Smarte Zisternen-Füllstandsmessung mit Nachspeisung

(Beitrag aktualisiert am 05.04.2024)

Wir benutzen schon seit vielen Jahren zur Bewässerung unseres Gartens eine 7.000-Liter Beton-Zisterne. Diese wird vor allem durch Regenwasser, welches über die Regenfallrohre am Haus aufgefangen wird, gespeist. Zusätzlich können wir die Zisterne per Wasserhahn mit normalem Leitungswasser befüllen.

Hier fangen häufig die Probleme an: Man muss hin und wieder wissen, wie viel Wasser aktuell noch in der Zisterne vorhanden ist, vor allem, wenn man in den Urlaub fahren möchte und genügend Wasser in der Zisterne vorhanden sein muss, um die gesamte Urlaubszeit für die Bewässerung des Gartens abzudecken. Hierfür empfiehlt sich der Einsatz eines Füllstandsmessers. Diese gibt es in diversen Ausführungen und mit unterschiedlichen Techniken.

Ursprünglich hatten wir einen Füllstandsmesser von ELV im Einsatz, der mittels einer Sensorleitung an den Füllstandsmesser angeschlossen wurde (was wie eine Art Leiter aussah). Der Füllstandsmesser war per Funksender mit einer Anzeigeeinheit verbunden, die im Haus aufgestellt war. So konnten wir im Haus ablesen, wie viel Wasser noch in der Zisterne war. Weitere Einsatzmöglichkeiten gab es mit diesem System nicht, es war insbesondere nicht mit einem Smarthome-System kompatibel. Zudem ergab sich für uns das Problem, dass häufig der Empfang des Wertes im Haus nicht funktionierte, weil die Betonzisterne das Funksignal stark abschwächte.

Darüber hinaus hatte ich von Anfang an die Idee einer "smarten" Lösung, d.h. mit dem Smartphone den Füllstand ablesen zu können und im Idealfall auch eine automatische Nachspeisung mittels Smarthome zu erreichen, sobald die Wassermenge einen bestimmten, vorher festgelegten Wert unterschreitet.

Das Ganze habe ich mittlerweile seit knapp zwei Jahren realisiert und es funktioniert hervorragend. Gleich vorneweg allerdings: Die hierfür benötigten Teile sind in der Summe nicht ganz billig, d.h. es erfordert den Kauf mehrerer Komponenten, um eine smarte Füllstandsanzeige für die Zisterne mit automatischer Nachspeisung zu realisieren. Will man sowohl eine Füllstandsanzeige als auch eine automatische Nachspeisung mit den hier genannten Komponenten realisieren, erfordert dies eine einmalige Investition in Höhe von derzeit (April 2024) knapp 400 €.

Im Einzelnen nutze ich hierfür folgende Komponenten:

• Liquid-Check Levelsensor mit Schaltplatine LC-SM1 von der Firma SI-Elektronik als Füllstandsmesser
• Royal Gardineer WLAN-Bewässerungscomputer mit Bewässerungs-Ventil & App-Steuerung, erhältlich z.B. bei PEARL (für die Nachspeisung)
• IFTTT

Nachfolgend beschreibe ich in einer groben Skizze, wie die drei Bausteine miteinander zu verbinden sind und wie die Funktionsweise des Systems ist. Genauere Beschreibungen zur Inbetriebnahme des Liquid-Check und des Bewässerungscomputers sind in den jeweiligen Bedienungsanleitungen enthalten. Auf eine diesbezügliche Wiedergabe wird aus Gründen der Übersichtlichkeit hier verzichtet.

• Zunächst ist der Liquid-Check in Betrieb zu nehmen. Erforderlich ist, dass man sich zuvor Gedanken macht, wo das Gerät platziert wird. Das kann z.B. im Keller (Technikraum) sein, sofern man die Möglichkeit hat, den an den Liquid-Check anzuschließenden Messschlauch durch die Kellerwand zu führen, beispielsweise in einem Leerrohr. Man muss also zunächst ausrechnen, wie lang der Messschlauch sein muss; der Hersteller bietet unterschiedliche Schlauchlängen an, man sollte also direkt die passende Länge mitbestellen (der Schlauch kann nachträglich auf die passende Länge gekürzt werden). Zudem benötigt man in der Nähe des Liquid-Check eine Steckdose. Wenn man nicht die Möglichkeit hat, den Liquid-Check in den Keller zu setzen (so war es auch bei uns), ist das noch kein endgültiger Hinderungsgrund. Wir haben uns mit einer staub- und wasserdichten Stromverteilerbox beholfen, die man neben die Zisterne in den Boden setzen kann. Voraussetzung ist hier dann aber natürlich, dass dort Strom (Steckdose) vorhanden ist.
• Der Liquid-Check, sobald er fertig montiert und mit Strom versorgt ist, verbindet sich per WLAN (2,4 GHz) mit dem heimischen Netzwerk. Da sich die Zisterne häufig etwas weg vom Haus befindet, muss man seine eigene WLAN-Infrastruktur darauf überprüfen, ob an der gewünschten Stelle ausreichender WLAN-Empfang vorhanden ist. Auch vor diesem Hintergrund ist die Platzierung des Liquid-Check im Haus vorzugswürdig. Hat man die WLAN-Verbindung des Liquid-Check gemäß Anleitung aufgebaut, kann man über dessen lokale IP-Adresse mit jedem Internetbrowser, auch vom Smartphone aus, den Füllstand ablesen und weitere Einstellungen (z.B. die Tankmaße wie Füllhöhe, Form, Durchmesser und die Messintervalle) des Liquid-Check vornehmen (siehe nachfolgendes Bild 1):
  

