DEL111 – 11205653 Grow with the Flow

Aanleiding van het project

Water is een zeer belangrijke productiefactor in de landbouw. Te weinig water, of water van een slechte kwaliteit kan leiden tot productieverlies, zo-wel kwantitatief als kwalitatief. Te veel water kan hetzelfde effect hebben en kan bovendien de bedrijfsvoering ernstig hinderen. Door het veranderende klimaat zullen droogte en wateroverlast vaker gaan voorkomen. Dit kan ver-strekkende gevolgen hebben voor boeren, de voedselverwerkende industrie, de verzekeraars en de waterbeheerders. De vraag is wat hun individuele handelingsperspectieven zijn, en hoe deze integraal geoptimaliseerd kunnen worden.
Ontwikkelingen rond precisielandbouw en de inzet van digitale hulpmiddelen volgen elkaar in hoog tempo op. Steeds meer en gedetailleerdere gegevens zijn beschikbaar, afkomstig van bijvoorbeeld machines, sensoren, modellen en vanuit ‘citizen science’. Door de opkomst van data science en big data toepassingen kunnen gegevens uit meerdere bronnen steeds beter gecom-bineerd worden. Dit leidt tot nieuwe, interessante mogelijkheden, die kunnen bijdragen aan het optimaliseren van de bedrijfsvoering van landbouwbedrij-ven, toeleveranciers en afnemers. Voorbeelden van initiatieven hierin zijn nationale proeftuin precisielandbouw, AgroDataCube, BodemIndex, Berege-ningssignaal, Akkerweb,… Er zijn al verschillende hulpmiddelen die individue-le actoren ondersteunen, maar voorzien niet in terugkoppelingsmechanis-men die noodzakelijk zijn voor een integrale optimalisatie, die essentieel is om te komen tot een robuuster water- en voedselsysteem voor een groei-ende wereldbevolking in een veranderend klimaat.

Doel van het project

Het project Grow with the Flow zal een integraal monitoring- en voorspel-lingsplatform watergebruik en gewasproductie ontwikkelen dat bruikbaar is om op zowel lokale als regionale schaal de terugkoppeling te maken die nodig is om te komen tot beter inzicht in het watergebruik in de landbouw-sector. Daarvoor combineren we de nieuwste technologische ontwikkelingen op het gebied van ICT, grondwatermodellen, bodem-water-gewas-atmosfeer-modellen, satellietdata, sensoren, lokale intelligentie, slimme her-kenningstechnieken (AI) en data-assimilatie (sleuteltechnologieën data en ICT, meet- en detectietechnologie). Hiermee kunnen enerzijds agrarische ondernemers, voedselverwerkers en verzekeraars hun dienstverlening ver-beteren, processen optimaliseren en mogelijk kosten verlagen. Anderzijds krijgt de waterbeheerder door teruggekoppelde data van de boer (daadwer-kelijke beregening, stuwpeilen, sensoren en lokale intelligentie) beter inzicht in de actuele status van het bodemwatersysteem en de te verwachten vraag naar water. Zo kunnen ze efficiënter sturen, en beter inzicht geven in ge-maakte keuzes aan de stakeholders. Langere tijdseries vanuit meer diverse databronnen, gecombineerd met nieuwe technologieën zullen resulteren in meer inzicht in de werking van het bodemwatersysteem en verbeterde resul-taten van gewas- en watermodellen. Daardoor wordt watergebruik slimmer en efficiënter, resulterend in hogere gewasproductie.

De kern van het platform bestaat uit dataservices en modellen, geïntegreerd in een operationele DELFT-FEWS omgeving. Er wordt voortgebouwd op het prototype dat in 2018 is ontwikkeld. Daarin is in 2018 al een deel als prototy-pe ontwikkeld. Het mist nog wel cruciale onderdelen zoals terugkoppelings-mechanismen die noodzakelijk zijn voor een integrale optimalisatie. Ook verbetering aan data en modellen is noodzakelijk voor optimaal gebruik.
De concrete onderdelen die in dit project ontwikkeld worden zijn:
• Slim beregenen en beheer van beschikba

