Von: Simon

Smarte Bewässerungssteuerung mit Regen, Sonne, ETo & Co.

Als Gartenbesitzerin oder Gartenbesitzer weißt du, dass die Bewässerung entscheidend dafür ist, dass deine Pflanzen gesund bleiben und gut aussehen. Vielleicht hast du auch schon von HomeKit gehört, Apples Framework für die Hausautomatisierung.

Wäre es nicht toll, wenn du HomeKit nutzen könntest, um deine Bewässerung zu steuern? Mit der richtigen Hardware und Software kannst du das!

In diesem Blogbeitrag zeigen wir dir, wie du eine smarte Bewässerungssteuerung einrichtest, die HomeKit nutzt, um deine Sprinkler je nach Wetterlage automatisch einzuschalten.

Mit dabei ist unter anderem, wie du die Regenwahrscheinlichkeitsdaten von OpenWeatherMap nutzen kannst, um sicherzustellen, dass deine Pflanzen nicht zu viel Wasser bekommen. Und schließlich ziehen wir noch die Bepflanzungsdichte, Anzahl der Sprenger, Liter pro Minute, Exposition und die Ø Sonnenstrahlung am Tag in KWh pro Monat zur Berechnung der Bewässerungsdauer jeder Zone hinzu.

Los geht’s

Voraussetzungen deines Smart Home

Da es hier nur um die intelligente Steuerung der Bewässerungszeiten gehen soll, und nicht um das Bewässerungssystem als solches, solltest du oder genauer gesagt ein Garten ein paar Voraussetzungen mitbringen.

  • Apple Home sollte eingerichtet sein & du hast einen HUB zur Steuerung (HomePod (mini), Apple-TV oder iPad)
  • Du betreibst bereits eine Homebridge
  • Ein über Apple HomeKit steuerbares Bewässerungssystem ist bereits im Garten installiert

Prinzipiell ist es natürlich egal, welche der verfügbaren Bewässerungslösungen oder System du für deine Sprinkler einsetzt, solange diese irgendwie über die Apple Home App steuerbar ist. Falls du noch kein Bewässerungssystem für Apple HomeKit hast, hier eine kleine Auswahl der infrage kommenden Bewässerungssteuerungen:

  1. Eve Aqua
  2. Gardena smart Water Control
  3. Selbst gebautes Bewässerungssystem (Magnetventilsteuerung) für den Garten
  4. Alle anderen HomeKit oder Homebridge kompatible smart Home Bewässerungscomputer

Ich werde hier meinen selbst gebauten Bewässerungscomputer (3) mit einem Shelly UNI zur Magnetventilsteuerung nutzen. Hier findest du mehr Shelly Uni Projektideen.

Das schöne dabei ist, du bist komplett unabhängig vom Hersteller und brauchst keinen smart Sensor bzw. weitere Produkte.

Homebridge Plugin

Nach reichlicher Recherche habe ich mich für das Plugin Homebridge Smart Irrigation entschieden.

Dieses Homebridge-Plugin richtet ein Dummy-Steuerungssystem für eine Mehrzonen-Bewässerungsanlage mit Apples HomeKit ein. Obwohl es sich um virtuelle Bewässerungsventile handelt, verfügt es über die Intelligenz eines klimatischen und pflanzenadaptiven Bewässerungssteuerungssystems auf Basis der Evapotranspiration (ETo) mithilfe der OpenWeatherMap API.

Sobald alles eingerichtet ist, können wir die (virtuellen) Ventile als Auslöser der Automation zum Anschalten des echten Bewässerungscomputers bzw. Magnetventils nutzen, wodurch wir die jeweilige Zone bewässern.

Alle Parameter können über die Homebridge UI konfiguriert werden und das Plugin bietet eine granulare Steuerung, die auf die individuellen Anforderungen der Bewässerungszyklen abgestimmt ist. Damit ist es möglich, ein wirklich individuelles und effizientes Bewässerungssystem zu erstellen, das sich an veränderte Bedingungen anpassen kann.

