{"id":4405,"date":"2023-04-19T11:05:48","date_gmt":"2023-04-19T09:05:48","guid":{"rendered":"https:\/\/www.gruenlandstaudenhof.de\/cms2\/?p=4405"},"modified":"2023-11-06T11:21:32","modified_gmt":"2023-11-06T10:21:32","slug":"das-vollautomatisierte-gewaechshaus-raspberry-pi","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.gruenlandstaudenhof.de\/cms2\/ratgeber\/das-vollautomatisierte-gewaechshaus-raspberry-pi\/","title":{"rendered":"Das vollautomatisierte Gew\u00e4chshaus \u2013 Raspberry Pi"},"content":{"rendered":"\n

In einem vorherigen Teil haben wir uns mit einer smarten Gartenbew\u00e4sserung<\/a> auf Basis des Raspberry Pi besch\u00e4ftigt. In diesem Teil m\u00f6chten wir einen Schritt weiter gehen und ein komplettes Gew\u00e4chshaus smart machen.<\/p>\n\n\n\n

Das Gew\u00e4chshaus<\/h2>\n\n\n\n

Um ein Gew\u00e4chshaus smart zu machen, ben\u00f6tigen wir zu aller erst ein Gew\u00e4chshaus. Es gibt verschiedene Arten von Gew\u00e4chsh\u00e4usern. Beispielsweise Foliengew\u00e4chsh\u00e4user, Glasgew\u00e4chsh\u00e4user, Kunststoffgew\u00e4chsh\u00e4user oder Fundamentgew\u00e4chsh\u00e4user.<\/p>\n\n\n

\r\n\r\n\tWERBUNG<\/span>\r\n\r\n\t
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\r\n \tGew\u00e4chshaus mit Fundament (Premium)<\/a>\r\n Ein Gew\u00e4chshaus mit Fundament im Premiumsegment <\/span>\r\n Link zu Amazon<\/a> \r\n

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\r\n \tGew\u00e4chshaus ohne Fundament (Mittelklasse)<\/a>\r\n Ein Gew\u00e4chshaus ohne Fundament im Mittelklassensegment <\/span>\r\n Link zu Amazon<\/a> \r\n

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Verschiedene Gew\u00e4chshaustypen erm\u00f6glichen verschiedene Automatisierungen. Leider k\u00f6nnen wir hier nicht auf jedes Gew\u00e4chshaus und alle M\u00f6glichkeiten eingehen.<\/p>\n\n\n\n

Eigene Gew\u00e4chsh\u00e4user haben Fenster, die man \u00f6ffnen kann, andere nicht.<\/p>\n\n\n\n

In unserem Beispiel arbeiten wir auf Basis eines einfachen Gew\u00e4chshauses ohne Fundament, das hei\u00dft es steht auf dem Boden.<\/p>\n\n\n\n

Vorbereitungen<\/h2>\n\n\n\n

Nachdem wir das Gew\u00e4chshaus haben, m\u00fcssen wir es vorbereiten. Je nach Gr\u00f6\u00dfe des Gew\u00e4chshauses sollten Sie skizzieren, wo was hin soll. Verwenden Sie Regale, Pflanztische oder steht es auf den Boden, wo sind die Laufwege und so weiter.<\/p>\n\n\n\n

Wenn Sie alles so weit organisiert haben, bereiten Sie das Gew\u00e4chshaus f\u00fcr die Arbeiten vor. Wichtig ist, dass Sie im oder am Gew\u00e4chshaus alle notwendigen Anschl\u00fcsse haben. Beachten Sie, dass vor allem alle elektrischen Anschl\u00fcsse und Verbindungen vor Feuchtigkeit und hohen Temperaturen gesch\u00fctzt werden m\u00fcssen.<\/p>\n\n\n\n

Sie ben\u00f6tigen von der Hardware-Seite:<\/p>\n\n\n\n

Komplettset<\/strong><\/h3>\n\n\n
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Einzelkomponenten<\/strong><\/h3>\n\n\n
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\r\n \tRaspberry Pi<\/a>\r\n Raspberry Pi - Platine\t<\/span>\r\n Link zu Amazon<\/a> \r\n

