Thermografie in der Landwirtschaft: Pflanzenbau und Tierhaltung

In der Landwirtschaft und Präzisionslandwirtschaft spielen wirtschaftliche, ökologische und soziale Faktoren eine zunehmend wichtige Rolle. Ziele sind dabei u. a. die Sicherstellung der Bevölkerungsversorgung, Nachhaltigkeit im Sinne eines ressourcenschonenden und umweltverträglichen Landbaus, Agrobiodiversität sowie Pflanzenschutz. Im Bereich der Tierhaltung stehen sowohl Tier- und Umweltschutz als auch das Tierwohl im Fokus.

InfraTec: Thermografie in der Landwirtschaft | Bildnachweis: © istock / valio84sl-alexia-khruscheva
InfraTec: Thermografie in der Landwirtschaft - Thermogramm eines Feldes
InfraTec: Thermografie in der Landwirtschaft - Thermogramm von Pflanzen
InfraTec: Thermografie in der Landwirtschaft - Tierhaltung
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Mit Hilfe der Thermografie können zielführende Erkenntnisse gewonnen werden, um beispielsweise die biologische Vielfalt von Nutzpflanzen zu fördern und robustere Sorten zu züchten. In der Tierhaltung erlaubt die Thermografie u. a. Rückschlüsse auf die Tiergesundheit.

Seit vielen Jahren hat sich deshalb die Thermografie als Messverfahren in der Landwirtschaft etabliert. Sowohl am Boden als auch aus der Luft liefert sie zuverlässige Daten zur Temperaturverteilung und erlaubt eine Zustandsbetrachtung in Echtzeit. Im Rahmen der Präzisionslandwirtschaft (Precision Farming ) bietet die Thermografie und Agrarforschung die Möglichkeit:

  • Unterschiedliche mikroklimatische Bedingungen zu erfassen

  • Die Ertragsfähigkeit innerhalb eines Feldes zu ermitteln

  • Rückschlüsse auf die Pflanzenentwicklung und -gesundheit zu ziehen

  • Die Lagerung von Saatgut und Ernteprodukten zu überwachen

In der Viehwirtschaft kommen ebenfalls Wärmebildkameras zum Einsatz. Die industrielle Tierzucht nutzt diese Messmethode, um beispielsweise frühzeitig Krankheiten zu erkennen oder generelle Informationen über den gesundheitlichen Zustand der Tiere zu erhalten.

 All dies geschieht berührungslos und ohne Beeinflussung der Pflanzen und Tiere.

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InfraTec Deutschland
InfraTec GmbH Infrarotsensorik und MesstechnikGostritzer Straße 61 - 6301217 DresdenDEUTSCHLAND

Wärmebildkameras für die Pflanzenforschung

Der Anbau von Kulturen wie Getreide, Rüben oder anderen Nutzpflanzen wird immer herausfordernder. Umweltbedingungen wie extreme Hitze, Trockenheit oder andauernde Niederschläge wirken sich auf die Gesundheit und das Wachstum der Pflanzen aus.  Aus diesem Grund ist es das Ziel einiger Forschungsprojekte, resistentere und robustere Sorten zu entwickeln.

InfraTec: Thermografie in der Landwirtschaft - Thermogramm von Pflanzen
Abb. 1: Thermografische Aufnahme der Blatttemperatur

Zum Einsatz kommen dabei u. a. Wärmebildkameras. Stehen Pflanzen beispielsweise unter Trockenstress, ändert sich deren Temperatur im Vergleich zum Normalzustand. Somit ist es möglich, mit Hilfe der Thermografie, die exakten Oberflächentemperaturen auf dem Blatt und deren Verteilung zu messen. Entscheidend ist dabei die Transpiration, also die Verdunstung des Wassers über die Blattoberfläche.