Außerdem kann das Plugin alle Bewässerungsaktivitäten aufzeichnen, was bei der Fehlersuche hilfreich sein kann oder einfach nur, um die Leistung deines Systems im Laufe der Zeit zu verstehen.

Das Plugin erfordert zwar eine anfängliche Einrichtung und Konfiguration, bietet aber eine leistungsstarke und flexible Lösung für alle, die ihre HomeKit-Umgebung um die Unterstützung von Bewässerungsanlagen erweitern möchten.

Es gibt bei Bewässerungssysteme und der Berechnung von Laufzeiten zwar unendlich viel Luft (oder Wasser ;)) nach oben, um es immer weiter zu verkomplizieren… Aber ich denke, die in diesem Plugin berücksichtigen Datenpunkte sind mehr als ausreichend für 99 % aller smarten Gärten.

Mehr zur Berechnung der Bewässerungszeiten

Um die Dauer zu berechnen, werden der ETo (in MM angegeben), Regenwahrscheinlichkeit und der Pflanzenkoeffizient (Crop coefficient) für jede Zone berücksichtigt

ETo

ETo wird mit der Penman-Monteith Evapotranspirationsmethode berechnet. Wer sich für ein tieferes Verständnis der Prinzipien interessiert, kann hier schauen. Zu den verwendeten Faktoren, gehören die folgenden (täglich):

  • Min/Max-Temperaturen
  • Mittlere Luftfeuchtigkeit
  • Windgeschwindigkeit
  • Kurzwellige Sonneneinstrahlung [mehr dazu später…]
  • Atmosphärischer Druck (barometrisch)
  • Breitengrad
  • Höhe
  • Julianischer Tag

Regen

Der Regen wird von der OpenWeatherMap API zusammen mit einigen der oben genannten Faktoren unter Verwendung des konfigurierten Breiten- und Längengrads abgeleitet.

Pflanzenkoeffizient (Crop coefficient)

Für die Berechnung von Tropfbewässerungsplänen werden einige der auf der Website der University of California, Division of Agriculture and Natural Resources, und insbesondere in diesem Dokument enthaltenen Informationen verwendet. Konkret werden auf der Grundlage der Bedingungen der zu bewässernden Zone die folgenden Werte verwendet:

  • Pflanzenkoeffizienten [0,1 – 0,9] (auf der Grundlage der Pflanzenart
  • Bepflanzungsdichte [0,5 – 1,3]
  • Expositionsfaktor [0,5 – 1,4]

Zusätzlich werden Informationen über die Anzahl der Sprinkler, ihre Durchflussrate, die bewässerte Fläche und die Effizienz mit den oben genannten Faktoren berücksichtigt.

Installation

Das Plugin kann einfach über die Homebridge UI installiert werden, indem du einfach nach homebridge-smart-irrigation suchst und auf Installieren klickst.

homebridge-smart-irrigation Installieren

Konfiguration

Nun müssen wir einige Einstellungen tätigen, damit alles so funktioniert wie dein smarter Garten es braucht 😉

Plugin Einstellungen

Primäre Konfiguration

Nach der Installation müssen einige Werte konfiguriert werden, fangen wir mit dem Bereich “Primary-Setup” an

