Digitalisierung & Zukunft

Wasser intelligent steuern.

Digitale Wasserzähler, vernetzte Entnahmestellen und intelligente Steuerung verbinden Versorgungssicherheit mit einer effizienteren und bedarfsgerechten Bewässerung im Knoblauchsland.

Digitalisierung & Zukunft

Digitalisierung hat bei uns Geschichte.

Mit der Modernisierung der Wasserversorgung begann auch die digitale Entwicklung des Wasserverbands. Bereits mit dem Bau der Beileitung wurden die technischen Anlagen vernetzt und in ein zentrales Leitsystem eingebunden.

SPS-Steuerungen, Prozessdaten und die Kommunikation zwischen Brunnenfassung und Pumpwerken bildeten die technische Grundlage. Zwischen den Anlagen wurden Glasfaserverbindungen aufgebaut, über die Informationen zentral übertragen und verarbeitet werden konnten.

Seit 2008 wurde dieser Ansatz gemeinsam mit Forschung, Praxis und Industrie konsequent weiterentwickelt. Das Ziel blieb dabei gleich: Bewässerung besser überwachen, einfacher steuern und stärker an den tatsächlichen Bedarf auf dem Feld anpassen.

Aus dem zentral gesteuerten Versorgungssystem entwickelte sich Schritt für Schritt die Idee, die digitale Kette bis zu den Entnahmestellen und zur Beregnung auf dem Feld weiterzuführen.

Entwicklung

Vom Leitsystem zum Wasserverband 4.0.

1999–2005

Die digitale Basis entsteht

Mit der Beileitung wird nicht nur die Wasserversorgung neu aufgebaut. Auch Steuerung, Überwachung und Kommunikation der technischen Anlagen werden zentral organisiert.

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Die Pumpwerke und die Betriebsanlagen der Brunnenfassung werden über SPS-Steuerungen in ein gemeinsames Leitsystem eingebunden. Zwischen den Standorten entsteht eine Glasfaserinfrastruktur für die Datenübertragung.

Damit können Betriebszustände, Wasserstände, Drücke, Durchflüsse und Störungen zentral erfasst und verarbeitet werden. Diese Infrastruktur bildet bis heute die technische Basis der weiteren Digitalisierung.

Nov. 2008 – Dez. 2011

Erste Forschungsphase

Gemeinsam mit der Bayerischen Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau werden erste Ansätze für eine objektivere und technisch unterstützte Bewässerungssteuerung untersucht.

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Im Mittelpunkt stehen objektive Entscheidungskriterien für die Bewässerung. Dazu gehören unter anderem Bodenfeuchte, Witterung, Modellrechnungen und die Frage, wie Messwerte auf dem Feld technisch erfasst und für die Steuerung nutzbar gemacht werden können.

Damit beginnt die Entwicklung weg von einer ausschließlich manuellen Bewässerungsentscheidung hin zu einer datenunterstützten Bewirtschaftung.

Nov. 2011 – Okt. 2013

Bewässerung über Funk steuern

Ein Forschungsprojekt entwickelt erstmals ein speziell auf die Bedingungen im Knoblauchsland zugeschnittenes funkbasiertes Bewässerungssystem.

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Im Projekt „Optimierung des Bewässerungsmanagements im Knoblauchsland durch Funksysteme“ arbeiten unter anderem Hochschule Weihenstephan-Triesdorf, LWG, Wasserverband, Erzeugerring und AgrarSystem zusammen.

Entwickelt und getestet werden Hard- und Softwarekomponenten, ein internetfähiges Bedienportal sowie die Überwachung von Durchfluss, Druck und Bodenfeuchte. Ein Schwerpunkt liegt bereits damals auf Funktionssicherheit und der Erkennung von Störungen.

Nov. 2013 – Nov. 2016

MoBeFu – mobile Bewässerungssteuerung

Die bisherigen Entwicklungen werden weitergeführt und unter realen Bedingungen in Praxisbetrieben erprobt.

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Im Forschungsprojekt „Mobile Bewässerungssteuerung durch Funknetze“ werden die zuvor entwickelten Komponenten weiter optimiert und auf einen praxistauglichen Einsatz ausgerichtet.

