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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bewässerung von solitären Pflanzobjekten mit einer Gießeinrichtung zum Ausbringen eines Bewässerungsfluids, das von einer Versorgungseinrichtung bereitgestellt wird, welche ein Ventil- und Positionier- und Gießmengenkontrollsystem aufweist.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Bewässerung von solitären Pflanzobjekten.
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Es ist bekannt, zueinander beabstandet angeordnete Pflanzobjekte von Straßen-, Garten- oder Parkanlagen, wie z. B. Bäume, Sträucher und andere Ziergehölze oder -pflanzen, insbesondere auch Kübelpflanzen und Blumenrabatten, nach bestimmten Bewässerungsvorgaben mit mobilen Geräten manuell oder halbautomatisch zu bewässern. Es werden zum Gießen der Pflanzobjekte Ausbring- bzw. Gießeinrichtungen verwendet, die beispielsweise an ein Versorgungsfahrzeug mit einem mitgeführten Wasserbevorratungssystem angeschlossen sind oder an fest verlegte Wasserversorgungsleitungen angeschlossen werden können.
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Nach der Vorrichtung und dem Verfahren gemäß der Druckschrift
EP 0 623 278 B1 erfolgt eine derartige Bewässerung mittels eines Fahrzeugs, welches mit Wasserbehältern, einem Pump-, Ventil- und Positioniersystem und mit mehreren hydraulisch gesteuerten Schwenkarmen ausgestattet ist. Die Schwenkarme sind mit beweglichen Rohrabschnitten bestückt, welche an ihrem Ende jeweils eine Spritz- oder Sprüheinheit tragen. Im Fahrzeug befindet sich ein Bordcomputer zur Steuerung der Schwenkarme und zur Dosierung der Wassermenge. Mit einem Satelliten-Peil-System (GPS) erfolgt eine Standortbestimmung des Fahrzeuges. Im integrierten Bordcomputer wird der Standort des Fahrzeugs, das zum Standort zugehörige Bewässerungsobjekt, Datum und Uhrzeit sowie die abgegebene Wassermenge für das Bewässerungsobjekt überwacht. Für jeden Bewässerungsvorgang kann ein Protokollausdruck ausgegeben werden. Für den wiederkehrenden Bewässerungseinsatz wird die erforderliche Wassermenge des jeweiligen Bewässerungsobjektes anhand des Standortes des Bewässerungsfahrzeuges aus dem Bordcomputer eingestellt.
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Derartige Bewässerungsvorrichtungen ermöglichen keine exakte Kontrolle über die tatsächlich für die einzelnen Pflanzobjekte ausgebrachte Bewässerungsmenge, da im Umkreis des Fahrzeuges gewöhnlich mehrere zu bewässernde Pflanzobjekte einer Standortposition zugehörig sind. Damit kann ein bedarfsgerechtes Gießen nur ungenügend gewährleistet werden, wodurch Pflanzenschäden oder -ausfälle die Folge sein können.
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Zudem sind derartige Bewässerungsvorrichtungen konstruktiv und steuerungstechnisch äußerst aufwändig. Die damit verbundenen Investitionen sind für Betreiber von Gartenbauunternehmen meist unrentabel und damit wirtschaftlich uninteressant, so dass sich eine tatsächliche Verwendung in der Praxis nicht durchgesetzt hat.
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Eine Abrechnung von Bewässerungsaufträgen erfolgt meist anhand manueller Leistungsnachweise, in denen die Anzahl der bewässerten Bäume und die Gießmenge pro Baum vom ausführenden Unternehmen manuell erfasst werden. Diese Art der Leistungsnachweise bietet nur ungenügend Sicherheit über eine den Vorgaben entsprechende Erfüllung des Bewässerungsauftrages von z. B. öffentlichen Einrichtungen. Eine Kontrolle über die tatsächlich erbrachten Gießleistung ist für den Auftraggeber des Bewässerungsauftrages kaum oder nur mit erheblichen Aufwand möglich, z. B. durch häufige Fahrten zwecks Sichtkontrolle vor Ort. Die ungenügenden Kontrollmöglichkeiten der Gießleistungen können auch hier Pflanzenschäden oder -ausfälle hervorrufen. Letztlich können wirtschaftliche Probleme auch dadurch erwachsen, weil die ungenügende Kontrollmöglichkeit der Gießleistungen zu Konfliktpotential zwischen den Vertragsparteien oder zu einer Wettbewerbsverzerrung von im Wettbewerb stehenden Unternehmen führen kann.
