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Rehkitze mit Sensoren vor Mähtod retten?

Mähwerkskombination mit Pöttinger Sensosafe, aufgebaut auf einem Pöttinger Alpha Motion Frontmähwerk und einem Heckmähwerk.
Quelle: Hersteller

Der erste und oftmals auch noch der frühe zweite Schnitt im Grünland überschneiden sich vielfach mit dem Setzen der Rehkitze. In den zu diesem Zeitpunkt häufig sehr gut und dicht entwickelten Beständen ist das Erkennen dieser Rehkitze oft sehr schwierig. Dazu kommt, dass Rehkitze bei Gefahr mit einem Duckreflex reagieren und nicht fliehen. Größer werdende Betriebe und kürzere Zeitfenster für die Ernte erhöhen den Stress der Landwirte zusätzlich und verringern damit die Aufmerksamkeit bei der Arbeit. Das bringt mit sich, dass in Österreich jährlich ca. 25.000 Rehkitze beim Mähen verletzt oder getötet werden, in Deutschland je nach Quelle zwischen 100.000 und 200.000. Neben dem oft qualvollen Tod für die Wildtiere führen Kadaverteile zu Futterverschmutzung und in der Folge zu Problemen bei der Gesundheit und der Leistung der Nutztiere. Im schlimmsten Fall können Nutztiere durch auftretenden Botulismus sogar verenden.

Techniken zur Wildtierrettung

Lange Zeit war die einzige verfügbare Methode zur Wildtierrettung, die Grünlandflächen mit freiwilligen Helfern zu durchsuchen; häufig unterstützt durch den Einsatz von Hunden. Trotz des hohen Zeitaufwands war diese Maßnahme oft nicht besonders zuverlässig. Sogar wenn die Tiere gefunden wurden, konnten sie zwar aufgescheucht, häufig aber nicht aus dem Bestand vertrieben werden. Im Laufe der Zeit wurde diese Vorgehensweise mit dem Aufstellen von akustischen und/oder optischen Signalen am Feldrand unterstützt. Akustische Signale am Mähwerk als Alternative sind relativ günstig und schnell anzubringen, liefern aber kaum bessere Ergebnisse. Die Akustik verscheucht zwar häufig die Muttertiere, aber kaum die Kitze.

Die derzeit zuverlässigste Methode ist die Wildtiersuche mit Hilfe von Drohnen, die mit Wärmebildkameras ausgestattet sind. Die Nachteile dabei sind verhältnismäßig hohe Anschaffungskosten und dass nur erfahrene Personen damit umgehen können. Je größer der Unterschied zwischen der Lufttemperatur und der Körpertemperatur der Tiere ist, desto zuverlässiger ist die Erkennung. Das bedeutet aber auch, dass zum Beispiel bei 32 °C Lufttemperatur und 36 °C Körpertemperatur das Auffinden der Tiere fast unmöglich ist. Starke Sonneneinstrahlung vermindert die Erfolgsquote ebenfalls. Die Suche sollte also bevorzugt in den Morgen- oder Abendstunden durchgeführt werden. Vor allem bei großen Flächen und intensiven Beständen, ist es dann relativ mühsam, die Rehkitze aus dem Bestand zu bringen. Wenn dann nicht unmittelbar nach dem Suchvorgang gemäht wird, besteht die Gefahr, dass die Tiere wieder zurückkommen. Ein Vorteil der Wärmebildkamera ist allerdings, dass die Tiere nicht mit freiem Auge sichtbar sein müssen, um erkannt zu werden.

Der seitliche Sensosafe 300 wird zwischen Fronthubwerk und Dreipunktbock des Frontmähwerkes angebaut. Die Nahinfrarot-Sensoren erkennen Wildtiere.
Quelle: Hersteller

Die Technik hinter Sensosafe

Pöttinger hat mit Sensosafe ein System geschaffen, das unabhängig von äußeren Einflüssen und direkt beim Mähvorgang Tiere erkennt. Bei diesem System sind Nahinfrarot-Sensoren auf einem Balken angebracht, dieser ist am Mähwerk montiert. Über eine eigene Lichtquelle wird der Bestand beleuchtet und das Licht vom Bestand reflektiert. Liegt nun ein Tier in diesem Bestand, wird ein deutlich anderes Lichtspektrum reflektiert und das Tier dadurch vom Sensor erkannt. Dieses Erkennungsprinzip macht dieses System unabhängig vom Tageslicht oder der Sonneneinstrahlung. Die Sensitivität von Sensosafe kann in vier Stufen eingestellt werden.

