Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
F\u00fcr die Sicherung des Nahrungsmittelbedarfs der Bev\u00f6lkerung mit Fisch kommt der intensiv betriebenen Nutzfischaufzucht eine immer gr\u00f6\u00dfere Bedeutung zu. Allerdings ist diese nur wirtschaftlich, wenn sie kosteneffizient betrieben wird. Die in Aufzuchtanlagen auflaufenden Personalkosten sind entscheidend f\u00fcr die Gesamtkosten. Um diese auf m\u00f6glichst niedrigem Niveau halten zu k\u00f6nnen, werden vermehrt automatisierte Fischf\u00fctterungssysteme eingesetzt. Die von den F\u00fctterungssystemen auszubringende Futtermenge wird auf der Grundlage von Wiegeergebnissen, dem Alter der in der Aufzucht befindlichen Fische und anderer Faktoren von computergesteuerten Automatisierungsanlagen bestimmt. Da die Futtermittel sehr teuer sind, kommt es auf deren optimalen Einsatz an, um die gestellten, betriebswirtschaftlichen Zielstellungen erreichen zu k\u00f6nnen. So perfekt manche Aufzuchtanlagen auch hinsichtlich der F\u00fctterungstechnik ausgestattet sein m\u00f6gen, sie sind nicht in der Lage, die tats\u00e4chliche Fressneigung der Fische in die Futtermittelkalkulation einzubeziehen. Dieser Umstand f\u00fchrt dazu, dass eine durch \u00e4u\u00dfere Einflussfaktoren (Sauerstoffmangel, verminderte Temperatur, Krankheitskeime) bedingte Herabsetzung der Fressneigung bei Fischen w\u00e4hrend des F\u00fctterungsprozesses grunds\u00e4tzlich unerkannt bleibt. Die Folge ist, dass die zuvor berechneten Futtermengen ohne Korrektur in die Aufzuchtbecken eingetragen wer-den. Sie korrespondieren nicht mit dem Futteraufnahmeverm\u00f6gen der Fische. Das hei\u00dft, dass nur ein Teil des Futters durch die Fische wirklich genutzt wird, und der ungenutzte Teil auf den Boden des Fischaufzuchtsbeckens sinkt. Das hat zur Konsequenz, dass einerseits Futter verschwendet wird und sich andererseits die auf dem Boden der Fischaufzuchtsbecken befindlichen Futterreste zum N\u00e4hrboden f\u00fcr Faulschlamm entwickeln. Der mit Fischexkrementen versetzte, giftige Faulschlamm muss entsorgt werden. Es h\u00e4ufen sich Umweltschadstoffe an, zu deren Beseitigung ertragsmindernde, finanzielle Mittel ben\u00f6tigt werden. Solange der Faulschlamm im Aufzuchtbecken verbleibt, tr\u00e4gt er durch die Bindung des im Wasser gel\u00f6sten Sauerstoff zur Verschlechterung der Lebensbedingungen der Fische bei.
\nDie Abnahme des Sauerstoffgehalts im Wasser stresst die Fische und wirkt ebenfalls kontraproduktiv in Bezug auf die gestellten Aufzuchtzielstellungen. Die Verminderung von Umweltschadstoffen und die Verminderung der Aufzuchtkosten sind Herausforderungen vor denen im Interesses des Umweltschutzes als auch im Interesse der Betreiber von Fischaufzuchtsanlagen die Entwickler moderner automatisierter Aufzuchtanlagen stehen. Die L\u00f6sung beider Problemstellungen h\u00e4ngt von der weiterf\u00fchrenden Verbesserung des F\u00fctterungsprozesses ab.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie L\u00f6sung der Entwicklungsaufgabe erfolgt durch die Umsetzung folgender Arbeitsschritten:
\n\u00b7\tHardware-, Firmwareentwicklung, Aufbau und Test eines Mikrowellensensors (Dopplerradarsensors) zur Erfassung von Lebens\u00e4u\u00dferungen der zu f\u00fctternden Fische inklusive Erzeugung eines digitalen, seriellen Datenprotokolls (Fremdleistung),
\n\u00b7\tErarbeitung eines Konzepts zur Simulation verschiedener Verhaltensweisen von Nutzfischen im Prozess der Aufzucht, insbesondere bei F\u00fctterungsprozessen (Fremdleistung),
\n\u00b7\tHardwareentwicklung zur Schaffung eines netzwerkf\u00e4higen Steuerrechners f\u00fcr den F\u00fctterungsautomaten,
\n\u00b7\tDurchf\u00fchrung von Konstruktionsleistungen (Geh\u00e4use, Netzwerkinterface, Stromversorgung, Halterungen f\u00fcr Dopplerradarsensor und Web-Kamera),
\n\u00b7\tSoftwareentwicklung inklusive Softwaretests (Sensordatenbankerzeugung, Sensordaten\u00fcbernahmemodul),
\n\u00b7\tPlanung von Versuchen zur Erfassung ethnologischer Verhaltensweisen bei Nutzfischen,
\n\u00b7\tDurchf\u00fchrung von Versuchen zur Klassifizierung von Verhaltensweisen der Fische und Bewertung der Versuchsergebnisse unter Einbeziehung externer, wissenschaftlicher Kapazit\u00e4t, Modellierung von Referenzdaten, Modul f\u00fcr Datenvergleich und Berechnung eines Futtermittelkorrekturfaktors,
\n\u00b7\tSoftwareentwicklung zur Optimierung des F\u00fctterungsprozesses (Festlegung des Futterzyklusses und der Futtermengen),
\n\u00b7\tDurchf\u00fchrung komplexer Labor- und Feldtests,
\n\u00b7\tDokumentierung der Entwicklungsergebnisse.