• Wichtig ist, dass der Liquid-Check mit dem optionalen Schaltmodul LC-SM1 bestellt werden muss (direkt eingebaut oder zum Nachrüsten). Denn ohne dieses Schaltmodul ist es nicht möglich, im Liquid-Check Einstellungen dazu vorzunehmen, dass z.B. bei Über- oder Unterschreiten einer bestimmten Füllhöhe eine bestimmte Aktion ausgeführt werden soll (z.B. ein Ventil zu öffnen oder zu schließen). Ist das Schaltmodul bereits vorhanden oder nachträglich in den Liquid-Check eingebaut worden, steht unter Einstellungen der neue Menüpunkt "Erweiterung" zur Verfügung. Dort findet man unter "Funktionen" die Möglichkeit, bestimmte Aktionen auszuführen, sobald eine eingestellte Füllhöhe erreicht oder unterschritten wird, siehe nachfolgendes Bild 2:

• Bevor hier weitere Einstellungen gemacht werden können, muss aber zur Realisierung der Nachspeisefunktion zunächst der Bewässerungscomputer eingerichtet und verbunden werden. Ich habe mich für das o.g. Modell der Fa. PEARL entschieden, aus folgenden Gründen: Die Kompatibilität mit IFTTT (welche für eine Verbindung mit dem Liquid-Check genutzt werden kann, hierzu gleich mehr), der relativ günstige Preis und die schnelle, unkomplizierte Einrichtung. Der Bewässerungscomputer ist ebenfalls mit dem heimischen WLAN (2,4 GHz) zu verbinden, das zugehörige smarte, batteriebetriebene Ventil wird auf einen Wasserhahn außen am Haus geschraubt. Beides ist gemäß Anleitung einzurichten und in Betrieb zu nehmen. Wichtig ist, dass der Bewässerungscomputer auch in der zugehörigen ELESION-App (Link iOS, Link Android) eingerichtet ist und darüber gesteuert werden kann, denn sonst funktioniert die Anbindung an IFTTT und damit an den Liquid-Check nicht.
• In der ELESION-App legt man unter "Szenen" und "Ausführen" zwei Szenen an, eine zum Öffnen des Ventils und eine zum Schließen (siehe nachfolgende Bilder 3 bis 5). Bei "Wenn" stellt man jeweils "Tippen zum Ausführen" ein, bei "Dann" für das Öffnen des Ventils die "manuelle Bewässerung" für die gewünschte Dauer, maximal 60 Minuten. Ggf. kann man hier auch mehrfache manuelle Bewässerungen hintereinander schalten und dazwischen eine Verzögerung einbauen. Für das Schließen wird bei "Dann" einfach manuelle Bewässerung ausschalten eingestellt.

Bild 3:

Bild 4:

Bild 5:

• Die beiden in der ELESION-App eingerichteten Szenen (Öffnen/Schließen des Ventils) kann man in IFTTT verwenden, um damit einen sog. Webhook auszulösen. Vereinfacht ausgedrückt können dadurch die beiden Szenen durch eine Web-URL aktiviert werden. Dabei reicht die IFTTT-Free-Variante seit kurzem nicht mehr aus, da die Webhooks-Funktion als "Pro"-Funktionalität angesehen wird. Leider benötigt man also seither einen kostenpflichtigen Plan von IFTTT. Hierzu muss bei IFTTT ein Konto angelegt werden (https://ifttt.com/join), zusätzlich kann man auch die IFTTT-App verwenden (Link iOS, Link Android).
• In IFTTT legt man anschließend zwei Applets an (siehe nachfolgende Bilder 6 und 7): Eines zum Ventil öffnen und eines zum Schließen (Menüpunkt "Erstellen"). Unter "If This" verwendet man dabei "Webhooks", unter "Then" benutzt man den Service "smartLife", der mit ELESION kompatibel ist. Dort gibt man auch die bei ELESION angelegten Zugangsdaten an. Man erhält dadurch Zugriff auf die bei ELESION erstellten Szenen, wobei man dem IFTTT-Applet die jeweils passende Szene zuordnet (Öffnen bzw. Schließen). Bei den Einstellungen von Webhooks erhält man unter "Documentation" schließlich eine Blanko-URL mit dem eigenen Key, in die man bei "{event}" den Eventnamen, den man im jeweiligen Applet bei Webhooks angelegt hat (z.B. "ventil_auf" oder "ventil_zu"), eintragen muss (siehe nachfolgende Bilder 8 und 9). Die sodann fertiggestellten URLs (je eine für das Öffnen und eine für das Schließen des Ventils) kopiert man sich am besten in eine leere Textdatei oder in eine Notiz auf dem Smartphone. Gibt man diese z.B. einfach in einem Browser ein und bestätigt mit Return, wird die Szene direkt ausgeführt. Man kann so testen, ob die Konfiguration bis hierhin funktioniert.

Bild 6:

Bild 7:

Bild 8:

Bild 9:

• Zum Schluss wechseln wir wieder in das Konfigurationsmenü des Liquid-Check. Unter "Erweiterung" >  "Funktionen" können wir jetzt festlegen, wann die angelegten Szenen zum Öffnen und Schließen des Ventils ausgelöst werden sollen (siehe nachfolgende Bilder 10 und 11). In meinem hier gezeigten Beispiel "Ventil ein bei Pegel < 0,52 m" stellt man den Regler auf "Aktiviert", wenn "eine Bedingung erfüllt ist" und trägt die entsprechende Füllhöhe ein, zu der die Szene aktiviert werden soll, in meinem Beispiel, wenn der Füllstand kleiner als 0,52 m ist. Schließlich aktiviert man den Regler "URL aufrufen" und gibt dort die eben eingerichtete IFTTT-Webhooks-URL (mit https:// am Anfang) ein, die der Szene "Ventil öffnen" bei IFTTT/ELESION entspricht. Entsprechend geht man mit einer zweiten Funktion für das "Ventil schließen" vor, wobei man hier natürlich einen höheren Füllstand ("größer") einträgt. Die Werte muss man an seine eigenen Bedingungen anpassen und ausprobieren, bis alles passt.

Bild 10:

Bild 11:

• Funktionsweise der Zisternennachfüllung: Treten die in der Erweiterung von Liquid-Check eingestellten Bedingungen ein, wird das Ventil automatisch über IFTTT entsprechend geöffnet und wieder geschlossen. Voraussetzung ist dabei natürlich, dass sowohl der Liquid-Check als auch der Bewässerungscomputer mit dem heimischen WLAN verbunden sind, sonst kann die Webhooks-URL nicht ausgelöst werden. Schließt man an den Schlauchanschluss des smarten Ventils einen Gartenschlauch an, der mit der Zisterne verbunden ist, kann auf diese Weise automatisiert eine Zisternennachfüllung erreicht werden und der Zisternenfüllstand ist über das Smartphone jederzeit abrufbar, über das bei Liquid-Check integrierte Cloud-Portal "Grafana" sogar von unterwegs.

Hinweis: Gardena-Smarthome ist leider nicht mehr mit IFTTT kompatibel, d.h. anstatt des Bewässerungscomputers von PEARL kann man leider keine smarten Gardena-Bewässerungsventile nutzen, um die hier dargestellte Lösung zu erzielen.

Diese Lösung ist nur eine mögliche Vorgehensweise, es gibt auch andere Smarthome-Dienste geben, mit denen man ähnliche Ergebnisse erzielen kann. Der Vorteil der hier vorgestellten Lösung ist, dass kein lokaler Smarthome-Dienst, z.B. auf einem Raspberry Pi, dauerhaft laufen muss, damit die hier dargestellte Verbindung zwischen Bewässerungscomputer und Liquid-Check funktioniert, da der Dienst IFTTT rein Web-basiert ist.

Das Ganze kann aber auch - wenn man z.B. ioBroker für sein Smarthome nutzt - ohne IFTTT und damit ohne monatliche Kosten realisiert werden. In ioBroker braucht man dafür den Tuya-Adapter und man muss das Bewässerungsventil zuvor mit der Tuya-Smart-App (anstelle von ELESION) verbinden (Link iOS, Link Android). Mittels eines Blockly-Skripts und einer HTTP-URL-Abfrage des Liquid-Check (Anleitung) kann dann automatisiert eine Nachspeisung programmiert werden.

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