eJournals - Institut für Agrartechnik

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A DGPS-Based Safety System for Agricultural Machinery
(2000) Klee, Ulrich; Hofmann, Lutz
When DGPS technology for the localization and navigation of vehicles became available, investigations were initiated at the Institute of Agri- cultural Engineering and Land Improvement of the Martin-Luther Uni- versity Halle-Wittenberg in order to extend automatic tractor steering which had been developed as of the beginning of the nineties to comprise safety-relevant tasks. The goal of the first development step is the timely recognition of given field boundaries, natural obstacles, and freely chosen blocked areas, which are noticed in time during the field ride due to the combination of automatic steering with a Differential Global Positioning System (DGPS) and can warn the driver by triggering optical and/or acoustic signals before a critical position is reached. The intended hard- and software-based connection of these two different technical systems in a „safety system for agricultural machinery“, which has a modular design and works independently of the driver, is to make a contribution towards improved ergonomic process design and to create the necessary prerequisites for greater process security.
A Dual Sensor for Simultaneous Investigation of Soil Cone Index and Moisture Content
(2003) Sun, Yurui; Schulze Lammers, Peter; Damerow, Lutz
A dual sensor combining dielectric and mechanic principles was developed. The geometric structure of this sensor has been designed according to the ASAE- standard for penetrometer cones, and the sensor can provide a pair of output signals when inserted into soil. By analyzing both signals, one can determine the correlation among cone index, soil bulk density, and moisture content. Some preliminary experiments were performed in a laboratory environment, and the sensor will be ready for use in the field in the near future.
Abdrift des Pflanzenschutzmittelaustrags auf Nichtzielflächen - Modellierung und Berechnung
(2004) Bachmaier, Martin; Kohlschütter, Niels
Anhand der Abdrifteckwerte für Einfachanwendungen beim Ackerbau der Biologischen Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft (BBA)wird die Verteilung des Pflanzenschutzmittels aus der Flachstrahldüse einer Spritze durch eine abgeschnittene Cauchy-Verteilung modelliert, nämlich durch ein auf einem Kreissektor gleich verteiltes Spritzen bis zu 90° in Hauptwindrichtung und bis zu einem kleineren Winkel gegen die Hauptwindrichtung. Unter der idealisierten Annahme, dass die Düsen am Spritzgestänge ein Kontinuum bilden, woraus ein gleichmäßiges Spritzbild resultiert, wird dann die insgesamt in Hauptwindrichtung abgedriftete Menge an Pflanzenschutzmitteln (PSM) berechnet. Anschließend wird die Abdrift auf bestimmte Nichtzielflächen, z.B. benachbarte ökologisch bewirtschaftete Flächen, ermittelt. Die Berechnungen sind im DOS-Programm Abtrift.exe und im Windows-Programm QuickTrift implementiert. Sie stehen im Internet unter www.QuickTrift.de bzw. Abstract 2004_4.docx zur Verfügung. Am Ende wird noch ein kurzer Ausblick über die An-wendung dieser Berechnungen in Bezug auf ökologisch bewirtschaftete Flächen geboten.
Abgas- und Leistungsverhalten biogasbetriebener BHKW an Praxisanlagen
(2006) Aschmann, Volker; Kissel, Rainer; Gronauer, Andreas
Die in diesem Projekt durchgeführten Untersuchungen ergeben einen repräsentativen ?oeberblick über das Emissonsverhalten und die Leistungsfähigkeit von biogasbetriebenen BHKW verschiedener Leistungsklassen bei unterschiedlichen Wartungszuständen. Hierzu wurden die Energie- und Stoffströme (In- und Outputströme) an 10 Biogas-BHKW (5 Gas- und 5 Zündstrahl-BHKW) in den Leistungsklassen von 30 kWel. bis 340 kWel. über einen Zeitraum von etwa einem Jahr gemessen. Bei allen Anlagen wurde ein durchschnittlicher Methangehalt von etwa 50 % CH4 ermittelt. Die Abgasrichtwerte der TA-Luft für Kohlenmonoxid- und Formaldehydkonzentrationen konnten mit Ausnahme des 30 kWel. (CO) und des 80 kWel. (Formaldehyd) bei allen BHKW eingehalten werden. Die NOx-Richtwerte im Abgas konnten nur bei den BHKW sicher eingehalten werden, bei denen eine Wartung und Einstellung bei gleichzeitiger Kontrolle der Abgaswerte er-folgte. Eine Einstellung des BHKW nach Leistungskriterien hatte zum Teil erhebliche Grenzwertüberschreitungen zur Folge. Bei allen untersuchten BHKW wurde eine Abnahme des elektrischen Wirkungsgrades über die Zeit festgestellt.