Omschrijving van de activiteiten

WP 1: Ontwikkeling platform:
Ontwikkeling businessplan en governance
Review platform proof of concept 2018
Architectuur platform verfijnen verbeteren
Hardware requirements
Uitbreiding datafeeds (data en modellen)
Feedback loop opzetten van data boer naar model
Uitbreiding workflow voor aansluiting wensen boeren
Validatiescripts data
Inrichting hardware Industrieel:
Innovatief complex platform dat met een geheel nieuwe feedback loop informatie van verschillende gebruikers moet stroomlijnen. Het is een innovatief open platform waarvoor we dienen te onderzoeken en testen welke architectuur het meest geschikt is voor de verschillende type gebruikers. Zo’n operationeel platform met communicatie tussen boer en waterschap is uniek en wordt schaalbaar opgezet
WP 2+3: use cases
Review farmersapp
Selectie geschikte locaties en boeren
Ontwikkeling versie 1.0
Feedback van boeren in het veld en waterschappen
Ontwikkeling versie 2.0 Industrieel:
Onderzoek met boeren en waterschappen naar geheel nieuwe toepassingen waarin ze met elkaar kunnen communiceren door uitwisseling van data. Het op deze unieke manier samenbrengen van verschillende gebruikers, kennis en data in een nieuwe innovatieve applicaties is schaalbaar naar andere gebieden
WP 4: modellen en datatechnologie
Actualisatie IMOD-METASWAP-WOFOST model Aa en Maas
Ontwikkeling Azure model Vallei en Veluwe
Inbouw model Vallei en Veluwe (incl koppeling WOFOST)
Aanpassingen WOFOST adapter
Tuning koppeling WOFOST tbv operationeel voorspellen
WOFOST uitbreiden voor meerdere gewassen
Operationeel FEWS inrichten bij waterschappen incl ontsluiten van relevante data naar GwtF platform
Validatie model aan lokale metingen van de boeren
Opzet data-assimilatie Remote sensing
Integratie lokale metingen, RS en modellen
Inventarisatie toepassingen data science (mogelijkheden IBM WATSON) Industrieel:
• Onderzoeken en uitbreiden van de nieuwste modelconcepten op koppelingen tussen la

Verwachte resultaten

Het project levert door het op gebiedsniveau afstemmen van aanbod en vraag een belangrijke bijdrage aan de Nederlandse klimaatbestendigheid, en draagt bij aan efficiëntere bedrijfsvoering van de betrokken partijen. Voor de boer biedt het inzicht in de huidige en verwachte omstandigheden van het gewas en de vochttoestand van de bodem, waarmee hij beter in staat is om beslissingen te nemen om bijvoorbeeld wel of niet te beregenen en tussen percelen te prioriteren, of om wel of niet het land op te gaan voor werk-zaamheden om bijvoorbeeld structuurbederf te voorkomen. Een waterschap krijgt beter inzicht in de toestand van het watersysteem en kan hierop beter gefundeerd handelen, en beter uitleggen waarom bepaalde maatregelen (bijvoorbeeld een beregeningsverbod) noodzakelijk zijn. Ook is het water-schap erbij gebaat dat grondgebruikers goed zorgen voor hun bodem, aan-gezien een gezonde bodem veerkrachtiger is en bijvoorbeeld bijdraagt aan minder wateroverlast en een betere waterkwaliteit. Voor verzekeraars is het van belang dat boeren kunnen blijven ondernemen. De applicatie helpt hier-bij en ondersteunt maatschappelijk verantwoord ondernemen. De verzeke-raar krijgt daarbij meer inzicht in het risicoprofiel van klanten en kan met deze informatie nieuwe diensten ontwikkelen. De voedselverwerkende indu-strie krijgt beter inzicht in de verwachte kwantiteit en kwaliteit van de oogst. Dit is van belang voor procesoptimalisatie en de productieplanning. Daar-naast ondersteunt de applicatie duurzame productie, een van de speerpun-ten van de sector.

