Smarte Gardening mit LoRa-Funktechnologie

Am fiktiven Beispiel von Heiri Müller wird aufgezeigt, wie eine Gartenbewässerung mit Hilfe der LoRa Funktechnologie realisiert werden kann und wo die Vorteile liegen. Heiri kann nun sein Garten bequem von unterwegs überwachen und bewässern und muss somit nicht mehr seine gebrechliche Nachbarin unnötig belasten. Mit seinem Bruder dem Gemüsebauern überlegt er sich bereits, wie sie dies mit LoRaWAN auf die weitverteilten Gemüsefelder anwenden könnten.



Heiri Müller liebt seinen Garten und ist stolz auf sein tolles Gemüse. Leider ist er aus beruflichen Gründen häufig mehrere Tage unterwegs. In dieser Zeit hat bis jetzt seine Nachbarin zu seinem Garten geschaut, doch fällt ihr dies in ihrem hohen Alter immer schwerer. Deshalb überlegt sich Heiri, wie er seinen Garten, welcher unterhalb und oberhalb des Hauses angelegt ist, während seiner Abwesenheit bewässern kann.

Heiri entscheidet sich auf «Smart Gardening» umzusteigen. Mit fachlicher Unterstützung verlegt er Wasserleitungen entlang seiner Gartenbeete und platziert bei jedem einzelnen Gartenbeet ein Magnetventil. Ausserdem wird jedes Gartenbeet mit einem Bodensensor versehen, welcher die Bodenfeuchtigkeit misst. Die Sensoren und Ventile werden über Solarzellen mit Strom versorgt und über eine LoRa-Funkstrecke mit der Zentrale im Haus verbunden. Somit muss Heiri keine Kabel verlegen, welche bei der Gartenarbeit beschädigt werden könnten. Dank der hohen Reichweite der LoRa-Funktechnologie kann problemlos sein gesamtes Grundstück mit einer einzigen Zentrale abgedeckt werden.

Die Zentrale kommuniziert neben LoRa auch über WLAN, wodurch diese ans heimische Neztwerk angebunden werden kann. Heiri kann nun mit dem Laptop auf die Zentrale zugreifen und die Bewässerung steuern bzw. programmieren. Für die Steuerung der Bewässerung stehen verschiedene Optionen zur Verfügung. Die Bewässerung jedes einzelnen Beets kann über einen Zeitplan gesteuert werden, in welchem Zeitpunkt und Dauer der Bewässerung eingegeben werden. Die Bewässerung kann durch die Bodensonden auch automatisch gesteuert werden, indem eine minimale und maximale Bodenfeuchte für jedes Beet definiert wird. Wird der minimale Wert unterschritten, startet die Bewässerung und stoppt wieder, wenn der maximale Wert überschritten wird. Dank einer Cloud-Anbindung kann Heiri mit seinem Smartphone auf die Zentrale zugreifen, auch wenn er auf Geschäftsreise ist. Somit kann er jeder Zeit prüfen, wie es um seinen Garten steht und falls notwendig kann er die Bewässerung auch manuell starten oder beenden.

Vorher ist es Heiri ab und zu passiert, dass er es mit seinen Pflanzen etwas gut gemeint hat und diese entsprechend überbewässert hat. Leider hat sich dies jeweils negativ auf seine Ernte ausgewirkt. Ausserdem hat sich dadurch der Speicher seiner Regenwasserfassung schneller geleert und dieser hat somit nicht für den ganzen Sommer ausgereicht. Somit musste Heiri seine Pflanzen mit Wasser aus der örtlichen Wasserversorgung bewässern und dies ausgerechnet im Hochsommer, wo das Wasser im Ort jeweils so oder so knapp wird. Durch die Messung der Bodenfeuchte passiert dies nun nicht mehr und der Regenwasserspeicher reicht in den allermeisten Fällen, um die Trockenperioden zu überbrücken.

Heiri hat richtig Spass an seinem smarten Garten und überlegt sich bereits, wie er seine Anlage noch erweitern könnte. Ein Gedanke ist, die Wasserleitung mit einem Mischventil zu versehen, über welches er dem Wasser bei Bedarf Flüssigdünger zufügen kann. Dazu würde er jedoch neue Bodensonden benötigen, mit welchen er auch den Nährstoffgehalt des Bodens messen kann. Vielleicht gelingt es ihm auch, die Wettervorhersage in seine Bewässerungssteuerung einzubeziehen. Somit könnte die Steuerung auf eine Bewässerung verzichten, wenn in den nächsten 24 Stunden Regen angesagt ist. Dies würde wiederum dazu beitragen, dass sein Regenwasserspeicher weiterreicht. Zusätzlich möchte Heiri auch zwei Webcams installieren und über WLAN mit seiner Zentrale verbinden. Somit könnte er sich zu jeder Zeit einen Überblick über seinen Garten verschaffen und sich an dem tollen Anblick erfreuen. Evtl. könnte er somit auch bereits auf der Heimreise seine Menü Planung machen, wenn er sein reifes Gemüse sieht.

Als Heiris Bruder Franz, welcher Gemüsebauer ist, zu Besuch kommt, staunt er nicht schlecht. Der Garten gedeiht prächtig und das Gemüse, welches zum Mittagessen serviert wird schmeckt einfach toll. Schnell ergibt sich eine Diskussion, ob Franz dieses Konzept auch auf seinem weitläufigen Areal anwenden kann. Franz besitzt Gemüsefelder an unterschiedlichen Lagen der Ortschaft. Dies macht eine Anbindung nur mittels LoRa schwierig. Aber es gibt ja noch die Möglichkeit die Anbindung über LoRaWAN zu realisieren. Für die Benutzung des LoRaWAN-Netzwerks eines lokalen Anbieters muss Franz eine geringe Gebühr entrichten. Diese holt er jedoch durch die Optimierung seiner Produktion locker wieder herein. Das einzige Problem ist, dass evtl. nicht die ganze Ortschaft mit LoRa-WAN abgedeckt ist. In diesem Fall müsste er ein eigenes LoRa-Gateway installieren und mit einem Internetanschluss verbinden. Da Franz jedoch die Nachbarn um seine Gemüsefelder gut kennt, sollt dies kein Problem sein. Die Daten werden dann von den LoRa-Gateways an einen Server übertragen, von wo die Zentrale die Daten abholen kann.

Ohne tatkräftige fachliche Unterstützung und Beratung hätte Heiri natürlich ein solch technisches Projekt nicht realisieren können. Falls auch Sie Unterstützung bei der Entwicklung eines Bewässerungssystems oder einem anderen LoRa-Projekt benötigen, unterstützen wir Sie gerne mit unserem Know How. Die entsprechenden LoRa-Module führen wir in unserem Sortiment.


 


Ihre Ansprechperson

U. Stöckli
Entwicklung
Elektroingenieur FH (BSc in Elektrotechnik)

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U. Stöckli