Pöttinger Sensosafe ist in zwei verschiedenen Varianten erhältlich. In Kombination mit dem Pöttinger Alpha Motion-Frontmähwerk arbeitet das System vollautomatisch. Das Mähwerk wird nach der Tiererkennung automatisch angehoben. Bei dieser Variante ist Sensosafe eine Zusatzausrüstung zum Alpha Motion und der Sensorbalken ist fix auf bzw. vor dem Frontmähwerk montiert. Das System arbeitet dabei völlig autonom, greift also nicht in die Hydraulik des Traktors ein.

Für alle anderen Mähwerke wird Sensosafe als eigenständiges Produkt Sensosafe 300 mit 3 m Arbeitsbreite und Sensosafe 1000 mit 10 m Arbeitsbreite angeboten. Es kann in dieser Variante als Assistenzsystem eingesetzt werden, das den Fahrer über die Erkennung informiert. Anhalten und das Mähwerk anheben muss dann durch den Fahrer passieren. Der dafür notwendige Sensorbalken befindet sich auf einem eigenen Rahmen, der zwischen Traktor und Frontmähwerk montiert wird. Der Balken wird für den Mähbetrieb nach rechts ausgeklappt. Dieses Assistenzsystem kann mit allen Front- und Heckmähwerken kombiniert werden und ist daher herstellerunabhängig. In Kombination mit einem Frontmähwerk muss die Fahrstrategie so gewählt werden, dass jeweils die nächste Mahd abgescannt wird; idealerweise in der Fläche von innen nach außen. Eine Mähkombination, bei der die gesamte Mähbreite mit Sensosafe abgescannt wird, ist aktuell nur in Kombination mit einem Pöttinger Alpha Motion-Frontmähwerk möglich.

Anforderungen an den Traktor, Aufbau und Inbetriebnahme

Die Anforderungen von Sensosafe an den Traktor sind in der Regel einfach zu erfüllen. Das Selectcontrol-Terminal braucht zur Stromversorgung eine dreipolige Steckdose in der Kabine. Dieses Terminal ist sowohl beim Einsatz als Assistenzsystem als auch beim vollautomatischen System erforderlich. Die Stromversorgung der Sensoren und auch die Datenübertragung zwischen dem Terminal und den Sensoren erfolgt über Kabel. Das Alpha Motion Frontmähwerk benötigt, unabhängig von Sensosafe, ein doppeltwirkendes Steuergerät. Dieses Steuergerät wird mit einem elektrischen Umschaltventil auch dazu verwendet, den seitlichen Sensorbalken aus- und einzuklappen. Sensosafe braucht also in diesem Fall keine zusätzlichen Hydraulikanschlüsse. Wird Sensosafe in Kombination mit einem anderen Mähwerk verwendet, erfolgt die Klappung direkt über einen doppeltwirkenden Anschluss an der Front.

Der Aufbau und die Inbetriebnahme sind einfach. Es reicht aus, die Sensoreinheiten am Frontmähwerk zu montieren bzw. den Rahmen mit dem Sensorbalken zwischen Traktor und Mähwerk anzuhängen. Bei der Kombination des seitlichen Sensosafe 300 mit einem Frontmähwerk kann der Sensor auch im Heck montiert werden. Sind die Sensoren mit dem Terminal verbunden und dieses mit Strom versorgt, ist bereits alles einsatzbereit.

