Gewächshausüberwachung funktioniert so: Sensoren zwischen den Pflanzen messen das Wachstumsklima, meist Temperatur, Luftfeuchte, CO2, Licht und die Feuchte im Wurzelraum, und senden diese Messwerte an eine Software, die sie speichert und jemanden alarmiert, wenn die Bedingungen aus dem Sollbereich laufen. In einem fortgeschritteneren Aufbau steuern dieselben Messwerte auch Lüftung, Ventilatoren, Heizung, Schirme und Bewässerung.

Ein Gewächshaus ist eine kleine, intensive Umgebung. An einem sonnigen Frühlingstag kann sich die Luft darin innerhalb einer Stunde von angenehm auf schädlich heiß aufheizen, wenn ein Lüftungsmotor klemmt, und ein Heizungsausfall in einer frostigen Nacht kann bis zum Morgen eine Kultur kosten. Überwachung gibt es, damit rechtzeitig jemand Bescheid weiß, ob er nun vor Ort ist oder nicht.

Kurz erklärt

  • Ein automatisiertes System zur Gewächshausüberwachung misst Lufttemperatur, Luftfeuchte, CO2 und Licht in Bestandshöhe sowie die Substratfeuchte im Wurzelraum und alarmiert oder handelt dann auf Grundlage der Messwerte.
  • Drahtlose Gewächshausüberwachung vermeidet Kabel in einer nassen Umgebung und macht es einfach, Messpunkte dort zu ergänzen, wo sich Klimaunterschiede zeigen.
  • Gewächshausüberwachung aus der Ferne ist nur so gut wie ihr Alarmplan: wer benachrichtigt wird, wie, und was passiert, wenn niemand reagiert.
  • Ein System zur Überwachung und Steuerung von Gewächshäusern fügt Aktionen hinzu, und die meisten Betriebe belassen die schnelle Klimaregelung lokal, während sie die Überwachung für Alarme und Historie nutzen.

Was ist ein automatisiertes System zur Gewächshausüberwachung?

Ein automatisiertes System zur Gewächshausüberwachung erfasst Klimamesswerte kontinuierlich, ohne dass jemand mit einem Handmessgerät durch das Haus geht, und reagiert selbstständig darauf: indem es Menschen alarmiert, die Historie aufzeichnet oder Anlagen schaltet. Am wichtigsten sind diese Messgrößen:

  • Lufttemperatur in Bestandshöhe, der wichtigste Treiber für Wachstum und Entwicklungsgeschwindigkeit der Pflanzen.
  • Relative Luftfeuchte, die Transpiration und Krankheiten beeinflusst. Lange Phasen hoher Luftfeuchte begünstigen Pilzkrankheiten wie Botrytis.
  • Dampfdruckdefizit (VPD), berechnet aus Temperatur und Luftfeuchte. Es beschreibt, wie stark die Luft den Blättern Wasser entzieht, und ist für Gärtner deshalb nützlicher als die Luftfeuchte allein. Der richtige Bereich hängt von der Kultur und ihrem Entwicklungsstadium ab.
  • CO2-Konzentration, weil Pflanzen es in einem geschlossenen Gewächshaus an einem sonnigen Tag schnell verbrauchen. Viele Betriebe reichern die Luft tagsüber mit CO2 an, oft auf etwa 800 bis 1.000 ppm, verglichen mit etwas über 420 ppm im Freien.
  • Licht, oft gemessen als PAR (photosynthetisch aktive Strahlung) und aufsummiert zum Tageslichtintegral (DLI), das zeigt, ob die Kultur an diesem Tag genug Licht bekommen hat und ob Zusatzbelichtung oder Schattierung nötig ist.
  • Substrat- oder Bodenfeuchte und EC (elektrische Leitfähigkeit), die zeigen, wann bewässert werden muss und ob die Nährstoffgehalte im Wurzelraum stimmen.

Das DLI lässt sich leicht berechnen, sobald Sie PAR-Messwerte haben. Angenommen, der PAR-Sensor misst über einen 12-Stunden-Tag im Mittel 500 µmol pro Quadratmeter und Sekunde. Multiplizieren Sie mit den 43.200 Sekunden in 12 Stunden und teilen Sie durch eine Million: 500 × 43.200 ÷ 1.000.000 ≈ 21,6 mol pro Quadratmeter und Tag. Vergleichen Sie das mit dem für Ihre Kultur veröffentlichten Zielwert, und Sie wissen, ob die Schirme Licht kosten oder ob sich der Betrieb der Lampen lohnt. Die Zahlen hier sind ein Beispiel, und echte Tage schwanken je nach Bewölkung stark.