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Die Druckschrift
EP 2 243 352 A1 beschreibt ein ähnliches System und Verfahren zur Pflanzenbewässerung. Auch bei diesem Bewässerungssystem sind das Sensorsystem und die Bewässerungseinheit, insbesondere ein Gießlösungs-Handhabungssystem als Bestandteil der Bewässerungseinheit, dem Nutzfahrzeug zugeordnet. Mit dem Sensorsystem können lediglich die Position des Nutzfahrzeuges und die Gesamtmenge der in dieser Position des Nutzfahrzeuges ausgebrachten Wassermenge bestimmt werden. Wohin genau welche Gießlösung im Umfeld des Nutzfahrzeuges ausgebracht wird, ist mit dem Verfahren und dem System nicht bestimmbar. Ein bedarfsgerechtes Gießen einzelner Pflanzobjekte und eine Kontrolle der individuellen Bewässerung dieser Pflanzobjekte sind somit nicht möglich. Es ergeben sich hieraus dieselben der vorstehend geschilderten Nachteile.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art weiterzuentwickeln, welche(s) die Probleme des Standes der Technik beseitigen, insbesondere mit kostengünstigen Mitteln eine kontrollierte, bedarfsgerechte Wasserversorgung für solitäre Pflanzobjekte gewährleistet.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass an der Gießeinrichtung eine Durchflussarmatur, ein Ortungsmodul zur Ermittlung der Positionskoordinaten der Gießeinrichtung und ein Durchflussmengenmesser zur Messung der Gießmenge der Gießeinrichtung angeordnet ist und die Gießeinrichtung eine Datenverarbeitungseinheit aufweist, die die Positionskoordinaten der Gießeinrichtung und die Messwerte der Gießmenge erfasst und in Abhängigkeit eines von der Durchflussarmatur oder vom Durchflussmengenmesser erzeugten Impulses in Zuordnung zueinander speichert.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind alle für die Erfassung der Messdaten (Standortkoordinaten und Gießmenge) erforderlichen Funktionselemente direkt an der Gießeinrichtung angeordnet. Das Ortungsmodul, wie z. B. GPS, stellt kontinuierlich die aktuellen Positionskoordinaten der Gießeinrichtung bereit während der Durchflussmengenmesser die Gießmenge, die bei geöffneter Durchflussarmatur durch die Rohrleitung der Gießeinrichtung fließt, misst. Die gemessenen Positionskoordinaten und die Messwerte der Gießmenge werden von der Datenverarbeitungseinheit in Abhängigkeit von einem Auslöseimpuls gespeichert, welches mit dem Öffnen der Durchflussarmatur oder dem Messbeginn des Durchflussmengenmessers generiert wird. Die Durchflussarmatur kann beispielsweise ein Ventil oder ein Kugelhahn sein. Wird die Durchflussarmatur geöffnet oder beginnt die Messung der Gießmenge werden die zu diesem Zeitpunkt gültigen Positionskoordinaten der Gießeinrichtung und die bis zum Schließen der Durchflussarmatur gemessenen Gießmenge in der Datenverarbeitungseinheit als Wertepaar gespeichert.
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Die Erfindung geht davon aus, dass die Gießeinrichtung zur optimalen, verlustarmen Bewässerung in unmittelbare Nähe des Pflanzobjektes zu bringen ist und in dieser Position die Koordinaten der Gießeinrichtung mit dem Standort des Pflanzobjektes im Wesentlichen übereinstimmen. In der ausgewählten Position erfolgt automatisch die Bestimmung der Positionskoordinaten und die Messung der zugehörigen Gießmenge der Gießeinrichtung. Somit sind die während des Gießvorgangs ermittelten Pasitionskoordinaten und die ausgebrachte Gießmenge genau einem Pflanzobjekt zuordenbar. Die Zuordnung der Daten zueinander erfolgt mittels des von der Durchflussarmatur oder Durchflussmengenmesser erzeugten Impulses automatisch und damit manipulationssicher. Es ist denkbar, die gespeicherten Wertepaare zusätzlich mit einem Schreibschutz zu versehen.
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Mehrere auf diese Weise erfasste Wertepaare (Positionskoordinaten Gießeinrichtung + Messwert Gießmenge) von mehreren Pflanzobjekten können als Datensätze in Datenbanken gespeichert werden. Über eine geeignete Ausgabeschnittstelle der Datenverarbeitungseinheit können die Daten auf vielfältige Art (z. B. USB-Stick, Speicherkarte) kabellos ausgelesen werden und in einem beliebigen externen Computer rechentechnisch aufbereitet werden.
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Diese erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, jeden Messwert der Gießmenge kontrolliert jeweils einem bestimmten Pflanzobjekt zuzuordnen. Mit herkömmlichen Ausgabemitteln des Computers, wie z. B. Monitor und/oder Drucker, kann die entsprechend dem Pflanzobjekt ausgebrachte Wassermenge visualisiert und protokolliert werden. Das ermöglicht eine kontrollierte Bewässerung jedes Pflanzobjektes. Unzureichende Bewässerungen einzelner Pflanzobjekte können rechtzeitig erkannt und vermieden werden.
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Die erfindungsgemäße Gießeinrichtung kann autark und ortsunabhängig von einer herkömmlichen Vorrichtung mit Ventil- und Positionier- und Gießmengenkontrollsystem betrieben werden und ist universell einsatzfähig. Die benötigten Funktionselemente erfordern nur eine geringe Baugröße, so dass die Gießeinrichtung über eine entsprechende Mobilität verfügt und sehr leicht handhabbar ist. Damit ist die Gießeinrichtung insbesondere auch in der Verwendung als Handgerät sehr geeignet.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Vorrichtung gehen aus den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 13, der nachfolgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen hervor.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Gießeinrichtung ein Funkmodul zur funktechnischen Datenübertragung zwischen der Datenverarbeitungseinheit und einem Computer auf. Die Funkübertragung kann z. B. mittels Mobilfunk erfolgen. Damit können die von der Datenverarbeitungseinheit erfassten und gespeicherten Daten bequem und manipulationssicher, an einen externen Computer übermittelt werden, sofern der empfangende Computer erfindungsgemäß ausgerüstet ist, d. h. eine entsprechende empfangsfähige Funkschnittstelle aufweist. So kann beispielsweise ein Computer eines Auftraggebers des Bewässerungsauftrages der Empfänger der Daten sein. Der Benutzer des externen Computers erhält per Funk eine manipulationsfreie Nachweisführung über die verabreichten Wasserabgabemengen je Pflanzobjekt.
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Vorzugsweise ist der Computer ein internetfähiger Netzwerkserver, so dass, ggf. über einen geschützten Zugang, die von der Datenverarbeitungseinheit per Funk auf den Server übermittelten Daten verschiedenen Benutzern, wie z. B. einer überwachenden Behörde, einem Auftraggeber und einem Auftragnehmer des Bewässerungsauftrages gleichermaßen zur Verfügung gestellt werden können.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Datenverarbeitungseinheit oder der Computer ein Mittel zum Vergleich der gemessenen Positionskoordinaten der Gießeinrichtung mit vorbestimmten Objektkoordinaten von Pflanzobjekten und zur Speicherung der zugehörigen Messwerte der Gießmenge in Zuordnung zu den Objektkoordinaten eines bestimmten Pflanzobjekts auf.
