GigaBeeProtect: IoT & KI für Bienchen und Blümchen

• Über 300.000 Vodafone-Bienen erblickten durch Stadtbienen-Patenschaft das Licht der Welt
• Vodafone unterstützt KI-Forschungsprojekt zum Erhalt von Biodiversität
• IoT Antidiebstahl-Lösung GigaBeeProtect macht Bienendieben smarten Strich durch die Rechnung

Summ, summ, s … – da fehlt doch was. Genau! Auch in Deutschland sind zahlreiche Bienenarten gefährdet oder sogar vom Aussterben bedroht. Das hat auch für uns Menschen Konsequenzen. Denn ohne Bienen, keine Bestäubung, keine Pflanzen, Tiere und in der Konsequenz auch keine Menschen mehr. Das zu verhindern, steht auch bei Vodafone auf dem Programm. Dabei helfen smarte Technologien auf Basis von Internet of Things (IoT) und Künstlicher Intelligenz (KI).

Mehr als 300.000 Vodafone-Bienen

Durch das neue Bienenschutzprojekt von Vodafone und dem gemeinnützigen Verein Stadtbienen entstehen zehn neue Bienenvölker an drei Vodafone-Standorten in Düsseldorf, Berlin und Königswinter. Mehr als 300.000 Bienen sind in den vergangenen Wochen in die Bienenboxen eingezogen und werden von professionellen Imkern begleitet. Dabei wird sichergestellt, dass nur die Menge Honig entnommen wird, die das Bienenvolk nicht selbst benötigt. Der gemeinnützige Verein widmet sich dem Schutz und Erhalt von Bienen. Ihr Ziel: eine ökologische Bienenhaltung und der respektvolle Umgang mit Honigbienen. Die Bienenboxen von Stadtbienen entsprechen höchsten Ansprüchen an ökologische und soziale Nachhaltigkeit und kommen dem natürlichen Wohnraum der Bienen sehr nah. Das Holz der Boxen, die in den Berliner Werkstätten für Menschen mit Behinderung gefertigt werden, stammt aus lokaler, nachhaltiger Forstwirtschaft.

Smarte Forschung für mehr Biodiversität

Doch Vodafone sorgt nicht nur für neue Bienenvölker, sondern unterstützt und entwickelt auch smarte Lösungen zu deren Erhalt und Schutz. Die Bienenstöcke von Vodafone liefern Daten für ein smartes Forschungsprojekt des Unternehmens apic.ai. Die Ergebnisse fließen in das vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft geförderte Forschungsprojekt OCELI ein. Ziele sind die Entwicklung von Technologien für eine bestäuberfreundliche Land(wirt)schaftgestaltung und die Erarbeitung zielgerichteter Maßnahmen gegen den Rückgang von Insekten.

Zwei Vodafone-Bienenstöcke werden hierfür mit dem KI-basierten Monitoring-System von apic.ai ausgestattet und mit Vodafone 5G SIM-Karten vernetzt. Die Daten werden ergänzt durch die Entnahme von Pollenproben als Referenz-Erhebung. An zwei Tagen führt apic.ai Detailauswertungen der Daten zu Aktivität, Polleneintrag und auch Versuche zur Pollenfarbenerkennung durch. Pro Tag werden dabei rund 50 Gigabyte Bienenvideos aufgezeichnet und mit KI-Algorithmen in der Cloud ausgewertet.

KI-Bienenschutz in Echtzeit

Im Rahmen der Studien werden auch erstmals stichprobenhaft KI-Auswertungen in Echtzeit vorgenommen. Dies stellt technisch eine große Herausforderung dar, da bei der Videoauswertung täglich pro Bienenvolk durchschnittlich 40 Millionen Bienen erkannt und über 140.000 Bewegungspfade verfolgt sowie knapp 80.000 Pollen erkannt werden müssen. Mit Hilfe von Edge Computing soll eine ähnliche Informationsdichte in Echtzeit On-Device extrahiert werden. Das ist im Bereich KI on Embedded Devices – direkt am Endpunkt und nicht erst in der Cloud – bislang noch jenseits des Möglichen. Der große Vorteil von Echtzeit-Analysen ist, dass sie sofortige Reaktionen auf potenzielle Gefahren für die Bienen ermöglichen, beispielsweise durch den unsachgemäßen Einsatz von Pflanzenschutzmitteln. Die ersten Ergebnisse dieser smarten Studie sollen bereits im Herbst vorliegen.

