Radiokommunikation i moderne landbrug – fra traktorradio til præcisionslandbrug

En traktor arbejder i den ene ende af marken. En mejetærsker befinder sig flere kilometer væk. På gården skal korntransporten koordineres, og samtidig sender sensorer oplysninger om jord, maskiner og vejr.

Det moderne landbrug er blevet et kommunikationsnetværk.

Radio bruges stadig til det helt enkle – at en medarbejder trykker på PTT-knappen og taler med en kollega. Men trådløs kommunikation bruges også til GPS-korrektioner, sensorer, maskindata, fjernovervågning og automatisering.

Det interessante er, at meget forskellige radioteknologier arbejder side om side.

En kommunikationsradio kan koordinere mennesker. Satellitsignaler kan styre traktoren med stor præcision. Et mobilnet kan sende maskindata til en server, mens små trådløse sensorer overvåger forholdene ude på marken.

Landbruget er fyldt med radio Når vi taler om radiokommunikation i landbruget, handler det ikke kun om håndradioer. GNSS/GPS, mobilnet, Wi-Fi, telemetri, trådløse sensorer og forskellige IoT-teknologier er alle baseret på elektromagnetiske radiosignaler.

Da kommunikationsradioen kom ud på marken

Landbruget har altid haft et grundlæggende kommunikationsproblem: Afstand.

En medarbejder kan befinde sig på gården, mens andre arbejder på marker flere kilometer væk. Under høst kan traktorer, mejetærskere og transportkøretøjer være spredt over et stort område.

Før mobiltelefonen blev almindelig, var kommunikationsradio en oplagt løsning.

En mobilradio i traktoren eller en håndradio kunne skabe direkte kontakt uden telefonlinjer og uden behov for at vende tilbage til gården.

Det gjorde koordineringen hurtigere og mere fleksibel.

“Kør vognen herover”

Under høstarbejde er timing vigtig.

Hvis mejetærskerens korntank nærmer sig fuld, skal transportkapaciteten helst være klar. Unødig ventetid betyder, at en dyr maskine står stille.

Med radio kan føreren hurtigt kalde en traktor eller kornvogn.

Det kræver ikke en lang samtale. En kort melding kan være tilstrækkelig.

PTT passer godt til korte driftsmeldinger “Vi er fulde om fem minutter – kom til den nordlige ende.” En sådan besked er et godt eksempel på kommunikationsradioens styrke. Meldingen kan gives på få sekunder, og alle relevante medarbejdere på kanalen kan høre den samtidig.

Hvorfor bruge radio, når alle har en mobiltelefon?

Mobiltelefonen har naturligvis ændret kommunikationen i landbruget.

Den er fremragende til længere samtaler, beskeder, billeder, e-mail og adgang til digitale tjenester.

Men traditionel kommunikationsradio har stadig nogle egenskaber, som telefonen ikke nødvendigvis erstatter.

Med PTT kan en bruger sende en kort besked til en hel gruppe med ét tryk.

Der skal ikke findes en kontaktperson, foretages et opkald og ventes på, at modtageren svarer.

Ved direkte radiokommunikation kan radioerne desuden fungere uden et offentligt mobilnet.

Telefon og radio behøver ikke konkurrere En telefonsamtale er velegnet til længere eller private samtaler. Kommunikationsradio er særlig effektiv til korte operationelle meldinger mellem flere medarbejdere. I praksis kan begge systemer derfor have en naturlig plads i samme virksomhed.

PoC kombinerer radioens betjening med mobilnettet

Mellem den traditionelle kommunikationsradio og mobiltelefonen findes en tredje mulighed: Push-to-Talk over Cellular, ofte forkortet PoC.

En PoC-radio betjenes på mange måder som en almindelig kommunikationsradio.

Brugeren vælger en talegruppe, trykker på PTT-knappen og taler.

Forskellen ligger bagved.

I stedet for at kommunikationen nødvendigvis sendes direkte fra radio til radio på en lokal VHF- eller UHF-frekvens, transporteres talen gennem et mobildatanetværk og en kommunikationsplatform.

Det giver mulighed for PTT-kommunikation over meget store afstande.

Gården og marken kan være i samme talegruppe

PoC kan være interessant, når medarbejderne befinder sig over et geografisk område, som er for stort til praktisk direkte radiodækning.

En medarbejder kan være på gården, en anden på en mark langt væk og en tredje på vej til et lager.