Primary Config Homebridge Plugin smarte Bewässerungssteuerung
EinstellungFunktion
Expose ControlsErstellt Schalter, mit denen man das Plugin beeinflussen kann. (Neuberechnung, deaktivieren der Zeitpläne, etc.)
Verbose Climate DataIm Log werden erweiterte Daten zur Wettervorhersage und Berechnung ausgegeben.
Disable SchedulingDeaktiviert die Bewässerungs-Planung
Recheck TimeZeit in Minuten, in der vor dem Start der Bewässerung erneut das Wetter geprüft wird und einen Neuberechnung erfolgt. Sehr praktisch für Regionen mit häufig oder stark wechselnden Vorhersagen.
Cycles per zoneDie Bewässerung einer Zone wird in die Anzahl der “Cycles” aufgeteilt. Praktisch um dem Boden Zeit zu geben, das Wasser zu absorbieren.
Sunrise offsetSo viele Minuten vor Sonnenaufgang soll die Bewässerung durchgelaufen sein
Low Threshold TempratureWenn die minimal vorhergesagte Temperatur diesen Wert unterschreitet, erfolgt keine Planung.
High Threshold TempratureWenn die maximal vorhergesagte Temperatur diesen Wert unterschreitet, erfolgt keine Planung.
API-KeyDein API-Schlüssel für OpenWeatherMap
LatitudeStandort der Wettervorhersage (Breitengrad, Link zum herausfinden)
LongitudeStandort der Wettervorhersage (Längengrad, Link zum herausfinden)
AltitudeHöhenmeter

Für den Anfang kannst du die Werte aus dem Screenshot oben übernehmen.

Für die individuellen Einstellungen, hier ein paar Hilfestellungen:

API-Key

Den API-Key bekommst du von OpenWatherMap. Hier kannst du dir ein Konto erstellen oder dich einloggen, anschließend kannst du unter einen neuen Key erstellen.

OpenWatherMap API Key erstellen
Latitude & Longitude

Hier kannst du deine Adresse eingeben und erhältst anschließend die entsprechenden Koordinaten.

Koordinaten zu Adresse herausfinden
Altitude

Öffne diese Webseite und gebe die Koordinaten kommagetrennt in das Feld ein, um die Höhenmeter für deine Position herauszufinden.

Höhenmeter für Position herausfinden

Notifications

Die nächsten 3 Bereiche der Konfiguration sind für Benachrichtigungen gedacht, die du auf Wunsch erhältst, wenn die Bewässerungsdauer berechnet wurde, die Bewässerung startet beziehungsweise beendet wurde.

Dafür stehen dir 3 mögliche Benachrichtigungs-Wege zur Verfügung:

  1. Für E-Mail Benachrichtigungen musst du die entsprechenden SMTP-Werte deines E-Mail-Provider einstellen.
  2. Für Pushover-Notifications benötigst du entsprechende Zugangsdaten und die App auf deinem iPhone.
  3. Um Pushcut nutzen zu können, benötigst du die App auf deinem iPhone

Ich habe bei mir Pushcut (Pro) eingerichtet, es sollte aber auch in der Gratis-Version alles funktionieren.

Konfiguration
Pushcut Einstellungen
Beispiele
Benachrichtigung - Bewässerung geplant
Benachrichtigung - Bewässerung gestartet

Durchschnittliche monatliche Sonnenstrahlung in kWh/Tag

Diesen Wert kannst du ganz einfach von der Webseite Weather Spark bekommen, indem du deinen Ort eingibst und anschließend auf der Seite ganz nach unten scrollst:

Solarenergie in Kilowattstunden pro Jahr
Hier kannst du dann ein wenig im Chart hin und herklicken, um die Werte für jeden Monat angezeigt zu bekommen.

Erstellung der Zonen

Puh, nun da wir die Grundkonfiguration hinter uns haben, kommen wir zu den Zonen. In meinem Fall gibt es 4:

  • Rasen
  • Gemüsebeet
  • Kombi-Beet
  • Himbeeren

Für jede dieser Zonen müssen wir nun folgende Werte konfigurieren, um die Bewässerungszeiten korrekt berechnen zu können:

