Kurzantwort
Eine intelligente Bewässerungssteuerung entscheidet anhand von Daten statt nach festen Uhrzeiten, wann und wie lange bewässert wird. Sie passt die Laufzeiten anhand von Wetter und Evapotranspiration, Bodenfeuchte oder Lichtsummen im Gewächshaus an, öffnet Zonenventile, startet die Pumpe und protokolliert den Durchfluss. Für landwirtschaftliche Betriebe sind Durchflussüberwachung, Offline-Betrieb und geeignete Kommunikationswege wie Mobilfunk oder Funk mit großer Reichweite wichtiger als App-Funktionen.
Was ist eine intelligente Bewässerungssteuerung?
Eine intelligente Bewässerungssteuerung ist ein Zeitschaltgerät, das anhand von Daten statt nach einem festen Zeitplan entscheidet, wann und wie lange bewässert wird. Sie passt die Laufzeiten anhand von Wetter, Evapotranspiration (ET), Bodenfeuchte oder Durchflussmesswerten an und lässt sich in der Regel per Smartphone oder Computer überwachen und einstellen.
Auf einem landwirtschaftlichen Betrieb, in einer Obstanlage oder in einem Gewächshaus ist die Steuerung die Schaltzentrale eines automatischen Bewässerungssystems. Sie öffnet und schließt Zonenventile, startet die Pumpe, löst die Düngereinspeisung aus und zeichnet die tatsächlichen Abläufe auf. Ein einfaches Zeitschaltgerät wiederholt lediglich ein Programm. Eine intelligente Steuerung passt das Programm bei veränderten Bedingungen an, stoppt die Bewässerung bei Störungen und führt ein Protokoll, das Sie zur Planung des Wasser- und Düngereinsatzes nutzen können.
Dieser Ratgeber erklärt, wie intelligente Bewässerungssysteme funktionieren, welche Sensoren ihr Geld wert sind, wie WLAN-, Mobilfunk- und Funkverbindungen im Feldeinsatz abschneiden und wie Sie eine Steuerung für die Bewässerungszonen eines gewerblichen Betriebs auswählen.
Wie funktionieren intelligente Bewässerungssysteme?
Die meisten intelligenten Bewässerungstechnologien folgen demselben Kreislauf: messen, entscheiden, ausführen und aufzeichnen.
- Messen. Die Steuerung erfasst Eingangsdaten wie lokale Wetterdaten sowie Messwerte von Regensensoren, Bodenfeuchtesensoren, Durchflussmessern und Druckschaltern.
- Entscheiden. Sie gleicht diese Daten mit dem Wasserbedarf der Kultur ab. Wetterbasierte Geräte schätzen den täglichen Wasserverbrauch anhand der ET. Sensorbasierte Geräte bewässern, wenn die Bodenfeuchte unter einen eingestellten Schwellenwert fällt, oder überspringen einen geplanten Zyklus, wenn der Boden noch feucht ist.
- Ausführen. Sie steuert Magnetventile Zone für Zone an, startet die Pumpe oder öffnet ein Hauptventil und gibt der Fertigationseinheit das Signal zur Dosierung.
- Aufzeichnen. Sie protokolliert Laufzeiten, Mengen und Alarme. Modelle mit Cloud-Anbindung senden diese Daten an eine Bewässerungs-App, sodass Anbauer alle Bewässerungsblöcke auf einem Bildschirm sehen können.
Das WaterSense-Programm der US EPA unterteilt intelligente Steuerungen für die Grünflächenbewässerung in zwei Gruppen: wetterbasierte und bodenfeuchtebasierte Steuerungen. Landwirtschaftliche Steuerungen nutzen dieselben zwei Prinzipien, ergänzen diese jedoch um Pumpensteuerung, Fertigationsausgänge, Durchflussüberwachung und deutlich mehr Zonen.
Wetterbasierte und sensorbasierte Steuerung im Vergleich
| Steuerungsmethode | Entscheidungsgrundlage | Stärken | Einschränkungen | Besonders geeignet für |
|---|---|---|---|---|
| Feste Zeitsteuerung | Führt täglich dasselbe Programm aus | Einfach, günstig, zuverlässig | Bewässert in kühlen oder regnerischen Phasen zu viel und bei Hitzewellen zu wenig | Kleine Parzellen, Ersatzsteuerung |
| Wetter- / ET-basiert | Passt die Laufzeit anhand von Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Sonneneinstrahlung sowie Wind- und Niederschlagsdaten an | Deckt einen ganzen Betrieb ohne im Boden installierte Sensoren ab | Hängt von der Genauigkeit der Wetterdatenquelle und der Kulturkoeffizienten ab | Freilandflächen, Obstanlagen, Weinberge |
| Bodenfeuchtebasiert | Startet oder überspringt die Bewässerung anhand eines Feuchteschwellenwerts | Reagiert auf die tatsächlichen Bedingungen im Wurzelbereich | Messwerte gelten lokal; Sensoren müssen sorgfältig platziert und gewartet werden | Obstanlagen, hochwertige Freilandkulturen, Substratanbau |
| Substrat- / drainbasiert | Löst anhand der aufsummierten Lichtmenge (Strahlungssumme), des Substratgewichts oder des Drainanteils aus | Stimmt die Bewässerung unter Glas auf die Transpiration der Pflanzen ab | Erfordert eine Kalibrierung für jede Kultur und jedes Substrat | Gewächshaustomaten, Gurken, Erdbeeren |
| Hybrid | Kombiniert ET-, Sensor- und Durchflussdaten mit Regeln | Am robustesten; erkennt Sensorfehler | Höhere Kosten und größerer Einrichtungsaufwand | Große Betriebe mit vielen Zonen |
Welche Sensoren sollte eine intelligente Bewässerungssteuerung nutzen?