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In der Datenverarbeitungseinheit oder dem Computer können objektbezogene Standortkoordinaten jeder einzelner Pflanzobjekte als vorgegebene Objektkoordinaten in einer Datenbank hinterlegt sein. Zur Kennzeichnung der Pflanzobjekte können Objektnummern oder -namen vergeben werden. Die Objektkoordinaten können beispielsweise aus Geodatenspeichern bereitgestellt werden. Das Einlesen der Daten in die Datenverarbeitungseinheit oder den Computer kann mittels USB-Stick, Speicherkarte, Funkübertragung oder einem anderen geeignetem Mittel erfolgen. Die Objektkoordinaten können auch manuell eingegeben werden.
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Das interne Mittel der Datenverarbeitungseinheit oder des Computer stellt einen Algorithmus zur Verfügung, der die ermittelten Positionskoordinaten der Gießeinrichtung mit den hinterlegten objektbezogenen Standortkoordinaten jedes einzelnen Pflanzobjektes vergleicht. Bei Übereinstimmung der Koordinatendaten (Positionskoordinaten der Gießeinrichtung und Objektkoordinaten des Pflanzobjekts) wird der zugehörige Messwert der Gießmenge diesem Standort bzw. Pflanzobjekt zugeordnet. In der Datenbank können die Datensätze (Positionskoordinaten Gießeinrichtung + Messwert Gießmenge) in Zuordnung zu den zutreffenden Objektkoordinaten des Pflanzobjektes gespeichert werden.
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Somit kann jeder Messwert der Gießmenge jeweils einem konkreten vorbestimmten Pflanzobjekt zugeordnet werden, was die Kontrolle der Gießvorgänge noch übersichtlicher macht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung weist die Datenverarbeitungseinheit ein Steuermodul zur steuerungstechnischen Überwachung einer Sollwertabweichung der (Ist-)Positionskoordinaten der Gießeinrichtung in Abhängigkeit der vorbestimmten (Soll-)Objektkoordinaten eines Pflanzobjektes mit einer Schnittstelle zur Ausgabe eines Signals in Abhängigkeit der Sollwertabweichung der Positionskoordinaten auf.
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Bei dieser Ausführungsform kann mittels des Steuermoduls die aktuelle Position der Gießeinrichtung in Bezug zu den Objektkoordinaten des Pflanzobjektes als Zielvorgabe während des Bewässerungsvorgangs stets überwacht werden. Bei Übereinstimmung des Istwertes der Positionskoordinaten der Gießeinrichtung mit einem der Objektkoordinaten der vorgegebenen Pflanzobjekte (Sollwert-Abweichung = 0) können über die Schnittstelle des Steuermoduls Melde- oder Schaltsignale ausgegeben werden, die eine korrekte Position der Gießeinrichtung in Bezug auf das Pflanzobjekt quittieren.
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Anwendbar ist die Überwachung der Sollwertabweichung auch für die Positionierung der Gießvorrichtung vor Beginn des Gießvorganges. Wird die Gießeinrichtung einem Pflanzobjekt genähert, für das die Objektkoordinaten hinterlegt sind, findet in der Datenverarbeitungseinheit ein Vergleich der aktuellen Ist-Positionskoordinaten mit möglichen Objektkoordinaten statt. Entspricht der aktuelle Wert der Ist-Positionskoordinaten annähernd einem der hinterlegten Objektkoordinaten, wird ein optisches und/oder akustisches Signal ausgegeben, das den optimalen Standort für den Beginn des Gießvorganges angibt.
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Damit erhält der Betreiber der Vorrichtung unmittelbar über die Gießeinrichtung ein Feedback, um beim Bewässerungsvorgang sicher gehen zu können, dass die ausgebrachte Gießmenge messtechnisch erfasst und einem konkreten Pflanzobjekt zugeordnet wird. Ausfälle an Gießmengen können somit vermieden werden.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist das Steuermodul zur steuerungstechnischen Überwachung einer Sollwertabweichung eines Istwertes der Gießmenge von einem vorbestimmten Sollwert der Gießmenge des Pflanzobjekts ausgebildet und weist eine Schnittstelle zur Ausgabe eines Signals in Abhängigkeit der der Sollwertabweichung der Gießmenge auf. Mittels des Steuermoduls der Datenverarbeitungseinheit kann die abgegebene Gießmenge des Pflanzobjektes (Istwert) in Abhängigkeit eines vorgegebenen Zielwertes der Gießmenge desjenigen Pflanzobjektes (Sollwert) geregelt werden. Der Sollwert der Gießmenge eines jeden Pflanzobjektes kann im Computer eingegeben und der Datenverarbeitungseinheit übermittelt werden.
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Die Sollwerte der Gießmengen können in der gleichen Datenbank hinterlegt sein, in der auch die Objektkoordinaten der Pflanzobjekte hinterlegt sind. Das Einlesen der Daten in die Datenverarbeitungseinheit oder den Computer kann ebenfalls mittels USB-Stick, Speicherkarte, Funkübertragung oder einem anderen geeignetem Mittel erfolgen. Die Sollwerte der Gießmengen können auch manuell eingegeben werden
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Bei bestimmten Regelzustände der Sollwertabweichung, insbesondere bei Übereinstimmung des Istwertes mit dem zugehörigen Sollwert der Gießmenge, können über die Schnittstelle des Steuermoduls Melde- oder Schaltsignale ausgegeben werden, mittels der bestimmte Aktionen an der Gießeinrichtung ausgelöst werden können, um z. B. einen Bediener auf das rechtzeitige Schließen des Durchflussventils hinzuweisen.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung weist die Datenverarbeitungseinheit ein Eingabemodul zur manuellen Bestimmung von Positionskoordinaten der Gießeinrichtung als Objektkoordinaten eines Pflanzobjektes und/oder zur manuellen Bestimmung eines den Objektkoordinaten des Pflanzobjektes zugehörigen Sollwertes der Gießmenge auf.