Alle Prozesse im Inneren der Pflanze produzieren Wärme. Diese wird bei der Transpiration des Wassers aufgenommen und über die Blattoberfläche abgegeben. Ist zu wenig Wasser vorhanden, kann diese Wärme nicht optimal abgebaut werden und die Temperatur der Pflanze steigt. Selbst kleinste Temperaturveränderungen können dann mit Wärmebildkameras von InfraTec durch die hohe thermische Auflösung von bis zu 20 mK erfasst werden. Weiterhin verfügen die Kameras über verschiedene, lichtstarke Wechselobjektive. So gelingt die Anpassung an nahezu jede Objektgröße und -distanz problemlos, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Die daraus resultierenden Forschungsergebnisse liefern Erkenntnisse darüber, wie anpassungsfähig und robust eine Pflanzensorte ist und welche Sorten weiterhin gezüchtet werden. Die KWS SAAT SE & Co. KGaA nutzt zu diesem Zweck eine Wärmebildkamera von InfraTec.

InfraTec: Thermografie in der Landwirtschaft - Pflanzenforschung | Bildnachweis: ©  KWS Saat SE & Co. KGaA
Abb. 2: Messaufbau zur Ermittlung der Blatttemperatur mit Wärmebildkamera und Monitor. (Bild: KWS SAAT SE & Co. KGaA )

Thermografie in der Präzisionslandwirtschaft

Auch bei der Pflanzenzustandsanalyse, beim sogenannten Precision Farming, spielt die Transpiration der Pflanzen eine entscheidende Rolle. Wie in der Pflanzenforschung wird auch hier die Blatttemperatur gemessen, um Informationen über den Wasserhaushalt der Pflanzen zu erhalten. Allerdings mit dem Ziel der Wachstumskontrolle und -optimierung sowie einer bedarfsgerechten Bewässerungsplanung. Von Vorteil ist hier das große Detektorformat der Thermografiesysteme von InfraTec mit (1.024 x 768) IR-Pixeln bzw. die innovative MicroScan-Technologie, welche Aufnahmen mit (2.048 x 1.536) IR-Pixeln und dadurch großflächige Beobachtungen ermöglicht.

Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Erkennung von Pflanzenkrankheiten und Schädlingsbefall. Die Transpiration einer Pflanze hängt nicht nur von äußeren Bedingungen wie Wind, Temperatur und Luftfeuchte ab, sondern auch von den pflanzenspezifischen Oberflächeneigenschaften. Ist das Blatt durch Schädlingsbefall oder eine Pflanzenkrankheit beeinträchtigt, verändert sich das Transpirationsverhalten. Dies wiederum wird durch die Veränderung der Blatttemperatur deutlich und mit Hilfe einer Wärmebildkamera messbar. InfraTec-Kameras erfassen auch hier geringste Temperaturunterschiede. Im Ergebnis kann sofort auf den Befall oder die Krankheit reagiert und entsprechende Analysen sowie der Einsatz von Pflanzenschutzmitteln organisiert werden.

InfraTec: Thermografie in der Landwirtschaft - Thermogramm eines Feldes
Abb. 3: Die Blatttemperatur gibt Aufschluss über den Wasserhaushalt und Gesundheitszustand von Pflanzen

Qualitätssicherung bei der Kartoffellagerung

Aufgrund ihrer Eigenschaften stellen Kartoffeln sehr hohe Anforderungen an eine möglichst verlustfreie Lagerung. Ihr sehr hoher Wassergehalt macht die Erdknolle für Schimmelpilze und Fäulnis besonders anfällig. Zusätzlich muss die Lagertemperatur für Kartoffeln konstant gehalten werden. Ist die Temperatur zu niedrig, wird die Kartoffelstärke in Zucker umgewandelt; ist die Temperatur zu hoch, verdunstet zu viel Wasser und die Kartoffeln werden runzelig und beginnen zu keimen.

Für eine optimale Lagertemperatur ist eine exakte Prozesssteuerung notwendig. Dies gelingt u. a. mit Hilfe der Thermografie. Denn Wärmebildkameras ermöglichen die großflächige Überwachung des Lagers und erkennen dank der hohen Messgenauigkeit geringste Temperaturveränderungen. Der Vorteil einer Wärmebildkamera gegenüber Temperatur-Messfühlern (Sensoren) liegt darin, dass durch eine geometrische Auflösung von bis zu 3.1 MegaPixeln Temperaturen deutliche detaillierter und effizienter gemessen werden können als bei einer punktuellen Messung. Kameras geben somit ein Gesamtbild über die lokalen Unterschiede der Temperaturverläufe an der Oberfläche des Lagerguts. Somit ermöglichen die gewonnenen Daten eine Prozessoptimierung und die optimale Klimatisierung.

