Die Digitalisierung hat in den letzten Jahren einen bedeutenden Wandel in nahezu allen Wirtschaftszweigen ausgelöst. Auch die Landwirtschaft bildet hier keine Ausnahme: die fortschreitende Technologieentwicklung und die Integration digitaler Lösungen haben zu einem Paradigmenwechsel geführt. Neue Technologien ermöglichen eine Effizienzsteigerung, verbessern die Nachhaltigkeit und passen die landwirtschaftliche Produktion an die Herausforderungen des 21. Jahrhunderts an. Kubernetes als Open-Source-Plattform zur Verwaltung von Container-Anwendungen spielt eine entscheidende Rolle bei der erfolgreichen Umsetzung von Smart Farming-Konzepten. In diesem Blogpost betrachten wir die Einsatzmöglichkeiten von Kubernetes in der Landwirtschaft und die daraus resultierenden Vorteile.
Die Grundlage: Was ist Smart Farming?
Smart Farming (auch bekannt als intelligente Landwirtschaft oder digitale Landwirtschaft) bezieht sich auf den Einsatz moderner Informations- und Kommunikationstechnologien in der Landwirtschaft. Ziel ist es, die Effizienz und Produktivität in der Landwirtschaft durch den Einsatz von Technologien wie Internet of Things (IoT), künstlicher Intelligenz (KI), Datenanalyse, Monitoring und Automatisierung zu optimieren.
Einige der Technologien und Anwendungen, die im Rahmen von Smart Farming eingesetzt werden, umfassen:
- Sensoren und IoT: Bei der Verwendung verschiedener Sensoren für Boden, Pflanzen oder Tiere können Echtzeitdaten erfasst werden, z. B. Bodenfeuchtigkeit, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Nährstoffgehalt und Tiergesundheit. Diese Daten werden über das Internet vernetzt und an Landwirt:innen oder landwirtschaftliche Expert:innen übertragen.
- Datenanalyse und KI: Datenanalyse- und KI-Technologien ermöglichen das Auswerten von großen Datenmengen und helfen bei der Erkennung von Mustern oder Trends. Landwirt:innen haben so eine bessere Entscheidungsgrundlage, etwa hinsichtlich der optimalen Bewässerung oder Düngung, dem Erkennen von Krankheiten bei Pflanzen oder Tieren oder der Vorhersage von Ernteerträgen.
- Automatisierung: Landwirtschaftliche Maschinen und Roboter können autonom oder ferngesteuert arbeiten, um verschiedene Aufgaben auszuführen, wie das Pflanzen, Ernten oder Unkrautbekämpfen. Dies spart Zeit und Arbeitskraft und steigert die Effizienz.
- Präzisionslandwirtschaft: Smart Farming ermöglicht Landwirt:innen, Ressourcen wie Wasser, Dünger und Pestizide gezielter einzusetzen. So können unnötige Kosten reduziert und Umweltauswirkungen minimiert werden.
- Vernetzte Landwirtschaft: Informationen und Daten können mit anderen landwirtschaftlichen Akteuren, wie Zulieferern, Forschungseinrichtungen oder Marktanalyst:innen, ausgetauscht werden. Dadurch können sie besser auf Markttrends oder neue Technologien reagieren.
Die Integration dieser Technologien in die Landwirtschaft bietet eine Vielzahl von Vorteilen, z. B. eine erhöhte Qualität der landwirtschaftlichen Erzeugnisse, eine bessere Ressourcennutzung oder eine Reduzierung des Einsatzes von chemischem Pflanzenschutz und synthetisch hergestelltem Dünger. Smart Farming spielt daher eine wichtige Rolle bei der Bewältigung der Herausforderungen, die mit der wachsenden Weltbevölkerung und den damit verbundenen steigenden Anforderungen an die Nahrungsmittelproduktion einhergehen.
