500 Naturwissenschaften
Refine
Year of publication
Document Type
- Conference Proceeding (11)
- Article (8)
- Bachelor Thesis (2)
- Book (1)
Has Fulltext
- yes (22) (remove)
Keywords
- LiDAR (3)
- Gazebo (2)
- Robot operating system (ROS) (2)
- Simulation and Modeling (2)
- Abflussvorhersage (1)
- Agri-environment schemes (1)
- Agricultural Automation (1)
- Agricultural streering system (1)
- Animal welfare (1)
- Auendynamisierung (1)
Institute
- Fakultät AuL (15)
- Fakultät IuI (6)
- Fakultät WiSo (1)
This paper describes the development and test of a novel LiDAR based combine harvester steering system using a harvest scenario and sensor point cloud simulation together with an established simulation toolchain for embedded software development. For a realistic sensor behavior simulation, considering the harvesting environment and the sensor mounting position, a phenomenological approach was chosen to build a multilayer LiDAR model at system level in Gazebo and ROS. A software-in-the-loop simulation of the mechatronic steering system was assembled by interfacing the commercial AppBase framework for point cloud processing and feature detection algorithms together with a machine model and control functions implemented in MATLAB/ Simulink. A test of ECUs in a hardware-in-the-loop simulation and as well as HMI elements in a driver-in-the-loop simulation was achieved by using CAN hardware interfaces and a CANoe based restbus simulation.
Dairy farming has been the subject of public debate on animal welfare for a number of years now. Animal welfare discussions on dairy farming often include the demand for more nature connectedness in this area. This study focuses on the divergent perspectives of consumers and scientists on the importance of more nature connectedness for animal welfare strategies in German dairy farming. Within Europe, Germany is the main producer of cow’s milk and an important industry in many rural areas in Germany is dairy farming. The insights presented are based on qualitative interviews with dairy farming and livestock researchers from Germany and Austria. A key finding of this study is that we need to look more closely at the actual content of nature claims in animal welfare debates. The scientists interviewed tend to see idealized conditions in animal welfare discussions with images of nature which in fact seldom lead to improved conditions in dairy farming and, even then, only to a limited extent. The scientists interviewed rate calls for more nature connectedness in dairy farming from the nonagricultural public as anti-modern, complexity-reducing, and normative. Nevertheless, some of the scientists interviewed did have valuable insights into the nonagricultural public’s criticism of dairy farming practices. These scientists argued, however, that animal welfare needs to differentiate between nature connectedness and the innate needs of cattle when it comes to animal welfare strategies. An important conclusion of the study is that more discussion formats are needed to promote the exchange of ideas between different social groups attempting to understand animal welfare in dairy farming.
In urban areas, open space including brownfields often became rare due to increasing urbanisation. Urban brownfields can be important for biodiversity, but especially brownfields in early successional stages seem to be refused by urban residents due to their sparse vegetation and less aesthetic appearance. The aim of this study was to revegetate a young demolition site in the city core of Osnabrück, Germany and thereby to support native plant diversity and aesthetic values. We developed two seed mixtures of native plant species and tested them in a large-scale field experiment over two growing seasons.
Both seed mixtures developed towards structurally diverse and flower-rich vegetation. Establishment rates of sown species were consistently larger than 75%. Revegetation of the predominantly bare anthropogenically transformed soil by introduced species occurred fast. Vascular plant cover and vegetation height were higher on sown plots than in controls, but did not differ between the seed mixtures. Seeding did not increase plant species richness and did not reduce the establishment of a potentially invasive non-native plant species. The cover of Red-List species from the spontaneous vegetation was significantly higher in control plots. Our results indicate that not all aims can be reached on one restoration site. It has to be discussed if it is better to invest a restoration budget for measures aiming to increase acceptance of endangered pioneer plant species from the spontaneous vegetation or to introduce more attractive and more competitive species of later successional stages.
Technological support options for the usage of Brazilian Açaí berries in the European Food Market
(2022)
The highly perishable fruit açaí grows on palm trees in northern Brazil and is colloquially known as a berry with high nutritional value. The seed of the drupe makes up around 85 percent of the fruits weight and only the pulp around the seed is used for human consumption. The manufacturing step after harvest includes the pulping and the preservation of the fruit. The preservation step is necessary, because the açaí pulp contains a high microbial load. There are several preservation processes including the use of chlorinated or ozonated water, alcoholic fermentation, pasteurization, freezing or dehydration. Those techniques are overall not very gentle and have the potential to leave residues in the final product, which can change its typical sensorial characteristics. Therefore, an experiment was conducted, to see if a relatively new gentle preservation method called PEF can reduce the microbial load in an açaí- smoothie.