Sensoren liefern den größten Teil des Nutzens. Ergänzen Sie sie in einem gewerblichen Betrieb in dieser Reihenfolge:
- Durchflussmesser. Der nützlichste einzelne Sensor. Er bestätigt, dass Wasser tatsächlich jede Zone erreicht hat, erkennt geplatzte Verteilleitungen (hoher Durchfluss) sowie verstopfte Tropfer oder geschlossene Ventile (niedriger Durchfluss) und liefert die Wassermenge je Bewässerungsblock für die Düngerbilanzierung.
- Drucksensor oder Druckschalter. Schützt die Pumpe vor Trockenlauf oder dem Betrieb gegen ein geschlossenes Ventil und hilft, verschmutzte Filter zu erkennen.
- Regensensor zur Abschaltung des Bewässerungssystems. Ein einfacher Regensensor oder ein Niederschlagsmesser mit Kippwaage unterdrückt oder verkürzt Bewässerungszyklen nach Regen. Im Freiland ist dies eine kostengünstige Absicherung; unter einem Gewächshausdach ist sie nicht erforderlich.
- Bodenfeuchtesensor zur Bewässerungsplanung. Kapazitive Sensoren oder Tensiometer werden im aktiven Wurzelraum installiert. Platzieren Sie sie in Obstanlagen in zwei Tiefen (beispielsweise etwa 30 und 60 cm) nahe einem repräsentativen Baum, um sowohl den Hauptwurzelraum als auch die Tiefenversickerung zu erfassen.
- Wetterstation oder Wetterdatenfeed. Eine betriebseigene Station liefert bessere ET-Schätzungen als eine entfernte öffentliche Station, besonders in Tälern oder in Küstennähe.
- EC- und pH-Sensoren. Erforderlich, wenn die Steuerung auch die Fertigation übernimmt. Lesen Sie unseren Ratgeber zu Fertigation und Düngerinjektoren.
Eine über Bodenfeuchtesensoren gesteuerte Bewässerung funktioniert nur dann gut, wenn die Sensoren an einem repräsentativen Standort sitzen. Platzieren Sie sie nicht direkt unter einem einzelnen Tropfer, am Rand eines Bewässerungsblocks oder in einer feuchten Senke. Bei tropfbewässerten Bäumen werden Sensoren häufig etwa 20–30 cm von einem Tropfer entfernt innerhalb der durchfeuchteten Zone installiert.
Bewässerungssteuerung mit WLAN oder Mobilfunk? Die passende Verbindung wählen
Eine WLAN-Bewässerungssteuerung ist in der Nähe eines Hauses, einer Packhalle oder eines Gewächshausbüros praktisch, wo bereits ein Router vorhanden ist. Auf Freilandflächen ist sie meist die falsche Wahl, da WLAN nur eine kurze Reichweite hat und Außenrouter Strom und Schutz benötigen. Stimmen Sie die Verbindung auf den Standort ab:
| Verbindung | Typischer Bereich | Strombedarf | Geeignet für |
|---|---|---|---|
| WLAN | Einige zehn Meter, mit Außen-Access-Points mehr | Netzstrom | Gewächshäuser, Anzuchtbetriebe, Standorte neben Gebäuden |
| Mobilfunk (4G / LTE-M / NB-IoT) | Überall mit Mobilfunkabdeckung | Netzstrom oder Solarstrom mit Akku | Abgelegene Pumpstationen, verstreut liegende Felder |
| Funk mit großer Reichweite (z. B. LoRa) | In offenem Gelände oft mehrere Kilometer, abhängig von Hindernissen | Batterie oder kleines Solarmodul an jedem Knoten | Große Betriebe mit vielen Ventil- und Sensorstandorten |
| Kabelgebunden (24 VAC oder Zweidrahtdecoder) | Durch Kabellänge und Spannungsabfall begrenzt | Stromversorgung über die zentrale Steuerung | Gewächshäuser, kompakte Obstbauparzellen |
Eine gute Faustregel: Installieren Sie die Hauptsteuerung dort, wo Stromversorgung und Signal zuverlässig sind, meist an der Pumpen- und Filterstation, und erreichen Sie entfernte Ventile über Funkknoten oder Zweidrahtdecoder. Eine intelligente WLAN-Bewässerungssteuerung im Gewächshausbüro und ein Mobilfunk-Gateway an der Feldpumpe können dann Daten an dieselbe Plattform melden. Eine WLAN-Tropfbewässerungssteuerung eignet sich für ein einzelnes Gewächshaus; ein Betrieb mit mehreren Standorten benötigt normalerweise Mobilfunk oder Funk.