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\r\n \tNetzteil<\/a>\r\n Netzteil f\u00fcr den Raspberry Pi <\/span>\r\n Link zu Amazon<\/a> \r\n

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\u00dcberlegen Sie sich gut, wo Sie den Raspberry Pi platzieren. Der Raspberry Pi und alle anderen elektrischen Komponenten m\u00fcssen vor der Feuchtigkeit und den Temperaturen gesch\u00fctzt sein. Greifen Sie dazu auf ein gesondertes Geh\u00e4use zur\u00fcck und setzen Sie neben passiven K\u00fchlk\u00f6rpern auch aktive L\u00fcfter am Raspberry-Pi bzw. am Geh\u00e4use ein. Verdecken Sie die L\u00fcfter nicht.<\/p>\n\n\n\n

Am besten ist ein trockenes und feuchtigkeitsgesch\u00fctztes Nebengeb\u00e4ude.<\/p>\n\n\n\n

Achten Sie dabei auf eventuelle Kabelwege.<\/p>\n\n\n\n

Kabel sollten Sie grunds\u00e4tzlich in einem gesch\u00fctzten Kabelkanal oder Kabelrohren verlegen.<\/p>\n\n\n\n

Wenn Sie an elektrischen Systemen arbeiten, denken Sie bitte immer an die 5 Sicherheitsregeln der Elektrotechnik. Bei der Installation von Leitungen und Elektrik arbeiten Sie bitte immer mit einem Elektriker zusammen, der die Installation auch abnehmen kann.<\/p>\n\n\n\n

Was soll smart werden?<\/h2>\n\n\n\n

Wenn wir die Grundausstattung haben, stellt sich die Frage, was genau smart werden soll. Es kann alles automatisiert werden. Angefangen vom Gew\u00e4chshaus, beispielsweise eine automatische L\u00fcftung oder das \u00d6ffnen der Fenster bis hin zu Bew\u00e4sserung, D\u00fcngung und Belichtung.<\/p>\n\n\n\n

Hier sind die M\u00f6glichkeiten endlos, genauso wie die Anbieter f\u00fcr Sensoren, Aktoren und sonstige Komponenten.<\/p>\n\n\n\n

Wenn Sie sich \u00fcberlegt haben, was Sie smart realisiert haben m\u00f6chten, kaufen Sie sich die notwendigen Sensoren und Aktoren.<\/p>\n\n\n\n

Motivation<\/h2>\n\n\n\n

Warum sollte man ein Gew\u00e4chshaus smart machen? Ein smartes Gew\u00e4chshaus nimmt Ihnen viel Arbeit ab. Sie m\u00fcssen sich nur um die wichtigen Dinge k\u00fcmmern, das Ausbringen der Samen beziehungsweise Jungpflanzen und die regelm\u00e4\u00dfige Kontrolle per Smartphone, PC oder direkt vor Ort. Hinzu kommt das Befreien von Unkraut.<\/p>\n\n\n\n

Im industriellen Anbau, in hoch automatisierten \u201eG\u00e4rtnerei-Fabriken\u201c, wird selbst das Unkraut bereits von Robotern entfernt und der Samen oder Jungpflanzen gepflanzt.<\/p>\n\n\n\n

Die Installation<\/h2>\n\n\n\n

Beginnen Sie mit der Installation der Einrichtung in Ihrem Gew\u00e4chshaus gem\u00e4\u00df Ihres Planes. Bringen Sie anschlie\u00dfend die Sensoren, Aktoren und sonstigen Komponenten an. Platzieren Sie den Raspberry Pi. Verbinden Sie nun alles miteinander und mit anschlie\u00dfend mit dem Raspberry Pi.<\/p>\n\n\n\n

Es gibt verschiedene M\u00f6glichkeiten, die Komponenten mit dem Raspberry Pi zu verbinden. M\u00f6glich sind kabelgebundene L\u00f6sungen \u00fcber Universal Serial Bus (USB), Local Area Network (LAN), KNX, General Purpose Input\/Output (GPIO) oder kabellos \u00fcber Wireless Local Area Network (WLAN), Digital Enhanced Cordless Telecommunications (DECT), Bluetooth, ZigBee, Short Range Device (SRD), Z-Wave, Enocean, HomeMatic.<\/p>\n\n\n\n

