-Sensoren zu erreichen.
Die Sensoren erfassen an verschiedenen Standorten systematisch Umweltdaten – zur Bodenfeuchtigkeit, Temperatur, Besonnung, oder Niederschlagsmenge und liefern den Bauern damit Entscheidungshilfen beispielsweise für die Frage, wann und ob bewässert werden muss. Dazu werden auf einer bestimmten Fläche Sensoren verteilt, die ihre Messdaten über eine kabellose Verbindung an einen zentralen Server schicken. Die Sensoren werden zu Anwendungs-Gruppen zusammengefasst, die beispielsweise das „Bewässerungs-Management“ betreffen oder die angemessene Wassermenge.
Sensornetz im Härtetest
Der erste Prototyp eines Sensorennetzes wurde anfang 2005 realisiert. Dieses Pilotprojekt zeigte bereits, dass das System der kabellosen Sensorennetzwerke unter realen Bedingungen – draussen, nicht mehr im Labor – zuverlässig funktioniert. Der Einsatz von Sensorennetzwerken auf den Feldern von Karnataka ist allerdings ungleich anspruchsvoller. So sorgt beispielsweise die dichte Vegetation in dieser Gegend immer wieder für Probleme bei der Verbindung zwischen Sensoren und Server. Erste Ergebnisse der Tests unter natürlichen Bedingungen werden Ende dieses Jahres erwartet. Zur Zeit wird das System weiter verbessert, insbesondere im Hinblick auf eine Stromversorgung der Knotenpunkte mit Solarenergie.
Akzeptanz der Bevölkerung entscheidend
Ob sich das Pilotprojekt auf breiter Basis anwenden lassen wird, hängt nicht zuletzt von dessen Verankerung in der lokalen Bevölkerung ab. Die Apparaturen müssen beispielsweise einfach zu bedienen und zu unterhalten sein, wenn sie sich in Entwicklungsländern, wo viele Menschen nicht lesen und schreiben können, bewähren sollen. Die kabellosen Sensorennetze setzen keine Infrastruktur voraus und daher können leicht versetzt, neu organisiert oder ausgebaut werden. Die Kommunikation innerhalb des Netzes ist – da unabhängig von einem Netzbetreiber – kostenlos.
Dies sind im Prinzip ideale Voraussetzungen für den Einsatz in armen ländlichen Gebieten. Gegenwärtig handelt es sich bei der neuen Technologie jedoch noch um teure Laborentwicklungen, die Forschenden gehen aber von Kosten von einigen Euro pro Sensor in naher Zukunft aus.
(Schweizerischer Nationalfonds zur Foerderung der wissenschaftlichen Forschung, 31.05.2006 – NPO)