\nIm Rahmen der Erprobung wurden folgende Methoden angewandt:
\n\u00b7\tKonzentration auf die Untersuchung von Forellen zwecks Eingrenzung der Erprobungsvielfalt,
\n\u00b7\tDurchf\u00fchrung von Erprobungen an zwei Aufzuchtrinnen mit ann\u00e4hernd gleichartigem Fischbesatz, Damit sollte Fehlinterpretationen, die bei Untersuchungen an nur einer Aufzuchtrinne m\u00f6glich sind, weitestgehend vermieden werden. Die zweite zu untersuchende Aufzuchtrinne stellt quasi die Kontrollgruppe dar.
\n\u00b7\tAnwendung der Methode der Dopplerradarmessung zur Bestimmung der Fischbewegungsaktivit\u00e4ten als Ausdruck der Fressneigung im F\u00fctterungsprozess,
\n\u00b7\tAusf\u00fchrung von Videoaufnahmen als Gegenme\u00dfmethode zur Best\u00e4tigung von Messergebnissen des Dopplerradar-Sensors,
\n\u00b7\tBegleitung verschiedener Phasen des F\u00fctterungsprozesses zur Erfassung der Fischreaktionen
\n\u00b7\tMessung der Fischaktivit\u00e4ten beim Heranfahren des Fischf\u00fctterungsautomaten an die Sollaufzuchtrinne,
\n\u00b7\tMessung der Fischaktivit\u00e4ten in der Sollposition,
\n\u00b7\tMessung der Fischaktivit\u00e4ten bei Entfernung des Fischf\u00fctterungsautomaten von der Sollposition,
\n\u00b7\tErmittlung st\u00f6render Einfl\u00fcsse durch Vergleichsmessungen an unbesetzten Aufzuchtsrinnen
\n\u00b7\tErmittlung st\u00f6render Einfl\u00fcsse der Eigenbewegung des Fischf\u00fctterungsautomaten,
\n\u00b7\tErmittlung st\u00f6render Einfl\u00fcsse durch das Einstreuen des Futtermittels,
\n\u00b7\tDurchf\u00fchrung von Erprobungen zu unterschiedlichen Jahreszeiten zwecks Erfassung des Einflusses unterschiedlicher Umgebungstemperaturen auf das Fressverhalten der zu untersuchenden Forellen<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
\u00b7\tDer entwickelte Dopplerradar-Sensor ist in der Lage, Fischbewegungen von Forellen w\u00e4hrend des F\u00fctterungsprozesses zu detektieren. Aktivit\u00e4ten, die mit dem Doppleradar-Sensor erfasst wurden korrespondieren mit Videoaufnahmen, die vermehrte Fischbewegungsaktivit\u00e4ten zeigen.
\n\u00b7\tDie B\u00fcndelungseigenschaften der Antenne des Dopplerradar-Sensors lassen die selektive Untersuchung von Forellen innerhalb einer Aufzuchtrinne zu. Aktivit\u00e4ten in benachbarten Aufzuchtrinnen haben keinen nennenswerten Einfluss auf das Messergebnis des Dopplerradar-Sensors. Das gleiche trifft auch auf Bewegungen seitlich und hinter dem F\u00fctterungsautomaten zu.