Dazu gehören Fernsteuerung, Bodenfeuchtedaten, klimatische Wasserbilanzen, Verbrauchserfassung, mobile Bedienung und die Erkennung von Störungen. Das Gesamtsystem wird in drei Praxisbetrieben getestet.

2018–2020

Weiterentwicklung durch AgrarSystem

Nach Abschluss der Forschungsprojekte werden die gewonnenen Ansätze durch den Industriepartner AgrarSystem weiterverfolgt.

Februar 2020

Entscheidung für die eigene Weiterentwicklung

Die Mitgliederversammlung beschließt, die Digitalisierung der Bewässerung durch den Wasserverband weiter voranzutreiben.

Seit 2020

Eigeninitiative des Wasserverbands

Der Verband übernimmt die weitere Entwicklung zunehmend selbst und definiert die Anforderungen aus Sicht von Betrieb, Landwirtschaft und Versorgungssystem.

2021

Markt erkunden, Anforderungen definieren

Verfügbare technische Lösungen werden untersucht und Pflichtenhefte für die benötigte Hard- und Software erstellt.

2021 / 2022

Technik zurück aufs Feld

Neue Lösungsansätze werden praktisch getestet. Dabei zeigt sich, welche Anforderungen Funktechnik, Ventilsteuerung und Software unter realen Bedingungen erfüllen müssen.

2022–2023

Softwareentwicklung mit Paessler

Gemeinsam mit der Paessler AG entsteht eine neue Softwarelösung für Überwachung, Datenerfassung und Steuerung der Bewässerungsinfrastruktur.

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Die Zusammenarbeit beginnt im Sommer 2022. Ziel ist eine Lösung, die Messdaten nicht nur erfasst und visualisiert, sondern auch aktive Steuerungsfunktionen ermöglicht.

Das gemeinsame Projekt wird 2022 im Rahmen des Nürnberger Umweltpreises ausgezeichnet und 2023 öffentlich präsentiert.

Seit 2022

Neue Hardware mit Comtac

Parallel zur Software entstehen speziell entwickelte Geräte für Wasserzähler, Ventilsteuerung und Kommunikation.

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Die Comtac AG entwickelt Hardware, mit der Verbräuche aus Wasserzählern erfasst, Ventile gesteuert und ungewöhnliche Durchflüsse erkannt werden können.

Damit wachsen Software und Feldtechnik erstmals zu einem gemeinsamen Steuerungssystem zusammen.

Seit 2024

Weiterentwicklung mit Wasser-Pfenning

Die technische und softwareseitige Weiterentwicklung wird gemeinsam mit Wasser-Pfenning fortgeführt und auf den späteren flächigen Einsatz vorbereitet.

2025

Wasserverband 4.0 wird gefördert

Der Freistaat Bayern unterstützt den flächigen Ausbau der digitalen Bewässerungsinfrastruktur mit 500.000 Euro.

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Mit dem Pilotförderprogramm „Wasserverband 4.0“ sollen Wasserentnahmestellen und Verteilorgane im Verbandsgebiet schrittweise mit moderner digitaler Technik ausgestattet werden.

Damit beginnt der Übergang von einzelnen Entwicklungs- und Testsystemen zu einer flächigen Infrastruktur.

2026 · aktuell

Vom Entwicklungsprojekt in die Umsetzung

Wasserverband 4.0 geht in die praktische Umsetzung. Die entwickelte Technik wird auf den flächigen Einsatz im Verbandsgebiet vorbereitet und schrittweise ausgerollt.

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2026 wurde der Auftrag für die Bewässerungsinfrastruktur des Projekts Wasserverband 4.0 vergeben. Gegenstand sind Lieferung und Montage der elektro- und maschinentechnischen Ausrüstung einschließlich der Automatisierungstechnik.

Damit beginnt eine neue Phase: Aus vielen Jahren Forschung, Entwicklung und Praxiserprobung entsteht eine dauerhaft nutzbare digitale Infrastruktur für das Knoblauchsland.

Wasserverband 4.0

Was das System heute schon kann.

Mit Wasserverband 4.0 wird die digitale Infrastruktur bis an die Entnahmestellen und damit unmittelbar auf die landwirtschaftlichen Flächen erweitert.