Zu beachten ist, dass Sensosafe die Gewichtsverteilung des gesamten Gespanns verändert. An der Fronthydraulik werden mit den beiden Balken zusätzlich ca. 100 kg für den Frontbalken und ca. 130 kg für den seitlichen Sensosafe 300 Balken montiert. Das Frontmähwerk rückt um 22,5 cm weiter nach vorne. Es kann daher notwendig sein, im Heck zusätzlich zu ballastieren. Pöttinger bietet dafür speziell bei den Heckmähwerken Novacat Lösungen an, die sowohl das Gewicht im Heck als auch die Balance zwischen links und rechts ausgleichen und die Traktion am linken Hinterrad erhöhen.
Beide Sensoren, auch der seitliche Sensosafe 300, können beim Abhängen am Frontmähwerk montiert bleiben. Für die weiteren Einsätze besteht also der Mehraufwand beim Anhängen und der Inbetriebnahme lediglich aus dem Verbinden des Kabels zwischen Sensor und Terminal.

Der Versuchsaufbau

Hauptziel der Versuche an der Innovation Farm war die Ermittlung der Auslösewahrscheinlichkeit, also das Testen der Zuverlässigkeit. Zusätzlich wurden die Praktikabilität, arbeitswirtschaftliche Aspekte und die Grenzen des Systems betrachtet und der Nutzen von Sensosafe mit anderen Systemen verglichen.

Für die Untersuchung der Auslösewahrscheinlichkeit wurden zwei verschiedene Ansätze gewählt. In dem ersten, bewusst theoretisch angelegten Versuch wurde untersucht, welchen Einfluss die Mähgeschwindigkeit und die Einstellung der Sensitivitätsstufe auf die Wahrscheinlichkeit der Tiererkennung haben. Mit verschieden großen Testobjekten wurde simuliert, dass die Tiere in den Beständen unterschiedlich gut sichtbar sind. Alle anderen Einflussfaktoren, insbesondere der Einfluss des Bestands, wurden bewusst standardisiert. Die Testobjekte – verschiedene Fellteile von Rehkitzen – wurden daher auf einer bereits abgemähten Fläche platziert. Gemäht wurde mit vier verschiedenen Geschwindigkeiten (10 km/h, 12 km/h, 14 km/h und 16 km/h), jeweils kombiniert mit den vier verschiedenen Sensitivitätsstufen von Sensosafe. Die Versuche wurden mit dem Sensosafe 300 durchgeführt und vier Mal wiederholt.

Die Testobjekte der theoretischen Versuche.
Quelle: Innovation Farm

Der zweite Versuchsansatz repräsentiert den Einsatz in der Praxis. Auf vier verschiedenen Pilotbetrieben wurden unter verschiedenen Bedingungen hinsichtlich Bodenbeschaffenheit, Geländeform, Bestandeshöhe und Bestandesdichte zwischen Anfang Mai und Anfang Juli unterschiedliche Bestände gemäht, in denen die Versuchsobjekte platziert wurden.
Die verwendeten Testobjekte wurden wiederholt im Bestand platziert, sodass insgesamt 84 Messungen durchgeführt wurden. Bei allen Messungen war mit Stufe 4 die höchste Sensitivität eingestellt. Details zu den Messbedingungen sind in folgender Tabelle ersichtlich.

Die Testbedingungen auf den Pilotbetrieben.
Quelle: Innovation Farm

Getestet wurde mit drei verschiedenen Objekten, wobei das einfärbige Fell eine Rehgeiß und das gepunktete Fell ein Rehkitz darstellt.

Die Testobjekte 1 und 2 wurden auf den Pilotbetrieben 1 und 2 verwendet. Auf dem Pilotbetrieb 3 kam das Testobjekt 3 zum Einsatz und am Pilotbetrieb 4 die Objekte 2 und 3.
Quelle: Innovation Farm

Zuverlässigkeit: Wie sicher werden Tiere erkannt?

Die erste Versuchsvariante sollte vor allem den Einfluss der Fahrgeschwindigkeit und der Sensitivitätsstufe bei der Erkennung unterschiedlicher Objekte klären. Die Ergebnisse in der Abbildung zeigen deutlich, dass bei dieser Versuchsanordnung kein Zusammenhang zwischen der Fahrgeschwindigkeit und der Erkennung der Testobjekte festgestellt werden konnte. Selbst bei hohen Geschwindigkeiten werden die Tiere erkannt.