For this purpose, a PEF-machine was built and verified based on the paper from HEINZ ET AL. [2003]. The self-built machine works efficiently, when there is a reduction of microorganisms like Escherichia coli in apple juice due to the induced Pulsed Electric Fields. If this is the case, the described experiment with açaí-smoothie can be carried out with the self-built PEF- machine. In this experiment the results of the validation of this PEF-machine were not comparable to those from the paper from HEINZ ET AL. [2003]. So, the self-built PEF-machine in Brazil did not work sufficiently. Hence, the experiment which should show that a reduction of microorganisms, such as Escherichia coli, in açaí-smoothie with PEF is possible, was performed in Germany. It was accrued out at ELEA with using the PEFPilotTM Dual. This experiment confirmed the assumption, that microorganisms can be reduced in açaí-smoothie with PEF. Escherichia coli was reduced by 2 logs, Saccharomyces cerevisiae by 3 logs and Lactobacillus plantarum by 6 logs. And a comparison between PEF and the known preservation methods for açaí showed that it can be a compatible alternative.
Moreover, the topic, how açaí fits into the European Food Market is answered within this paper. When offering açaí food products to the European population, ideas can be originated from the well-working Brazilian market. It can be helpful to mix açaí with known European fruits for a better acceptance by the people. Then açaí can help to meet the Europeans needs of the current time for fresh and healthy food, especially when preserved with PEF. Furthermore, it is important to work towards a sustainable supply chain system from the cultivation until the unloading at the destination in Europe. Sustainability is important for the integration in the European market, not only for environmental protection, but also in terms of social stability and marketing purposes. In addition, access requirements, further food-related regulations, and the seasonality of açaí present a major hurdle.
Building on this thesis, further papers shall be written, not only in the field of the preservation of the açaí pulp with PEF, but also in the direction of combined preservation methods for açaí, the sustainable usage of the açaí seeds, product innovations containing the Brazilian fruit or various market research.
Stainless steel made to rust: a robust water-splitting catalyst with benchmark characteristics
(2015)
The oxygen evolution reaction (OER) is known as the efficiency-limiting step for the electrochemical cleavage of water mainly due to the large overpotentials commonly used materials on the anode side cause. Since Ni–Fe oxides reduce overpotentials occurring in the OER dramatically they are regarded as anode materials of choice for the electrocatalytically driven water-splitting reaction. We herewith show that a straightforward surface modification carried out with AISI 304, a general purpose austenitic stainless steel, very likely, based upon a dissolution mechanism, to result in the formation of an ultra-thin layer consisting of Ni, Fe oxide with a purity >99%. The Ni enriched thin layer firmly attached to the steel substrate is responsible for the unusual highly efficient anodic conversion of water into oxygen as demonstrated by the low overpotential of 212 mV at 12 mA cm−2 current density in 1 M KOH, 269.2 mV at 10 mA cm−2 current density in 0.1 M KOH respectively. The Ni, Fe-oxide layer formed on the steel creates a stable outer sphere, and the surface oxidized steel samples proved to be inert against longer operating times (>150 ks) in alkaline medium. In addition Faradaic efficiency measurements performed through chronopotentiometry revealed a charge to oxygen conversion close to 100%, thus underpinning the conclusion that no “inner oxidation” based on further oxidation of the metal matrix below the oxide layer occurs. These key figures achieved with an almost unrivalled-inexpensive and unrivalled-accessible material, are among the best ever presented activity characteristics for the anodic water-splitting reaction at pH 13.
Simulation von Laserscannern in Pflanzenbeständen für die Entwicklung umfeldbasierter Funktionen
(2018)
Es werden drei Modellierungsansätze zur Simulation von Laserscannern in Pflanzenbeständen für die Entwicklung umfeldbasierter Fahrzeugfunktionen beschrieben. Das Sensorsignal der Distanzmessung wird dabei anhand realer Messwerte oder phänomenologisch und auf der Basis empirisch ermittelter Kennwerte in Abhängigkeit von objekt- und sensorspezifischen Einflussfaktoren abgebildet. Basierend auf den Methoden zur Simulation von Distanzmesssystemen der Open Source Simulationsumgebung Gazebo wurden die Modellierungsansätze als spezifische Sensor- und Umfeldmodelle implementiert. Die Modelle wurden insbesondere für den Einsatz an mobilen landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen und für die Anwendung in der Getreideernte optimiert.
Regionaler Hochwasserschutz
(2018)
Mehrere Hochwasserereignisse haben in den letzten Jahren zu erheblichen Vermögensschäden in der Region Osnabrück / Emsland geführt. Studien zur Klimaforschung prognostizieren eine Zunahme der Hochwassergefahren. Wie ist der Stand des regionalen Hochwasserschutzes nach den Erfahrungen aus dem Ereignis 2010? Welche Vorsorgemaßnahmen wurden getroffen und wo besteht noch Handlungsbedarf?
Die Tagung bietet einen Überblick über die aktuelle Situation des regionalen Hochwasserschutzes mit Vorträgen und Einschätzungen ausgewiesener Fachleute aus den Blickwinkeln der
• genehmigenden Behörden
• kommunalen Verantwortungsträger
• planenden Ingenieure
• Unterhaltungsverbände.
