TRÅDLÖSA SENSORNÄTVERK I JORDBRUKET

År 2050 väntas jorden nå en befolkningsmängd på nio miljarder. För att kunna livnära den växande befolkningen måste produktionen av mat öka med 60% fram till dess, vilket ställer höga krav på världens jordbruk. Samtidigt är världens mark- och vattenresurser begränsade och det ställs allt högre krav på hållbar tillväxt och miljömedvetenhet. Produktionsökningen av mat måste ske utan att jordens resurser sätts på spel, vilket betyder att jordbruket måste minska bevattningsmängden, minimera användningen av miljöförstörande tillsatsmedel och bättre utnyttja knappa resurser. En lösning är att ta hjälp av trådlösa sensornätverk i jordbruket. Trådlösa sensornätverk handlar om att styckvis placera ett fåtal till flera tusen sensorer över jordbruksfälten. Sensorerna övervakar och mäter mark- och miljö egenskaperöver fältets olika delar i syfte att hjälpa en jordbrukare att fatta mer effektiva och underbyggda beslut. Genom att förstå fältets olika variationer kan en jordbrukare välja att rikta åtgärder, som bevattning eller besprutning, på specifika delar inom en större skörd istället för att behandla hela fältet som en enda enhet. Tanken är att jordbrukare till följd kan behandla sina skördar optimalt och därmed ökar produktionen av mat samtidigt som de minskar användningen av olika tillsatsmedel vilket resulterar i hållbar tillväxt. Följande rapport undersöker om och hur trådlösa sensornätverk kan öka jordbrukarnas avkastning i skörden och samtidigt optimera användningen av vatten och tillsatsmedel. Eftersom implementering av trådlösa sensornätverk i jordbruket ännu befinner sig på konceptstadiet undersöker rapporten även drivkrafter och hinder för implementering. Rapporten identifierar mer effektiv användning av resurser som bevattning, gödning och skadedjursbekämpning som de allra tydligaste fördelarna med trådlösa sensornätverk. Riktade åtgärder som minskar resursslöseri antas minska kostnader och samtidigt minska avtrycken på miljön. Det finns däremot flera utmaningar med att erhålla adekvata mått på avkastningsökningen till följd av trådlösa sensornätverk. En svårighet är att isolera effekten av trådlösa sensornätverk i jordbruket då jordbruksmiljön och skörden varierar, till skillnad från andra produktionsmiljöer. Rapporten undersöker vidare utmaningar och drivkrafter för implementering av trådlösa sensornätverk både ur ett tekniskt perspektiv men även ur ett användarperspektiv. De tekniska utmaningarna skiljer sig beroende på användningsområde men innefattar bland annat sensorernas robusthet, storlek och energiförbrukning. Drivkrafter, utöver ökad avkastning och resurseffektivisering, som identifierades var bland annat jämnare och säkrare skörd, tillgång till rådgivning och support samt samhällets krav på miljömedvetenhet. Implementering av trådlösa sensornätverk kräver tvärvetenskaplig förståelse och broar mellan forskare, ingenjörer och jordbrukare behöver upprättas innan trådlösa sensornätverk kan implementeras för kommersiellt bruk.By 2050 the world population is estimated to reach nine billion. In order to feed the growing population the food production must increase by 60% until 2050, which puts high pressure on agriculture production. Land and water resources are, at the same time, limited and sustainable growth and environmental awareness is in the limelight. Agriculture must increase the production of food without putting earth’s resources at risk, which means that agriculture must reduce irrigation, minimize the use of polluting additives and make the most of scarce resources. One solution is to use wireless sensor networks in agriculture. By placing a few, up to several thousand, sensors over agricultural fields the sensors can collect information about environmental and physical attributes on a field to improve monitoring and decision-making. By understanding how the field varies, farmers can irrigate or add pesticides on specific parts in a field instead of processing the field as a single unit. The idea is to help farmers to treat their crops optimally and by that increases food production while at the same time reducing the use of various additives, which in the end generates sustainable growth. The following report examines whether and how wireless sensor networks can increase farm yields in the harvest while at the same time optimizing the use of water and additives. Since the implementation of wireless sensor networks in agriculture is still in an initial stage, the report also identifies drivers and barriers for implementation. The report identifies more efficient use of resources such as irrigation, fertilization and pest control as the most obvious benefits of wireless sensor networks. Targeted measures to reduce waste of resources assumed save costs while reducing the footprint on the environment. However, there are several challenges in obtaining adequate measure of the yield increase due to wireless sensor networks. One difficulty is to isolate the effect of wireless sensor networks in agriculture since the environment and harvest varies, unlike other production environments. The report also identifies challenges and drivers for implementing wireless sensor networks, both from a technical perspective but also from a user perspective. The technical challenges differ depending on the application, but include sensor robustness, size and power consumption. Driving forces, beyond increased yields and resource efficiency, include reliable harvest, support access and societal demands on environmental awareness. Implementation of wireless sensor networks requires inter disciplinary understanding. Bridges between scientists, engineers and farmers need to be established before the wireless sensor networks can be implemented for commercial use