Das Wort „automatisiert“ deckt eine ganze Bandbreite ab. Am einfachen Ende zeichnet das System Messwerte auf und sendet Warnungen. Am anderen Ende steuert es anhand dieser Messwerte Lüftung, Ventilatoren, Heizungen, Schirme, Vernebelung und Bewässerung. Die meisten kommerziellen Gewächshäuser haben bereits eine Klimaregelung, deshalb ergänzt ein Überwachungssystem oft, was dem Regler fehlt: mehr Messpunkte, eine längere Historie, Alarme aus der Ferne und Messwerte von Orten, die der Regler nicht sieht, etwa kalte Ecken, Anzuchttische oder das Kesselhaus.

Kabelgebundene vs. drahtlose Gewächshausüberwachung

Wo die Sensoren hängen, ist wichtiger als ihre Marke. Das Klima in einem Gewächshaus ist ungleichmäßig: Unter dem Dach ist es wärmer, an den Seitenwänden und Türen kühler, im dichten Bestand feuchter. Ein einzelner Sensor in der Mitte des Hauses zeigt einen Mittelwert, den keine Pflanze tatsächlich erlebt. Für ein mittelgroßes Haus ist ein Sensor in Bestandshöhe in der Mitte plus einer an der kältesten oder heißesten Stelle ein sinnvolles Minimum.

Sensoren brauchen außerdem Schutz vor direkter Sonne. Ein Temperatursensor im Sonnenlicht kann mehrere Grad mehr anzeigen als die Luft um ihn herum. Kommerzielle Aufbauten verwenden belüftete Strahlungsschutzgehäuse oder aktiv belüftete Messboxen mit einem kleinen Ventilator, der Luft am Sensor vorbeizieht.

Kabelgebundene Überwachung verbindet Sensoren per Kabel mit einem Regler oder Datenlogger. Sie ist zuverlässig, braucht keine Batterien, und so erhalten die meisten Klimacomputer ihre wichtigsten Messwerte. Die Nachteile zeigen sich in einer Anbauumgebung: Kabel müssen um verfahrbare Tische, Rinnen und Bewässerung herumgeführt werden, sie korrodieren, wo Feuchtigkeit eindringt, und jeder zusätzliche Messpunkt bedeutet ein weiteres Kabel.

Bei der drahtlosen Gewächshausüberwachung hat jeder Sensor Funk und Batterie. Sie hängen den Sensor dort auf, wo er gebraucht wird, und versetzen ihn, wenn die Kultur wechselt. In einem Glashaus breitet sich Funk über kurze Strecken gut aus, wobei Stahlrahmen, nasses Laub und wassergefüllte Rohre einen Teil des Signals schlucken. Kurzstreckenfunk wie WLAN oder Zigbee funktioniert innerhalb eines Hauses in der Nähe eines Zugangspunkts oder Hubs. Stromsparender Langstreckenfunk wie LoRaWAN reicht über den ganzen Betrieb, einschließlich Häusern, die über mehrere Hektar verteilt sind, und des Kesselhauses, mit einem Gateway und Batterien, die Jahre halten.

Für viele Betriebe ist beides zusammen ein praktischer Ansatz: die kabelgebundenen Sensoren des Klimacomputers für die Regelung behalten und drahtlose Sensoren für zusätzliche Messpunkte, Alarme aus der Ferne und Stellen ergänzen, die der Regler nicht abdeckt.

Wie richtet man eine Gewächshausüberwachung aus der Ferne ein?

Gewächshausüberwachung aus der Ferne bedeutet, dass Sie die Messwerte und vor allem die Warnungen bekommen, wenn Sie nicht im Gewächshaus sind.

  1. Legen Sie fest, was eine Kultur über Nacht ruinieren würde. Für die meisten Betriebe sind das Hitze an einem sonnigen Tag bei geschlossener Lüftung, Frost oder ein Heizungsausfall in einer kalten Nacht und ein Ausfall der Bewässerung bei Substratkulturen.
  2. Platzieren Sie Sensoren so, dass sie diese Ausfälle früh erkennen: in Bestandshöhe in jedem Haus, am entfernten Ende der Heizungsrohre und in der kältesten Ecke.
  3. Setzen Sie Schwellenwerte mit Zeitverzögerung. Ein Messwert, der die Grenze zwei Minuten lang überschreitet, während eine Tür offen steht, ist etwas anderes als einer, der zwanzig Minuten lang darüber bleibt. Schwellenwerte unterscheiden sich auch je nach Tageszeit: 30 °C am Nachmittag können für eine Sommerkultur normal sein, während 8 °C in der Nacht für dieselbe Kultur schon einen Heizungsausfall bedeuten können.
  4. Benennen Sie die Verantwortlichen. Legen Sie fest, wer die erste Warnung bekommt, wer sie als Nächstes bekommt, wenn niemand reagiert, und welche Stunden jede Person abdeckt.
  5. Testen Sie es. Erwärmen Sie einen Sensor mit der Hand oder an einer sonnigen Stelle und prüfen Sie, ob die Warnung auf dem Telefon ankommt, auch nachts bei stummgeschaltetem Telefon.