Hvis alle har datadækning og adgang til det samme system, kan de stadig være i samme talegruppe.

To forskellige former for rækkevidde En traditionel radio er afhængig af radioforbindelsen mellem stationerne eller et repeaternet. PoC er i stedet afhængig af mobil- eller datadækning. Den ene teknologi er derfor ikke automatisk bedre end den anden – de bygger på forskellige infrastrukturer.

Landbrugets radiohistorie ændrede sig med GPS

En af de største forandringer kom ikke gennem tale.

Den kom fra satellitter.

GNSS – hvor GPS er det mest kendte system – gjorde det muligt for landbrugsmaskiner at bestemme deres position på marken.

Det blev grundlaget for en udvikling, der i dag betegnes som præcisionslandbrug.

Maskinen ved ikke blot, hvilken mark den befinder sig på. Med de rigtige systemer kan den arbejde efter meget præcise kørespor og gentage dem.

Hvorfor er almindelig GPS ikke altid præcis nok?

En almindelig satellitbaseret position kan være imponerende præcis til navigation på vejen.

Men landbruget kan stille langt større krav.

Hvis en traktor skal følge det samme spor meget nøjagtigt, er fejl på eksempelvis en meter betydelige.

Derfor anvendes korrektionssystemer, som forbedrer positionsbestemmelsen.

En af de mest præcise metoder er RTK – Real-Time Kinematic.

En meter er meget på en mark Hvis en maskine gentagne gange forskydes i forhold til det ønskede kørespor, kan der opstå overlap eller områder, som ikke behandles. Når positionen kan bestemmes langt mere præcist, kan maskinen arbejde mere konsekvent fra spor til spor.

RTK – når centimeter bliver vigtige

RTK anvender korrektionsdata sammen med satellitnavigation for at forbedre positionens præcision markant.

En referencekilde med kendt position kan bruges til at beregne fejl og levere korrektionsinformation til den mobile modtager.

Disse korrektioner kan distribueres på forskellige måder afhængigt af systemet.

Resultatet kan under gode forhold være positionering på centimeterniveau.

Det åbner mulighed for langt mere præcis maskinstyring.

Traktoren kan styre selv

Når maskinen kender sin position præcist, kan et automatisk styresystem holde traktoren på det planlagte spor.

Føreren behøver ikke konstant korrigere rattet for at følge en visuel linje gennem marken.

Det kan give mere ensartede kørespor og reducere belastningen på føreren under lange arbejdsdage.

Teknologien betyder ikke nødvendigvis, at traktoren er fuldt autonom. Føreren kan stadig have ansvaret for maskinen og arbejdet.

Men styringen langs de planlagte spor kan automatiseres.

Satellitten styrer ikke traktoren GNSS-systemet fortæller maskinen, hvor den befinder sig. Selve styringen udføres af elektronikken og mekanikken i traktoren på baggrund af positionsdata og det planlagte kørespor.

Mindre overlap kan spare ressourcer

Præcision har direkte betydning for effektiviteten.

Forestil dig en maskine, der arbejder i parallelle spor.

Hvis sporene overlapper unødigt, behandles en del af arealet flere gange. Hvis afstanden bliver for stor, kan områder blive sprunget over.

Mere præcis styring kan reducere sådanne fejl.

Afhængigt af arbejdsopgaven kan det bidrage til bedre udnyttelse af:

brændstof
arbejdstid
udsæd
gødning
plantebeskyttelsesmidler

Her begynder radioteknologien direkte at hænge sammen med ressourceforbruget.

Den samme mængde behøver ikke bruges overalt

En mark er sjældent fuldstændig ensartet.

Jordbund, fugtighed, næringsstoffer og afgrødens tilstand kan variere fra område til område.

Moderne landbrugssystemer kan anvende kort, sensorer og andre datakilder til at variere behandlingen under kørslen.

Det kaldes blandt andet Variable Rate Application.

I stedet for automatisk at anvende præcis samme mængde over hele marken kan udstyret regulere indsatsen efter den planlagte tildeling.

Præcision handler ikke kun om at køre lige Præcisionslandbrug kombinerer position, data og maskinstyring. Når systemet ved præcist, hvor maskinen befinder sig, kan det også knytte en bestemt handling til et bestemt sted på marken.

Maskinen producerer selv data

Den moderne traktor eller mejetærsker er ikke blot mekanik.

Maskinerne indeholder elektroniske styreenheder og sensorer, der registrerer en lang række driftsdata.