Wie man sieht, es gibt unz\u00e4hlige M\u00f6glichkeiten der Anbindung.<\/p>\n\n\n\n

Einige davon k\u00f6nnen direkt an den Raspberry Pi angebunden werden, andere ben\u00f6tigen Gateways. Achten Sie darauf bitte beim Kauf Ihrer Komponenten. Wenn Sie Anf\u00e4nger sind, sollten Sie sich f\u00fcr das erste auf eine L\u00f6sung beschr\u00e4nken. Als Profi k\u00f6nnen Sie selbstverst\u00e4ndlich auch verschiedene L\u00f6sungen mischen.<\/p>\n\n\n\n

Die Software<\/h2>\n\n\n\n

Bei der Software gibt es zwei L\u00f6sungsans\u00e4tze, die Sie verwenden k\u00f6nnen. Der komplexere Ansatz ist die Programmierung zum Beispiel mit C++ oder Python. Je nach Fall und verwendeten Komponenten (insbesondere, wenn Sie vieles selbst bauen und auf GPIO setzen) kommen Sie selten um die eigene Programmierung herum.<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr alle anderen Produkte k\u00f6nnen Sie auf Serverl\u00f6sungen zur Geb\u00e4udeautomatisierung zur\u00fcckgreifen.<\/p>\n\n\n\n

Zu empfehlen sind open Home Automation Bus (openHAB), ioBroker, Home Assistant und FHEM.<\/p>\n\n\n\n

Alle vier L\u00f6sungen haben ihre Vorteile und Nachteile. Welches f\u00fcr Sie das Beste ist, kann man pauschal nicht sagen. Am besten schauen Sie sich alle L\u00f6sungen an und schauen, wie gut die jeweilige L\u00f6sung mit Ihren Komponenten, Aktoren und Sensoren interagiert. Die entsprechenden Foren der Serverl\u00f6sungen als auch der Hersteller der Komponente k\u00f6nnen Aufschluss dar\u00fcber geben. Die meisten Serverl\u00f6sungen bieten Ihnen ein Webinterface oder eine App, mit denen Sie Ihre Automatisierung steuern und verfolgen k\u00f6nnen.<\/p>\n\n\n\n

Die dritte M\u00f6glichkeit ist die eigene L\u00f6sung der jeweiligen Komponentenanbieter. Diese k\u00f6nnen allerdings verh\u00e4ltnism\u00e4\u00dfig eingeschr\u00e4nkt sein.<\/p>\n\n\n\n

Wir nutzen eine Kombination aus eigener Programmierung und modifizierter Serverl\u00f6sungen f\u00fcr unsere Projekte. Dabei haben wir alle vier oben genannten L\u00f6sungen f\u00fcr verschiedene Anwendungsf\u00e4lle und insbesondere zur Trennung von Vorg\u00e4ngen und Projekten im Einsatz.<\/p>\n\n\n\n

Die Steuerung<\/h2>\n\n\n\n

Wenn Sie von der Hardwareseite und von der Softwareseite alles erledigt haben, geht es darum, die Komponenten mit der Serverl\u00f6sung, der Anbieterl\u00f6sung oder ihrer eigenen L\u00f6sung zu verbinden und die Steuerungen einzurichten.<\/p>\n\n\n\n

Auf die Details k\u00f6nnen wir aufgrund der Vielzahl von Komponenten nicht eingehen.<\/p>\n\n\n\n

Wichtig bei der Entwicklung der Steuerungen ist ein Ablaufplan, den Sie entwerfen. Welche Komponenten reagiert, wann und wie.<\/p>\n\n\n\n