Die Ergebnisse der ersten Versuchsanordnung zeigen keinen Zusammenhang zwischen Fahrgeschwindigkeit und Erkennungsrate, aber einen deutlichen Einfluss der eingestellten Sensitivitätsstufe.
Quelle: Innovation Farm

Wichtig ist dagegen die eingestellte Sensitivitätsstufe; insbesondere dann, wenn die Testobjekte klein sind, also nur kleine Teile der Tiere im Bestand sichtbar sind. Je höher die eingestellte Stufe, desto höher war die festgestellte Erkennungsrate. Bei Testobjekt 2 ist zusätzlich erkennbar, dass auch die Farbgebung des Tierfells eine relevante Rolle spielt. In den meisten Fällen wurde bei Stufe 4 sogar eine hundertprozentige Erkennungsrate gemessen. Nachteil bei der Einstellung der höchsten Sensitivitätsstufe kann eine höhere Anzahl an Fehlauslösungen sein. Das konnte bei dieser Versuchsanstellung nicht gemessen werden, wurde aber bei den Einsätzen auf den Pilotbetrieben festgestellt.

Bei den Einsätzen auf den Pilotbetrieben hat Sensosafe mit einer über alle Versuchsvarianten gemessenen durchschnittlichen Auslösewahrscheinlichkeit von 92 % eine überzeugende Leistung geliefert. Umgerechnet auf die derzeit getöteten oder verletzten Rehkitze würde das bedeuten, dass mit Pöttinger Sensosafe in Österreich ca. 23.000 und in Deutschland (je nach Quelle) 92.000 bis 184.000 Rehkitze gerettet werden könnten. Hinzu kommt, dass genauso viele Quellen für stark giftige Futterverschmutzungen vermieden werden können.

Werden die Messergebnisse auf den einzelnen Betrieben im Detail betrachtet, lassen sich daraus weitere Erkenntnisse gewinnen. Auf dem ersten Betrieb wurde der intensive Bestand mit durchschnittlich 8 km/h gemäht. Dabei wurden in knapp 85 % der Fälle die „Tiere“ (also die Testobjekte) von Sensosafe erkannt.

Die Testergebnisse am Pilotbetrieb 1, Feldfutter mit 50 cm Wuchshöhe und am Pilotbetrieb 2, Feldfutter 60 cm Wuchshöhe.
Quelle: Innovation Farm

Ein ähnliches Ergebnis konnte am zweiten Betrieb bei einem vergleichbar intensiven Bestand erzielt werden. Durchschnittlich wurden knapp 84 % erkannt. Auffallend war dabei aber, dass zunächst bei 10 km/h das kleinere Testobjekt nicht mehr hundertprozentig erkannt werden konnte und bei noch höheren Geschwindigkeiten war das bei beiden Objekten der Fall. Das lässt den Schluss zu, dass bei sehr intensiven Beständen (60 cm Wuchshöhe) eine Mähgeschwindigkeit von rund 10 km/h begrenzend für das sichere Erkennen von Tieren ist.

Beim dritten Einsatz in 40 cm hohem Dauergrünland wurde mit dem kleinen Kitz-Fell getestet. Bei 20 Wiederholungen hat das System in 19 Fällen (95 %) richtig reagiert und die „Tiere“ erkannt. In diesem Bestand war kein Zusammenhang zur Fahrgeschwindigkeit erkennbar.

Die Testergebnisse am Pilotbetrieb 3, Dauergrünland mit 40 cm Wuchshöhe.
Quelle: Innovation Farm

Die Tatsache, dass in „normalen“ Beständen ein sicheres Erkennen bei jeder (technisch sinnvollen) Fahrgeschwindigkeit möglich ist, wurde am vierten Standort bestätigt. Der zweite Schnitt im Dauergrünland konnte bei einer Wuchshöhe von 30 cm mit bis zu 24 km/h erfolgen. Obwohl ausschließlich die kleinen Testobjekte verwendet wurden, konnten diese Objekte in allen Fällen erkannt werden.