Afhængigt af udstyret kan det blandt andet være:

position
hastighed
brændstofforbrug
motorinformation
arbejdstimer
udbyttedata
maskinstatus

Hvis data overføres trådløst, kan de anvendes uden først fysisk at hente informationen fra maskinen.

Telemetri – maskinen fortæller, hvordan den har det

Når tekniske data sendes fra en maskine til et andet system, taler man ofte om telemetri.

Det kan give landmanden eller maskinadministratoren mulighed for at følge driften på afstand.

Hvor er maskinen?

Hvor længe har den kørt?

Er der registreret en fejl?

Skal den snart serviceres?

Radiokommunikation bliver dermed ikke kun kommunikation mellem mennesker. Maskinerne begynder også at kommunikere.

Fra “ring når der er problemer” til løbende data Tidligere kunne den første information om et maskinproblem være et telefonopkald fra føreren. Med telemetri kan tekniske data og fejlmeldinger i nogle systemer sendes automatisk, så problemet kan opdages og vurderes tidligere.

Sensorer flytter ud på marken

Ikke al information behøver komme fra de store maskiner.

Små trådløse sensorer kan placeres forskellige steder og måle forhold i omgivelserne.

Det kan eksempelvis være:

temperatur
luftfugtighed
jordfugtighed
vandstand
vejrdata
status på tekniske installationer

Hvis sensoren kan sende data trådløst, behøver en medarbejder ikke nødvendigvis køre ud og aflæse den manuelt.

Små datamængder kan sendes langt

En jordsensor behøver ikke nødvendigvis en højhastighedsforbindelse.

Måske skal den blot sende nogle få måleværdier med mellemrum.

Det gør andre radioteknologier interessante end dem, vi normalt bruger til video og almindelig internetadgang.

LPWAN står for Low-Power Wide-Area Network og dækker teknologier, der er udviklet til små datamængder over relativt store afstande med lavt energiforbrug.

Det kan være attraktivt for batteridrevne sensorer, der skal fungere længe uden vedligeholdelse.

En sensor behøver ikke bredbånd Hvis en enhed kun skal rapportere “jordfugtighed 28 %” nogle få gange i timen, er høj datahastighed ikke nødvendigvis vigtig. Lang rækkevidde og lavt strømforbrug kan være langt mere værdifuldt.

LoRaWAN og landbrugets IoT

LoRaWAN er et eksempel på en teknologi, der kan anvendes til Internet of Things – IoT.

Den er udviklet til kommunikation med små datamængder og lavt strømforbrug over relativt store områder.

Et netværk kan bestå af sensorer, gateways og en serverinfrastruktur, der samler informationen.

I landbruget kan den type system være interessant, fordi store arealer og spredte målepunkter gør kabelføring upraktisk.

Den konkrete rækkevidde afhænger naturligvis af terræn, antenner, placering, frekvens og andre radioforhold.

En antenne på en silo kan se langt

Placeringen af en gateway eller basestation betyder meget.

Radiokommunikation har generelt fordel af, at antennerne placeres frit og højt.

På et landbrug kan høje bygninger, master eller siloer derfor være interessante antennepositioner.

En gateway placeret højt kan have radiomæssig udsigt over et betydeligt område.

Højde kan være mere værd end sendeeffekt Det er fristende at løse et rækkeviddeproblem med flere watt. Men på mange VHF-, UHF- og IoT-systemer kan en bedre antenneplacering gøre en større forskel. Terræn og bygninger kan blokere et signal, uanset hvor optimistisk rækkevidden står angivet i databladet.

Landbrug er et krævende radiomiljø

Ved første øjekast kan en åben mark virke som det perfekte sted for radiokommunikation.

Ofte er forholdene også gode, men et landbrug indeholder samtidig mange potentielle udfordringer.

Der kan være:

bakker og kuperet terræn
store metalbygninger
siloer
maskiner
skovområder
betonbygninger
elektriske motorer og styringer

En radioforbindelse, der fungerer perfekt på én mark, behøver derfor ikke fungere lige så godt på den anden side af en bakke eller inde i en maskinhal.

Metal er både ven og fjende

Landbrugsmaskiner består af store mængder metal.

Det kan være en udfordring for en håndradio inde i førerhuset, fordi karrosseriet påvirker radiosignalet.

Men metallet kan samtidig være en fordel ved en korrekt mobilinstallation.

En ekstern antenne monteret hensigtsmæssigt på køretøjet kan få langt bedre arbejdsbetingelser end en lille antenne inde i kabinen.