Abgasemissionen biogasbetriebener Blockheizkraftwerke
(2002) Schlattmann, Markus; Effenberger, Mathias; Gronauer, Andreas
Zur Ermittlung des tatsächlichen Emissionsaufkommens von landwirtschaftlichen Biogas-BHKW wurden die Abgasemissionen ausgewählter Praxisanlagen mit Zündstrahlmotoren über einen längeren Zeitraum untersucht. Die Emissionsgrenzwerte der TA Luft konnten dabei von keinem gemessenen Aggregat vollständig eingehalten werden. Diese Grenzwerte für Anlagen mit einer Feuerungswärmeleistung von insgesamt 1 MW oder mehr können nach dem Ermessen der Genehmigungsbehörde auch bei baurechtlichen Genehmigungsverfahren kleinerer Anlagen, wie sie in der landwirtschaftlichen Biogaspraxis verbreitet sind, angewandt wer-den. Für diese sind gegebenenfalls praxisorientiertere Emissionsbegrenzungen, wie beispielsweise vom Bayerischen Landesamt für Umwelt-schutz empfohlen, einhaltbar. Optimierte Motoreinstellungen und regel-mäßige Wartungsarbeiten könnten das Emissionspotenzial erheblich senken.
Absenkung des Messgastaupunktes - Konzentrationsänderungen und Auswaschung von Schadgasen und Geruchsstoffen
(2001) Boeker, Peter
Zur Konditionierung von feuchten Messgasströmen werden Messgaskühler eingesetzt. In ihnen wird der Taupunkt auf ein niedrigeres Niveau abgesenkt. Mit dieser Absenkung ist eine Kondensation der überschüssigen Wassermenge verbunden. Zwei daraus resultierende Effekte beeinflussen die Konzentration von Schadgasen und Geruchsstoffen. Durch die Kondensation eines Teils der Feuchte verringert sich der Gesamtgasstrom. Daher steigen die Konzentrationen der anderen Gaskomponenten an. Bei wasserlöslichen Komponenten tritt allerdings zusätzlich eine Auswaschung durch Absorption im Kondensat auf. Die Konzentration dieser Komponenten verringert sich. Beide Effekte werden vom Grad der Taupunktsenkung und von der Temperatur im Kühler beeinflußt. Bei tiefen Temperaturen steigt die Gaslöslichkeit und die kondensierende Wassermenge an. Daher treten hier die größten Auswaschungen auf. Bei Geruchsstoffen muß der Effekt der Auswaschung besonders berücksichtigt werden. Um durch die Riechschleimhaut zu den Rezeptoren zu gelangen, müssen Geruchsstoffe wasserlöslich sein. Je nach Größe der Wasserlöslichkeit ergeben sich unterschiedliche Konzentrationsverschiebungen. Der resultierende Geruchseindruck kann sich durch die Veränderung der relativen Zusammensetzung daher stark ändern. Die alternative Verdünnung des Messgases mit trockener Luft zur Senkung des Taupunktes resultiert in erheblichen Konzentrationsverringerungen. Im Beitrag werden die grundlegenden Vorgänge und Methoden zur Berechnung der Effekte vorgestellt.
