2021-09-14

Das hier in Kurzfassung vorgestellte Messsystem ist mit kostengünstigen Bausteinen zusammengestellt.
Sein besonderes Merkmal ist die flexible Anpassbarkeit an die Messumgebung und an Anwenderwünsche.

Es arbeitet zuverlässig in meiner knapp zehntausend Liter fassenden Zisterne. Die Messtoleranz liegt in dieser Zisterne bei etwa ±15 Liter, was relativ ±0,15% ist.
Ich lasse die Messwerte alle zwei Minuten aktualisieren. Diese Zeitspanne ist fast beliebig in Minuten einstellbar.

Eine detailreiche Beschreibung des Messsystems incl. dem aktuellen Softwareentwicklungsstand steht unter Zisternenmessungen zur Verfügung.

Voraussetzungen und einsetzbare Werkzeuge

Auf einem Smartphone können sowohl die aktuellen Messwerte als auch Grafiken zum Verlauf von

• Temperatur in der Zisterne (Nebenprodukt) und
• Wasserfüllstand bzw. verfügbarer Wasservorrat der Zisterne

abgelesen werden. Dies ist auch gleichzeitig auf mehreren Smartphones oder Tablets möglich.

Ein baugleiches Messsystem werde ich gelegentlich auch zur Füllstandsmessung eines Öltanks erproben. Es ist zu erwarten, dass es auch dort gute Dienste leisten wird.

Zur Nutzung werden folgende zusätzlichen Dinge gebraucht.

• Eine Niederspannungsleitung mit 5V zum Innenraum der Zisterne bzw. zum Öltank.
• Ein Netzteil mit einer Ausgangsgleichspannung von 5V. Bastler können auch einen alten Smartphone Ladestecker dafür einsetzen.
• Eine kleine Kommunikationszentrale, die für viele weitere Smart Home Elemente nutzbar ist.
• Ein erreichbares WLAN.

Für eine Versorgung durch einen Akkumulator ist dieses System nicht wirklich geeignet. Eine solare Versorgung mit Akkupufferung sollte möglich sein. Das Messsystem "zieht" etwa 0,3W.

Die Gesamtkosten im Einkauf aller Teile ohne WLAN liegen geschätzt bei 200 €. Das Messsystem alleine schlägt mit etwa 40 € zu Buche, incl. Gehäuse.
Letztlich hängen die Gesamtkosten von einer evtl. bereits vorhandenen Ausstattung und Anwenderwünschen ab.

Das Messsystem kann zusätzlich zur unmittelbaren Steuerung einer Wasserzufuhr eingesetzt werden.

Die folgende Grafik zeigt beispielhaft zeitliche Verläufe des Wasservorrats und der Temperatur. Diese sind per üblichem Webbrowser abrufbar, bei vorhandenem VPN auch außerhalb des eigenen WLAN.
So lässt sich der Wasservorrat von überall ablesen, wo ein Internetzugriff verfügbar ist. Auf einem Smartphone in Senkrechtlage werden die vier Teile untereinander dargestellt.

Der gewünschte Zeitrahmen zur Darstellung der Grafiken ist tagesgenau einstellbar. Der Standard-Zeitrahmen umfasst die letzten 4 Tage einschließlich des aktuellen Tages.

Neue Speicherung und Grafikdarstellungen

Mittlerweile werden die Messwerte in einer InfluxDB Datenbank gespeichert. Hierfür setze ich gegenwärtig Node-RED ein. Evtl. versuche ich mich bei Muße auch an Telegraf von influxdata. In der Datenbank werden die Messwerte wegen fortlaufender Alterung zeitabschnittsweise per Mittelwertbildung verdichtet bis hin zu einer Speicherzeitspanne von 2 Jahren. Diese Langzeitspeicherung kann mit Kenntnissen des Datenbank Managementsystems leicht weiter ausgedehnt werden. Die Verdichtung dient der Begrenzung/Reduktion der erforderlichen Speicherkapazität.

Zur Darstellung von Zeitgrafiken setze ich inzwischen auf Grafana. Gründe dafür sind u.a.:

• Das Anlegen und die Verwaltung solcher Grafiken ist vergleichsweise einfach, wenn man die InfluxQL beherrscht.
• Es gibt nach meiner bisherigen Erfahrung keine Probleme mit dem Cachen von Web-Browsern.
• Das Ablesen von Werten, auch Grafiken übergreifend, ist leicht möglich.
• Die Breiten der Grafiken passen sich automatisch der Displaygröße bzw. dem Browserfenster an. Getestet habe ich dies auf einem Notebook und einem Smartphone.

Die folgende Abbildung zeigt einen Beispielausschnitt.