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Somit können die Vorgabewerte alternativ zum Einlesen am Computer direkt vor Ort manuell festgelegt werden. Ein Bewässerungsauftrag kann mit den notwendigen Angaben direkt an der Datenverarbeitungseinheit vom Bediener der Gießeinrichtung vorbereitet werden. Der Bediener kann somit beispielsweise nach Auftragsvorgaben die Sollwerte der Gießmenge individuell für jedes Pflanzobjekt oder für eine Gruppe von Pflanzobjekten eingeben. Sofern bereits Sollwerte der der Gießmenge gespeichert sind, können diese anhand der Bedarfssituation vor Ort modifiziert werden.
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Das Eingabemodul ermöglicht außerdem eine manuelle Bestimmung von Positionskoordinaten der Gießeinrichtung als Objektkoordinaten eines Pflanzobjektes. Die kontinuierlich von dem Ortungsmodul bereitgestellten Positionskoordinaten der Gießeinrichtung können beispielsweise unter Betätigung einer Eingabetaste als Objektkoordinaten des Pflanzobjektes festgehalten werden. Die genaue Einmessung erfolgt selbstverständlich dadurch, dass sich die Gießeinrichtung vor der Betätigung der Eingabetaste nahe dem Pflanzobjekt befindet. Die auf diese Weise erfassten Objektkoordinaten können nach einem bestimmten Schema mit einem Objektnamen und/oder einer Objektnummer versehen werden und in der Datenbank eingetragen werden.
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Ergänzend zu den Eingabewerten der Sollwerte der Gießmenge und der Objektkoordinaten können Objektnummern oder Objektnamen manuell vergeben werden.
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Vorzugsweise weist die Gießeinrichtung einen Signalgeber auf, welcher ein Signal des Steuermoduls in ein optisches und/oder akustisches Signal umwandelt. Damit kann dem Bediener der Gießeinrichtung während des Gießens beispielsweise die richtige Zuordnung der Gießeinrichtung zum Standort des Pflanzobjekts oder das Erreichen des Sollwertes der Wassermenge für das jeweilige Pflanzobjekt optisches und/oder akustisch angezeigt werden.
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Besonders bevorzugt weist die Gießeinrichtung ein Durchfluss-Stellventil auf, wobei eine Schließstellung des Durchfluss-Stellventils in Abhängigkeit eines vom Steuermodul ausgegebenen Signals steuerbar ist. Dies ermöglicht eine automatische und damit besonders genaue Ausgabe der Gießmenge in Zugehörigkeit zum Pflanzobjekt und entsprechend der Bewässerungsvorgaben.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist an die Gießeinrichtung ein Messgerät (Messsonde) zur Messung der Bodenfeuchte, des pH-Wertes, der Leitfähigkeit und/oder der Nährstoffkonzentration des Standortes des Pflanzobjektes anschließbar, wobei die Datenverarbeitungseinheit zur Erfassung und Speicherung der Messwerte ausgebildet ist. Die in der Datenverarbeitungseinheit erfassten und gespeicherten Messwerte dienen zur informativen Ergänzung der Datenbank und werden für verschiedene Aktionen zur bedarfsgerechten Bewässerung der Pflanzobjekte und deren Versorgung mit Nährstoffen bereitgestellt.
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Beispielsweise kann der Messwert der Bodenfeuchte, der ein Indikator für den momentanen Wasserbedarf des entsprechendes Pflanzobjekts ist, dem Steuermodul zur Sollwertverschiebung bereitgestellt werden, um die Zielgröße der Gießmenge dieses Pflanzobjekts in Abhängigkeit eines Messwertes der Bodenfeuchte des Standortes und damit in Anpassung an den aktuellen Wasserbedarf des Pflanzobjektes einzustellen.
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Vorzugsweise weist die Datenverarbeitungseinheit ein Zeiterfassungsmodul zur Erfassung und zur Zuordnung von Zeitdaten (Datum und Uhrzeit) zu einem Messwert der Gießmenge auf.
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Damit ist neben der objektbezogenen Registrierung der ausgegebenen Gießmengen zu den Standorten der Pflanzobjekte auch eine zeitbezogene Registrierung möglich. Alle abgegebenen Gießmengen für ein Pflanzobjekt können so in einer bestimmten Zeiteinheit (zum Beispiel innerhalb von ein oder zwei Arbeitstagen) auf den Sollwert der Gießmenge kumulativ angerechnet werden. Dadurch sind kurzzeitige Gießunterbrechungen möglich. Lässt das momentane Fassungsvermögen des Bodens ein ununterbrochenes Einbringen der insgesamt erforderlichen Gießmenge für dieses Pflanzobjekt nicht zu, kann während der Versickerungsphase einer ersten Teilgießmenge ein anderes Pflanzobjekt bedient werden, bevor eine zweite Teilgießmenge am Standort des erstgenannten Pflanzobjekt eingebracht wird, wobei die Zuordnung der Zeitdaten zu den Messwerten der Gießmenge eine kumulative Aufrechnung der Teilgießmengen zum jeweiligen Pflanzobjekt gewährleisten.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung weist die Gießeinrichtung eine Dosiereinheit auf, mittels der dem Bewässerungsfluid zur Bewässerung der Pflanzobjekte Dünger, Pflanzenschutzmittel und/oder andere Additive in bestimmten Mengen zumischbar sind.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Dosiereinheit mittels des Steuermoduls der Datenverarbeitungseinheit steuerbar. Die von der Messsonde gelieferten und von der Datenverarbeitungseinheit erfassten und ausgewerteten Messwerte des pH-Wertes, der Leitfähigkeit und/oder der Nährstoffkonzentration werden dem Steuermodul zur Ansteuerung der Dosiermenge der Dosiereinheit bereitgestellt. Damit ist eine automatische und zugleich ausgewogene Zumischung von Dünger, Pflanzenschutzmittel und anderer Additive in Abhängigkeit dieser Messwerte möglich.
