Projektdetails

BML101850
10.08.2023
11.03.2026
beendet
Entwicklung und Einsatz eines flächendeckenden, kostengünstigen, robusten Sensornetzwerkes zur Energieffizienzsteigerung und Qualitätssicherung im Gewächshaus mittels umfassenden Monitoring der Lichtintensitäten, Lichtspektren und Umweltparameter
-
235.384,41
Programm für Forschung und Entwicklung im BML
nein

beteiligte Personen/Organisationen

RolleLfnrName
Auftraggeber1Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Regionen und Wasserwirtschaft (bis 31.03.2025)
Auftraggeber2Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Klima- und Umweltschutz, Regionen und Wasserwirtschaft
Auftragnehmer1Joanneum Research Forschungsgesellschaft mbH

zugeordnete Wissenschaftszweige

Wissenschaftszweige
Elektrotechnik, Elektronik, Informations

Abstract deutsch

Das Projekt ​“Sense4Energy” hatte zum Ziel, ein kostengünstiges und robustes Sensornetzwerk für Gewächshäuser zu entwickeln. Durch die Implementierung dieses Netzwerks konnte eine räumlich verteilte Datenakquise ermöglicht werden. Die generierten Daten bilden die Grundlage für zukünftige Konzepte und Optimierungen und bieten wertvolle Einblicke dort, wo diese tatsächlich wirksam werden, nämlich an der Pflanze bzw. im Gewächshaus. Zu Beginn stand die Konzeption und Planung, in der die Anforderungen an das Sensornetzwerk definiert und die technischen Spezifikationen festgelegt wurden. Besonderes Augenmerk lag dabei auf der Kosteneffizienz, Robustheit und der drahtlosen Kommunikation der Sensorknoten. In der anschließenden Entwicklungsphase wurden die einzelnen Sensorknoten konstruiert und programmiert, um Lichtintensität, Spektrum, Luftfeuchtigkeit und Temperatur präzise messen zu können. Parallel dazu wurde die drahtlose Kommunikationsinfrastruktur aufgebaut, die eine zuverlässige Datenübertragung innerhalb des Gewächshauses gewährleistet. Nach Abschluss der Entwicklung erfolgte die Integration und Installation von 21 assemblierten Sensorknoten, die strategisch in zwei Teilbereichen des Gewächshauses platziert wurden. Ein zusätzlicher Sensorknoten wurde auch außerhalb des Gewächshauses im Bereich der Wetterstation positioniert. Mit Hilfe dieser Außenstation konnten Vergleichsmessungen durchgeführt werden, um zum Beispiel die Lichtverluste zwischen innen und außen zu ermitteln. Besonderes Augenmerk lag darauf, eine möglichst einfache und flexible Installation an den definierten Positionen zu ermöglichen, die auch erfolgreich umgesetzt werden konnte. Mit der umgesetzten drahtlosen Kommunikation der Daten an eine Basiseinheit konnte einerseits die Nutzung bestehender Infrastruktur gewährleistet werden zudem wurde andererseits bereits die Skalierbarkeit des Systems auf Gewächshäuser unterschiedlicher Größen aufgezeigt. Im Rahmen der Test- und Validierungsphase wurden die Sensorknoten unter realen Bedingungen betrieben und die gesammelten Daten analysiert. Dabei konnte die Funktionalität und Zuverlässigkeit des Systems bestätigt werden. Abschließend wurden die gewonnenen Erkenntnisse und Daten dokumentiert und für zukünftige Erweiterungen und Adaptierungen des Beleuchtungssystems aufbereitet.

Abstract englisch

The ​“Sense4Energy” project aimed to develop a cost-effective and robust sensor network for greenhouses. By implementing this network, spatially distributed data acquisition was enabled. The generated data form the basis for future concepts and optimizations, providing valuable insights where they are most effective — in the greenhouse or at the plant level. Initially, the project involved conception and planning, where the requirements for the sensor network were defined, and technical specifications were established. Particular attention was paid to cost efficiency, robustness, and wireless communication of the sensor nodes. In the subsequent development phase, individual sensor nodes were constructed and programmed to precisely measure light intensity, spectrum, humidity, and temperature. In parallel, the wireless communication infrastructure was set up to ensure reliable data transmission within the greenhouse. After completing the development, 21 assembled sensor nodes were integrated and installed, strategically placed in two sub-areas of the greenhouse. An additional sensor node was also positioned outside the greenhouse in the weather station area. This external station allowed comparative measurements to be conducted, such as determining light losses between the inside and outside. Particular emphasis was placed on enabling a simple and flexible installation at the defined positions, which was successfully achieved. The implemented wireless communication of data to a base unit ensured the use of existing infrastructure while also demonstrating the scalability of the system for greenhouses of different sizes. During the test and validation phase, the sensor nodes were operated under real conditions, and the collected data were analyzed. The functionality and reliability of the system were confirmed. Finally, the insights and data gained were documented and prepared for future expansions and adaptations of the lighting system.