Det er samme princip, som gælder for mobilradioer i lastbiler, servicekøretøjer og andre biler.

Radioen inde i traktoren Hvis en håndradio fungerer godt, når føreren står uden for traktoren, men dårligt inde i kabinen, er det ikke nødvendigvis radioens sendeeffekt, der er problemet. Køretøjets konstruktion og antennens placering kan være afgørende.

VHF eller UHF?

Valget af frekvensområde påvirker radiodækningen.

VHF og UHF har forskellige udbredelsesegenskaber, og det optimale valg afhænger af miljøet og det radiosystem, der skal anvendes.

På åbne områder kan VHF i mange tilfælde være attraktivt, mens UHF ofte anvendes i miljøer med bygninger og mere kompleks infrastruktur.

Men der findes ikke en simpel regel om, at det ene altid er bedre end det andet.

Antennehøjde, terræn, bygninger, sendeeffekt, modtagersystem og den konkrete frekvens spiller alle en rolle.

Mobilnettet har også blinde vinkler

PoC, telemetri og cloudbaserede landbrugssystemer er afhængige af datadækning.

På mange landbrugsarealer fungerer mobilnettet godt.

Andre steder kan dækningen være svag eller variere betydeligt mellem forskellige dele af ejendommen.

Det kan få stor betydning, hvis en funktion er designet ud fra en forventning om konstant internetforbindelse.

Trådløs betyder ikke infrastrukturfri Et system kan være trådløst ude på marken og stadig være helt afhængigt af basestationer, gateways, internetforbindelser og servere. Det er vigtigt at skelne mellem direkte radioforbindelser og tjenester, der bruger et eksternt netværk.

Kan maskiner kommunikere direkte med hinanden?

Udviklingen bevæger sig mod stadig større integration mellem maskiner og systemer.

Hvis flere maskiner arbejder på den samme opgave, kan udveksling af position og driftsdata gøre koordineringen mere effektiv.

Det kan eksempelvis være relevant, når en høstmaskine arbejder sammen med transportkøretøjer.

I stedet for at al koordinering nødvendigvis foregår mundtligt, kan digitale systemer hjælpe med at dele information om position, status og arbejdsforløb.

Mennesket forsvinder ikke nødvendigvis fra kommunikationen – men maskinerne får deres eget informationslag ovenpå.

Dronen er også en radiostation

Droner er endnu et eksempel på, hvordan radioteknologi er blevet en del af moderne landbrug.

En drone er afhængig af trådløs kommunikation til blandt andet styring, telemetri og i mange tilfælde overførsel af billeder eller video.

Samtidig anvender den satellitnavigation til positionsbestemmelse.

Afhængigt af udstyr og anvendelse kan droner bruges til at observere marker og indsamle data fra luften.

Dermed bliver radioforbindelsen en forudsætning for et helt nyt perspektiv på landbrugsarealet.

En flyvende samling af radiosystemer En moderne drone kan samtidig anvende en radiolink til styring, en separat data- eller videoforbindelse og GNSS-signaler fra satellitter. Den er et godt eksempel på, hvordan flere radioteknologier arbejder sammen i ét system.

Data alene gør ikke landbruget bedre

Det er let at blive fascineret af sensorer, satellitter og trådløse netværk.

Men data har først værdi, når de kan bruges til noget.

En sensor, der sender tusindvis af målinger, skaber ikke automatisk en bedre beslutning.

Informationen skal være pålidelig, forståelig og knyttet til en konkret handling.

Det samme gælder maskindata.

Teknologien er et værktøj – ikke et mål i sig selv.

Måling eller beslutning? At vide, at jordfugtigheden er faldet, er kun første skridt. Den praktiske værdi opstår, når informationen kan bruges til at afgøre, om der skal vandes, hvor meget der skal vandes, og hvor indsatsen giver mening.

Hvor kommer bæredygtigheden ind?

Radiokommunikation gør ikke i sig selv et landbrug bæredygtigt.

Men trådløse data og præcis positionering kan være værktøjer til bedre ressourceudnyttelse.

Hvis præcis maskinstyring reducerer overlap, kan unødvendigt forbrug mindskes.

Hvis sensorer giver et bedre billede af forholdene på marken, kan beslutninger træffes på et bedre datagrundlag.

Hvis maskiner koordineres bedre, kan ventetid og unødvendig kørsel reduceres.

