DasFilisera Smart Greenhouse: Fortschrittliches Pflanzenwachstums-Überwachungssystem

Komponenten und Zubehör

DHT22 Temperatursensor	1	Lufttemperatur & Luftfeuchtigkeit innen
DS18B20	1	Wasserdichter Außentemperatursensor
Boden-Temperatur- & Feuchtigkeitssensor FS200-SHT25	1	Für Bodenbedingungen (I2C: SCL=12, SDA=11)
4-Kanal-Relais-Modul	1	Für Ventilsteuerung (Wasserstand)
2-Kanal-Relais-Modul	1	Für Fensterlüftung (Temperatur/Sauerstoff)
Ultraschallsensor HC-SR04	1	Wasserstandsmessung (Echo=A0, Trigger=A1)
Arduino MKR1000	1	WiFi-fähiges Board für IoT-Anbindung

Apps und Online-Dienste

• DasData – Cloud-Datenspeicher & Visualisierung
• Microsoft Visual Studio 2015 – Windows-Desktop-Anwendung für lokale Überwachung

Über dieses Projekt

Pflanzen und Gemüse bewusster anbauen – indem man ihre Umgebungsbedingungen genau kennt. Mit einem einfachen MKR1000 wird dies zum Kinderspiel.

Anforderungen für Pflanzenwachstum

Pflanzenwachstum hängt von idealen Umweltbedingungen ab: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Licht, Mineralstoffen und Sauerstoff. Die richtige Wassermenge bereitzustellen oder die normale Temperatur im Gewächshaus zu halten, kann knifflig sein – aber nicht, wenn man es deutlich einfacher machen kann.

Hardware-Übersicht

Temperatur / Luftfeuchtigkeit

• TH1 – Außen: Wasserdichter DS18B20 Sensor – Pin D1
• TH2 – Innen: DHT22 für Temperatur & Luftfeuchtigkeit – Pin D0
• TH3 – Boden: FS200/SHT25 für Bodenbedingungen – I2C Pins 12 (SCL) & 11 (SDA)

Wasserstand

W1 – Ultraschallsensor HC-SR04 für Wasserstandsmessung. Verbindungen: Echo an A0, Trigger an A1. Basierend auf diesem Wert kann ein Ventil über R1 (4-Kanal-Relais) gesteuert werden.

Lufttemperatur / Sauerstoff

A1 – Basierend auf Temperatur-/Feuchtigkeitswerten können Fenster über R2-Relais geöffnet werden. Je nach Klima sollte dies individuell angepasst werden.

Relais R1 / R2

Für Befehle wie Fenster öffnen oder Pumpen starten werden Relais angesteuert: R1 an digitalen Pins 7, 8, 9, 10; R2 an Pins 5, 6.

MKR1000 – aREST

Nach dem Verkabeln aller Komponenten werden Daten erfasst und über die aREST-Bibliothek als JSON-Webinterface auf dem MKR1000 bereitgestellt. Die entsprechenden Bibliotheken und .ino-Dateien werden bereitgestellt – WLAN-Zugangsdaten müssen im Code angepasst werden.

Daten und Benutzeroberfläche

Über das lokale Netzwerk können die Sensordaten visualisiert werden. Mit Visual Studio 2015 und .NET wurde eine Windows-Anwendung erstellt, die Live-Bedingungen, Tagesverläufe und Logs anzeigt.

Für Cloud-Speicherung wird die DasData-Gewächshaus-Konfiguration genutzt oder man erstellt eigene Datenkanäle.

Nächster Schritt: DsKey und AKey in der Settings.txt im Anwendungsordner anpassen. Bei korrekter Konfiguration sollten Daten online sichtbar sein.

Dem DasData Hackster-Kanal folgen für zukünftige Updates.

Gewächshaus-Automatisierung

Entscheiden Sie, welche Ventile oder Motoren basierend auf Ihrer Gewächshaus-Konfiguration und -Größe Aktionen auslösen. Alles lässt sich über die Relais steuern.

Quellcode

• Filisera_Arduino – Arduino-Sketch (C/C++)
• libraries.zip – Benötigte Bibliotheken
• Filisera - vb.zip – Visual Studio Projekt (VB.NET)
• Filisera - VS – .NET-Datei für Datenauslesung & Interface

Arduino-Code (Filisera_Arduino – Auszug)

/* DASFilisera mit aREST Library für Arduino/Genuino MKR1000 */
#include 
#include 
#include 
#include "DHT.h"
#include 
#include 
#include 
#include 

// Sensor-Pins
#define DHTPIN 0        // DHT22 innen
#define DHTTYPE DHT22
#define ONE_WIRE_BUS 1  // DS18B20 außen
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);
DallasTemperature sensors(&oneWire);

// Ultraschall-Sensor
#define echoPin A0
#define trigPin A1

// Variablen für REST-API
float umidSol = 0, umidAer = 0, tempIn = 0, tempOut = 0, tempSol = 0;
int sqrLevel = 0; // Wasserstand

// WiFi & aREST
char ssid[] = "WIFI_AP";
char password[] = "WIFI_PASSW";
#define LISTEN_PORT 80
WiFiServer server(LISTEN_PORT);
aREST rest = aREST();

// Relais-Pins
int inReleu1Ventil = 6, inReleu2Ventil = 7, inReleu3Ventil = 8, inReleu4Ventil = 9;
int inReleu1Lateral = 10, inReleu2Lateral = 11;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  rest.function("led", ledControl);
  rest.set_id("1");
  rest.set_name("mkr1000");
  
  // WiFi-Verbindung
  while (WiFi.status() != WL_CONNECTED) {
    WiFi.begin(ssid, password);
    delay(10000);
  }
  server.begin();
  
  // Sensoren initialisieren
  DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
  sensors.begin();
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
  
  // Variablen für REST-API exponieren
  rest.variable("Vol_container", &sqrLevel);
  rest.variable("Umiditate_sol", &umidSol);
  rest.variable("Umiditate_aer", &umidAer);
  rest.variable("Temp_in", &tempIn);
  rest.variable("Temp_out", &tempOut);
  rest.variable("Temp_sol", &tempSol);
}

void loop() {
  getmyDistance();    // Wasserstand
  getInsideVals();    // DHT22 innen
  getOutSideVals();   // DS18B20 außen
  getSoilVals();      // SHT25 Boden
  
  WiFiClient client = server.available();
  if (client) rest.handle(client);
}

// Sensor-Funktionen: getmyDistance(), getInsideVals(), getOutSideVals(), getSoilVals()
// REST-API-Funktion: ledControl()

Visual Studio Anwendung (Auszug)

Die VB.NET-Anwendung liest periodisch (alle 5 Sekunden) Sensordaten vom MKR1000 per HTTP/JSON, speichert sie in der DasData-Cloud, zeigt Diagramme (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Wasserstand) an und ermöglicht manuelle Relais-Steuerung (Fenster, Wasser). Ein Countdown-Timer steuert die Aktualisierungsrate. Einstellungen (Device-IP, API-Keys, Relais-Zuordnung) werden aus Settings.txt geladen.

Schaltplan

PDF-Datei mit Anschlüssen – Sensoren & Relais

Quellcode-Repository

https://github.com/dasdata/DasFilisera