Intelligente Überwachung von Bäumen und Gehölzen

Baumüberwachung mit IoT Bodenfeuchtesensoren

Für eine zuverlässige Vor-Ort-Kontrolle von frisch verpflanzten Bäumen oder des Alt-Baumbestandes.

Die Erfahrung zeigt, dass frisch gepflanzte Bäume nicht immer richtig gedeihen oder sogar absterben, wenn nicht eine regelmässige Kontrolle vor Ort stattfindet. Dieses oftmals auch mit hohen Kosten verbundene Problem ist fast immer auf die Unter- oder Überbewässerung des Baumes zurückzuführen. Da selten nachgewiesen werden kann, ob zu viel oder zu wenig bewässert wurde, ist eine objektive Beurteilung der Ursache durch den Kunden und durch den Lieferant praktisch nicht möglich. Häufig muss der Lieferant bzw. der Landschaftsgärtner die Kosten tragen, um den Kunden nicht zu verlieren.

Bild: Umpflanzung einer 17m hohen Konifere vom Engadin nach der Innerschweiz.
Bild: Umpflanzung einer 17m hohen Konifere vom Engadin nach der Innerschweiz.

Öffentliches LPN Netz

Es handelt sich dabei um einen mit einem speziellen Funksystem ausgerüsteten Sensor, der in der Schweiz an praktisch an jedem beliebigen Ort platziert werden kann und der die Messdaten direkt in das Internet sendet. Der Sensor nutzt dabei das Swisscom LowPowerNetwork (LPN), das speziell für Anwendungen im Bereich Internet der Dinge (IoT) flächendeckend installiert wurde.

Von dort können die Daten auf das Smartphone oder den PC heruntergeladen und betrachtet werden. Zudem  können Grenzwerte der Bodenfeuchte eingegeben werden. Bei erreichen des Grenzwertes  wird an den Benutzer ein Email verschickt. Dieser kann dann eine Bewässerung vornehmen.

Privates LPN

Steht kein öffentliches Netz zur Verfügung - da z.B. das zu überwachende Objekt im Ausland gepflanzt wurde - dann ist es  trotzdem möglich eine Fernüberwachung  einzurichten. Es bedarf dazu eines Gateways das im Umfeld des Baumes installiert werden kann. Dieses Gateway muss mit einem Router – der heute in praktisch allen bewohnten Gebäuden vorhanden ist – mit einem Netzkabel verbunden werden. In diesem Falle werden die Daten nicht auf den  Server der Swisscom sondern auf einem anderen Server übertragen.

Am Smartphone, Tablet oder PC können die Messdaten überall und jederzeit eingesehen, beurteilt und gegebenenfalls Massnahmen eingeleitet werden. Ist ein Grenzwert der Bodenfeuchte vorgegeben, so können mehrere verantwortliche Personen automatisch per Email  alarmiert werden.

 

Überwachung im öffentlichen Raum

 

Die Überwachung von Bäumen in öffentlichen Räumen, wie Parkanlagen etc. erfordert zusätzliche Mass- nahmen, da die Elektronik vor Vandalismus und Diebstahl geschützt werden muss. In solchen Anwendungs-fällen muss die Elektronik im Boden vergraben werden. Dies führt aber zu der Problematik, dass die Funkübertragung stark beeinträchtigt wird, da ein Grossteil der Funkenenergie durch die umgebende Erde absorbiert wird. Das Problem lässt sich durch den Einsatz von speziellen Antennen lösen, die primär nach oben abstrahlen. Zudem sollte die Batterielebensdauer möglichst lange sein, da der Batteriewechsel in einem solchen Anwendungsfall naturgemäss aufwendiger ist.

PlantCare hat für derartige Fälle ein spezielles Design entwickelt, das diesen Erfordernissen optimal Rechnung trägt (siehe Abb.)

In einer Kunststoff-Box (170x140x100mm) mit einer Dichtungsklasse IP67, wie sie normalerweise für Elektro-Anwendungen verwendet werden, sind die Sensorelektronik, die Antenne und der Batteriehalter untergebracht. Der Batteriehalter kann 2 Batterien des Typs D aufnehmen was eine Batterielebensdauer von 6-8 Jahren gewährleistet. Der eigentliche Bodenfeuchtesensor ist mit einem Kabel mit der Mess- und Funkelektronik verbunden, wobei die Kabellänge bis zu 250m betragen kann.

 

Baumüberwachung mit PlantCare Mini-Logger

 

Der PlantCare Mini-Logger ist ein völlig autonom arbeitender Bodenfeuchte- und Bodentemperatursensor, der in einstellbaren Zeitintervallen  bis zu 12'000 Datensätze erfasst und mit Datum und Zeit abspeichert. Er ist in verschiedenen Längen erhältlich, sodass auch in unterschiedlichen Tiefen die Messdaten erfasst werden können.

 

Der Mini-Logger kann mittels eines Konfigurationsfiles einfach auf die speziellen Bedürfnisse des Anwenders hin konfiguriert werden. Zwei  AA-Monozellen genügen, um das Gerät, je nach eingestelltem Messzyklus ( 10min -10h) und Anzahl der Downloads, bis zu einem Jahr lang mit Energie zu versorgen. Die Daten sind permanent abgespeichert und bleiben auch erhalten, wenn die Batterien leer sind und ausgewechselt werden müssen. Der Mini-Logger ist wasserdicht und frostsicher.

Bei praktisch allen diesen Projekten müssen die MiniLogger vergraben werden, da die zu überwachende Fläche landwirtschaftlich genutzt wird oder die Logger durch Wildtiere - wie Füchse oder Marder  - verbissen würden.

 

 

Für diesen Anwendungsfall hat PlantCare eine vergrabbare Version  im Angebot. Der MiniLogger wird in einer verschraubbaren Kunststoffflasche (72x72x139mm) untergebracht. Nach der Abnahme des grossen Deckels hat man Zugang zum USB - Stecker. Bei einem notwendigen Batteriewechsel kann man den Logger einfach aus der Flasche herausziehen und so den Wechsel vornehmen, ohne dass man verschmutzte Teile erst reinigen muss.

Damit der vergrabene MiniLogger wieder  gefunden werden kann, kann man in der Flasche einen grösseren Metallgegenstand unterbringen. So kann man mit einem Metalldetektor die Position wiederum auffinden.

 

Beispiel: Gartenbonsai überwacht mit 3 IoT-Sensoren

 

Teure Solitär-Gehölze sollten nach dem Verpflanzen eine gewisse Zeit lang bezüglich der Bodenfeuchte überwacht werden. Anzeichen für eine Krankheit, wie z.B. braune Nadelspitzen, werden normalerweise immer mit einer zu geringen Wasserzufuhr in Verbindung gebracht und nicht auf eine zu hohe Bodenfeuchte zurückgeführt. Auch können Fehleinstellungen einer Bewässerungsanlage rasch detektiert und abgestellt werden.

 

 

Da die Messdaten dokumentiert sind können in einem Schadensfall die Verantwortlichkeiten klar zugewiesen werden. Der  Schaden durch den Verlust eines solchen Baumes steht in keinem Verhältnis zu den Kosten der Überwachung.

 

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