Datenüberwachung und -steuerung mit Sensoren und Single Pair Ethernet

Vom Gewächshaus ins Internet of Things

Technologischer Fortschritt bringt die Landwirtschaft voran, indem er Effizienz und Ertrag steigert. Besonders Gewächshäuser profitieren von Sensorik- und Automatisierungslösungen sowie Standards wie Single Pair Ethernet.

(Bild: Weidmüller GmbH & Co. KG)

Effizienz ist nicht nur in der Industrie ein entscheidendes Thema – auch in der Garten- und Landwirtschaft kommt sie immer stärker zum Tragen. Denn der Wirtschaftssektor ist von äußeren Faktoren abhängig: Ein kaltes Frühjahr kann die Ernte negativ beeinflussen, ein trockener Sommer ebenso. Der Einfluss von Wind, Regen und Sonne kann monatelange Arbeit zu Erfolg werden lassen – oder sie zerstören. Die Einflüsse des Wetters lassen sich durch Gewächshäuser umgehen. Für Tomaten, Gurken oder Paprika bedeutet dies: Der Anbau im Gewächshaus kann hoch technologisch erfolgen, um optimale Bedingungen für die Pflanzen herzustellen.

Sensoren helfen Pflanzen beim Gedeihen

Damit dies gelingt, braucht es unter anderem Sensoren, wie sie etwa das Unternehmen Jumo anbietet. Der Sensor- und Automatisierungsspezialist hat unterschiedliche Technologien im Portfolio, die in Gewächshäusern auf der Welt zum Einsatz kommen. Dazu zählen nun auch Sensoren mit Single-Pair-Ethernet-Technologie (SPE).

Der SPE-Sensor HydroTrans erfasst die für die Pflanze wichtigen Parameter, die zum Wachstum beitragen. Darunter fallen Temperatur und Luftfeuchtigkeit sowie der CO2-Wert im Gewächshaus. So können Gewächshausbetreiber nach Bedarf düngen; eine CO2 gerechte Düngung (CO2-Begasung) der Pflanzen wird so unterstützt. Über ein zusätzliches magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit SPE-Schnittstelle kann auch der eingebrachte Flüssigdünger für die Pflanzen erfasst werden. Die ermittelten Sensor-Livedaten werden mithilfe von SPE-Technologie des Elektronik- und Verbindungstechnikunternehmens Weidmüller in die Cloud übertragen. Dazu zählen neben den Kabel- und Steckverbindern auch Single-Pair-Ethernet-Switches.

Der unmanaged Switch von Weidmüller hat durch die verwendete SPE-Technologie eine Reichweite von bis zu 1.000m über ein einziges Kupferadernpaar, wodurch er sich für den Einsatz im Gewächshaus eignet, in dem die maximale Reichweite des Standard-Ethernets mit einer Länge von maximal 100m nicht mehr ausreicht. “Die Single-Pair-Ethernet-Technologie ist ein wahrer Fortschritt für Applikationen wie in Gewächshäusern”, erklärt Manfred Walter, Produktmanager Jumo und bestätigt: “Zum einen profitieren Gewächshäuser hier ganz direkt von der erheblichen Reichweite von SPE. Bei Standard-Ethernet über Kupferdraht ist nach 100m Schluss. Hier im Gewächshaus werden es schnell mal mehr. Zum anderen läuft die Datenübertragung ohne komplexe Zwischenschritte. Die Daten gehen direkt vom Sensor ohne weiteres Edge-Gateway über den SPE-Switch in die Jumo Cloud.”

Jumo hydroTRANS S20 intelligenter SPE Sensor für Temperatur, Feuchte und CO2 (Bild: Jumo)

SPE-Technologie für die Garten- und Landwirtschaft

Die unmanaged SPE-Switches von Weidmüller leiten die für das Pflanzenwachstum relevanten Daten – direkt und ohne den Umweg über ein I/O-System oder eine Steuerung – an die Cloud weiter. Dort werden sie verarbeitet und visualisiert.

Die PoDL-Funktion (Power over Data Line) der SPE-Switches hat weitere Effekte für die Anwender: Das SPE-Kabel überträgt nicht nur die Daten vom Sensor zum Switch, sondern kann den Sensor auch mit Strom versorgen. Dadurch müssen weniger Stromkabel in der feuchtwarmen Umgebung der Gewächshäuser verlegt werden. “Anwendungen wie diese zeigen, dass IIoT und Automatisierung nicht nur eine immense Steigerung der Produktivität, sondern auch eine präzise Nutzung von Ressourcen wie Wasser und Düngemittel ermöglichen. Die Automation führt zu höheren Erträgen, einer nachhaltigeren Bewirtschaftung. Gleichzeitig wird Industrial IoT zugänglich”, sagt Dr. Thomas Bürger, Leiter der Division Automation Products and Solutions bei Weidmüller.

Herrscht Wassermangel bei den Pflanzen, kann direkt reguliert werden – tröpfchenweise und genau nach Bedarf. Gärtner und Landwirte können ihre Pflanzen so mit exakt der richtigen Menge an Nährstoffen versorgen. Das hat Auswirkungen auf die Ernten – etwa auf deren Ertrag.

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