Adaptability of milking clusters to different udder formations in different milking systems
(2006) Rose, Sandra; Brunsch, Reiner; Schröter, Knut; Huschke, Wolfram; Klimetschek, Hans-Jörg
One important reason for udder damage may be the milk- ing equipment, especially wrong positioning of the milk- ing unit, leading to the teats being pulled by different forces. For this reason the German Agricultural Society has developed a test machine, making it possible to meas- ure four forces at the teats. To examine the influence of the resulting forces caused by different udder formations and differences between the milking systems, two udder formations were tested using different makes of automatic milking systems (AMS) and conventional milking systems (CMS). Wrong positioning of teat cups was ascertained in both systems. In CMS this was influenced mainly by the type of milking parlour and the type of support arms, and in AMS mainly by single tube guiding.
Adaptive Parameteroptimierung unscharfer Regler mittels Genetischer Algorithmen zur Klimatisierung von Kartoffellagern
(1995) Gottschalk, Klaus
Für Kartoffellagerhäuser, die nicht über Einrichtungen zur Kühlung, Beheizung und Befeuchtung der Zuluft verfügen, ist die Klimatisierung der Kartoffelschüttung vom Außenklima abhängig. Um einen Klimatisierungsalgorithmus zu entwickeln, zu erproben und optimieren zu können, wurde ein mathematisch-physikalisches Modell der Wärme- und Stoffübergänge der Kartoffelschüttung entwickelt und in den Regelkreis eingebunden. Die Bedingungen für eine angepasste Belüftung sind in den Regler mittels der Methoden der unscharfen Logik (Fuzzy-Logik) implementiert. Die Anwendung Genetischer Algorithmen ermöglicht eine Parameteradaption des unscharfen Reglers gemäß unterschiedlicher Bewertungskriterien, um ein möglichst optimales Lagerklima zu erhalten mit dem Ziel, die Kartoffelqualität zu sichern sowie Energieverbrauch und Kosten zu senken. Deskriptoren: Kartoffellagerung, Modellierung, Klimaautomatisierung, unscharfe Regelung, Fuzzy-Regler, Genetische Algorithmen
An Ammonia-Controlled Ventilation System for Fattening Pigs
(2001) Grotz, Walter; Rathmer, Barbara; Gronauer, Andreas; Schön, Hans
In farm animal housing, a good stall climate is the prerequisite for ani- mals and humans in the stall to stay healthy. Taking this into account, the legislator has set maximum limits for certain gaseous pollutants such as ammonia (NH3 ) in the calf- and pig husbandry decrees. At the Bavarian Research Center for Agricultural Engineering, an ammonia-controlled ventilation system with NH3 as an additional regulation variable besides the temperature was developed in cooperation with ventilation compa- nies and successfully tested in a stall for fattening pigs. Low-cost NH3 sensors, which were tested during the project at a gas dilution station in the laboratory and in practical trials in the stall, currently do not yet seem suitable for long-term, reliable use in an ammonia-controlled ven- tilation system.
Analyse der mechanischen Belastbarkeit von Äpfeln mit Hilfe eines Taktiken Sensors
(1997) Herold, Bernd; Siering, Gundolf; Geyer, Martin
Mit Hilfe eines neuartigen taktilen Foliensensors (Meßbereich 0,35 MPa) wurde die Druckbelastungsverteilung auf der Kontaktfläche bei der quasistatischen Kompression von ûpfeln durch eine Stahlplatte gemessen. Die Meßdaten entsprechen qualitativ der Hertzsehen Theorie und zeigen darüber hinaus das Auftreten von Bruchversagen des Fruchtmaterials an. Für die Sorte "Boskoop" wurden Aussagen zur Bruchschwelle abgeleitet. Das Meßverfahren mit dem taktilen Foliensensor bietet neue Möglichkeiten für die Prüfung theoretischer Modelle sowie auch für praktische Untersuchungen des Beschädigungsverhaltens empfindlicher gartenbaulicher Produkte. Der Einsatz des Sensors ist unter praxisnahen Bedingungen, beispielsweise in Verpackungen und bei Verpackungsprozessen sowie auch für ergonomische und ftir andere landtechnische Anwendungen denkbar.