Wasserzähler, Ventiltechnik, Funkkommunikation und Software arbeiten dabei als gemeinsames System. Funktionen, die früher Kontrollfahrten oder Arbeiten direkt an der Entnahmestelle erforderten, können zunehmend digital erfasst, überwacht und gesteuert werden.

Das System ist modular aufgebaut. Dadurch können einzelne Funktionen schrittweise erweitert und an die Anforderungen des Wasserverbands und der landwirtschaftlichen Betriebe angepasst werden.

Fernsteuerung nach Menge und Zeit

Angeschlossene Ventile können so gesteuert werden, dass eine Bewässerung für einen bestimmten Zeitraum oder eine vorgegebene Wassermenge erfolgt.

Manuelle Bedienung

Trotz digitaler Steuerung bleiben die technischen Komponenten auch vor Ort bedienbar. Digitalisierung ergänzt die bestehende Technik, anstatt sie vollständig von einer zentralen Steuerung abhängig zu machen.

Benutzerverwaltung

Zugänge und Berechtigungen können einzelnen Nutzern zugeordnet werden. Damit lässt sich festlegen, wer welche Anlagen und Funktionen verwenden darf.

Benachrichtigung bei Ereignissen

Betriebszustände und definierte Ereignisse können automatisch gemeldet werden. Auffälligkeiten werden dadurch schneller sichtbar.

Leckageerkennung und Abschaltung

Ungewöhnliche Durchflüsse können auf Leckagen, Rohrbrüche oder andere Störungen hinweisen. Das System kann solche Zustände erkennen und eine Abschaltung auslösen.

Automatische Geräteerkennung

Angeschlossene Komponenten können vom System erkannt und in die digitale Infrastruktur eingebunden werden. Das vereinfacht Einrichtung und Verwaltung.

Automatische Feldzuordnung

Entnahmestellen und angeschlossene Technik lassen sich den bewirtschafteten Flächen zuordnen. Dadurch werden Bedienung und Dokumentation übersichtlicher.

Wassertagebuch

Entnahmen und relevante Betriebsdaten können digital dokumentiert werden. So entsteht eine nachvollziehbare Historie der Bewässerung.

Datenexport

Erfasste Daten können für weitere Auswertungen und Dokumentationszwecke aus dem System bereitgestellt werden.

Zentralfunktionen

Übergeordnete Funktionen bündeln Informationen aus den einzelnen Entnahmestellen und unterstützen die zentrale Verwaltung des Gesamtsystems.

Die Funktionen werden derzeit schrittweise unter Praxisbedingungen erprobt und weiterentwickelt. 2026 läuft der Pilotbetrieb mit sechs landwirtschaftlichen Betrieben, bevor der Ausbau im Verbandsgebiet schrittweise erweitert wird.

Digitalisierung Entnahmestelle

Digitale Entnahmestelle

Aus der Entnahmestelle wird ein vernetztes System.

Wasserverband 4.0 erweitert die bestehende Bewässerungsinfrastruktur direkt an der Entnahmestelle. Wasserzähler, Ventiltechnik und Steuereinheit werden miteinander verbunden und in das digitale System des Wasserverbands eingebunden.

Dadurch lassen sich Wasserentnahme und Betriebszustände digital erfassen und Steuerbefehle bis auf das Feld übertragen. Bei Bedarf können landwirtschaftliche Betriebe das System um zusätzliche Unterventile erweitern und einzelne Beregnungsbereiche getrennt steuern.

Erfassen

Wasserentnahme digital erfassen

Der Wasserzähler liefert die Grundlage für das digitale System. Entnommene Wassermengen können erfasst, dokumentiert und für weitere Funktionen bereitgestellt werden.

Steuern

Wasser gezielt freigeben

Ein steuerbares Hauptventil übernimmt die Wasserfreigabe an der Entnahmestelle. Damit kann die Entnahme nicht nur vor Ort, sondern auch über definierte digitale Abläufe gesteuert werden.

Vernetzen

Feld und System miteinander verbinden

Die Steuereinheit bildet die Verbindung zwischen Wasserzähler, Ventiltechnik und digitaler Plattform. Sie übermittelt Messwerte und setzt Steuerbefehle direkt an der Entnahmestelle um.