Tierschutz: Thermografie zum Schutz vor Unfällen mit Landwirtschaftsmaschinen

Jedes Jahr fallen den Land- und Erntemaschinen zahlreiche Wildtiere zum Opfer. Viele Landwirte greifen bereits auf Wärmebildkameras in Kombination mit Drohnen zurück, um zum einen die Tiere zu schützen und zum anderen Schäden an den Maschinen oder gar eine Kontaminierung des Ernteguts zu verhindern. Mit Hilfe der großen Detektorformate der Thermografiesysteme von InfraTec sowie der thermischen Empfindlichkeit von bis zu 20 mK lassen sich Wildunfälle zuverlässig vermeiden.  Wärmebildkameras von InfraTec spüren die Tiere am Boden auf und übermitteln die Bilder in Echtzeit auf das Ausgabegerät. Sofort können entsprechende Verlegungsmaßnahmen eingeleitet werden.

InfraTec: Thermografie in der Landwirtschaft - Reh im Gras | Bildnachweis: © istock / tereza_hanoldova
InfraTec: Thermografie in der Landwirtschaft - Reh im Gras

Tierhaltung: Für das Wohl der Tiere

Wärmebildkameras erlauben die sehr genaue Messung der Körpertemperatur von Tieren. Vor allem im Bereich der Tierzucht geht es um die Überwachung des Gesundheitszustandes. Kleinste Veränderungen der Körpertemperatur können ein Hinweis auf entstehende Krankheiten sein und ermöglichen ein sofortiges Eingreifen.

InfraTec: Thermografie in der Landwirtschaft - Tierhaltung
Abb. 4: Das „blaue“ Bein weist eine schlechte Durchblutung auf und deutet auf eine Erkrankung hin.

Online-Events on demand: Thermografie in der Landwirtschaft

Event On Demand / Veranstaltungssprache: Englisch

Unlimited Flexibility in Thermal Imaging with Zoom

  • Motorisierte Zoomobjektive im Allgemeinen

  • Besonderheiten radiometrischer Zoomobjektive

  • Spezifische Vorteile motorisierter Zoomkameras

  • Anwendungsbereiche für Infrarot-Zoomkameras im Detailil

Link zur Aufzeichnung

Unlimited Flexibility in Thermal Imaging with Zoom (Sprache: Englisch)
Event On Demand / Veranstaltungssprache: Englisch

Flow Analysis Using Thermal Imaging

  • Allgemeine Informationen zur Infrarot-Thermografie und Vorstellung verschiedener Infrarotkameratechniken

  • Vorstellung verschiedener Strömungsarten und deren Messung mit Thermografie

  • Demonstration verschiedener Anwendungsmöglichkeiten, z. B.: Aerodynamikoptimierung, Wärmemanagementindustrie, Umweltforschung, geologische Forschung

  • Fachvortrag: “A Non-Intrusive Particle Temperature Extraction Methodology Using Infrared and Visible-Image Sequences for High-Temperature Particle Plumes”, Jesus D. Ortega, PhD, MSME, MBA / Anderson School of Business and School of Engineering, The University of New Mexico, USA

Link zur Aufzeichnung

InfraTec Pressemitteilung Online Event Flow Analysis
Event On Demand / Veranstaltungssprache: Englisch

High-Resol­u­tion Aerial Ther­mo­graphy

  • Flugthermografie: Definition, Vorteile, Arten, Verbreitung und Zukunft

  • Anwendungen der Thermografie in der luftgestützten Fernerkundung

  • Herausforderungen der Luftthermografie und technische Anforderungen an ein IR-Kamerasystem

  • Ergänzender Fachvortrag „Der IGI EcoMapper – hochpräzise Luftvermessung in fünf Spektralbändern“ von Dr. rer. nat. Jens Kremer, Manager F&E, IGI mbH, Deutschland

Link zur Aufzeichnung

InfraTec-Webinar: High-Resolution Aerial Thermography
Event on demand / Veranstaltungssprache: Deutsch

Einsatz­mög­lich­keiten der Ther­mo­grafie bei Wind­ener­gie­an­lagen

  • Überwachung von Windkraftanlagen durch (passive) Thermografie

  • Prinzip und Methoden der aktiven Thermografie und Beispiele

  • Ergänzende Fachvorträge:

    • „Thermographie zur Inspektion von Rotorblättern“, Dipl.-Phys. Peter Meinlschmidt, Fraunhofer WKI Braunschweig

    • „Thermografische Strömungsvisualisierung an Windenergieanlagen“, Dipl.-Ing. Felix Oehme, Universität Bremen/BIMAQ

Aufzeichnung anfragen

InfraTec-Webinar: Applications for Thermal Imaging on Wind Power Systems - Bildnachweis: © visdia / Fotolia
Event on Demand / Veranstaltungssprache: Englisch

Applic­a­tions for Thermal Imaging on Wind Power Systems

  • General information about infrared thermography and presentation of different infrared camera techniques

  • Monitoring wind turbine power plants by (passive) thermography

  • Principle & methods of active thermography and examples

  • Technical Lecture “Inspection of Wind Turbine Blades with Ground-based Passive Thermography”, Michael Stamm, Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM)

Request Recording

Application for Thermal Imaging on Wind Power Systems
Event On Demand / Veranstaltungssprache: Englisch

Unlimited Flexibility in Thermal Imaging with Zoom

  • Motorisierte Zoomobjektive im Allgemeinen

  • Besonderheiten radiometrischer Zoomobjektive

  • Spezifische Vorteile motorisierter Zoomkameras

  • Anwendungsbereiche für Infrarot-Zoomkameras im Detailil

Link zur Aufzeichnung

Unlimited Flexibility in Thermal Imaging with Zoom (Sprache: Englisch)

Vorteile der Thermografie in der Landwirtschaft

InfraTec Newsletter - MicroScan-Funktion der Kameraserie ImageIR

Micro­Scan

Geometrische Auflösung vervierfachen

Durch Einsatz eines schnell rotierenden MicroScan-Rades kann die genutzte Pixelanzahl gegenüber der nativen Pixelzahl des FPA-Detektors vervierfacht und so die Bildqualität deutlich verbessert werden.

Schutzgehäuse für Thermografiekameras

Schutzgehäuse aus Leichtmetall

Sicher auch in anspruchsvollen Umgebungen

Allwettertaugliche und robuste Metallgehäuse schützen die InfraTec-Thermografiekameras vor hoher Beanspruchung. Sie ermöglichen den Einsatz in rauer Umgebung, bei Staub, Spritzwasser und Explosionsgefahr.

Thermografie-Kameraserie ImageIR® mit neuer 10 GigE-Schnittstelle

10 GigE-Schnitt­stelle

Extrem schnelle Datenübertragung

Hochauflösende Detektoren und hohe Bildraten erzeugen große Datenmengen. Mit der 10 Gigabit Ethernet-Schnittstelle lassen sich diese Daten schnell, verlustfrei und zuverlässig übertragen.

InfraTec Glossar - ImageIR® mobile kabellose Kamerafernsteuerung

Kame­rafern­steue­rung

Kabellos messen - Unabhängig und bequem

Die Funktionen der stationären Kamerasysteme können über das integrierte Webinterface per Smartphone oder Software sowie über ein zusätzliches, am Gehäuse befestigtes Tablet gesteuert werden.

InfraTec Glossar - Rotierendes Filter- und Blendenrad

Sepa­rates Filter- & Blen­denrad

Messung hoher Temperaturen & spektraler Bereiche

Bis zu zwei mit Filtern und Blenden bestückbare und frei kombinierbare Räder erlauben die Anpassung der Kameraempfindlichkeit an die spezifischen Anforderungen anspruchsvoller Messaufgaben.

ImageIR Filterradwechsel

Multispektralfeature

Das Multispektralfeature ermöglicht es, Sequenzen mit kontinuierlich wechselnden Spektralfiltern aufzunehmen. Die Bildaufnahme erfolgt dabei synchron zu einem mit den Filtern bestückten schnellen Filterrad. Je nach Ausführung kann zwischen bis zu sieben Filtern gewechselt werden. Dadurch kann die Multispektral-Messung des Kamerasystems auf die spektralen Eigenschaften der jeweiligen Messobjekte optimiert werden, sollten die voreingestellten Bereiche ungeeignet sein. Die Integrationszeiten können innerhalb der für den Filter kalibrierten Grenzen angepasst werden.