WertErklärung
Zone EnabledAktiviert die Zone
AdaptiveDie Zone wird anhand des Klimas & Eigenschaften berechnet. Wenn deaktiviert, läuft die Zone immer die “Default Time”
Rain FactorRegenmenge und Wahrscheinlichkeit wird in die Berechnung mit einbezogen und bei schwellenwert (Rain Threshold) wird Bewässerung übersprungen (Funktioniert nur, wenn Adaptive 👆 aktiviert ist)
Default TimeStandarddauer der Zone
Max TimeMaximale Bewässerungsdauer der Zone (wird für die adaptive Berechnung verwendet)
Rain ThresholdBei dieser zu erwartenden Regenmenge (in mm) wird die Zone nicht bewässert
Tweak FactorDient zum anpassen der Zone, wenn im laufenden betrieb festgestellt wird, dass zu viel (0-99%) oder zu wenig (101-200%) gegossen wird. Sollte anfangs auf 100 gestellt werden
Drip LPHLiter pro Stunde pro Sprinkler
Drip NosAnzahl der Sprinkler in der Zone
Drip AreaGröße der Zone in Quadratmeter
Crop CoefficientDurchschnittlicher Pflanzenkoeffizient der Zone
Plant DensityBepflanzungsdichte der Zone
ExposureExposition der Pflanzen (Gewächshaus, Geschützen Ort, freies Feld, etc.)
Watering WeekdaysWochentage an denen es heißt: Wasser marsch!
Watering MonthsMonate, an denen geplant werden soll

Zugegeben: Sieht erst mal viel aus, ist aber eigentlich ganz einfach.

Die meisten Werte erklären sich von selbst.

Hier folgt nun noch etwas Hilfestellung zu nicht ganz so klaren Einstellungen.

Max Time

Mit der maximalen Bewässerungsdauer habe ich mir schwergetan. Da über diesen Wert ja auch die vom Klima abhängige Dauer berechnet wird, bin ich zu folgendem Schluss gekommen: Es ist am besten, wenn man die für die Pflanzenart maximal erforderliche Wasser-Menge in Liter pro Quadratmeter berechnet. (Und die daraus resultierende Laufzeit für die Zone)

Folgende Werte habe ich hierzu in mehreren Quellen des Internets gefunden:

  • Gemüse: 10-15 Liter pro Quadratmeter
  • Rasen: 10 Liter pro Quadratmeter
  • Übriger Garten: 20-30 Liter pro Quadratmeter

Klingt komisch, ist aber Mathe 😀

Ein Beispiel für meinen Rasen

22 Quadratmeter * 10 Liter Wasserbedarf = 220 Liter für Rasen-Zone.

→ Bei einer Durchflussmenge von 5,8 Liter pro Minute muss die Zone 37,93 Minuten (220/5,8) laufen.

Drip LPH

Wie viel Liter Wasser ein Sprinkler pro Stunde bei deinem Betriebsdruck versprüht, kannst du natürlich im Datenblatt nachlesen, aber ehrlich gesagt wäre mir die Berechnung zu anstrengend und ggf. ungenau.

Ich habe mir einen Wassermengenzähler geschnappt und die Liter pro Minute einfach abgelesen. Diesen Wert habe ich dann durch die Anzahl der Sprinkler geteilt und mit 60 multipliziert. Somit erhält man die Liter pro Stunde pro Sprenger.

Crop Coefficient

Den Pflanzenkoeffizient zu finden war nicht leicht, denn es gibt nicht wirklich einen Koeffizienten für eine Pflanzenart. Viel mehr hängt der Koeffizient vom aktuellen Stadium der Pflanze ab, also: Frisch gesät, Wachstum, kurz vor Ernte. Beispielsweise hier gibt es mehr Informationen dazu (Seite 5).

Da bereits so viele andere Faktoren mit berücksichtigt werden, empfehle ich dir folgende Werte:

Gemüse0,7
Rasen0,5
Rest0,6

Plant Density

  • Geringe-spärliche Dichte: 0,5 – 0,9
  • Durchschnittlich-mäßige Dichte: 1
  • Hoch-komplette Dichte: 1.1 – 1.3

Exposure

Das Mikroklima oder der Expositionsfaktor

  • Durchschnittlich – offenes Feld: 1,0
  • Niedrig – mäßiger Wind, teilweise Sonne: 0,5 – 0,9
  • Hoch – stärkerer Wind und größere Exposition: 1,1 – 1,4

An einem geschützten, schattigen Standort würde ein niedriger Faktor Sinn ergeben.