\n\u00b7\tSind in der Strahlrichtung des Dopplerradar-Sensors keine Bewegungsaktivit\u00e4ten vorhanden, produziert der dieser auch kein Ausgangssignal.
\n\u00b7\tDie Verlangsamung der Fischaktivit\u00e4ten bei niedrigen Temperaturen konnte signifikant gemessen werden.
\n\u00b7\tDie Eigenbewegung des F\u00fctterungsautomaten und das Einstreuen des Futtermittels bedingen eine Beaufschlagung des Messsignals mit St\u00f6rsignalen. Diese St\u00f6rsignale wirken sich nicht in allen Sensorkan\u00e4len aus. Die Erprobungen haben gezeigt, dass die Kan\u00e4le 1 und 2 (Tiefpass: 0Hz bis 50 Hz und Bandpass: 50 bis 100 Hz) unter den konkreten Erprobungsbedingungen am wenigsten von den St\u00f6rsignalen beeinflusst wurden.
\n\u00b7\tDer Dopplerradar-Sensor ist in der bisherigen Ausf\u00fchrung auf Grund der gew\u00e4hlten Filterdimensionierung (nur drei Frequenzkan\u00e4le) nicht in der Lage, detaillierte Verhaltensunterschiede, die durch Bewegungs\u00e4nderungen zum Ausdruck kommen, auszumachen.
\n\u00b7\tTrotz der genannten Einschr\u00e4nkungen ist der entwickelte Sensor der bisher einzige seiner Art, der eine R\u00fcckkopplung zwischen Fischf\u00fctterungsautomat, dem Futterberechnungsalgorithmus und den Aktivit\u00e4ten (Fressneigung) der Fische herstellen kann.
\n\u00b7\tDer Sensor kann im Rahmen weiterf\u00fchrender Entwicklungen verbessert werden.
\n\u00b7\tDie automation & software G\u00fcnther Tausch GmbH hat den Dopplerradar-Sensor in den Prozess der Futtermittelbestimmung und -ver\u00e4u\u00dferung am Erprobungsstandort Wilsen einbezogen, so dass dort bereits Effekte durch die Optimierung des Futtermittelbedarfs und die daraus resultierende Verringerung von Umweltbelastungen nutzbar sind.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die automation & software G\u00fcnther Tausch GmbH hat w\u00e4hrend der laufenden Entwicklung folgende Aktivit\u00e4ten zur Ver\u00f6ffentlichung der Entwicklungsergebnisse entfaltet:
\n\u00b7\tDarlegung der Problematik zur Optimierung von Fischf\u00fctterungsprozessen und Reduzierung von Umweltbelastungen in einem Zeitungsartikel der Zeitung Nordkurier unter der \u00dcberschrift Futter-Roboter beobachtet Fische (siehe Artikelkopie),
\n\u00b7\tAushang eines Plakates zum besagten Thema als Bewerber um den Technologiepreis des Landes M-V, Die automation & software G\u00fcnther Tausch GmbH konnte den 5. Platz in dem Wettbewerb der Technologiepreisbewerber belegen (siehe Plakat – PDF-Datei).
\n\u00b7\tVortrag und Pr\u00e4sentation auf Eurotier 2002 (siehe PowerPoint-Pr\u00e4sentation)<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Mit der Realisierung des Entwicklungsprojektes ist erstmals eine Sensoranordnung geschaffen worden, die eine R\u00fcckkopplung zwischen Fischf\u00fctterungssystem und den Lebens\u00e4u\u00dferungen von Fischen – konkret von Forellen – erm\u00f6glicht. Damit ist ein Mangel, der von den Fischern in Bezug auf das Leistungsverm\u00f6gen automatischer Fischaufzuchtssysteme erhoben wurde, beseitigt worden. Die Sensoranordnung ist noch nicht perfekt. Durch eine Fortf\u00fchrung der Sensorentwicklung sind jedoch Verbesserungen m\u00f6glich. Diese sollten sich auf folgende Zielrichtungen konzentrieren:
\n\u00b7\tVerbesserung der Sensor-Filteranordnung zur Erreichung detailliert aufl\u00f6sbarer Bewegungsdaten
\n\u00b7\tVerringerung von St\u00f6reinfl\u00fcssen durch eingestreutes Futter und durch die
\n\u00b7\tEigenbewegung des Fischf\u00fctterungsautomaten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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