Was umfasst ein intelligentes Bewässerungssystem in der Landwirtschaft?
Intelligente Bewässerungssysteme in der Landwirtschaft sind mehr als ein Zeitschaltgerät. Ein typisches automatisches Bewässerungssystem für einen landwirtschaftlichen Betrieb oder ein Gewächshaus besteht aus folgenden Komponenten:
- Steuerung mit ausreichend Zonenausgängen, Relais für Pumpenstart und Hauptventil sowie Eingängen für Durchfluss, Druck und Sensoren.
- Ventile: Magnet- oder Hydraulikventile, eines je Zone. Bei batterie- oder solarbetriebenen Ventilen werden bistabile DC-Magnetspulen eingesetzt. Unser Ratgeber zu Bewässerungsventilen behandelt Bauarten und Dimensionierung.
- Pumpen- und Filterstation mit automatischer Rückspülung, die von der Steuerung zeit- oder differenzdruckabhängig ausgelöst werden kann. Anlagen wie ein Scheibenfiltersystem mit automatischer Rückspülung werden üblicherweise an dieselbe Steuerung angeschlossen.
- Fertigationseinheit mit Dosierkanälen und EC/pH-Regelung, häufig in die Steuerung integriert.
- Verteilnetz: Hauptleitungen, Unterverteilleitungen, Tropfschläuche oder Mikrosprinkler.
- Software: lokale Anzeige sowie eine Bewässerungs-App oder ein Web-Dashboard für Zeitplanung, Alarme und Berichte.
Integrierte Anlagen vereinen mehrere dieser Komponenten. Eine intelligente Fertigationsanlage mit Dosierpumpe übernimmt die Zeitplanung der Zonen und die Nährstoffdosierung in einem Schrank, während ein IoT-Bewässerungs- und Düngesystem für landwirtschaftliche Flächen die Fernüberwachung für Freilandflächen ergänzt. Für Standorte ohne Netzstrom siehe solarbetriebene Bewässerungssysteme.
Benötigen Zeitschaltgeräte für Tropfbewässerungssysteme besondere Einstellungen?
Ja. Zeitschaltgeräte für Bewässerungssysteme wurden häufig für Regner entwickelt, die minutenweise laufen. Tropfbewässerung läuft länger bei geringerem Durchfluss und profitiert auf leichten Böden und in Substraten von kurzen, wiederholten Impulsen. Prüfen Sie bei der Auswahl von Zeitschaltgeräten für Tropfbewässerungssysteme, ob die Steuerung Folgendes ermöglicht:
- Mehrere Startzeiten pro Tag (Impulsbewässerung) und kurze Zyklen von wenigen Minuten für Substratkulturen ausführen.
- Zonen so nacheinander ansteuern, dass die Pumpe stets in ihrem effizienten Durchflussbereich arbeitet.
- Die Düngereinspeisung verzögern, bis die Leitungen gefüllt sind, und vor dem Ende stoppen, damit die Leitungen mit sauberem Wasser gespült werden.
- Ein Hauptventil und ein Pumpenstartrelais mit einstellbaren Verzögerungen ansteuern.
- Eine Zone bei einem Alarm wegen zu hohen oder zu niedrigen Durchflusses abschalten.
Batteriebetriebene Wasserhahn-Zeitschaltgeräte und einfache elektronische Bewässerungsuhren für die automatische Gartenbewässerung können auf einer Versuchsparzelle funktionieren, verfügen jedoch nicht über Durchflussüberwachung und Pumpensteuerung. Mehr zur Zeitplanung der Tropfbewässerung erfahren Sie in unserem Ratgeber zu Tropfbewässerungssystemen.
Wie wähle ich die beste intelligente Bewässerungssteuerung für einen landwirtschaftlichen Betrieb aus?
Die beste intelligente Bewässerungssteuerung für einen gewerblichen Anbauer ist diejenige, die zur Hydraulik und zur Konnektivität des Standorts passt, nicht die mit den meisten App-Funktionen. Gehen Sie diese Checkliste durch:
- Zonen zählen und Erweiterungen einplanen. Listen Sie alle Ventile auf, die Sie jetzt und in den nächsten Jahren betreiben werden, und planen Sie etwa 20–30% zusätzliche Ausgänge als Reserve ein oder wählen Sie ein erweiterbares System.