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Für die Handhabung der Gießeinrichtung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Datenverarbeitungseinheit ein Anzeigemodul aufweist. Somit können aktuelle Messwerte, festgelegte Sollwerte oder eine Umgebungskarte mit den Standorten der Pflanzobjekte und dem jeweiligen Bewässerungszustand direkt an der Gießeinrichtung visualisiert werden. Vom Bediener der Gießeinrichtung kann der Bewässerungsvorgang hinsichtlich des aktuellen Bewässerungs- und Pflegezustand und der Zeitverhältnisse unmittelbar während der Bewässerung bequem und übersichtlich überprüft werden.
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Vorteilhafter Weise ist die Gießeinrichtung lösbar mit der Versorgungseinrichtung verbunden, womit ein unkomplizierterer, schneller Wechsel des Anschlusses der Gießeinrichtung an verschiedene Versorgungseinrichtungen möglich ist. Vorzugsweise besteht die lösbare Verbindung aus einem Schnellkupplungsverschluss an eine Schlauchleitung. Die Gießeinrichtung kann somit an beliebige Bewässerungsgeräte, Versorgungsfahrzeug oder andere rückwärtige Versorgungseinrichtungen angeschlossen werden.
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Eine besonders bequeme Handhabung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich, wenn die Gießeinrichtung mit einem Griffstück und/oder einem Tragegurt ausgebildet ist. Die Gießeinrichtung kann somit von einer Bedienungsperson leicht gehalten oder getragen werden und gezielt an jedes Pflanzobjekt herangeführt werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Patentanspruch 14 gelöst, bei dem die vom Ortungsmodul ermittelten Positionskoordinaten der Gießeinrichtung und die vom Durchflussmengenmesser gemessenen Messwerte der Gießmenge von der Datenverarbeitungseinheit erfasst und in Abhängigkeit eines von der Durchflussarmatur oder vom Durchflussmengenmesser ausgegebenen Impulses in Zuordnung zueinander gespeichert werden.
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Dieses erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, jeden Messwert der Gießmenge jeweils einem bestimmten Pflanzobjekt eindeutig zuzuordnen. Die erfindungsgemäß ermittelten Datensätze sind über eine herkömmliche Datenschnittstelle leicht auslesbar und rechentechnisch weiterverarbeitbar. Die für jedes Pflanzobjekt ausgegebene Gießmenge kann nachvollziehbar dokumentiert werden. Das ermöglicht eine kontrollierte Bewässerung der Pflanzobjekte.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens gehen aus den abhängigen Patentansprüchen 15 bis 18 der nachfolgenden Beschreibung und den zugehörigen Zeichnungen hervor.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens werden in der Datenverarbeitungseinheit oder in einem externen Computer die gemessenen Positionskoordinaten der Gießeinrichtung mit vorbestimmten Objektkoordinaten der Pflanzobjekte verglichen und bei Übereinstimmung der Positionskoordinaten der Gießeinrichtung mit den Objektkoordinaten eines Pflanzobjektes werden die zugehörigen Messwerte der Gießmenge in Zuordnung zu den Objektkoordinaten diesem Pflanzobjekt gespeichert.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens werden die Objekt-Koordinaten des Pflanzobjektes aus den Koordinaten der Gießeinrichtung bestimmt. Dazu wird die Gießeinrichtung zur Positionsbestimmung des Pflanzstandortes nahe an das Pflanzobjekt herangeführt. Die vom Ortungsmodul kontinuierlich ermittelten Koordinaten der Gießeinrichtung werden durch Betätigung einer Eingabetaste als Objektkoordinaten des Pflanzobjekts registriert und mit einer Objektnummer ersehen in der Datenbank gespeichert.
