Konzeptionierung eines Smart Gardens für eine KI Forschungs- und Trainingsplattform

Projektstatus

Planung
100%
Durchführung
100%
Dokumentation
100%

Hintergrund

Our Greenery ist ein softwaregetriebenes AgTech/ E-Health Unternehmen, welches die Bereiche Indoor Farming, IoT und Interior Design zusammenführt. Aktuell entwickelt das Team von Our Greenery einen Raumgarten. Ein modulares System für den Anbau von Nutzpflanzen im Innenbereich. Ziel des Nutzgartens ist es, einen erfolgreichen Anbau von Microgreens für jeden Haushalt, gerade für den städtischen Bereich, zu ermöglichen. Womit die Anwender jederzeit Zugriff auf nachhaltigen und biologisch angebautes Microgreens besitzen und somit ihre individuellen Vitaminbedarf bedarfsorientiert regeln können. Hierdurch können zudem lange Transportwege zwischen Hersteller/ Anbau, Vertrieb und Endverbraucher vermieden werden. Was den CO2-Fußabdruck weiter reduziert.

Herausforderung

Our Greenery setzt sich das Ziel, jedem Menschen das Anbauen von Greens im Wohnraum zu ermöglichen – ganzjährig, plastikfrei und kinderleicht. Dabei sollen das Interior Design & Smart Home Devices perfekt zusammenpassen. Wobei sich Our Greenery als Teil der Lösung für eine nachhaltige Ernährung der Menschheit von morgen versteht. Aktuell müssen die Kunden Ihren persönlichen Raumgarten selbst bewirtschaften, wodurch es teilweise zu einer Über- bzw. Unterdüngung der Greens kommen kann. Das eigentliche Potenzial des Superfoods im Bereich der Frische des Geschmacks und dem Vitaminspektrum kann somit nicht vollständig vom Anwender ausgeschöpft werden. Durch das Projekt sollen die Einsatzmöglichkeiten von KI für Ernte- und Düngeempfehlungen geprüft werden. Entsprechend der Ergebnisse, könnte somit langfristig die Kundenzufriedenheit mittels KI gestärkt, wie auch der persönliche CO2-Fußabdruck der Anwender:innen zusätzlich reduziert werden.

Als junges familiengeführtes Unternehmen beschäftigt OUR GREENERY aktuell 7 Mitarbeiter. Den Großteil ihrer Ressourcen verwenden die Mitarbeiter zur Aufrechterhaltung des Tagesgeschäfts, wodurch wenig Zeit zur Erschließung neuer Geschäftsfelder verbleibt. Daher kontaktierte der CEO Daniel Bosman die KI-Trainer des Kompetenzzentrum Cottbus. und bat um technische Unterstützung bei der Bewältigung des Vorhabens. Wobei sich schnell herausstellte, das es sich hierbei um ein innovatives und nachhaltiges Konzept handelt, jedoch die Kenntnisse rund um die Rahmenbedingungen für den zielorientierten Aufbau einer KI-Applikation fehlten. Durch die Zusammenarbeit von Our Greenery und der THW bündelt sich das Know-how aus den Bereichen Biochemie, Automatisierung und KI, womit der erste Schritt in die Entwicklung von KI-bezogenen durch das Unternehmen gestartet werden kann.

Lösung

Im Rahmen des Digitalisierungsprojekts möchte das Unternehmen den Einsatz von KI für den Anbau von Microgreens im heimischen Raumgarten im ersten Schritt evaluieren. Gemeinsam mit der TH Wildau wird hierfür eine Forschungs- und Trainingsplattform für den Einsatz von KI konzeptioniert. Über mehrere Pflanzzyklen, können somit gelabelte Bildaufnahmen zur Einschätzung des Alters, Reifegrad/ Erntestatus und evtl. Gesundheitsstatus generiert werden. Womit der Grundstein für eine passende KI-Applikation zum Trainieren gesetzt werden könnte. Die THW steht im Zuge der Projektbegleitung dem Unternehmen als Assistenzpartner im Bereich der technischen Konzeptionierung, Bildverarbeitung und Entwicklung von KI-Anwendung mit ihrer Expertise zur Verfügung.