Bei den Serverl\u00f6sungen erfolgt die Programmierung \u00fcber ein Webinterface. H\u00e4ufig in Form von \u201eFormen\u201c, die Sie hin und her ziehen. Jede Form hat eine andere Bedeutung, z.V. \u201eWenn-Dann\u201c oder \u201eWiederhole bis\u201c. Sie ziehen dabei Pfeile, die den \u201eLauf\u201c oder \u201eVerzweigungen\u201c darstellen. Diese L\u00f6sungen sind nach einigen Versuchen und Einarbeitung f\u00fcr die meisten Anwender intuitiv.<\/p>\n\n\n\n

Alternativ zu den \u201eFormen\u201c gibt es auch die Programmierung in \u201eTextteilen\u201c. Dabei reihen Sie Textteile aneinander und f\u00fcllen leere Stellen.<\/p>\n\n\n\n

Beispielsweise:<\/p>\n\n\n\n

\u201eWenn ____ [>,=,<] ______ Dann __________\u201c<\/p>\n\n\n\n

wird zu<\/p>\n\n\n\n

\u201eWenn Sensor.Wert > 15 Dann Aktor.Aktion\u201c<\/p>\n\n\n\n

Beispiel Belichtung:<\/h3>\n\n\n\n

Sie verwenden einen Lichtsensor, au\u00dfen und innen.<\/p>\n\n\n\n

Zudem rufen Sie die Daten des Sonnenaufgangs \u00fcber einen Webanbieter (Abfrage des jeweiligen Application Programming Interface, kurz API). Wie das geht, k\u00f6nnen Sie vom jeweiligen Anbieter erfahren. Die Serverl\u00f6sungen oder Anbieterl\u00f6sungen haben h\u00e4ufig solche Funktionen bereits integriert.<\/p>\n\n\n\n

Wenn der Innensensor nach dem Zeitpunkt A eine Helligkeit Y1 aufweist und der Au\u00dfensensor eine Helligkeit Z1 und beide Werte sind zu niedrig, dann schalten Sie eine gesonderte Beleuchtung im Gew\u00e4chshaus an.<\/p>\n\n\n\n

Genauso analog r\u00fcckw\u00e4rts.<\/p>\n\n\n\n

Wenn der Innensensor nach dem Zeitpunkt B eine Helligkeit Y2 aufweist und der Au\u00dfensensor eine Helligkeit Z2 und beide Werte sind zu niedrig, dann schalten Sie eine gesonderte Beleuchtung im Gew\u00e4chshaus aus.<\/p>\n\n\n\n

Beispiel Sonnenschutz<\/h3>\n\n\n\n

Sie pr\u00fcfen hier beispielsweise die Temperaturen innen, au\u00dfen, sowie das Licht und die Uhrzeit. Abh\u00e4ngig von den Pflanzen und der Jahreszeit ggf. in Verbindung mit abgefragten Sonnendaten \/ Wetterdaten eines Anbieters aktivieren Sie automatisch die Rolll\u00e4den, die ausfahren und das Gew\u00e4chshaus abschatten bzw. im umgekehrten Fall, die Rolll\u00e4den wieder einfahren und Licht ins Gew\u00e4chshaus bringen.<\/p>\n\n\n\n

Beispiel Bew\u00e4sserung<\/h3>\n\n\n\n

Sie pr\u00fcfen die Bodenfeuchtigkeit der jeweiligen Pflanzen. Hier k\u00f6nnen Sie beispielsweise jede Pflanze einzeln pr\u00fcfen (empfohlen bei gro\u00dfen Pflanzen) oder stichprobenartig (empfohlen bei vielen kleineren Pflanzen). Sind die Werte zu niedrig, leiten Sie Wasser zu den Pflanzen z. B. durch eine Pumpe, die an ein Reservoir von Regenwasser verbunden ist.<\/p>\n\n\n\n

Beispiel Temperaturkontrolle<\/h3>\n\n\n\n

Damit Ihr Gew\u00e4chshaus nicht zu hei\u00df wird und die Pflanzen leiden, greifen Sie die Daten eines Temperatursensors ab. Wenn die Werte zu hoch sind, k\u00f6nnen Sie \u00fcber einen Motor ein Fenster \u00f6ffnen lassen und bei Bedarf einen Ventilator starten. Genauso k\u00f6nnen Sie dies beenden, wenn die Temperaturen wieder im Rahmen sind.<\/p>\n\n\n\n