Wie kann Kubernetes bei Smart Farming unterstützen
Kubernetes ist eine Open-Source-Plattform, die zur Verwaltung und Orchestrierung von Container-Anwendungen in einer skalierbaren und effizienten Weise entwickelt wurde. Obwohl Kubernetes selbst nicht direkt mit landwirtschaftlichen Prozessen verbunden ist, spielt es dennoch eine wichtige Rolle bei der Unterstützung von Smart Farming-Initiativen, indem es bei der Verwaltung und Skalierung von Cloud-Ressourcen hilft, die für verschiedene smarte landwirtschaftliche Anwendungen benötigt werden. Einige Möglichkeiten, wie Kubernetes bei Smart Farming hilft, sind:
- Skalierbarkeit: In der modernen Landwirtschaft erfassen und verarbeiten die eingesetzten Maschinen sehr große Datenmengen aus verschiedenen Quellen, z. B. Sensoren auf dem Feld zur Ermittlung des Düngebedarfs oder Ertragskarten, die zuvor von Erntemaschinen erstellt wurden. Zu dieser enormen Datenmenge kommt häufig eine zeitliche Abhängigkeit durch das Wetter. Dies ist typisch für die Prozesse in der Landwirtschaft. Große Datenmengen müssen schnell verarbeitet werden und Lastspitzen entstehen. Mit Kubernetes wird die dafür benötigte Rechenleistung schnell skaliert und Ressourcen dynamisch an die aktuellen Anforderungen angepasst. Dies ist besonders wichtig, wenn es um die Datenverarbeitung in Echtzeit geht.
- Robustheit und Ausfallsicherheit: Landwirtschaftliche Anwendungen können empfindlich auf Ausfälle reagieren, die zu Datenverlusten oder Betriebsstörungen führen können. Kubernetes bietet Mechanismen zur Selbstheilung und Wiederherstellung von Fehlern, um eine hohe Verfügbarkeit der Anwendungen sicherzustellen.
- Edge Computing: In einigen Smart Farming-Szenarien ist es notwendig, Datenverarbeitung und Analyse näher an den Datenquellen durchzuführen, beispielsweise auf Feldern oder in Tierställen. Mit Kubernetes können Container-Anwendungen auf Edge-Geräten verwaltet werden. So wird die Rechenleistung optimiert und die Latenz reduziert.
- Integration verschiedener Anwendungen: Smart Farming umfasst oft verschiedene Anwendungen und Dienste, die miteinander interagieren müssen, z. B. Sensoren für die Datenerfassung, Datenbanken zur Speicherung der gesammelten Informationen, Datenanalyse-Tools zur Auswertung der Daten und mehr. Diese Anwendungen werden von Kubernetes in Containern verwaltet und bereitgestellt. Kubernetes kann diese Container auf verschiedene Maschinen und Cloud-Instanzen verteilen und sicherstellen, dass die Anwendungen effizient und skalierbar betrieben werden.
- Datenanalyse und KI: In der digitalen Landwirtschaft werden Datenanalyse und künstliche Intelligenz (KI) eingesetzt, um Informationen aus den gesammelten Daten zu gewinnen. Kubernetes unterstützt den Einsatz von KI-Modellen und ermöglicht es, diese in Container zu verpacken und in der Infrastruktur zu verteilen.
Effizientes Smart Farming: Der Einsatz von Kubernetes am Beispiel von NEXT Farming
NEXT Farming ist eine Marke der FarmFacts GmbH und steht für individuelle Lösungen und Produkte, mit denen Betriebsprozesse in der Landwirtschaft kosten- und ressourcensparend optimiert werden. Zu den Angeboten von Next Farming zählen unter anderem smarte Landmaschinenverwaltung, ERP-Software sowie ein eCommerce-Marktplatz für einen vereinfachten Betriebsmitteleinkauf. Knapp 30 % der gesamten landwirtschaftlichen Nutzfläche in Deutschland werden bereits mit NEXT Farming bewirtschaftet.
Mit Hilfe von Kubernetes hat das Unternehmen eine performante und flexible IT-Infrastruktur für seine Agrar-Lösungen geschaffen, mit der saisonal schwankende Datenmengen schnell verarbeitet werden und die gewonnenen Erkenntnisse an Kund:innen in Echtzeit zur Verfügung gestellt werden können.
Dafür migrierte das DevOps-Team die bisher verwendeten Services schrittweise von klassischem VM-Hosting in verschiedene Kubernetes-Cluster. Dank der skalierbaren Kubernetes-Plattform kann NEXT Farming ihre Entwicklungsprozesse beschleunigen und Agrar-Lösungen schnell ausrollen.
Weitere Details zum NEXT Farming Case findest Du hier.
Fazit
Am Beispiel von NEXT Farming wird deutlich, dass mit dem Einsatz von Kubernetes viele Anforderungen an Smart Farming Anwendungen erfüllt werden können. Die Nutzung von Kubernetes trägt dazu bei, dass Smart Farming besser an die Herausforderungen der modernen Landwirtschaft angepasst wird und ist somit ein Schlüsselelement für den erfolgreichen Einsatz von Technologien in der digitalen Landwirtschaft.
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