HomeKit Integration

Nun, da wir alle Zonen eingestellt haben, bleibt noch die Steuerung unseres Bewässerungscomputers oder Magnetventils.

Du solltest nun in der Home-App ein neues Gerät namens “Irrigation” sehen, welches die Zonen und Steuerungsoptionen beinhaltet.

Damit du für die entsprechenden Zonen Automationen erstellen kannst, benötigst du entweder die Eve, Controller oder Home+ App. Die Apple Home App kann das an dieser Stelle noch nicht.

Automation

Jetzt musst du lediglich eine Automation erstellen, die das entsprechende Magnetventil anschaltet, sobald eine der Bewässerungszonen aktiviert wird und wenn diese deaktiviert wird, das Magnetventil wieder ausschalten.

Hier siehst du, wie du in der App Controller die Automation erstellen kannst.

Denke in jedem Fall daran, auch die Automation zum Ausschalten zu erstellen. Außerdem solltest du, wenn du in deiner Magnetventilsteuerung oder Bewässerungscomputer eine automatische Abschaltung angeben kannst, diese sicherheitshalber einrichten.

Denn wer hat schon Lust, dass die Zisterne irgendwann leer ist, weil der Garten im Wasser schwimmt 😀

Natürlich hast du auch weitere Möglichkeiten, wie deine Mähroboter in Abhängigkeit zur Gartenbewässerung zu pausieren, solange diese ebenfalls in HomeKit integriert sind.

Alternative – Automation mit Gardena 6-fach-Wasserverteiler

Zuletzt aktualisiert am 11. Juni 2022 um 03:24 . Wir weisen darauf hin, dass sich hier angezeigte Preise inzwischen geändert haben können. Alle Angaben ohne Gewähr.

Eines vorweg: Wirklich zu empfehlen ist dieser Weg nicht, wie ich gemerkt habe. Man verliert einfach viele Optionen, darunter das unabhängige “überspringen” von Zonen an bestimmten Tagen, abhängig von Wetterverhältnissen. Außerdem muss man sich mit nicht genau übereinstimmenden Bewässerungsdauern zufriedengeben, da man das Ventil natürlich etwas vor der eigentlichen Enddauer schließen muss, um dem Verteiler genug Zeit zu geben umzuschalten.

Wie auch immer, wenn du es versuchen willst oder vielleicht keine andere Wahl hast, habe ich hier auf Github Screenshots der erforderlichen Automationen und ein paar Hinweise gepostet.

Mögliche Alternative zu HomeKit

Falls du nicht auf HomeKit setzt, bietet auch HomeAssistant fast identische Möglichkeiten, um deine Bewässerung intelligent zu steuern. Bin beim Recherchieren zufällig auf HAsmartirrigation und HA-Irrigation-Version2 gestoßen, welche ähnliche Funktionen bereitstellen. Wollte ich euch nicht vorenthalten, vieleicht kann es ja jemand gebrauchen 😉

Fazit

Wenn du noch keine intelligente Bewässerungssteuerung verwendest, ist es jetzt an der Zeit, damit anzufangen! Es wird nicht nur dazu beitragen, dass deine Pflanzen gesund bleiben und gut aussehen, sondern es kann dir auch Geld bei deiner Wasserrechnung sparen. Und mit HomeKit & dem Homebridge-Plugin kannst du deinen Rasensprenger von überall auf der Welt aus steuern & automatisch den aktuellen klimatischen Bedingungen anpassen.

In dieser professionellen und individualisierbaren Form, kann dir das meines Wissens nach auch kein Bewässerungscomputer bieten.

Danke, dass du unseren Blogbeitrag darüber gelesen hast, wie du mit HomeKit deine Bewässerungsanlage automatisieren kannst.

Auf unserer Website findest du weitere hilfreiche Tipps und Tricks zum Thema smart Garden & smart Home, wenn du noch nicht genug hast.

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