Was macht ein System zur Überwachung und Steuerung von Gewächshäusern?

Ein System zur Überwachung und Steuerung von Gewächshäusern geht einen Schritt weiter: Es misst das Klima und verändert es dann. Typische Aktionen sind das stufenweise Öffnen der Dachlüftung bei steigender Temperatur, das Einschalten von Umluft- und Abluftventilatoren, das Schalten der Heizung, das Schließen von Energie- oder Schattierschirmen, das Vernebeln für mehr Luftfeuchte, die CO2-Dosierung und das Starten der Bewässerung.

Die Regelungslogik ist meist geschichtet. Schnelle, sicherheitskritische Regelkreise, etwa Lüftungsklappen, die Minute für Minute auf die Temperatur reagieren oder bei starkem Wind und Regen schließen, gehören in einen lokalen Klimaregler, der weiterarbeitet, wenn die Internetverbindung abbricht. Darüber liegen langsamere Entscheidungen: Sollwerte für Nacht und Tag ändern, die Bewässerung anhand von Substratmesswerten starten oder Menschen alarmieren, wenn der Regler nicht mehr hinterherkommt.

Schirme sind ein gutes Beispiel dafür, wie viel die Steuerung ausmachen kann. Nachts geschlossene Energieschirme halten die Wärme im Haus und senken den Heizbedarf erheblich, während Schattierschirme in hellen Phasen Blätter und Früchte schützen. Beide hängen von Messwerten ab, von Außenlicht, Innentemperatur und Luftfeuchte, deshalb zeigt sich ein Schirm, der im falschen Moment geöffnet oder geschlossen wird, sofort in der Überwachungshistorie.

Bevor Sie eine Steuerung hinzufügen, helfen drei Fragen. Nimmt die Anlage überhaupt Befehle aus der Ferne an, oder braucht sie dazwischen ein Relais oder eine Steuerung? Was soll passieren, wenn ein Befehl nicht ankommt, und ist dieser Zustand für die Kultur sicher? Und kann ein Mensch vor Ort alles übersteuern? Lautet die Antwort auf die letzte Frage Nein, klären Sie das, bevor irgendeine Automatisierung eingebaut wird.

Es gibt auch eine sinnvolle Reihenfolge. Viele Betriebe lassen eine Saison lang nur die Überwachung laufen, vergleichen die Messwerte mit dem, was ihr Regler tut, und lassen erst dann Messwerte neuer Sensoren in die Regelung einfließen. Beides parallel zu betreiben zeigt auch, wo Lösungen zur Gewächshausüberwachung verschiedener Anbieter voneinander abweichen, was gut zu wissen ist, bevor eine davon einen Motor antreibt.

Was ist das beste System zur Gewächshausüberwachung?

Welches System zur Gewächshausüberwachung für Sie das beste ist, hängt davon ab, was bereits im Haus vorhanden ist. Steuert ein Klimacomputer Lüftung und Heizung, brauchen Sie vor allem zusätzliche Messpunkte und Alarme, die nachts einen Menschen erreichen. Ohne Regler oder mit einem separaten Regler in jedem Haus wollen Sie außerdem eine Ansicht aller Häuser und eine Möglichkeit, Anlagen zu schalten, die Befehle aus der Ferne annehmen. In beiden Fällen sollte das System die Sensoren annehmen, die Sie auswählen, denn der richtige Substratsensor für eine Kultur ist nicht immer der richtige für eine andere.

Für Betriebe, deren größte Sorge eine Warnung ist, die niemand hört, passt Kilo am besten. Sie legen eine Regel an, die die Temperatur in Bestandshöhe überwacht und nur auslöst, wenn der Messwert so lange außerhalb des Bereichs bleibt, wie Sie festlegen, etwa 15 Minuten, und Sie können ihr einen Zeitplan geben, sodass eine Frostschwelle nur nachts gilt. Die Regel löst einen Alarm aus, der zuerst die diensthabende Person per Push-Benachrichtigung erreicht und per SMS an den Inhaber weitergeht, wenn ihn niemand innerhalb der von Ihnen festgelegten Verzögerung auflöst. Auf iPhone und Android öffnet die App IoT Alerts einen kritischen Alarm im Vollbild mit einem sich wiederholenden Ton, der darauf ausgelegt ist, den Stummmodus zu durchbrechen, sobald die reagierende Person diese Berechtigung erteilt hat.