Effekten afhænger naturligvis af den konkrete anvendelse, men forbindelsen mellem kommunikation, præcision og ressourceeffektivitet er tydelig.

Fra én radiokanal til mange netværk

Landbrugets kommunikationssystemer er blevet langt mere komplekse.

Teknologi	Typisk funktion i landbruget
VHF/UHF-radio	Direkte tale mellem medarbejdere og køretøjer.
PoC/LTE	PTT-kommunikation over mobil- og datanetværk.
GNSS/GPS	Positionering og maskinstyring.
RTK	Meget præcis positionskorrektion til blandt andet automatiske kørespor.
Mobilnet	Telemetri, cloudforbindelse, fjernovervågning og dataoverførsel.
LoRaWAN/IoT	Trådløse sensorer med små datamængder og lavt energiforbrug.
Wi-Fi	Lokal datakommunikation omkring bygninger, værksteder og andre dækkede områder.

Det er derfor ikke længere dækkende at tale om “radioen på gården” som én enkelt teknologi.

Der kan være mange radiosystemer i drift samtidig, hver med sin egen opgave.

Hvad sker der, når forbindelsen forsvinder?

Jo mere landbruget digitaliseres, desto vigtigere bliver spørgsmålet om robusthed.

Hvad sker der, hvis mobilnettet er nede?

Hvad hvis internetforbindelsen forsvinder?

Hvad hvis en GNSS-korrektion ikke er tilgængelig?

Hvad hvis en cloudtjeneste ikke kan kontaktes?

Et godt systemdesign bør ikke kun beskrive, hvordan teknologien fungerer under ideelle forhold. Det bør også tage højde for, hvad der sker, når en del af infrastrukturen ikke er tilgængelig.

Direkte radio har en særlig egenskab To kompatible kommunikationsradioer kan ved simplex-kommunikation tale direkte med hinanden uden internet, mobilmast eller ekstern server. Det giver traditionel radio en anden form for robusthed end netværksbaserede systemer.

Fremtidens mark bliver endnu mere forbundet

Udviklingen peger mod mere automatisering, flere sensorer og mere udveksling af data mellem maskiner og softwaresystemer.

Autonome eller delvist autonome maskiner vil have behov for præcis positionering og pålidelige kommunikationsforbindelser.

Sensorer kan levere stadig mere detaljerede oplysninger om marker, afgrøder, dyr og tekniske installationer.

Maskiner kan rapportere deres egen tilstand, mens arbejdsdata kan behandles næsten samtidig med, at arbejdet udføres.

Bag meget af dette findes radio.

Fra “kan du høre mig?” til digitalt landbrug

Radiokommunikationens rolle i landbruget begyndte med et meget enkelt behov.

To mennesker langt fra hinanden skulle kunne tale sammen.

Det behov eksisterer stadig, og kommunikationsradioen er fortsat et effektivt værktøj til hurtige driftsmeldinger.

Men ovenpå den traditionelle talekommunikation er kommet et helt nyt lag.

Satellitter fortæller traktoren, hvor den befinder sig. RTK kan forbedre præcisionen markant. Sensorer sender målinger fra marken. Maskiner afleverer telemetri. Mobilnet forbinder køretøjer med cloudsystemer, og IoT-netværk kan samle data fra små batteridrevne enheder.

Radioen er blevet usynlig Tidligere var radiokommunikation noget, man tydeligt kunne se: en radio, en mikrofon og en antenne. I moderne landbrug er radioteknologien ofte skjult inde i sensorer, traktorer, droner og styresystemer. Vi lægger mindre mærke til radioen – samtidig med at vi bruger mere af den.

Det handler stadig om at få information fra A til B

Teknologien har ændret sig dramatisk, men grundideen er overraskende stabil.

En medarbejder skal have en besked.

En traktor skal have en positionskorrektion.

En server skal have maskindata.

Et styresystem skal have en sensormåling.

Information skal flyttes fra ét sted til et andet – helst hurtigt, pålideligt og uden et kabel hen over marken.

Det er derfor radiokommunikation har fået en så central rolle i moderne landbrug: Radioen forbinder ikke længere kun mennesker. Den forbinder mennesker, maskiner, sensorer og data – og gør marken til en del af et digitalt netværk.

Kategori: Radiokommunikation i praksis

Metabeskrivelse: Se hvordan radiokommunikation, GPS, RTK, PoC og trådløse sensorer bruges i moderne landbrug til præcisionsdrift, telemetri og bedre ressourceudnyttelse.