Analyse und Bewertung landwirtschaftlicher Treibhausgas-Emissionen in Deutschland
(2006) Wegener, Jens; Lücke, Wolfgang; Heinzemann, Jörg
Der Zielbeitrag Deutschlands im Rahmen der im Kioto-Protokoll eingegangenen Verpflichtung zur Reduktion von Treibhausgasen (THG) im Zeitraum von 1990 bis 2012 beträgt 21 %. Bis 2004 sind die Emissionen um 17,5 % verringert worden. Je nachdem welche Datenbasis zu Grunde gelegt wird, hat die Landwirtschaft im Zeitraum von 1990 bis 2004 ihre THG-Emissionen um insgesamt 16,4-18,5 % verringert. Diese Entwicklung ist vorwiegend auf strukturelle ûnderungen zurückzuführen. In allen Sek-toren wie auch dem der Landwirtschaft sind bis zum Jahr 2012 weitere Emissionsminderungen zu realisieren. Emissionen innerhalb der Landwirtschaft bzw. solche, die ihr zugerechnet werden, entstehen in den Bereichen Tierische Verdauung, Wirtschaftsdünger-Management, Landwirtschaftlich genutzte Böden, Landnutzung und Landnutzungsänderung sowie Brennstoffeinsatz. Insgesamt beläuft sich der Anteil der landwirtschaftlichen Freisetzungen von THG an den deutschen Gesamtemissionen auf 11,1 %, womit die Landwirtschaft einen bedeutenden Emittenten darstellt. Allerdings gibt es z. T. erhebliche Unterschiede zwischen den einzelnen Emissionsquellen bzw. den Bereichen in Bezug auf ihren Emissionsbeitrag. So emittieren vier der insgesamt genannten 33 Einzelquellen bzw. -senken bereits 58,7 % der gesamten landwirtschaftlichen Emissionen. Die Bewirtschaftung landwirtschaftlicher Flächen, repräsentiert durch die Bereiche Landwirtschaftlich genutzte Böden sowie Landnutzung und Landnutzungsänderung, verursacht 68,6 % aller in der Landwirtschaft vorkommenden Emissionen.
Analysis of site-specific N-fertilization on-farm trials in cereals under assump-tion of spatial covariance structures
(2007) Thöle, Heinrich; Richter, Christel; Kroschewski, Bärbel; Ehlert, Detlef
The application of real-time sensors provides the possi- bility of adapting nitrogen fertilization to requirements in heterogeneous cereal crops site-specifically. Efficient and environmentally sound fertilization strategies can be de- veloped by the use of on-farm trials as a contribution to sensor-based farming. This paper assesses what agro- nomic effects can be found using the mechanical sensor "Crop-Meter" for nitrogen fertilization. On-farm trials were conducted to compare the application of uniform ni- trogen rates with sensor-based site-specifically applied rates. As an example, an approach is demonstrated taking the crop heterogeneity into account as a factor of interest in the statistical analysis, whereas heterogeneity is often treated as undesired noise factor. To include the hetero- geneity, yield data were classified by magnitude of the above-ground plant mass in order to create comparable conditions. Each class was analyzed by assuming mixed models taking into account spatial co-variance structures, which provided substantially better model fits than the classic ANOVA model. The trial considered showed that the reduction of nitrogen fertilizer in site-specific appli- cation (mean: 22 kg ha–1 N) caused no statistically sig- nificant yield differences by comparison with uniform application. Therefore, the spatial variation of nitrogen fertilizers seems a useful contribution to reducing direct cost of crop production and to decreasing environmental impacts.
Anforderungen an die Logistik zur Sicherung hoher Silagequalitäten
(2007) Fürll, Christian; Schemel, Hartmut; Idler, Christine; Scholz, Volkhard
Die Silagequalität besitzt bei der Planung der logistischen Kette für die Silierung absolute Priorität. Das hat zur Folge, dass vor allem beim Einlagern in Horizontalsilos die erforderlichen Aufwendungen für das Erzeugen der notwendigen Siliergutdichte zu berücksichtigen sind. Dies kann bei der derzeitig vorhandenen leistungsfähigen Erntetechnik besonders bei geringen Silobreiten zu Problemen führen. Beim Befüllen von Hochsilos und bei der Silierung in Schläuchen sind die Abstimmungen in der Regel ohne große Schwierigkeiten möglich. Im Verfahren der Ballensilierung gibt es keine direkte Abhängigkeit zur Erntetechnik.
