SENSORIK & IOT
BEWÄSSERUNG:
Pumpe
Wir nutzen hierfür eine Teichpumpe, die 200/400 l die Stunde umsetzen kann. Das bedeutet, dass alle 10 NFT-Rinnen pro Minute mit ca. 400ml Frischwasser versorgt werden. In den NFT-Rinnen ist zusätzlich ein Substrat beigelegt, damit die Pflanzen besser wurzeln können, die Nährlösung länger gespeichert werden kann und der Errosionseffekt durch den kontinuierlichen Wasserfluss nicht zu stark ist.
Füllstandssensoren
Da die Pflanzen nicht länger als 10 min ohne einen kontinuierlichen Wasserfluss überleben können und sehr viel Wasser durch das System wandert, müssen wir sicherstellen, dass genügend Wasser im Tank ist. Aktuell ist der Füllstandssensor aufgrund der aktuellen Liefersituation noch nicht verbaut.
Leitfähigkeits- und pH-Sensoren
Um die Wasserqualität zu überwachen und zu messen, haben wir sowohl einen Leitfähigkeitssensor, als auch einen PH-Sensor im Tank verbaut. Der Leitfähigkeitssensor dient zur Frischwasserüberwachung und kann auch zur Ableitung des Nährstoffgehalts verwendet werden. Der pH-Sensor überwacht den pH-Wert oder die Redoxspannung in dem System.
BELÜFTUNG:
Für einen ganzjährigen, optimalen Anbau verschiedener Pflanzen muss neben den Nährstoffen auch die Umgebung geeignet sein. Darunter fallen Temperaturen und Belüftung. Dafür sind verschiedene Temperatursensoren im und um das Gewächshaus verteilt.
Temperatursensoren
Im Gewächshaus sind sogenannte PT1000 Temperatursensoren verbaut, die mit Hilfe des RTD (Resistance Temperature Detector) Verfahrens eine sehr genaue, exakte Messung ermöglichen. Es gibt einen Sensor im Wärmeschacht (für die "warmen" Temperaturen), einen außerhalb/unter dem Gewächshaus (für die “kalten” Temperaturen), einen nach dem Stellmotor, um die “gemischte” Lufttemperatur zu erfassen, und letztlich einen Raumtemperaturfühler mitten im Gewächshaus.
Lüfter
Um die Raumtemperatur zu steuern, erzeugen wir mit einem starken Lüfter einen entsprechenden Luftstrom. Dieser Lüfter hat 2 Geschwindigkeitsstufen und schafft es je nachdem, entweder 180 m³ oder 250 m³ Luft umzuwälzen. Das bedeutet, dass der Lüfter bei Maximalgeschwindigkeit die Luft im Gewächshaus ca. 10 mal umwälzen / austauschen kann. Die Luft selbst entweicht über ein Fenster im Dach.
© K-TECH-PRO
Stellmotor
Der Stellmotor wird genutzt, um die “Mischung” aus kalter Außenluft (von unterhalb des Gewächshauses) und warmer Schachtluft aus dem Wärmeschacht, zu definieren. Dabei wird abhängig von der gewünschten Zieltemperatur entweder mehr kalte oder warme Luft zugemischt.
© NENUTEC
BELEUCHTUNG:
Helligkeitssensor
Um gut wachsen zu können, benötigen die Pflanzen ausreichend Licht. Vor allem im Winter ist dies ein Problem. Um die Helligkeit im Gewächshaus und außerhalb des Gewächshauses zu erfassen, ist ein Helligkeitssensor im Giebelbereich des Gewächshauses verbaut. Dieser misst regelmäßig die Helligkeit im und außerhalb des Gewächshauses. In Kombination mit der aktuellen Tages- und Jahreszeit werden dann die LED-Lichter an- bzw. abgeschaltet.
© B+B Thermo-Technik
Vollspektrum LED-Lichter
Vollspektrum LED-Lichter sind besonders ähnlich zu Sonnenlicht. Es gibt andere Lichter, um das Pflanzenwachstum zu verbessern, diese leuchten dann pink / violett, jedoch hat sich gezeigt, dass die Pflanzen dadurch zwar schneller und größer wachsen, jedoch nicht so robust bzw. geschmacksintensiv sind, wie bei normalem Licht. Außerdem haben die Pflanzen durch ein Vollspektrum-Licht ein besseres “Immunsystem”.
PFLANZEN-WACHSTUM:
Wägezellen
Das Gewächshaus überwacht und steuert sich hauptsächlich selbst. Daher muss man auch wissen, wann die Pflanzen “ausgewachsen” bzw. erntereif sind. Hierfür arbeiten wir mit sogenannten Wägezellen. Dies sind kleine Aluminium-Blöcke, die an beiden Enden unter den NFT-Rinnen befestigt sind. Die Wägezellen messen das Gewicht, das auf sie drückt, indem sie die Verformung des Aluminium Körpers überwachen. Das ermöglicht uns zu sagen, wie schwer eine NFT-Rinne gerade ist. Abzüglich des Gewichts des Wasser, des Substrates etc. und anhand der Information der angepflanzten Pflanzen können wir die einzelnen Pflanzen ungefähr einem Wachstumsstadium zuordnen.
STEUERUNG:
Die Steuerung des ganzen Gewächshauses läuft über verschiedene Systeme ab.
Die Daten der Wägezellen werden über einen kleinen Mikrocomputer (RPI 4) mit Hilfe von Multiplexern abgefragt, aufbereitet und an einen zentralen Datenspeicher gesendet.
Die Messsignale der pH- und Leitfähigkeitssensoren müssen verstärkt und umgewandelt werden, was über entsprechende Module von Jumo aus ecoTrans-Reihe realisiert wird. Diese aufbereiteten Daten können von der “zentralen” Steuerung, einem RevPi (oranger Steuerungscomputer) ausgelesen werden. An letzterem sind auch die anderen Sensoren, wie die Temperatursensoren an analoge RTD-Eingänge angeschlossen. Außerdem schaltet diese Steuerung über Steuersignale die Geschwindigkeit des Lüfters, die Position des Stellventils oder den Zustand der Vollspektrum-LED-Lichter.
Die Software der Steuerung arbeitet vollständig lokal, hat aber auch Schnittstellen zu zentralen Datenspeichern, damit Partner, wie die Uni Münster bspw. auf die Wachstums- und Nährstoffdaten zugreifen und Auswertungen durchführen können.
