Woods Up - der digitale Baumsitter

Woods Up - der digitale Baumsitter

Woods Up misst die Bodenfeuchtigkeit in Waldflächen, die neu bepflanzt werden müssen. Dadurch kann ermittelt werden, wann und wo die Fläche zu trocken ist und bewässert werden muss.

Durch den Klimawandel hat auch Deutschland mit höheren Temperaturen und vor allem auch trockeneren Sommern und Frühjahren zu kämpfen. Vor allem die Wälder leiden darunter. Aufgrund der Trockenheit können die Bäume kein Harz mehr produzieren und sich somit auch nicht mehr vor Schädlingen, wie dem Borkenkäfer, schützen. Dabei sind Schädlinge nur eines der Probleme, warum die Wälder sterben.
Entstandene Kahlflächen müssen wieder bepflanzt werden. Meistens werden hierfür junge Bäume in die Fläche gepflanzt, die davor in Baumschulen bis zu fünf Jahre hochgezogen wurden. Die Pflanzung findet entweder im Spätherbst oder im Frühjahr statt.
Sobald die Jungbäume eingepflanzt sind, sind sie in den ersten drei bis vier Jahren auf eine ausreichende Wasserversorgung angewiesen.
Ist es zu trocken, gehen die Bäume ein und die Fläche muss wieder bepflanzt werden.
Seit etwa einem Jahr gibt es daher in Baden-Württemberg und Bayern Förderungen für das Bewässern solcher Verjüngungsflächen.
Die Entscheidung, ob die Fläche bewässert werden soll, liegt bei dem zuständigen Förster. Stand heute basiert diese Entscheidung auf Erfahrungswerten und Einschätzungen des Försters.
Der Förster muss dafür zur entsprechenden Fläche fahren und den Boden händisch auf Trockenheit überprüfen.
Mit Woods Up kann der Förster seine Fläche von Anfang an betreuen. Durch die App kann die Fläche eingezeichnet und die Pflanzung vollständig geplant werden. Über die Anwendung kann der Förster die Sensoren für seine Fläche bestellen. Diese werden in die Fläche eingebaut, ohne dass zusätzlicher Arbeitsaufwand für den Förster entsteht.
Sind die Sensoren in der Fläche, kann der Förster über die App die aktuellen Feuchtigkeitswerte verfolgen. Außerdem wird er bei zu großer Trockenheit gewarnt und kann gleich darauf reagieren.
Dadurch, dass die Sensoren an verschiedenen Hotspots in der Fläche verteilt sind, können sie auch Aussagen darüber treffen, ob nur ein Teil der Fläche bewässert werden muss.
Woods Up sagt dem Förster somit nicht nur wann die Fläche bewässert werden soll, sondern sorgt auch für einen effizienteren Umgang mit der Ressource Wasser.

Usecase

Der Nutzer muss sich einloggen, da über seine ID Informationen zu seiner Person gespeichert sind und dementsprechend Daten zu seinem Revier freigegeben werden.

Der Nutzer landet auf einer Kartenansicht und kann sich orientieren.

Je größer er die Karte skaliert, desto mehr Informationen werden ihm angezeigt.
Die Distrikte (z.B. Enderbach) sind interaktiv und helfen dem Nutzer beim navigieren zur gesuchten Bestandsfläche.

Die angelegten Bestandsflächen sind ebenfalls interaktiv und er kann sich deren Eigenschaften ansehen.
Über das “+” kann er eine neue Bestandsfläche anlegen.

Er läuft die Grenzen der Fläche ab, um die Fläche einzuzeichnen.
Die Größe der Fläche wird ihm angezeigt und er kann die Begrenzungen anpassen, bevor er zum nächsten Schritt navigiert.

Er legt die Richtung fest, in die die Pflanzreihen am Ende ausgerichtet werden.
Hierbei sind Waldwege und Höhenschichtlinien entscheidende Faktoren für seine Entscheidung.

Ihm wird eine Karte zur Verfügung gestellt, die ihm die Bodenarten anzeigt.
Er muss nur die Baumarten eingeben und es wird automatisch geprüft, ob die Baumart auf einem der vorkommenden Böden geeignet ist.
Die Hainbuche hat einen grünen Bereich, daher fügt der Nutzer die Baumart hinzu. 
Diesen Schritt wiederholt er, bis er genügend Baumarten gewählt hat.
Die Mischung von Baumarten wird heutzutage erwartet, da dadurch Flächen klimaresistenter sind.

Der Förster speichert die neue Fläche ab.
Nachdem der Förster die Planung abgeschlossen und die Sensoren bestellt hat, setzt Woods Up diese in die Fläche ein.
Sind die Sensoren installiert, bekommt der Nutzer die Werte auf sein Device.

Der Nutzer öffnet die App, überprüft die Daten und sieht, dass ein bestimmter Bereich in der Fläche zu trocken wurde.

Über die Detailansicht sieht der Nutzer nähere Informationen zu den einzelnen Sensoren.
Im Diagramm sieht er unter Anderem die bisherigen Sensordaten und kann diese mit den Wetterdaten und dem Protokoll vergleichen.

Durch Woods Up, den digitalen Baumsitter, kann der Förster die Bewässerung präzise und rechtzeitig planen und so seine Jungbäume vor dem Vertrocknen oder Überbewässern schützen.

Technisches Konzept

LoRaWAN
Für die Datenübertragung nutzen wir das frei verfügbare LoRaWAN (Long Range Wide Area Network). Es ist ideal, um energiesparend Daten über lange Strecken zu senden. Im ländlichen Gebiet kann es eine Reichweite von 10-15km erreichen.

Kapazitive Bodenfeuchtesensor
Der Sensor ist mit drei Nadeln fest und möglichst luftdicht im Boden eingesetzt. Über ein Kabel ist der Sensor mit dem LoRa Modul verbunden.

LoRa Modul
Der Boden schwächt die Übertragung enorm und das Modul müsste mehr Energie aufwenden um die Sensordaten aus dem Boden herausschicken zu können. Aus diesem Grund wird das Modul über der Erde auf dem Feld befestigt. Die Bodenfeuchtedaten werden wöchentlich an das nächstgelegene Gateway gesendet.

Gateway
Das Gateway sendet die empfangenen Daten über LTE/LAN weiter an den Netzwerkserver bzw. die Woods Up Cloud.

Netzwerkserver
Informationen wie Devices, Sensordaten und auch die Wetterdaten aus der Open Weather Map werden hier verwaltet. Sobald die Wetterlage für die Jungbäume kritisch wird oder die Sensoren einen zu geringen Wassergehalt im Boden messen, werden nicht mehr defaultmäßig wöchentliche Daten geschickt sondern täglich.

Device
Mit einem Tablet kann der Nutzer über die Woods Up Anwendung jederzeit auf die Daten zugreifen.