Dit project is zeer relevant voor de missie Landbouw, Water en Voedsel: Nederland is in 2050 klimaatbestendig en water-robuust (klimaatbestendig landelijk en stedelijk gebied), en draagt bij aan bij de missie: in 2030 is in de land- en tuinbouw het gebruik van grondstoffen en hulpstoffen substantieel verminderd (Kringlooplandbouw). Bewustwording van de beperkte beschik-baarheid van hulpbronnen, waar water er één van is, is van

Innovativiteit

Er wordt, ook in de landbouw, volop geëxperimenteerd met methodes en technieken om big data te analyseren en verwerken, en om Artificial Intelligence en machine learning toe te passen. Dit levert ook al wel veelbelovende resultaten, die zeker de potentie hebben om bij te dragen aan een betere, duurzamere landbouw. Het operationeel toepassen van zulke nieuwe technieken in de praktijk en met name het effectief integreren ervan in al lopende bedrijfsprocessen is echter geen sinecure, en staat zeker nog in de kinderschoenen. Naast kennis van de processen van verschillende stakeholders op verschillende gebiedsschalen is hiervoor een brede scala aan technische expertise vereist, bijvoorbeeld op gebied van moderne data infrastructuren, data standaarden en uitwisselingsprotocollen, modellen en modelkoppelingen, big data analyse, machine learning etc. Veel simulatiemodellen die voorhanden zijn, en die een onmisbaar onderdeel zijn als basis voor integraal waterbeheer, hebben (nog) te weinig mogelijkheden om snel met nieuwe data- en kennisbronnen te integreren. Het gebruik van een modellen raamwerken als FEWS helpt bij de snelle koppeling van modellen en flexibele inzet daarvan. Echter, ook daar zijn aanvullende concepten en innovatieve datakoppelingen nodig om nieuwe datastromen en kennis te kunnen verwerken. We denken dat dit alleen mogelijk is door een goede en brede vertegenwoordiging van experts vanuit gebruikers, data leveranciers, ICT en model experts en water- en landbouwonderzoek bij elkaar te brengen.
Het project is georganiseerd in 5 werkpakketten.
1. Ontwikkeling platform (2020-2021)
2. Use case agrarisch bedrijf (2020-2021)
3. Use case waterbeheer (2020-2021)
4. Modellen en Datatechnologie (2020-2021)
5. Monitoring (2020-2021)

Per werkpakket is een beoogd trekker aangewezen. Het project wordt geleid door een kernteam dat op zijn beurt verantwoording aflegt aan een stuurgroep. Deze stuurgroep wordt gevormd door afgevaardigden van de deelnemende partners

Valorisatie

De resultaten van Grow with the Flow zijn relevant voor vele partijen die actief zijn in de agrarische keten en in het waterbeheer. De beoogde gebrui-kers op de korte termijn (1-2 jaar) zijn de betrokken partners en de bij hen aangesloten boeren. We starten met een kleine groep boeren die toeleve-rend zijn aan LWM en Achmea. Op middellange termijn (2-5 jaar) sturen we op aansluiting van meerdere nieuwe partijen. Dit betekent meer water-schappen, resulterend in een grotere gebiedsdekking. Via deze grotere dek-king en door brede disseminatie van de resultaten en producten van het project verwachten we dat Grow with the Flow ook relevant en aantrekkelijk wordt voor een bredere groep van verzekeraars, voedselverwerkende be-drijven en bijvoorbeeld ook bedrijfsmanagement systemen.
Technisch en operationeel wordt dit “groeimodel” gefaciliteerd door de open opzet van het platform. Dit geldt voor de ontwikkelde kennis en software, maar ook voor de gebruikte architectuur die open en schaalbaar wordt op-gezet en gebaseerd zal worden op breed gebruikte standaarden. Procesma-tig werken we in het traject nauw samen met een koplopergroep van gebrui-kers, aan voor hen relevante use cases. Daarnaast zullen we voor nieuwe gebruikers een cursus organiseren, georganiseerd door een betrokken pri-vate partij. Hiervoor zullen wij in eerste instantie gebruik maken van de net-werken van LWM en Achmea. Deze partijen zullen gedurende het project actief hun klanten benaderen.
Binnen het project zijn de disseminatie en valorisatie activiteiten onderdeel van de werkpakketten. Hiermee sluiten we nauw aan op het iteratieve ont-wikkelproces met gebruikers en organiseren we bredere disseminatie rond-om de daarin opgenomen gebruikerstesten en demonstraties, waar mogelijk op locatie bij gebruikers. De communicatie naar studiegroepen van branche-organisaties stemmen we zorgvuldig af met de projectpartners. Door de communicatie en disseminatie op deze wijze breed op te zetten, en daarbij bruikba

Link naar projectresultaten…