Die Testergebnisse am Pilotbetrieb 4, Dauergrünland mit 30 cm Wuchshöhe.
Quelle: Innovation Farm

Im Durchschnitt aller Versuche hat das System einmal pro 1,3 ha ausgelöst, obwohl kein Tier (Testobjekt) im Bestand war. Bei der Interpretation dieser Zahl an Fehlauslösungen ist aber zu berücksichtigen, dass immer mit der höchsten Sensitivitätsstufe 4 getestet wurde. Speziell in niedrigeren Beständen und auch bei geringem Wilddruck macht es Sinn, die Empfindlichkeit des Systems zu reduzieren.

Zusammenfassend konnte also festgestellt werden, dass bei gut entwickelten Beständen ab rund 50 cm Wuchshöhe die Sicht auf die Tiere beeinträchtigt ist und die Fahrgeschwindigkeit einen Einfluss auf die Erkennungsrate hat. Selbst unter diesen schwierigen Bedingungen konnte aber mit rund 85 % Auslösewahrscheinlichkeit ein sehr gutes Ergebnis erzielt werden. Bei geringeren Beständen, also auch bei späteren Schnitten, werden Tiere unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit erkannt. Zusätzlich zu den bewusst platzierten Testobjekten konnten im Zuge der Versuche tatsächlich mehrere „echte“ Rehkitze und Feldhasen von Sensosafe gerettet werden.

Die Praktikabilität und Arbeitswirtschaft

Bewertet man nicht nur die Sensorik, sondern das ganze System, so kommen weitere Faktoren zur erfolgreichen Rettung hinzu. Wird ein Wildtier detektiert, muss das Fahrzeug rechtzeitig anhalten. Das bedeutet, dass auch Einflüsse wie die Reaktionszeit des Fahrers, die Bodenfeuchte, die Hangneigung, die Bereifung und auch die Bauform des Traktors eine Rolle spielen. Ein kurzer Radstand und damit auch ein geringerer Abstand zwischen Sensor und Mähklinge des Heckmähers bedeuten, dass ein kürzerer Anhalteweg notwendig ist. Eine ähnliche Problematik zeigt sich beim Frontmähwerk. Geht man von einer Reifenbreite der Zugmaschine von je 500 mm aus, so könnte ein Wildtier trotz erfolgreicher Detektion auf einem Drittel der gescannten Fläche durch Überrollen verletzt oder getötet werden.
Zu den Fehlauslösungen ist zu sagen, dass hier der Anwender Fingerspitzengefühl beweisen muss. Falls es zu gehäuften Auslösungen ohne detektiertes Wildtier kommt, kann die Sensitivität des Systems schrittweise herabgesetzt werden. Dies ist ein guter Ansatz, um in stressigen Zeiten und bei geringer Wilddichte ein komplettes Ausschalten durch den Fahrer zu vermeiden.

Kosten und Vergleich mit anderen Methoden

Pöttinger gibt als Richtwerte für Sensosafe als Option beim Frontmähwerk Alpha Motion einen Listenpreis von 8.000 Euro (alle Preise exkl. MwSt.) an, für den Sensosafe 300 Balken 6.500 Euro und für Sensosafe 1000 sind es 13.000 Euro. Für eine Mähwerkskombination verursachen die Option Sensosafe und Sensosafe 300 zusätzliche Fixkosten von rund 1.500 bis 2.000 Euro pro Jahr – je nachdem, welche Nutzungsdauer, welcher Zinssatz und welcher Restwert unterstellt werden.

