Sensorbasierte Überwachung von Hochrisikofeldern

Manipulation teurer Agarforschung erkennen

Bis zum Jahr 2050 werden mehr als neun Milliarden Menschen auf der Erde leben. Ihre Ernährung stellt eine der größten globalen Herausforderungen dar. »Crop Science« bzw. die Forschung im Bereich Kulturpflanzen ist daher die Grundlage eines der wichtigsten Geschäftsfelder der Bayer AG. Sie ist der weltweit drittgrößte Anbieter für Pflanzenschutz (Crop Protection) und Saatgut (Seeds) in der Landwirtschaft. Im Projekt »SensFArM« hat das Fraunhofer FKIE ein System zur Überwachung der Testfelder entwickelt, auf denen der Konzern seine aufwendige und kostenintensive Forschung betreibt.

»Sensor-Based Flexible Area Monitoring« (SensFArM)

© oticki/123RF
Die Ernährung der stetig wachsenden Bevölkerung dieser Welt ist eine der größten Herausforderungen unserer Zeit. Die Bayer AG stellt sich ihr im Forschungsbereich »Crop Science«. Zur Überwachung der weit verteilten Felder, auf denen der Konzern seine kostenintensive Forschung betreibt, hat das Fraunhofer FKIE im Projekt »SensFArM« eine sensorbasierte Überwachungslösung entwickelt, die den Zutritt Unbefugter auf die Flächen detektiert, meldet und loggt.

Auf weltweit angesiedelten Breeding und Crop Protection Fields züchtet, beobachtet und erforscht Bayer neu entwickelte resistente Getreidesorten und Pflanzenschutzmittel. Die Anbauflächen sind dabei oft gepachtete, frei zugängliche Plantagen und Felder. Hier besteht immer das Risiko, dass Unbefugte versuchen, die Forschungsprojekte zu manipulieren. Dies beispielsweise, indem sie Fremdsaatgut oder Chemikalien einstreuen oder auch Pflanzen und Flächen einfach zerstören.

Da die Forschungsprojekte zu Pflanzenschutz und Saatgut meistens über viele Jahre laufen und die Manipulationen nicht immer direkt entdeckt werden, bedeuten solche Vorfälle große Rückschritte und finanziellen Schaden für den Konzern. Bayer hat daher ein starkes Interesse daran, frühzeitig über unberechtigte, verdächtige Aktivitäten auf seinen Hochrisikofeldern informiert zu werden, um sie so zeitnah zu überprüfen.

Mit Securitas hat Bayer neben der konzerneigenen Corporate Security einen namhaften Sicherheitsdienstleister an seiner Seite. Securitas ist bereits mit der Überwachung diverser Liegenschaften des Bayer-Konzerns betraut und leistet diese von sogenannten »Security Operation Centers« (SOC) aus. Eine 24/7-Kontrolle der geografisch weit verstreuten, vielfach abseits gelegenen und zudem ständig wechselnden Testfeld-Standorte kann jedoch bisher nicht gewährleistet werden.

Im Projekt »SensFArM«, kurz für »Sensor-Based Flexible Area Monitoring«, hat Fraunhofer FKIE aus diesem Grund eine verlegefähige technische Lösung zur sensorbasierten Liegenschaftsüberwachung entwickelt. Sie soll die Detektion und Nachvollziehbarkeit unerwünschter Bewegungen innerhalb der fest definierten Bereiche der Bayer-Testfelder gewährleisten.

© Fraunhofer FKIE
Kombinierte Darstellung von Bewegungspfaden und Videobildern zur Klassifikation
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Übersicht überwachter Areale in der mobilen Anwendung für Handys und Handhelds

Der technische Lösungsansatz basiert auf einer Multi-Sensor-Lösung zur Bewegungsdetektion. Seismische Sensoren detektieren Erschütterungen im Untergrund. Eine zusätzliche optische Detektion und Verifikation von Bewegungen erfolgt über elektrooptische und Infrarot-Kameras. Mittels Sensordatenfusion werden gültige Bewegungsmuster ermittelt.

Eine GPS-Eigenpositionsmeldung via Smartphones unterstützt die Unterscheidung von berechtigten und unberechtigten Zutritten. Die fusionierten Sensordaten werden via LTE vom Feld zum Server übertragen. Dort generierte Alarme werden in einer übersichtlichen Lagedarstellung auf stationären sowie mobilen Endgeräten angezeigt.

Serverseitig erfolgt eine regelbasierte Verarbeitung der fusionierten Sensordaten. Bei kritischen Detektionen findet eine Alarmierung statt. Eine stationär wie auch mobil verfügbare Anwendung bietet eine Übersicht über die überwachten Areale sowie vorliegende Alarme.

In einer kartografisch aufbereiteten Lage werden Sensorinformationen und detektierte Bewegungspfade georeferenziert dargestellt. Die Alarmbearbeitung wird anwendungsseitig unterstützt, indem dem Nutzer eine Klassifizierung und Bewertung der detektierten Objekte, auch über ein Videobild, ermöglicht wird.

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Testaufbau für die »SensFArM«-Abschlussdemonstration auf der Bayer-Versuchsstation Gut Höfchen. Die auf dem Feld verteilten Pylonen markieren die Positionen der seismischen Sensoren.
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Unter den Pylonen befinden sich seismische Sensoren zur Detektion von Erschütterungen, wie beispielsweise verursacht durch das Betreten der Fläche durch Unbefugte.
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Kombination von elektrooptischen und Infrarot-Kameras für die optische Detektion und Verifikation von Geländezutritten.

Eine technische Überwachungslösung, die die spezifischen Anforderungen erfüllt, ist bislang nicht am Markt verfügbar. Der »SensFArM«-Demonstrator kann daher Ausgangspunkt für eine zur Produktreife gelangten, industrieseitig angebotenen und breit ausrollbaren technischen Lösung sein. Der bei der Entwicklung des Demonstrators verfolgte generische Implementierungsansatz begünstigt weitere anwendungsorientierte Ausbaustufen.

 

 

© Fraunhofer FKIE/Screenshot Projektfilm
Andreas Maack, Chief Security Officer Bayer AG: »Wir sind konfrontiert mit Problemfällen, bei denen Leute auf unser Felder eindringen und Schaden zufügen. Wir haben sehr viele Felder und müssen zu kostengünstigen, effizienten, anwendbaren Lösungen finden, die möglichst minimalinvasiv in unserem Arbeitsalltag sind. Wir freuen uns sehr über die Kooperation, die wir mit dem Fraunhofer FKIE gefunden haben.«
© Fraunhofer FKIE/Screenshot Projektfilm
Daniel Schleimer, Geschäftsführer Securitas Services GmbH: »Für Securitas ist das SensFArM-Projekt eine tolle Möglichkeit, Freiflächenüberwachung mit moderner Technologie gemeinsam mit Fraunhofer und Bayer zu testen und erste Ergebnisse zu erzielen. Securitas ist stets interessiert an neuen Ideen und neuen Möglichkeiten, Sicherheit für unsere Kunden zu schaffen.«

»Der generische Ansatz von SensFArM erlaubt eine individuelle Anpassung und Weiterentwicklung der Überwachungslösung, beispielsweise eine Erweiterung der Plattform um weitere Sensortypen.«

Linda Nelles-Ziegler, Projektleiterin SensFArM

Projektfilm SensFArM