Herausforderung: Nutzpflanzen vor Frost schützen
Landwirte sind vom Ertrag der Nutzpflanzen abhängig. Je mehr Früchte die Pflanzen tragen, je mehr Kartoffel oder Äpfel die Ernte bring, usw. desto höher ist der Umsatz für den Landwirt. Kommt es zu einer Beschädigung der Nutzpflanze, resultiert das in Einnahmeeinbußen. Im schlimmsten Fall sogar zur Einstellung des Landwirtschaftlichen Betriebs. Daher beobachten Landwirte ihre Nutzpflanzen laufend. Sie müssen sicher gehen, dass die Pflanzen gesund sind, genug Wasser haben und keinen Schaden aus frostigen Nächten nach sich ziehen.
Um Frostschäden zu vermeiden, haben Landwirte immer ein Auge auf das Wetter und die Temperaturen. Sagt der Wetterbericht eine frostige Nacht an, sind die Landwirte alarmiert und stehen Nachts auf um die Temperatur zu prüfen und ggf. die Pflanzen zu schützen. Wichtig ist dies vor allem während der Blütezeit. Wandert die Temperatur in den frostigen Bereich, dann wird die Pflanze bewässert. Rund um die Blüte bildet sich so eine Schutzschicht aus geforenem Wasser. Innerhalb dieser Eisschicht ist die Blüte geschützt, denn innerhalb dieser Eisschicht ist es wärmer, als außerhalb. Die Blüten bzw. Pflanzen müssen solange bewässert werden, solange frostige Temperaturen herrschen. Wird es wärmer, wird die Bewässerung gestoppt und die Eisschicht rund um die Blüte schmilzt. Die Blüte übersteht den Frost unbeschadet.
Die frostige Jahreszeit ist für Landwirte eine anstrengende Zeit. Sie müssen nachts mehrmals aufstehen um die Temperatur und die Pflanzen zu prüfen – wenn Frost vorhergesagt wird. Dies ist notwendig um die Ernte und das Geschäft zu schützen.
Loxone kann hier den Landwirt unterstützen und zahlreiche Handgriffe abnehmen. Der gesamte Prozess kann automatisiert werden. Von der Temperaturüberwachung bis hin zur Bewässerung der Pflanzen. So kommt der Landwirt in frostigen Zeiten nachts zu seinem Schlaf.
Lösung: Automatisierte Frostschutzberegnung
Für den automatisierten Prozess der Frostschutzberegnung ist folgendes notwendig:
- Temperaturüberwachung
- automatisiertes Bewässerungssystem
- Benachrichtigungen an den Landwirt
Temperaturüberwachung
Mit Loxone kann die Außentemperatur rund um die Uhr beobachtet werden. Mit dem Hülsentemperaturfühler wird die Bodentemperatur gemessen. Die Wetterstation in Kombination mit dem Wetter Service liefern Informationen rund um Lufttemperatur, Wind, Regen und eine Wettervorhersage. Mithilfe dieser drei Komponenten kann die Temperatur perfekt überwacht werden. In Abhängigkeit von der Außentemperatur wird die Bewässerung gesteuert. Fällt die Temperatur unter 1°C, wird die Bewässerung aktiviert und bleibt solange aktiv, bis die Temperatur über 10°C ist.
Automatisiertes Bewässerungssystem
Auf den Feldern ist ein Bewässerungsystem installiert. Je nach Feldgröße, kann dieses auch in mehrere kleinere Felder unterteilt werden, das wiederum jeweilis ein eigenes Bewässerungssystem hat. In unserem Beispiel gehen wir von zwei Feldern aus. Die Wasserleitung am Feld ist mit der Wasserquelle verbunden. Die Wasserquelle kann eine Zisterne sein. An jeder Wasserleitung befindet sich ein Ventil, das den Wasserdurchfluss reguliert. Diese Ventile sind mittels der Relay Extension in das Loxone System integriert.
Das Wasser in der Zisterne wird mit einer Pumpe in die Wasserleitungen befördert. Diese Pumpe ist ebenfalls in das Loxone System integriet. Aktiviert wird die Pumpe automatisch sobald die Temperatur unter 1°C fällt oder sie manuell aktiviert wird. Die Pumpe wird in beiden Fällen aber nur dann eingeschaltet, wenn der Wasserstand in der Zisterne ausreichend ist. Je nachdem welches Feld bewässert werden muss, wird das jeweilige Ventil geöffnet und die Bewässerung startet.