Wie die folgende Tabelle zeigt, ist die einzige Methode zur Wildtierrettung, deren Zuverlässigkeit mit Sensosafe vergleichbar ist, die Suche mit Hilfe von Wärmebildkameras auf Drohnen. Diese Zuverlässigkeit wird allerdings nur unter der Voraussetzung erreicht, dass der Drohneneinsatz unter den richtigen, also sehr eingeschränkten Bedingungen (Morgen oder Abend, wenig bis keine Sonneneinstrahlung etc.) erfolgt. Dazu kommt, dass bei dieser Vorgehensweise sowohl der Zeitaufwand vergleichsweise hoch ist, als auch viele Personen benötigt werden, die die gefundenen Tiere dann aus den Beständen holen. Dadurch entsteht ein hoher Gesamtaufwand bei der Anwendung. Vor allem der Personalaufwand wird oft von der Jägerschaft übernommen. Es ist also davon auszugehen, dass gerade lokale Jagdverbände bereit sind, sich an den Kosten von Sensosafe zu beteiligen.

Vergleich von verschiedenen Methoden zur Wildtierrettung. Legende: ++ großer Vorteil, + kleiner Vorteil, – kleiner Nachteil, — großer Nachteil.
Quelle: Innovation Farm

Die Grenzen

Wie alle Systeme hat auch Sensosafe gewisse Grenzen und Nachteile. In extremen Hanglagen wirkt sich das zusätzliche Gewicht und der nach vorne verlagerte Schwerpunkt negativ auf die Stabilität und die Fahreigenschaften des Gespanns aus. Das automatische Anheben des Frontmähwerks ist nicht unter allen Bedingungen gefahrlos möglich. Erfahrungsgemäß kann das eher dann ein Problem werden, wenn mit dem Frontmähwerk alleine gefahren wird. In diesem Fall ist eine Anpassung der Ballastierung im Heck notwendig. In Kombination mit einem Heckmähwerk ist die geänderte Gewichtsverteilung weniger relevant.

Gerade in Situationen, in denen die Konzentrationsfähigkeit des Fahrers ohnehin schon sehr gefordert ist, kommt mit Sensosafe noch ein weiterer Faktor hinzu, der Aufmerksamkeit erfordert. Das System hängt also sehr stark von der Qualität des Fahrers ab. Konzentration ist beim Mähen aber auf jeden Fall gefordert, um die Gefahr von gemähten Tieren und Futterverschmutzung zu vermeiden. Sensosafe bietet den Vorteil, dass man sich auf ein deutliches Signal konzentrieren kann und nicht zahlreiche Einflussfaktoren gleichzeitig im Blick haben muss.

Fazit

Das Assistenzsystem Sensosafe setzt an jenen Punkten an, an denen andere Methoden ihre Schwächen aufweisen. Der geringe arbeitswirtschaftliche Mehraufwand, die Möglichkeit, es auch bei vollem Tageslicht und warmen Temperaturen zu nutzen und vor allem die guten Ergebnisse aus den Versuchsreihen machen dieses System zu einer gelungen technischen Lösung, um Wildtiere vor dem Mähtod zu bewahren und die Futterqualität hoch zu halten. Beim Schutz von Wildtieren bei Mäheinsätzen kommt es auf die Summe aller getroffenen Maßnahmen an. Da viele davon mit hohem Zeit- und Personalaufwand verbunden sind, ist Sensosafe ein guter Beitrag, um als Landwirt der Verpflichtung zum Tierschutz nachzukommen. Dazu kommt der Imagegewinn bzw. auch der vermiedene Imageverlust in der Bevölkerung. Diese hat den durchaus nachvollziehbaren Wunsch, dass bei landwirtschaftlichen Tätigkeiten keine Tiere zu Schaden kommen. Hohe Grundfutterleistungen waren immer schon eine wesentliche Grundlage für den Erfolg in der Wiederkäuerhaltung. Die Basis dafür bildet eine ausgezeichnete Grundfutterqualität ohne Verunreinigungen; ganz besonders wenn diese sogar Gifte bilden können. Pöttinger hat mit Sensosafe ein einfach anzuwendendes, relativ zuverlässiges System geschaffen, das in der Wildtiererkennung neue Möglichkeiten eröffnet.

Dieser Beitrag entstand im Rahmen der Innovation Farm (www.innovationfarm.at), die von Bund, Ländern und der Europäischen Union im Rahmen des ländlichen Entwicklungsprogrammes LE 14–20 unterstützt wird.