- Steuerungsmethode festlegen. Entscheiden Sie sich je nach Kultur und Klima für ET, Bodenfeuchte, Strahlungssumme oder eine Kombination.
- Ventilkompatibilität prüfen. Prüfen Sie die Spannung (24 VAC, 12 V DC oder bistabile DC-Ansteuerung), die maximale Anzahl gleichzeitig geöffneter Ventile und die Kabellängen.
- Kommunikation planen. WLAN in Gebäudenähe, Mobilfunk oder Funk auf dem Feld, kabelgebunden im Gewächshaus.
- Pumpen- und Sicherheitslogik verlangen. Pumpenstartrelais, Hauptventil, Durchfluss- und Druckalarme sowie Trockenlaufschutz.
- Fertigationsintegration festlegen. Entweder steuert das Gerät die Dosiereinheit direkt oder es sendet ein Startsignal an eine separate Fertigationssteuerung.
- Stromversorgung prüfen. Netzstrom, Solarstrom mit Akku oder Pumpstationen mit Verbrennungsmotor erfordern jeweils eine andere Konfiguration.
- Auf lokaler Steuerung bestehen. Die Steuerung muss ihr Programm weiter ausführen, wenn das Internet oder der Cloud-Dienst ausfällt.
- Datenexport und Service prüfen. Sie sollten Protokolle exportieren können und über viele Saisons hinweg Ersatzteile sowie Firmware-Support erhalten.
WLAN-Bewässerungssteuerungen mit Bestbewertungen in Verbraucherrezensionen werden meist nach App-Gestaltung und einfacher Einrichtung beurteilt. Für einen landwirtschaftlichen Betrieb sind Zuverlässigkeit, Offline-Betrieb, Alarmverarbeitung und Ersatzteile weitaus wichtiger.
Wie unterscheidet sich die Steuerung in Gewächshäusern, Obstanlagen und auf Freilandflächen?
Gewächshäuser
Gewächshauskulturen in Substrat werden mehrmals täglich in kleinen Mengen bewässert. Steuerungen starten die Bewässerung üblicherweise anhand der aufsummierten Sonneneinstrahlung, mit einem Mindest- und Höchstintervall, und nutzen den Drainanteil oder das Substratgewicht zur Feinabstimmung. Klima- und Bewässerungssteuerung werden häufig kombiniert, wie in einem IoT-Polycarbonat-Gewächshaus mit Getriebeantrieb. Unser Ratgeber zu Bewässerungssystemen im Gewächshaus geht näher darauf ein.
Obstanlagen und Weinberge
Die Bewässerungsblöcke sind groß und werden seltener bewässert. Ein gängiger Ansatz ist die ET-basierte Bewässerungsplanung in Kombination mit Bodenfeuchtesensoren in zwei Tiefen und einer Durchflussüberwachung, die Leckagen an beschädigten Verteilleitungen erkennt. Siehe Tropfbewässerung für Obstanlagen und Felder.
Freilandflächen
Freilandkulturen benötigen robuste Hardware, Kommunikation über große Entfernungen und Regenerfassung. Mobile Pumpen- und Fertigationseinheiten werden häufig zwischen Parzellen versetzt, daher sollte sich die Steuerung leicht neu konfigurieren lassen.
Welche Fehler treten bei automatischen Bewässerungssteuerungen häufig auf?
- Ein Sommerprogramm einstellen und nie anpassen – genau das soll eine intelligente Steuerung vermeiden.
- Sich bei einem großen, uneinheitlichen Bewässerungsblock auf einen einzigen Bodenfeuchtesensor verlassen.
- Ohne Durchflussmesser arbeiten, sodass Leckagen und blockierte Zonen tagelang unbemerkt bleiben.
- Ein WLAN-Bewässerungssystem für ein Feld kaufen, das mehrere Kilometer vom nächsten Router entfernt liegt.
- Blitz- und Überspannungsschutz bei langen Kabeln auf dem Feld vergessen.
- Mitarbeitende nicht darin schulen, Alarme zu verstehen und sicher manuell einzugreifen.
Eine Steuerung für Ihren Standort planen
Mars Vertical Farm verfügt über 20+ Jahre Produktionserfahrung und liefert Bewässerungs- und Fertigationstechnik mit CE-Kennzeichnung aus seinem Werk in Shanghai. Entdecken Sie das Sortiment für Bewässerung, Fertigation und Wasseraufbereitung oder senden Sie uns Ihre Zonenliste, Angaben zur Wasserquelle und Ihren Anbauplan für einen Vorschlag zur Steuerung und Fertigation.