Animal Health in Outside Climate Housing with Kennels for Fattening Pigs
(2001) Hornauer, Norbert; Haidn, Bernhard; Schön, Hans
For the assessment of the health status of fattening pigs in two outside climate stalls with resting kennels and a conventional warm house, their nasal flora was tested for four pathogens. Pasteurella haemolytica and Actinobacillus pleuropneumoniae could not be found. It was possible to isolate Pasteurella multocida and Bordetella bronchiseptica from ani- mals in every stall compartment. The percentage of germ carriers deve- loped non-uniformly in the systems and mostly without significant diffe- rences. A clear connection between detectable pathogens and lung dia- gnoses in the slaughterhouse could not be established. Damage to the integument (bursae auxiliares at the limbs) did not show any clear diffe- rences between the housing systems. With regard to the locomotor system, all three systems are characterized by few lame animals and prove flawless housing.
Anpress-Systeme und Übersetzungsregelung für stufenlose Umschlingungsgetriebe
(2000) Westenthanner, Ulrich
Für stufenlose Umschlingungsgetriebe werden neue Ansätze zur Gestaltung des hydraulischen Anpress-Systems entwickelt. Ziele sind eine Verbesserung und Erweiterung der Funktion, die Reduzierung der Energieverluste, sowie die Sicherstellung ausreichender statischer und dynamischer Anpresskräfte für die hohen Anforderungen in Traktoren. Ausgehend von einem Vergleich zweier bekannter, für den Einsatz in Fahrzeugen geeigneter Regelungen für reibschlüssige Umschlingungsgetriebe bezüglich Anpresskraft und ?oebersetzung wird zunächst ein an die Randbedingungen in modernen Traktoren adaptiertes, funktional ergänztes und verbessertes Konstantstromanpress-System vorgestellt. Neue Messungen zur ?oebersetzungsregelung betreffen u.a. die für das Anfahren unter hoher Zugkraft bedeutsame Stillstandsverstellung. Anschließend werden erste Messungen zu einem besonders energiesparenden neuen Hydrauliksystem mit Druckregelung vorgestellt, das gleichzeitig wichtige Vorteile des Konstantstromsystems beibehält. Für den Einsatz in Traktoren ist es besonders wichtig, eine ausreichend schnelle Anhebung der Anpressdrücke bei hohen Drehmomentengradienten sicherzustellen. Dieses Ziel konnte durch einen stark modifizierten Drehmomentfühler erreicht werden. In Simulationen konnten das Energieeinsparpotenzial aufgezeigt und die Grundlagen für die Auslegung der Regelstrategien geschaffen werden.
Ansetzgenauigkeit des Melkzeuges bei einem automatischen Melksystem
(1999) Hügle, Thomas; Andree, Helga; Boll, Eckhard
Seit etwas mehr als zwei Jahren werden automatische Melksysteme (AMS) von zwei Firmen als Serienprodukte auf dem Markt angeboten. Sie sollen das Melkpersonal von der täglich mindestens zweimal zu festgelegten Tageszeiten durchzuführenden Melkarbeit befreien. Hierfür müssen die Systeme die bei konventionellen Melkanlagen noch nicht automatisierten Routinearbeiten Euterreinigung, visuelle Milchkontrolle sowie Melkzeug ansetzen und ausrichten übernehmen. Diese Arbeiten müssen zügig und sorgfältig durchgeführt werden, damit die physiologischen Bedürfnisse der Kuh erfüllt werden. Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit der Arbeitsqualität für die Routinearbeit Melkzeug ansetzen bei einem der automatischen Melksysteme. Grundlage für dessen Beurteilung bilden dabei die Vorgaben, die den Begriff "physiologisches Melken" kennzeichnen. Das AMS beendete mehr als 95 % aller Ansetzversuche erfolgreich. Weniger als 70 % der Ansetzversuche waren jedoch innerhalb einer Minute abgeschlossen. Das System benötigte in über 15 %der beobachteten Ansetzversuche mehr als zwei Minuten, bis das Melkzeug korrekt saß. Werden zu diesen 15% die 5% abgebrochene Ansetzversuche addiert, dann fand in etwa 20 % aller Ansetzversuche ein korrektes Anrüsten als Voraussetzung des physiologischen Melkens nicht statt.
