Plantwatcher
Feuchtigkeits-Monitoring für Pflanzen
Entstanden ist die Idee zu dieser Arbeit durch den Umstand, dass ich auf meiner Terrasse viele verschiedene Topfpflanzen befinden, die teilweise sehr unterschiedliche «Trinkgewohnheiten» aufweisen. Gerade in der kälteren Jahreszeit lässt sich nicht immer so einfach feststellen, wie es mit der Feuchtigkeit um den Wurzelbereich steht und ob giessen angezeigt ist, oder eher nicht.
Oft lässt sich nach einem Regenschauer oder gar einer Regenphase nicht genau sagen, ob alle Pflanzen ausreichend mit Wasser versorgt sind, oder ob das Regenwasser nur die obersten Erdschichten und nicht die Wurzel der Pflanze erreicht hat. Auch ist manchmal schwer abzuschätzen ob einer Pflanze in letzter Zeit zu viel Wasser zugeführt wurde. Wer geht im Winter schon gerne raus und überprüft jeden einzelnen Topf auf Hinweise. Ausserdem verleitet die kalte Jahreszeit manchmal dazu, den Flüssigkeitsbedarf einiger Pflanzen zu unterschätzen. Kernziel war es die Feuchtigkeitswerte jener Pflanzen, die man überwachen möchte in regelmässigen Abständen zu erfassen und dem User bequem und übersichtlich darzustellen. Dies wurde mit einer Webapplikation als Schnittstelle zum Nutzer und der Verwendung von Mikrocontrollern mit Sensoren zur Feuchtigkeitserfassung bei den Pflanzen umgesetzt. Die Sensoren sollten Netzunabhängig arbeiten können. Dies hat sich rückwirken als grosse Herausforderung entpuppt, da die sich die Angaben einiger Hersteller zum Energieverbrauch bei Mikrocontroller Boards in der Praxis als völlig unrealistisch entpuppt haben. Hier wurden letztlich zwei verschiedene Varianten ausgearbeitet, die je nach Bedingung vor Ort eingesetzt werden können. Solar- oder Batteriebetrieben. Generell sollte die Arbeit nicht zu sehr ins Elektronische abweichen, ist doch der Hauptansatz bei der Entwicklung der Software. Die Webanwendung wurde im Hinblick auf eine intuitive Bedienung ausgerichtet. Somit wurde die Darstellung für die Benutzung auf Smartphones optimiert. Sie kann mit relativ geringem Aufwand, plattformunabhängig auf jedem Gerät, dass die Serverrolle übernehmen kann im Heimnetzwerk installiert werden. Die Kosten für eine Sensoreinheit belaufen sich je nach Ausführung auf 10-35CHF. Somit kann diese Lösung was Bedienung, aber auch was die Kosten betrifft mit auf dem Markt verfügbaren Produkten, welche den gleichen Funktionsumfang bieten, mithalten. Nach verschiedenen Tests mit standardisierten Erdproben und später auch durch mehrtägigen Betatest an echten Pflanzen unter realen Bedingungen, kann ich sagen, dass die Werte aussagekräftig sind und tatsächlich eine deutliche Komfortsteigerung durch den Einsatz dieser Lösung erzielt werden kann.
Funktionsumfang
Alle sechs Stunden, werden über Feuchtigkeitssensoren von den Mikrocontrollern die Werte erfasst und an das Server-Backend übermittelt. Die Sensoreinheiten können problemlos über ein Jahr ohne Intervention betrieben werden.
Der Nutzer kann über ein Dashboard, die Werte der letzten Messung, den Verlauf über die letzten zehn Messungen, sowie eine Vorschau auf das Wetter der nächsten Tage einsehen.
Von ausserhalb des Heimnetzes, z.B. aus den Ferien, können die Werte auch über einen Telegram-Chatbot abgefragt werden. Dieser Bot wird auch proaktiv den Nutzer informieren, sobald Messwerte ausserhalb eines definierten Toleranzbereichs erfasst wurden.
Die Applikation basiert auf Node.js und MongoDB und wurde mit einem modernen Toolstack (Webpack, Sass, Docker) entwickelt.
Linus Pauls
Pflichtenheft
Die Aufgabenstellung und Zieldefinition