InfraTec Glossar Motorfokus

Motor­fokus für ImageIR®-Op­tiken

Fernsteuerbare Fokussierung des Wärmebildes

Wechselbare Standard-Optiken der ImageIR®-Serie können mit einer Motorfokuseinheit ausgestattet werden. Über die Bediensoftware wird so eine präzise, fernsteuerbare und schnelle Fokussierung möglich.

InfraTec Service Kalibrierstand

Auto Calibration

Die Option Auto Calibration erweitert die Funktion „HighSense“ um eine automatische, dynamische Anpassung der Integrationszeit, um durchgehend die beste Temperaturmessgenauigkeit und ein optimales Signal-Rausch-Verhältnis zu ermöglichen. Die Aussteuerung eines Detektors („Wellfill“) ist üblicherweise in bestimmten Bereichen des Dynamikumfangs optimal. Befindet sich das Signal des Messobjekts außerhalb dieser bzw. vom Anwender vorgegebener Grenzen, wird die Integrationszeit nachgeregelt.

InfraTec Thermografie - Funktion EverSharp

EverS­harp-Funk­tion

Scharfe Abbildung aller Objekte im Bild

Mit der innovativen EverSharp-Funktion wird die Qualität der Aufnahmen vollkommen unabhängig von der Tiefenschärfe der verwendeten Optik oder dem Abstand der Messobjekte zur Kamera.

InfraTec Objektive - Hochwertige Volloptiken

Hochwertige Infrarot-Optiken

Präzise Optiken für vielfältige Anforderungen

Egal, ob Messung im kleinsten Detail oder Überwachung auf große Entfernung: Für thermografische Untersuchungen aller Art stellt InfraTec hochwertige lichtstarke Präzisionsoptiken zur Verfügung.

Case Studies in Agriculture

Wärmebildkameras für die Landwirtschaft

Wärmebildkamera TarisIR mini von InfraTec
Kompaktkameras

TarisIR® mini 600

Bildformat(640 x 480) IR-Pixel
DetektortypUngekühltes Mikrobolometer Focal Plane Array

Wärmebildkamera ImageIR 6300 von InfraTec
Systemkameras

ImageIR® 6300

Bildformat(640 x 512) IR-Pixel
DetektortypxBn

Wärmebildkamera von InfraTec
High-End-Thermografiesysteme

ImageIR® 9500

Bildformat(2.560 x 1.440) IR-Pixel
DetektortypMCT

Wärmebildkamera von InfraTec
High-End-Thermografiesysteme

ImageIR® 8300 hp

Bildformat(1.280 x 1.024) IR-Pixel
DetektortypMCT oder InSb

Wärmebildkamera von InfraTec
High-End-Thermografiesysteme

ImageIR® 8300

Bildformat(640 x 512) IR-Pixel
DetektortypMCT oder InSb

Wärmebildkamera von InfraTec
Zoom-Wärmebildkameras

ImageIR® 6300 Z

Bildformat(640 x 512) IR-Pixel
DetektortypXBn

Wärmebildkamera von InfraTec
Systemkameras

VarioCAM® HDx head S

Bildformat(640 x 480) IR-Pixel
DetektortypUngekühltes Mikrobolometer Focal Plane Array

Wärmebildkamera von InfraTec
Systemkameras

VarioCAM® HDx head 600

Bildformat(640 x 480) IR-Pixel
DetektortypUngekühltes Mikrobolometer Focal Plane Array

Wärmebildkamera von InfraTec
Systemkameras

VarioCAM® HD head 800

Bildformat(1.024 x 768) IR-Pixel
DetektortypUngekühltes Mikrobolometer Focal Plane Array

Asso­ci­ated Indus­tries & Applic­a­tions

Thermografie Bio- und Geostudien
Bio- und Geostu­dien

Finden Sie kleinste Temperaturabweichungen in Landschaften, Biotopen und im Labor mit einer Wärmebildkamera höchster Messpräzision.

Tiermedizin
Medizin

Diagnostizieren Sie mit den Thermografie-Messwerten einer Wärmebildkamera vielfältige Krankheitsbilder effizient und mit hoher Sicherheit.

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