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Die Objektkoordinaten jedes Pflanzobjekts dienen im Verfahrensfortgang zum einen als Zuordnungsmerkmal für alle Messwerte und zum anderen als Zielwert für die genaue Positionierung der Gießeinrichtung. Bei den weiteren Gießvorgängen werden die aktuellen Standorte der Gießeinrichtung ständig über das Ortungsmodul erfasst und mit den zuvor bestimmten Objektkoordinaten verglichen und die übermittelten Messwerte der Gießmengen den Objektkoordinaten der jeweiligen Pflanzobjekten zugeordnet. Von der Gießeinrichtung werden die Standorte der Pflanzobjekte erkannt und über ein optisches und/oder akustisches Signal dem Bediener der Gießeinrichtung signalisiert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird für die Objektkoordinaten des Pflanzobjektes ein Positions-Toleranzbereich zugeordnet. Damit wird ein Umfeld um das Pflanzobjekt als Objektkoordinaten des Pflanzobjektes ausgewiesen, was den möglichen Aktionsradius der Gießeinrichtung erweitert. Innerhalb dieses Toleranzbereiches werden alle vom Ortungsmodul ermittelten Positionskoordinaten der Gießeinrichtung als zu dem betreffenden Standort des Pflanzobjektes gehörig erkannt. Geringfügige Standortabweichungen während des Gießvorganges sind unschädlich für die standortbezogene Erfassung der Messwerte. Die Bedienungsperson kann mit der Gießeinrichtung beispielsweise um das Pflanzobjekt herumgehen oder eine Bodenfläche um das Pflanzobjekt gießen, ohne dass es zu Zuordnungsfehlern der gemessenen Gießmenge kommt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung wird mittels der gespeicherten Daten der Datenverarbeitungseinheit eine Umgebungskarte generiert, die über ein Anzeigemodul der Datenverarbeitungseinheit oder über einen Monitor des Computers visualisiert wird und in welcher der Standort und der Bewässerungszustand der Pflanzobjekte dargestellt werden. Die Umgebungskarte kann vom Ortungsmodul zur Verfügung gestellt werden oder über externe Kartendienste bereitgestellt werden. Die Standortkoordinaten der Pflanzobjekte sowie die Sollwerte der Gießmenge und die auf den jeweiligen Standort kumulierte Gießmenge für jedes Pflanzobjekt stehen in der Datenbank zur Verfügung. Aus diesen Daten kann, auch mit Hilfe im Internet zur Verfügung gestellten Kartenmaterials, eine grafische Übersichtskarte aufbereitet werden, die die Objektkoordinaten als Bildpunkte in der Umgebungskarte veranschaulicht und zugleich den Bewässerungszustand der Pflanzobjekte auf geeignete Weise, z. B. durch unterschiedliche Farben anzeigt. Der Bewässerungszustand der einzelnen Pflanzobjekte kann auf diese Weise für den Nutzer oder einer Kontrollinstitution gut ersichtlich gemacht werden.
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Diese und weitere aus den Patentansprüchen, der Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale können jeweils für sich oder in Kombination als vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht sein, für die hier Schutz beansprucht wird.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das Verfahren werden nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in einer schematischen Darstellung in
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1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Gießeinrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel,
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2 ein Funktionsschaubild der Gießeinrichtung nach 1,
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3 ein Blockschaltbild der Gießeinrichtung nach 1.
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4 ein Blockschaltbild einer Gießeinrichtung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In 1 ist eine erfindungsgemäße Gießeinrichtung 1 als Handgerät dargestellt. Die Gießeinrichtung 1 besteht aus einem Rohrabschnitt 2 zur Durchleitung von Gießwasser, welcher einen Endes mit einer Auslauftülle 3 zum Ausbringen des Gießwassers und anderen Endes mit einer Schlauchkupplung 4 zum Anschluss an einen Förderschlauch einer nicht dargestellten rückwärtigen Versorgungseinrichtung abschließt. Entlang des Rohrabschnitts 2 sind ein Durchflussmengenmesser 5 zur Messung einer den Rohrabschnitt 2 durchströmenden Gießmenge, ein handbedienbares Durchgangsventil 6, ein GPS-Ortungsmodul 7 zur Ermittlung der Positionskoordinaten der Gießeinrichtung 1 und eine Datenverarbeitungseinheit 8, welche mit dem GPS-Ortungsmodul 7 verbunden ist. Mit der Datenverarbeitungseinheit 8 sind außerdem ein Steuermodul 9, ein Funkmodul 10, ein Eingabemodul 11 und ein Signalgeber 12 verbunden. Die Gießeinrichtung 1 ist tragbar ausgeführt und weist hierfür zwei ergonomisch gestaltete Griffstücke 13 und einen Tragegurt 14 auf.
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Aus 2 und 3 ist die Funktionsweise der Gießeinrichtung 1 ersichtlich. Eine die Gießeinrichtung 1 tragende und bedienende Bedienperson (nicht dargestellt) führt die Gießeinrichtung 1 an ein zu gießendes Pflanzobjekt P1, wie z. B. einen Baum, heran und positioniert die Auslauftülle 3 in der Nähe des Pflanzobjekts P1. Somit befindet sich auch das benachbart zur Auslauftülle 3 angeordnete Ortungsmodul 7 in unmittelbarer Nähe zum Pflanzobjekt P1. Von einem GPS-Satelliten 15 werden die jeweils aktuellen Positionskoordinaten an das Ortungsmodul 7 übertragen. Diese Positionskoordinaten werden kontinuierlich vom Ortungsmodul 7 bereitgestellt und an die Datenverarbeitungseinheit 8 gesendet. Befindet sich die Auslauftülle 3 direkt am Pflanzobjekt P1 entsprechen die aktuellen Positionskoordinaten der Gießeinrichtung 1 den geografischen Standortkoordinaten des Pflanzobjekts P1.
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Die geografischen Standortkoordinaten des Pflanzobjekts P1 und auch der weiteren Pflanzobjekte P2, P3, ... sind in der Datenverarbeitungseinheit 6 als Objektkoordinaten hinterlegt, welche den jeweiligen Pflanzenstandort als Positionier-Sollwert für die Gießeinrichtung 1 vorgeben.
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Den Objektkoordinaten des Pflanzobjektes P1 ist ein kreisförmiger Positions-Toleranzbereich 16 mit einem bestimmten Radius zugeordnet, so dass die Koordinaten eines bestimmten Umkreises um das Pflanzobjekt P1 den Objektkoordinaten dieses Pflanzobjekts zugewiesen sind. Dieser Umkreis entspricht einem optimalen Aktionsbereich für ein günstiges Bewässern des Pflanzobjekts P1.
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Befindet sich die Gießeinrichtung 1 in die Nähe des ersten Pflanzobjekts P1, wird bei Einkommen in den Positions-Toleranzbereich 16 der Objektkoordinaten dieses Pflanzobjektes P1 über die Datenverarbeitungseinheit 8 und das Steuermodul 9 ein Signal erzeugt, welches über den Signalgeber 12 für die Bedienperson akustisch oder optisch vernehmbar ausgegeben wird.