Application According to Plant Biomass : Sensor Based Distribution of Nitrogen Fertilizer, Growth Regulators, and Fungicides
(2004) Ehlert, Detlef; Dammer, Karl-Heinz; Völker, Ulrich
Recently a mechanical sensor pendulum-meter was developed for meas- uring the crop biomass density in cereal fields. It has a working width of 1 m and is central mounted in front of a tractor. The sensor has finished the stage of research and development and is now market available un- der the name "Crop-meter". To investigate the agronomic potential of the Crop-meter, the sensor was combined with a centrifugal spreader and a field sprayer for the variable rate application of nitrogen fertilizer, growth regulators and fungicides in real time. Based on farm scale strip trials, the effects regarding savings and yield response the new sensor was positive assessed.
Applikation nach Pflanzenmasse Sensorgestützte Ausbringung von Stickstoffdünger, Wachstumsreglern und Fungiziden
(2004) Ehlert, Detlef; Dammer, Karl-Heinz; Völker, Ulrich
In den vergangenen Jahren ist am ATB ein mechanischer Sensor in Form eines physikalischen Pendels zur Messung der Pflanzenmassedichte entwickelt worden. Der Sensor ist mittig am Front-Kraftheber für Traktoren angebracht und er erfasst die Getreidepflanzen in einem Streifen von 1 m Breite. Der Sensor hat das Stadium der Forschung und Entwicklung hinter sich und ist nun unter dem Handelsnamen "Crop-meter" auf dem Markt. Um das pflanzenbauliche Potenzial dieses Sensors für die teilflächenspezifische Applikation von Stickstoffdünger, Wachstumsregulatoren und Fungiziden in Echtzeit zu untersuchen, wurde er in der Kombination mit einem Zentrifugaldüngerstreuer und einer Feldspritze eingesetzt. Die mit dem Sensoreinsatz erzielten Effekte hinsichtlich der Mitteleinsparung und der Auswirkungen auf den Kornertrag in streifenförmig angelegten Großparzellenversuchen bildeten die Grundlage für seine positive pflanzenbauliche Gesamtbewertung.
Assessment of the Cost-Reduction Potential of Different Technology Improvements for a Competitive Biogas Production
(2003) Grundmann, Philipp
A substantial reduction of biogas production costs is necessary to reach cost-competitiveness of electricity produced from biogas using energy crops. Cost reduction opportunities are identified for several technologi- cal parameters within a sensitivity analysis. The analysed parameters are then evaluated based on theoretically achievable cost reductions. Results show that even under favourable operational, economic and political conditions, the achievement of competitive cost targets for electricity production from biogas using energy crops depends on the development of highly cost efficient methods and concepts, that substantially reduce production costs and increase market shares.
Aufbau und Funktion automatischer Lenkeinrichtungen am Beispiel eines Traktors
(1998) Klee, Ulrich; Richter, Christian; Hofmann, Lutz
Die automatische Steuerung von Landmaschinen und Traktoren an im Standraum vorhandenen bzw. Bei der Bearbeitung entstandenen Leitlinien stellt eine Möglichkeit dar, um den Fahrer von monotonen und damit ermüdenden Lenkaufgaben zumindest über weite Strecken bei größeren Schlaglängen physisch und psychisch zu entlasten. Am Beispiel ausgewählter Leitlinienarten werden der Aufbau und Funktion dafür geeigneter Sensorsysteme sowie wesentliche Ergebnisse zur fahrgeschwindigkeitsabhängigen Lenkqualität am Fallbeispiel eines Traktors vorgestellt. Die Schnittstellen der automatischen Lenkeinrichtung berücksichtigen die Norm des Landwirtschaftlichen Bussystems (LBS), so dass die Möglichkeiten zum Anschluss von LBS-fähigen Terminals zur Datenaufzeichnung und Kontrolle gegeben sind.

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