Wo eine Lüftungs-, Ventilator- oder Bewässerungssteuerung Befehle aus der Ferne annimmt, kann dieselbe Regel nicht nur alarmieren, sondern auch auf sie einwirken. Sie definieren den Befehl einmal, zum Beispiel das Schalten des Relais, das einen Umluftventilator antreibt, oder das Öffnen eines Bewässerungsventils, und Kilo sendet ihn an per MQTT angebundene Anlagen oder LoRaWAN-Steuerungen der Klasse C und zeichnet jede Übermittlung mit ihrem Ergebnis auf.

Wenn Sie nicht sicher sind, welche Sensoren Sie kaufen sollen, empfiehlt Kilo AI passende Hardware, und aus einem Ziel, das Sie in einfachen Worten beschreiben, kann sie die Geräte hinzufügen, die Regel erstellen und den Alarm einrichten. Auch Sensoren anderer Anbieter lassen sich anbinden, einschließlich derer, die bereits in Ihren Häusern hängen, solange sie eine unterstützte Verbindung wie LoRaWAN, mioty oder MQTT nutzen. Kilo Electronics führt CO2-Sensoren, die sich für Anbauräume eignen, und die Seite von Kilo zur Temperaturüberwachung aus der Ferne statt eines weiteren Vor-Ort-Termins behandelt Gewächshäuser neben Pumpenhäusern, Serverräumen und anderen Orten, an denen die Temperatur wichtig ist und niemand vor Ort sitzt.

Häufige Fragen zur Gewächshausüberwachung

Wie viele Sensoren braucht ein System zur Gewächshausüberwachung?

Für ein einzelnes Haus besteht das Minimum aus einem Temperatur- und Feuchtesensor in Bestandshöhe und einem an der kältesten oder heißesten Stelle. Ergänzen Sie einen CO2-Sensor, wenn Sie mit CO2 düngen, einen Lichtsensor, wenn Sie Schirme oder Zusatzbelichtung nutzen, und Substratsensoren für jede Bewässerungsgruppe. Ein großes Glashaus, das in Abteilungen gegliedert ist, bekommt meist mindestens einen Satz Klimasensoren pro Abteilung, und mehr dort, wo Sie Klimaunterschiede sehen wollen.

Kann Gewächshausüberwachung das Risiko von Pflanzenkrankheiten erkennen?

Indirekt ja. Viele Pilzkrankheiten brauchen nasse Blätter, und Blätter werden nass, wenn ihre Temperatur unter den Taupunkt der umgebenden Luft fällt, was oft nachts und am frühen Morgen passiert. Wenn Sie Lufttemperatur und Luftfeuchte überwachen, können Sie den Taupunkt berechnen und sehen, wann Kondensation wahrscheinlich ist, sodass Sie lüften oder heizen können, bevor sie sich bildet.

Lohnt sich ein smartes System zur Gewächshausüberwachung für ein Hobbygewächshaus?

Für ein Hobbygewächshaus reicht oft eine einfache Temperaturwarnung, um den häufigsten Verlust zu verhindern: einen heißen Tag bei geschlossener Tür oder eine kalte Nacht ohne Heizung. Vollständige Klimasteuerung und mehrere Messpunkte zahlen sich vor allem in kommerziellen Häusern aus, wo eine einzige schlechte Nacht eine Kultur kosten kann, die weit mehr wert ist als das System.

Wie oft sollten Sensoren zur Gewächshausüberwachung senden?

Für Lufttemperatur und Luftfeuchte ist alle paar Minuten üblich, weil sich die Bedingungen an sonnigen Tagen schnell ändern. Die Substratfeuchte ändert sich zwischen den Bewässerungen meist langsamer, deshalb protokollieren viele Aufbauten sie seltener, zum Beispiel alle 15 Minuten. Batteriebetriebene Funksensoren halten bei längeren Intervallen länger, deshalb wählen viele Betriebe das Intervall pro Sensortyp.

Starten Sie mit dem kostenlosen Tarif von Kilo in dem Haus, in dem ein Ausfall am meisten schmerzen würde. Er umfasst bis zu fünf Geräte, ein Dashboard und eine Regel, braucht keine Zahlungsdaten und läuft nicht ab. Das reicht für zwei Temperatur- und Feuchtesensoren in Bestandshöhe (einen in der Mitte, einen in der kältesten Ecke), einen CO2-Sensor und einen Sensor im Substrat Ihrer wertvollsten Kultur, mit einem Gerät in Reserve für einen späteren Außenmesswert. Richten Sie die Regel mit 15 Minuten Verzögerung auf die Temperatur in Bestandshöhe aus, halten Sie dann an einem Abend einen Sensor länger als diese Zeit über der Schwelle warm und prüfen Sie, ob der Alarm auf Ihrem Telefon durchdringt.