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Die Bedienperson erkennt somit die richtige Position der Gießeinrichtung 1 in Bezug zu einem konkret hinterlegten und zu dem Bewässerungsauftrag gehörigen Pflanzobjekt P1.
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Die Bedienperson beginnt nun den Gießvorgang durch Öffnen des Durchgangventils 6. Das Gießwasser durchströmt den Rohrabschnitt 2, wobei die Gießmenge durch den Durchflussmengenmesser 5 gemessen wird. Die Messung der Gießmenge kann beispielsweise nach dem Prinzip der kontaktlosen Ultraschall-Durchflussmengenmessung erfolgen, was den Druckverlust im Rohrabschnitt 2 vermindert. Das kontaktlose Messprinzip ist für die Gießeinrichtung 1 besonders gut geeignet, da bei der häufigen Verwendung von Brauchwasser oder Oberflächenwasser als Gießwasser die enthaltenen Schwebeteile keine Messstörung verursachen. Die vom Öffnen bis zum Schließen des Durchgangsventils 6 gemessene Gießmenge wird an die Datenverarbeitungseinheit 8 übermittelt und dort gespeichert (vgl. auch 3). Die vom Durchflussmengenmesser 5 erzeugten Messimpulse werden durch einen speziellen Zählalgorithmus in der Datenverarbeitungseinheit 8 ausgewertet, um den Wert für die abgegebene Wassermenge zu generieren.
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Das Durchlaufventil 6 ist über ein Schaltelement 17 mit der Datenverarbeitungseinheit 8 verbunden. Darüber signalisiert das Durchlaufventil 6 der Datenverarbeitungseinheit 8 den Beginn und das Ende des Gießvorgangs. Ein beim Öffnen des Durchlaufventils 6 vom Schaltelement 17 erzeugter Impuls dient in der Datenverarbeitungseinheit 8 als Auslöser für die Speicherung der genau zu diesem Zeitpunkt vom Ortungsmodul 7 bereitgestellten Positionskoordinaten der Gießeinrichtung 1 und zugleich als Auslöser für den Beginn der Ermittlung der Gießmenge aus den Messwerten des Durchflussmengenmessers 5 sowie der Speicherung der fortlaufend gemessenen Gießmenge in Zuordnung zu den gespeicherten Positionskoordinaten der Gießeinrichtung 1.
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Die Datenverarbeitungseinheit 8 beginnt mit dem Eingang des Auslöse-Impulses den Zählvorgang der Messwerte der Wassermenge mit dem Wert Null. Die Messwertimpulse des Durchflussmengenmessers 5 werden bis zum Ende des Gießvorgangs gezählt und hieraus die Gesamtwassermenge des Gießvorgangs errechnet. Das Ende des Gießvorgangs wird über ein beim Schließen des Durchlaufventils 6 vom Schaltelement 17 erzeugten Impulses angezeigt.
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Sämtliches im Positions-Toleranzbereich 16 ausgebrachte Gießwasser wird in Zuordnung zu dem Pflanzobjekt P1 erfasst. Geringfügige Positionsänderungen der Gießeinrichtung 1 während des Gießvorgangs sind unschädlich. Die Bedienperson kann um das Pflanzobjekt P1 herumgehen und eine durch den festgelegten Aktionsradius des Positions-Toleranzbereiches 16 vorbestimmte Fläche bewässern, ohne dass es zu einer Fehlzuordnung der Gießmenge kommt. Gerät die Gießeinrichtung 1 außerhalb des Positions-Toleranzbereiches 16 wird die Sollwertabweichung der aktuellen Positionskoordinaten der Gießeinrichtung 1 von den Objektkoordinaten zuzüglich des Positions-Toleranzbereiches 16 über das Steuermodul 9 der Datenverarbeitungseinheit 8 ermittelt und mittels des Signalgebers 12 signalisiert. Z. B. kann ein akustisches oder optisches Signal unterbrochen werden, so dass die Bedienperson erkennt, dass die Position der Gießeinrichtung 1 zu korrigieren ist.
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Die für jedes Pflanzobjekt P1 und P2 zu verabreichende Wassermenge ist als Sollwert in der Datenverarbeitungseinheit 8 hinterlegt. Wird die vorgegebene Soll-Gießmenge erreicht, wird mittels der Datenverarbeitungseinheit 8 und dem Steuermodul 9 ein Signal erzeugt und über den Signalgeber 12 ausgegeben. Die Bedienperson erkennt somit das Erreichen der Sollwassermenge und schließt das Durchgangsventil 6.
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Alternativ ist die Schließstellung des Durchgangsventils 6 elektrisch verstellbar und ansteuerbar ausgebildet (z. B. als motorisch ansteuerbares Stellventil – nicht dargestellt). Das Steuermodul 9 steuert beim Erreichen der Soll-Gießmenge den Stellmotor des Stellventils an und schließt es automatisch.
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Über das Eingabemodul 11 kann der Wert des Positions-Toleranzbereichs 16 der Objektkoordinaten der Pflanzobjekte P1, P2 und der Sollwert der Gießmenge vorgewählt werden. Sind diese bereits hinterlegt, können diese durch Eingabe geänderter Werte den Bedingungen vor Ort angepasst werden.
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An die Datenverarbeitungseinheit 8 können diverse Messgeräte (in 1 und 2 nicht dargestellt) zur Messung der Bodenfeuchte, der Nährstoffkonzentration, des pH-Wertes, der Leitfähigkeit und dgl. angeschlossen werden (vgl. 3). In der Datenverarbeitungseinheit 8 werden die Messwerte erfasst und gespeichert und für weitere Aktionen bereitgestellt. Beispielsweise kann der Messwert der Bodenfeuchte im Umkreis um das Pflanzobjekt P1 dem Steuermodul 9 zur Beeinflussung des Sollwerts der Gießmenge für das Pflanzobjekt P1 übermittelt werden. Infolge dessen kann die ausgebrachte Gießmenge dem tatsächlichen Wasserbedarf vor Ort angepasst werden.