Der Füllstand in der Zisterne ist sehr wichtig und kann mit dem Ultraschallsensor überwacht werden. Mithilfe dieser Überwachung kann sicher gestellt werden, dass die Pumpe nicht eingeschaltet wird, wenn nicht genügend Wasser vorhanden ist. Das könnte zu einem Schaden an der Pumpe führen.
Ist das Feld in mehrere Bereiche unterteilt, die unabhängig von einander bewässert werden können, wird ein Ventil nach dem anderen geöffnet. So kann gewährleistet werden, dass der Druck in der Wasserleitung ausreichend für die Bewässerung ist. Mit Loxone wird gesteuert, dass z.B. zuerst Bereich 1 für 20 Minuten bewässert wird und danach Bereich 2.
Ist der Landwirt auf den Feldern unterwegs und möchte er das Feld, das gerade bewässert wird, betreten, kann er die Bewässerung mit der Loxone App stoppen. Die Ventile bleiben nach dem manuellen Stop noch 5 Minuten offen um sicher zu gehen, dass das gesamte Wasser aus den Leitungen gepumpt wird. Ansonsten kann es hier zu Gefrierungen in den Leitungen kommen. Sollte der Wasserstand in der Zisterne unter den Schwellwert fallen, ist auch hier die Pumpe noch für weitere 5 Minuten eingeschaltet.
Benachrichtigungen an den Landwirt
Auch wenn die automatisierte Frostschutzberegnung den Job des Landwirtes erleichert, muss er trotzdem immer am aktuellen Stand gehalten werden.
Sollte die Bewässerung stoppen, bekommt daher der Landwirt automatisch eine Benachrichtigung via Loxone App.
Neben der Wettervorhersage ist es auch wichtig zu wissen, falls etwas mit der Pumpe sein sollte. Mit der Nano 2 Relay Tree wird die Pumpe in die Loxone Steuerung integriert und gleichzeitig wird dessen Stromfluss überwacht. Sollte die Pumpe kaputt gehen, erkennt das System durch die Stromflusserkennung, dass die Pumpe nicht arbeitet – obwohl sie eingeschaltet sein sollte. Der Landwirt wird mittels Anruf vom Loxone Caller Service umgehend informiert. So kann er schnellstmöglich reagieren und Beschädigungen an der Pumpe und Pflanzen vermeiden.
Die Konfiguration in Loxone Config
Schwellwertschalter werden eingesetzt um die Pumpe abhängig von der gemessenen Außertemperatur zu aktivieren. Mittels dem „Schalter“-Block kann die Pumpe auch manuell über die Loxone App ein- oder ausgeschaltet werden. Die Ventile an den Wasserleitungen sind mit dem „Schalter“-Block verbunden.
Der Betriebszeitzähler liefert Informationen wie lange das Bewässerungssystem bereits läuft.
Hardware:
- Caller Service
- Miniserver
- Ultraschallsensor
- Nano 2 Relay Tree
- 1-Wire Hülsen Temperaturfühler
- Wetterstation und Wetter Service
- Relay Extension
- Drucksensor 0-10V
Konfiguration:
Musterdatei:
Frost Protection Watering
Die Vorteile einer Frostschutzberegnung
Der Landwirt ist auf den Ertrag seiner Ernte angewiesen. Sollte es zu einer Beschädigung der Ernte kommen, verliert der Landwirt jede Menge Geld und im schlimmsten Fall auch seinen Betrieb. Er kann seine Ernte nicht verkaufen. Sterben seine Pflanzen, muss er diese ersetzen. Dadurch verliert er Zeit und Geld.
Je mehr Informationen der Landwirt rund um Temperatur und Wetter bekommt, umso besser. Automatisierte Benachrichtigungen erleichtern ihm seine Aufgaben. Die automatisierte Frostschutzberegnung nimmt ihm nicht nur manuelle Aufgaben ab, sondern hilft ihm auch Zeit zu sparen und so auch mehr Schlaf zu finden – mit der Gewissheit, dass deine Pflanzen sicher sind.