Tipps zur Programmierung der Steuerung<\/h2>\n\n\n\n

Unabh\u00e4ngig davon, ob Sie selbst programmieren oder eine Serverl\u00f6sung bzw. Anbieterl\u00f6sung verwenden, sollten Sie sich immer vorab einige Notizen zu Ablauf machen.<\/p>\n\n\n\n

Wichtig sind welche Sensoren und welche Werte dieser Sensoren werden ben\u00f6tigt. Was soll mit den Werten gemacht werden, in welchen Rahmenbedingungen sollen die Werte liegen. Anschlie\u00dfend, welche Aktoren sollen wie reagieren.<\/p>\n\n\n\n

Wenn Sie sich den Ablaufplan erstellt haben und die Notizen zu den Aktoren und Sensoren, k\u00f6nnen Sie mit der Programmierung beginnen.<\/p>\n\n\n\n

Es ist nicht un\u00fcblich, dass Sie etwas vergessen werden, dass ihnen erst sp\u00e4ter einf\u00e4llt.<\/p>\n\n\n\n

Wichtig ist, dass Sie ihre Programme gut kommentieren und dokumentieren. Verwenden Sie sinnvolle Namen f\u00fcr die Sensoren, Aktoren, Variablen und Programmnamen. Ebenso wichtig ist, dass Sie alles \u201eloggen\u201c, um auf Fehler reagieren zu k\u00f6nnen. Aktivieren Sie auch Benachrichtigungen zum Beispiel per E-Mail.<\/p>\n\n\n\n

Ihre Gew\u00e4chshaussteuerung kann ziemlich komplex werden, das sollte Sie aber nicht abschrecken. Fangen Sie mit einzelnen Dingen an und erweitern Sie es Schritt f\u00fcr Schritt.<\/p>\n\n\n\n

K\u00fcnstliche Intelligenz<\/h2>\n\n\n\n

Wir selbst setzen auf k\u00fcnstliche Intelligenz und bekommen dazu recht viele Fragen. Auch Sie k\u00f6nnen auf k\u00fcnstliche Intelligenz setzen.<\/p>\n\n\n\n

Diese L\u00f6sungen m\u00fcssen Sie allerdings programmieren. Die Basis ist in der Regel ein k\u00fcnstliches, neuronales Netz.<\/p>\n\n\n\n

Programmiert wird so etwas zum Beispiel Keras \/ Tensorflow, PyTorch, OpenNN.<\/p>\n\n\n\n

Der Anspruch an Ihre Kenntnis in Sachen Programmierung, Mathematik und Verst\u00e4ndnis von IT ist sehr hoch. In der Regel ben\u00f6tigen Sie im heimischen Gew\u00e4chshaus nur selten eine k\u00fcnstliche Intelligenz oder andere \u00fcberkomplexe L\u00f6sungen.<\/p>\n\n\n\n

FAZIT<\/h2>\n\n\n\n

Ein smartes Gew\u00e4chshaus ist m\u00f6glich und sinnvoll. Es hilft Ihnen bei der t\u00e4glichen Arbeit, wenn Sie Pflanzen, ob Obst, Gem\u00fcse oder Zierpflanzen selbst ziehen m\u00f6chten. Der Aufwand ist gering bis m\u00e4\u00dfig, je nach Automatisierungsgrad.<\/p>\n\n\n\n

Eine ordentliche Portion und Interesse sollte vorhanden sind, wenn Sie ein smartes Gew\u00e4chshaus selbst realisieren m\u00f6chten.<\/p>\n\n\n\n

Wenn Sie Hilfe brauchen oder ein smartes Gew\u00e4chshaus nicht selbst realisieren m\u00f6chten, k\u00f6nnen Sie sich gerne an uns wenden. Wir, und bei Bedarf unsere Partner, unterst\u00fctzen Sie von der Planung \u00fcber die Hardwareauswahl, Komponentenauswahl, Softwareauswahl, Programmierung bis hin zur abschlie\u00dfenden Realisierung und regelm\u00e4\u00dfiger Wartung.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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