Gemeinsam mit apic.ai leistet Vodafone so einen Beitrag zur Forschung im Bereich Biodiversität, die eine hohe gesellschaftliche Relevanz hat und zu mehreren der UN Sustainable Development Goals beiträgt:

110 für Honigbienen

Bienenstock-Diebstahl sowie Vandalismus sind weltweite Phänomene und gerade Diebstähle haben sich in den letzten Jahren gehäuft. Das liegt vor allem daran, dass Bienen immer wertvoller werden. In Deutschland ist die jährliche Leistung von Bestäubern auf rund zwei Milliarden Euro gestiegen. Um Bienenvolk-Diebstahl und den Folgen von Vandalismus entgegenzuwirken, hat Vodafone die IoT Antidiebstahl-Lösung GigaBeeProtect entwickelt. Die technologische Weltneuheit zum Schutz von Bienenstöcken basiert auf einer smarten Kombination aus Low Power Positioning und NB-IoT oder LTE-M.

Wenn der Bienenstock umkippt oder die Position verändert, sendet die smarte GigaBeeProtect Box einen Hinweis an die Imkerinnen und Imker. Im Falle eines Diebstahls wird der genaue Standort in Echtzeit alle 30 Sekunden auf dem Dashboard angezeigt. Außerdem sendet das Gerät einmal am Tag die aktuelle Position, den aktuellen Batteriestand sowie den Status über das benutzerfreundliche Vodafone IoT-Dashboard. Leuchtet der Status grün, ist der Bienenstock sicher.  Ein gelber Status signalisiert Bewegung ohne Gefahren-Potenzial. Bei Rot wurde der Bienenstock gestohlen oder ist umgefallen. Der entscheidende Vorteil im Vergleich zu herkömmlichen GPS-Lösungen: Energie-Effizienz. Die Akkulaufzeit beträgt bis zu einem Jahr, da das Modul nur im Falle einer Bewegung aus dem Standby-Modus erwacht. Daher braucht der innovative Bienenhelfer keine feste Stromanbindung. Ein weiterer Vorteil: die Standort-Erkennung funktioniert auch ohne direkten Sichtkontakt zum Himmel, also auch durch das Holz der Bienenstöcke oder in Gebäuden.

Bienenschlaue & imkerleichte Anwendung

Um die Technologie bestmöglich in die Bienenstöcke integrieren zu können, hat sich Vodafone von Imkern und Bienenstock-Herstellern beraten lassen. Das Gehäuse mit der IoT-Hardware wird im Inneren des Bienenstocks installiert, so dass es für einen potenziellen Dieb unsichtbar ist, aber auch die Bienen nicht stört. Die Anbringung der GigaBeeProtect Box ist einfach: Die mitgelieferte Anleitung zeigt den genauen Installationsort innerhalb des Bienenstocks und nur vier Schrauben trennen den Imker von ruhigen Nächten. Auch die Batterie kann bei Bedarf vom Imker selbst ausgetauscht werden.

Die Internet-Anbindung wird durch die Mobilfunk-Technologien Narrowband-IoT oder LTE-M realisiert. Vodafone testet in diesem Pilotprojekt beide Lösungen, um sie im Hinblick auf Energie-Effizienz und Positionierungsgenauigkeit zu vergleichen. GigaBeeProtect ist die erste Ende-zu-Ende Anwendung für die von Vodafone neu implementierte Low Power Positioning Lösung über NB-IoT/LTE-M. Doch das Potenzial ist enorm. Einerseits kann die Lösung um weitere sinnvolle Funktionen, wie beispielsweise Brandschutz erweitert werden. Andererseits kann sie für andere Anwendungsfelder adaptiert werden, weit über den smarten Bienenschutz hinaus.

Die Vorteile von GigaBeeProtect auf einen Blick:

• Durch die Narrowband-IoT- oder LTE-M-Technologie hat das Gerät eine lange Akkulaufzeit und benötigt daher keine Stromanbindung. Der Imker kann so seinen Bienenstock mindestens über einen Ernte-Zyklus bewachen, bevor der Akku ausgetauscht werden muss.
• Positionierungslösung ist GPS-unabhängig und damit auch ohne direkten Sichtkontakt zum Himmel einsetzbar.
• Benutzerfreundliches Dashboard mit Benachrichtigungsfunktion sowie allen nötigen Informationen: Batteriestand, Position und Status.
• Kleine Größe und durch Platzierung innerhalb des Bienenstocks für potenzielle Diebe nicht sichtbar.
• Einfacher Installationsprozess, der von einem Imker selbst durchgeführt werden kann.
• Potenzial für weitere Funktionen und vielseitige Anwendungsfelder.

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Insektenfreundliche Lebensräume bei Vodafone

Bereits im Mai dieses Jahres hat Vodafone die Bienenpatenschaft für 18 neue Bienenvölker mit insgesamt über einer Million Bienen übernommen. Gemeinsam mit der Organisation nearBees unterstützt Vodafone so regionale Imkerinnen und Imker bei ihren Anstrengungen zum Erhalt der Biodiversität in Deutschland. Auch die Mitarbeitenden haben sich gefreut, denn ein erntefrisches Glas Vodafone Honig hat ihnen die Zeit im Homeoffice versüßt.