Erweitern

Beregnungsbereiche flexibel steuern

Zusätzliche Unterventile ermöglichen es, einzelne Beregnungsstränge oder Feldbereiche unabhängig voneinander zu steuern und das System an die betrieblichen Anforderungen anzupassen.

Funknetz

Vernetzt über das ganze Knoblauchsland.

Digitale Entnahmestellen benötigen eine zuverlässige Verbindung zum zentralen System – auch dort, wo weder WLAN noch eine feste Datenverbindung zur Verfügung stehen. Deshalb spielt die Funkkommunikation bei Wasserverband 4.0 eine zentrale Rolle.

Welche Funktechnik dafür geeignet ist, entscheidet sich nicht allein im Labor. Reichweite, Energieverbrauch, Störungen und die Vielzahl verteilter Entnahmestellen müssen sich im landwirtschaftlichen Alltag bewähren.

Erste Erprobung

Start mit LoRa / LoRaWAN.

In einer ersten Entwicklungsphase setzte der Wasserverband auf LoRa beziehungsweise LoRaWAN. Die Technik wurde über rund zwei Jahre unter realen Bedingungen im Verbandsgebiet getestet.

Dabei konnten Erfahrungen mit Funkabdeckung, Reichweite, Stabilität und dem Verhalten der Kommunikation im praktischen Beregnungsbetrieb gesammelt werden.

Aus der Praxis gelernt

Anforderungen werden neu bewertet.

Die Praxistests zeigten, dass für einen späteren flächigen Ausbau besonders hohe Anforderungen an eine robuste und zuverlässige Funkübertragung gestellt werden müssen.

Statt die erste Lösung unverändert weiterzuführen, wurde die Funkstrategie deshalb nochmals überprüft und nach einer Technologie gesucht, die besser zu den Bedingungen des Knoblauchslands passt.

Heute

Weiter mit mioty.

Heute setzt der Wasserverband auf mioty – eine vom Fraunhofer IIS entwickelte Funktechnologie für weitläufige IoT-Netze mit vielen verteilten Teilnehmern.

Die Technologie ist auf hohe Reichweite, energieeffizienten Betrieb und eine besonders robuste Datenübertragung ausgelegt und eignet sich damit gut für die über das Verbandsgebiet verteilte Feldtechnik.

Praxis trifft Entwicklung

Erfahrungen aus dem Feld fließen zurück.

Der Einsatz von mioty erfolgt nicht losgelöst von der technologischen Entwicklung. Der Wasserverband steht im Austausch mit dem Fraunhofer IIS und kann Erfahrungen aus dem praktischen Betrieb direkt zurückmelden.

Probleme, besondere Anforderungen und Wünsche aus der landwirtschaftlichen Praxis können dadurch in die weitere Betrachtung und Entwicklung der Technik einfließen. Gleichzeitig bietet das Knoblauchsland mit seinen zahlreichen über eine große Fläche verteilten Entnahmestellen ein anspruchsvolles reales Einsatzgebiet für die Funktechnologie.

Warum mioty für das Knoblauchsland interessant ist

Große Flächen zuverlässig erreichen.
Die Entnahmestellen liegen über das gesamte Knoblauchsland verteilt. mioty ist als LPWAN-Technologie für die Kommunikation über große Distanzen und mit vielen Endgeräten ausgelegt.

Robust gegenüber Funkstörungen.
Das von Fraunhofer IIS entwickelte Telegram-Splitting-Verfahren zerlegt Nachrichten in kleine Datenpakete und verteilt sie über Zeit und Frequenz. Dadurch kann die Übertragung auch bei Störungen zuverlässig funktionieren.

Geringer Energiebedarf.
Feldgeräte sollen möglichst lange und mit wenig Wartungsaufwand betrieben werden können. Gerade für autarke Sensor- und Steuerungseinheiten ist deshalb ein niedriger Energieverbrauch wichtig.

Für viele Teilnehmer ausgelegt.
Mit dem späteren Ausbau steigt die Zahl der digital angebundenen Geräte deutlich. mioty wurde speziell für sogenannte Massive-IoT-Anwendungen mit sehr vielen vernetzten Endpunkten entwickelt.

Umsetzung

Vom Praxistest in den flächigen Ausbau.