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Die in der Datenverarbeitungseinheit 8 gespeicherten Informationen (zumindest jedoch der Datensatz der Positionskoordinaten der Gießeinrichtung und des Messwerts der insgesamt am Standort ausgebrachten Gießmenge) werden manipulationssicher mittels der Funkeinheit 10 über ein Mobilfunknetz 18 auf einen internetfähigen Server 19 übermittelt. Die Daten werden von dort über das Internet 20 an den jeweiligen Empfänger-Computer 21 der Zielpersonen übermittelt. Das können die Computer des Auftraggebers und/oder des Auftragnehmers des getätigten Bewässerungsvorhabens sein. Die Daten können am Empfänger-Computer 21 gelesen, rechentechnisch aufbereitet und über einen Drucker oder Monitor protokollarisch oder tabellarisch ausgegeben werden.
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Inzwischen führt die Bedienperson die Gießeinrichtung 1 an das zweite zu gießende Pflanzobjekt P2, den benachbarten Baum, heran und positioniert die Auslauftülle 3 in der Nähe des Pflanzobjekts P2. Der Gießvorgang startet erneut wie vorbeschrieben.
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Die vorbeschriebenen Vorgänge sind im Einzelnen im Blockschaltbild nach 3 grafisch dargestellt.
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Im Blockschaltbild nach 4 wird die Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Gießeinrichtung 1' nach einem zweiten Ausführungsbeispiel grafisch dargestellt. Gleiche Funktionselemente sind mit identischen Bezugszeichen gekennzeichnet. Nachfolgend soll im Wesentlichen nur auf die Unterschiede gegenüber der Gießeinrichtung 1 nach dem ersten Ausführungsbeispiel eingegangen werden.
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Als Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels wird der Startimpuls für den Beginn des Gießvorganges und die Speicherung der aktuellen Positionskoordinaten der Gießeinrichtung 1' mit Hilfe des Durchflussmengenmessers 5 und dem speziellen Zählalgorithmus in der Datenverarbeitungseinheit 8 bereitgestellt.
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Wird das Durchlaufventil 6 geöffnet, strömt das Gießwasser durch den Rohrabschnitt 2, wobei – wie im ersten Ausführungsbeispiel – die vom Durchflussmengenmesser 5 erzeugten Messimpulse an die Datenverarbeitungseinheit 8 übermittelt und durch einen speziellen internen Zählalgorithmus ausgewertet, um den Wert für die abgegebene Wassermenge zu generieren. Der Zählalgorithmus beginnt den Zählvorgang der Messimpulse mit dem Wert Null, wenn die Zeit zwischen dem letzten gemessenen und übertragenen Messimpuls und dem aktuellen Messimpuls eine vorbestimmte Dauer überschritten hat. Der Beginn des Zählvorganges ist zugleich der Auslöser für die Speicherung der zu diesem Zeitpunkt vom Ortungsmodul bereitgestellten Positionskoordinaten der Gießeinrichtung 1' und die Zuordnung der fortlaufend gemessenen Gießmenge. Die Datenverarbeitungseinheit 8 zählt die vom Durchflussmengenmesser 5 eingehenden Messimpulse und errechnet daraus die Gießmenge solange die Zeitspanne zwischen den Impulsen eine vorbestimmte Dauer nicht überschritten ist.
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Wird das Durchlaufventil 6 am Ende des Gießvorganges bei Erreichen des Sollwertes der Gießmenge von Hand oder durch ein Stellsignal des Steuermoduls 9 geschlossen, wird vom Durchflussmengenmesser 5 kein Messimpuls mehr geliefert. Die Impulspause signalisiert dem Zählalgorithmus das Ende des Zählvorgangs. Aus den bis zum Ende des Gießvorgangs erfassten Messwertimpulsen des Durchflussmengenmessers 5 wird die Gesamtwassermenge des Gießvorgangs an dieser Position der Gießeinrichtung 1' errechnet.
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Eine Ausführung in dieser Funktionsweise reduziert den schalttechnischen Aufwand am Durchlaufventil 6. Es werden keine das Öffnen und Schließen des Durchlaufventils 6 signalisierende Schaltvorgänge benötigt.
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Wie im ersten Ausführungsbeispiel werden die als Wertepaar aus den Positionskoordinaten der Gießeinrichtung 1' und aus der am Standort ausgebrachten Gießmenge gespeicherten Informationen mittels des Funkmoduls 10 manipulationssicher auf den internetfähigen Server 19 übertragen und von dort über das Internet 20 an den jeweiligen Empfänger-Computer 21 gesendet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Gießeinrichtung
- 2
- Rohrabschnitt
- 3
- Auslauftülle
- 4
- Schlauchkupplung
- 5
- Durchflussmengenmesser
- 6
- Durchflussarmatur, Durchgangsventil, Wasserventil
- 7
- Ortungsmodul, GPS-Modul
- 8
- Datenverarbeitungseinheit
- 9
- Steuermodul
- 10
- Funkmodul
- 11
- Eingabemodul
- 12
- Signalgeber
- 13
- Griffstück
- 14
- Tragegurt
- 15
- GPS-Satellit
- 16
- Positions-Toleranzbereich
- 17
- Schaltelement
- 18
- Mobilfunknetz
- 19
- internetfähiger Server
- 20
- Internet
- 21
- Empfänger-Computer
- P1
- erstes Pflanzobjekt, Baum
- P2
- zweites Pflanzobjekt, Baum