Mountainbiking ist eine stark wachsende Natursportart mit einer hohen Teilnehmerzahl an Downhill- Mountainbikern im nördlichen Harz. Aufgrund der Wegebelastung entstehen soziale Konflikte und ökologische Auswirkungen, weshalb attraktive Strecken entwickelt und umweltschonende Lenkungsmaßnahmen durchgeführt werden müssen. Die Umfrage, die im Zuge dieser Arbeit durchgeführt wurde, ergab, dass die Anforderungen der Mountainbiker naturnahe, schmale und technisch anspruchsvolle Strecken sind. Die Auswirkungen des Mountainbikings betreffen die Tierwelt und sensible Gebiete abseits vorhandener Wege. Für die erfolgreiche Lenkung der Mountainbiker ist Kommunikation zwischen allen Beteiligten in der Landschaftsplanung erforderlich. Es ist auf eine umweltschonende Bauweise, gezielte Streckenführung, klare Beschilderungen, technische Herausforderungen und Wegequalitäten zu achten. Der Ausbau vorhandener Wegeinfrastruktur und aktive Lenkungsmaßnahmen im Harz können zu einer konfliktfreien und umweltfreundlichen Situation des Mountainbikings führen. Zusätzliche Forschungsarbeiten mit konkreten Schwerpunkten einzelner Lenkungskriterien oder ökologischen Auswirkungen können das Management von Mountainbike- Strecken erleichtern.
Flussauen, die zu den dynamischsten und komplexesten Ökosystemen überhaupt gehören, zeichnen sich im naturnahen oder wenig veränderten Zustand häufig auf engstem Raum durch ein vielfältiges Standortmosaik aus. Gleichzeitig erfüllen Auen im morphologisch wenig veränderten Zustand auch herausragende Funktionen im Landschaftswasserhaushalt, sind z.B. natürliche Retentionsräume für Hochwässer, und haben gleichzeitig eine enorme Bedeutung als Lebens- bzw. Rückzugsraum für unzählige stenöke Faunen- und Florenelemente. Jedoch unterliegen Fließgewässer und ihre Auen in Mitteleuropa bereits seit Jahrhunderten einem enormen Nutzungs- und Veränderungsdruck. Morphologisch wenig veränderte oder gar naturnahe Auen gibt es hier kaum noch.
Gerade die Flussauen wurden in Mitteleuropa bereits vor Jahrtausenden durch den Menschen besiedelt und intensiv genutzt, sei es zur Nahrungsmittelproduktion und Trinkwassergewinnung, um das Vieh zu tränken und die Felder zu bewässern oder um die Flüsse als Verkehrswege und die kinetische Energie des Wassers als Energiequelle zu nutzen. Für die Sicherstellung zahlreicher Nutzungsansprüche und -interessen wurden insbesondere seit dem letzten Drittel des vorigen Jahrhunderts die meisten mittleren und größeren Flüsse technisch begradigt und ausgebaut, in ihrer Lauflänge verkürzt und durch Eindeichungen von ihren Auen entkoppelt. Viele dieser Maßnahmen führten zwar häufig zum in ihrer Zeit gewünschten Ergebnis, hatten und haben jedoch bis heute grundlegende, nicht nur ökologische Veränderungen zur Folge. So verursachten zahlreiche Hochwässer z.B. an den Flüssen Rhein, Oder, Donau und Elbe dramatische und auch langfristige Schäden sowie Zerstörungen von Infrastruktureinrichtungen, Gebäuden, landwirtschaftlichen Nutzflächen oder Wäldern.
Seit den 90erJahren wird mit Hilfe zahlreicher Renaturierungsprogramme an vielen Flüssen versucht, einige dieser gewässerbaulichen Veränderungen wieder rückgängig zu machen bzw. in ihren Auswirkungen zumindest künftig abzumildern. Die bei solchen Vorhaben anvisierte Wiederherstellung ökosystemarer Funktionen bzw. Dienstleistungen von Fließgewässern und ihren Auen einschließlich naturschutzfachlicher Belange einerseits und zu wahrende wasserwirtschaftliche Interessen und Aufgaben andererseits birgt häufig ein nicht unerhebliches Konfliktpotential. Diese Spannungsfelder und auch deren Lösungsmöglichkeiten bilden den Hintergrund des diesjährigen Forums in Osnabrück.
Die Tagung ist gegliedert in drei Blöcke: Nach einem einleitenden Vortrag über die Ausprägung und Wirkungen sowie mögliche Ursachen einiger der sogenannten Jahrhundert- oder gar Jahrtausendfluten in den vergangenen Jahren, wird im 2. Teil ein Überblick gegeben zum morphologischen Fließgewässer- und Auenzustand in Deutschland und Flüsse und ihre Auen als gemeinsames Handlungsfeld von Wasserwirtschaft und Naturschutz vorgestellt. Der abschließende umfangreichste Block wird in mehreren Vorträgen verschiedene konkrete Renaturierungsprojekte an Flüssen in Deutschland vorstellen. Dabei werden zunächst Beispiele von Projekten an kleineren und mittleren Fließgewässern in urbanen Räumen und in stärker industriell geprägten Landschaften beleuchtet, bevor abschließend ein Einblick in Projekte an größeren Flüssen in Mitteleuropa gegeben wird.