Bevor Wasserverband 4.0 im gesamten Verbandsgebiet ausgerollt wird, muss das Zusammenspiel aus Wasserzähler, Ventiltechnik, Funk und Software unter realen Bedingungen zuverlässig funktionieren.

Deshalb beginnt die Umsetzung bewusst mit einem Pilotbetrieb. Erfahrungen aus dem täglichen Einsatz fließen direkt in die weitere technische Ausgestaltung ein, bevor die neue Infrastruktur schrittweise auf das gesamte Knoblauchsland übertragen wird.

Pilotbetrieb 2026

Im kleinen Maßstab unter realen Bedingungen.

Sechs landwirtschaftliche Betriebe erproben Wasserverband 4.0 im täglichen Beregnungsbetrieb. Dabei wird das Zusammenspiel der einzelnen technischen Komponenten unter Praxisbedingungen überprüft.

Entscheidend sind nicht nur Funkreichweite und Steuerungsfunktionen. Auch Bedienbarkeit, Zuverlässigkeit und die tatsächlichen Arbeitsabläufe auf den Betrieben müssen sich bewähren.

Ausbau ab 2027

Bewährte Technik Schritt für Schritt ausrollen.

Nach Abschluss der Pilotphase soll die digitale Infrastruktur schrittweise auf das Verbandsgebiet übertragen werden. Ziel ist die Digitalisierung von rund 1.300 Entnahmestellen.

Der Ausbau erfolgt gestaffelt. Erfahrungen aus den ersten Anlagen können dadurch auch während der weiteren Umsetzung berücksichtigt und in das Gesamtsystem übernommen werden.

Der Pilotbetrieb ist damit nicht nur ein Test der Technik, sondern ein wichtiger Teil der Entwicklung. Rückmeldungen aus Landwirtschaft und technischem Betrieb fließen unmittelbar in den späteren flächigen Einsatz ein.

Ausblick

Das System wächst mit seinen Aufgaben.

Mit Wasserverband 4.0 entsteht zunächst die digitale Grundlage für Erfassung, Kommunikation und Steuerung. Darauf können künftig weitere Bausteine aufbauen, die den tatsächlichen Zustand von Boden und Pflanzen stärker in die Bewässerungsplanung einbeziehen.

Sensorik, Modellrechnungen und Datenanalysen sollen dabei nicht die Erfahrung der landwirtschaftlichen Betriebe ersetzen. Sie sollen zusätzliche Informationen liefern und Entscheidungen fundierter unterstützen.

Messen

Mehr über Boden und Pflanzen wissen.

Bodensensoren können künftig zusätzliche Informationen direkt aus dem Feld liefern. Dazu gehören beispielsweise Bodenfeuchte, Temperatur und weitere für die Pflanzenversorgung relevante Messgrößen.

Auch die Überwachung von Boden, Pflanzen und Nährstoffversorgung kann schrittweise in das Gesamtsystem eingebunden werden.

Auswerten

Aus Messwerten Zusammenhänge erkennen.

Einzelne Messwerte gewinnen vor allem dann an Wert, wenn sie gemeinsam betrachtet werden. Sensorbasierte Analysen können dabei helfen, Entwicklungen und Veränderungen auf einer Fläche frühzeitig zu erkennen.

Künftig können auch KI-gestützte Verfahren eingesetzt werden, um größere Datenmengen auszuwerten und Zusammenhänge zwischen Bewässerung, Boden, Witterung und Pflanzenentwicklung sichtbar zu machen.

Unterstützen

Bewässerung bedarfsgerechter planen.

Messdaten, Wetterinformationen und Modellrechnungen können künftig zu Bewässerungsempfehlungen zusammengeführt werden.

Modellbasierte Bewässerungspläne sollen dabei helfen, Zeitpunkt und Umfang einer Bewässerung besser auf Kultur, Standort und aktuelle Bedingungen abzustimmen.

Unser Grundsatz

Die Entscheidung bleibt beim Anwender.

Auch mit zunehmender Automatisierung bleibt die Technik ein Werkzeug zur Unterstützung. Daten, Modelle und künstliche Intelligenz können Informationen aufbereiten und Empfehlungen liefern – die Entscheidung über die Bewässerung liegt weiterhin beim landwirtschaftlichen Betrieb.

Zukunft & Digitalisierung

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