Umsetzung

Phase 1 – Konzeptionierung einer Testumgebung:

Gestaltung einer Testumgebung zur Wachstumsüberwachung von Microgreens. Im Rahmen des Projekts wurde gemeinsam mit dem Unternehmen ein Testsystem entwickelt, mit dessen Hilfe Trainingsdatensätze mit konstanten und regelbaren Systemeinstellungen erstellt werden können.

 

Phase 2 – Aufbereitung eines ersten Proof-of-Concept Ansatzes:

Im Laufe des Jahres 2022 erfolgt mit dem Unternehmen die Entwicklung entsprechender Bildanalyseverfahren für einen ersten-Proof-of-Concept Ansatzes. Die Ergebnisse gehen entsprechend in geplanten Veröffentlichungen und in den Transfer mit ein. Der Input und die entsprechenden Erfahrungen fließen dann in die Roadshow wie auch in weitere Workshops ein.

 

Phase 3 – Aufnahme und Präperation der Trainingsbilder:

Nachdem die Testumgebung aufgebaut und die ersten Pflanzen gesät wurden konnten die Bilder aufgenommen werden. Die Bilder wurden anschließend durch unsere Mitarbeiter sowie einer studentischen Hilfskraft gelabelt (etikettiert).  

 

Phase 4 – Evaluation und Workshop:

In der letzten Phase wurde die Funktionialität des trainierte Algorithmus validiert. Anschließend wurde das Projekt an OURGREENERY übergeben und im Rahmen eines Workshops das gesammtelte Wissen transferiert.  

Das Projekt als Tagebuch

  • (Mai/Juni 2021): Projektstart

    Das Projekt startete Ende März 2021 mit dem gegenseitigen Kennenlernen und dem Ausarbeitung der Anforderungen an dem System. Ziel der ersten Treffen war es, das Team und die Vision kennenzulernen, um ein realistisches Ergebnis anstreben und definieren zu können. 

  • August 2021:

    Bevor der Prototyp des Indoor-Gartens aufgebaut werden kann, musste dieser zunächst konstruktionell modelliert werden. Nach der Einigung rund um das Saatgut und dem Verständnis der Anforderungen an den Anbau von Microgreens startete im August 2021 der Aufbau der Testplattform für den kontrollierten Anbau von Microgreens. Im Hintergrund entwickelte das Team von Ourgreenery eine Bewässerungssystem.
  • Januar 2022:

    Der Aufbau des Gehäuses sowie die Installation des Bewässerungs- und der Überwachungselektronikkonnte nun abgeschlossen werden. Im Anschluss an diesen Meilenstein startete die parallele Bearbeitung der verbleibenden Aufgaben, der Programmierung der Steuerungslogik sowie die Aufnahme und Auswertung der ersten Bilder einer spezifischen Pflanze.

    Hierfür werden nun die ersten Bildaufnahmen in einem kleinen Gewächshaus aufgenommen, um die Positionierung der Kamera bestimmen zu können. Aus den Bilddaten und der täglichen Beobachtung der Pflanzen können erste Rückschlüsse auf die zukünftigen Anforderungen der KI geschlossen werden. So werden in einem kleinenTagebuch neben der Wachstumszeit auch Kennwerte wie Pflanzengröße, Pflanzenfarbe, Keimrate etc., die für die spätere Betrachtung relevant sind, erfasst und mit den Experten von Our Greenery abgeglichen.

  • März 2022:

    2 Monate lang wurden Bilder aufgenommen und kontinuierlich durch unsere Mitarbeiter und Studenten gelabelt. Der fertig trainierte Algorithmus sowie die gesamte Dokumentation wurde in einem Workshop an Ourgreenery übergeben. 

Alexander Dietrich

Alexander Dietrich

Standort: TH Wildau
Schwerpunkt: KI-Training

Tel.: +49 (0) 3375 508 431
E-Mail: alexander.dietrich@th-wildau.de

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