O vremenski postaji - zgodovina
Vremenska postaja deluje od januarja 2015. Nahaja se v Tolminu, med naseljem in reko Tolminko. Zaradi geografske lege je temperatura malenkost nižja kot v centru Tolmina, pa tudi naravno je "zaščitena" pred zahodnim vetrom. Od leta 2015 do leta 2020 je na lokaciji delovala različna oprema:Irox (generic) station, TE838 (temperatura, vlaga, tlak, padavine, veter)
Obratuje še danes kot rezerva, nobenih okvar. Glavna pomanjkljivost je beleženje vetra v 2-minutnih intervalih.
WH3081 (temperatura, vlaga, tlak, padavine, veter, sonce)
Veliko težav s povezavo z računalnikom; neuporabno za 24/7 delovanje. Trenutno je montirana na ulični svetilki, podatki le za primerjavo.
Davis Vantage Pro2 + solar (temperatura, vlaga, tlak, padavine, veter, sonce)
Deluje od oktobra 2016. Zelo stabilno delovanje, brez očitnih okvar. Vseeno nekaj težav z meritvijo dežja in občasno vetra.
1-wire temperaturni senzorji: Temperatura zemlje v vrtu na globinah 5 in 30 centimetrov
Temperatura na soncu (prosto brez ščita)
Temperaturni senzor v bučki (določanje stopnje oblačnosti ponoči)
Detektor za razelektritve v ozračju (2x)
Po domače: detektor za strele.
Davis Airlink: detektor za merjenje prašnih (PM) delcev.
Meri PM1.0, PM2.5 ter PM10. (Davisova) novost na tržišču, trenutno edini v Sloveniji
Vzporedno potekajo tudi meritve s t.i. low-cost merilnikom tipa Luftdaten.
Vsi podatki se zbirajo v 12" prenosniku HP Elitebook z licenčno Weather Display programsko opremo. Poleg tega delujejo še: 2x Raspberry Pi (detektor za strele, vremenske kamere ter radar za letalski promet) in 1x Raspberry Pi Zero (kamera). Zakupljeno imam domeno www.vremetolmin.si, spletni prostor pa prijazno zagotavlja www.novagorica.eu
O senzorjih
Temperatura, vlaga in padavineSenzor za temperaturo in vlago je postavljen približno 180 cm nad tlemi (travnik), nad senzorjem je zbiralnik za dež. Komunikacija z bazno postajo je brezžična. Osnovno napajanje je solarni panel, za rezervo pa še baterija. Iz bazne postaje gre približno 15 metrov kabla do solarnega modula. Le-ta je nameščen ob hiši. Merjenje direktnega sončnega obsevanja možno do 13:30 pozimi ter 17:00 poleti.
Merilnik vetra
Merilnik za veter je postavljen nad streho hiše (približno 2 metra). Odprt je proti severu, vzhodu in jugu. Na zahodni strani je klanec. Podatki o hitrosti in smeri vetra se s senzorja do bazne postaje prenašajo brezžično (solarno napajanje) v 2,5 sekundnem intervalu. Zaradi razmeroma zaprte geografske lege je, v dogovoru z gasilci (hvala gasilcem!), postavljen še en merilnik za veter na gasilskem stolpu. Gre za ultrazvočni merilnik, ki zelo dobro meri sunke vetra, je pa občutljiv na kapljice, ki se lahko nabirajo v reži med senzorji. Podatki se najprej zbirajo v gasilskem domu in nato prenašajo v zbirni računalnik, od tam pa na spletno stran. Merilnik na gasilskem domu je odprt na vse strani neba.
Temperatura tal
Za merjenje temperature tal sta uporabljena dva temperaturna senzorja. En je vkopan 5 cm, drugi 30 cm v zemljo na vrtu. Z računalnikom sta povezana preko običajnega telefonskega kabla (cca 25 metrov) preko 1-wire protokola.
Senzor v bučki za določanje oblačnosti ponoči
Temperaturni senzor v bučki je eksperiment določanja oblačnosti ponoči. Pri jasnem nočnem vremenu je temperatura v bučki približno 2-3 °C nižja kot na zraku. Bolj kot je nebo oblačno, manjša je razlika med temperaturama. Nekaj o principu sem napisal tukaj: www.vremetolmin.si/solarni_senzor.html
Poleg bučke je še en temperaturni senzor na zraku brez sončnega zaklona.
Detektor za razelektritve v ozračju
Razelektritve v ozračju (strele) lahko poslušamo na navadnem AM sprejemniku. Da bi število razelektritev šteli, potrebujemo ustrezno vezje, ki te pulze šteje, ostali "šum" pa filtrira. Za detektor je uporaben namenski čip AS3935, ki že vsebuje anteno ter določeno stopnjo fitriranja. Za delovanje potrebuje napajanje med 2.5 in 5 V, komunikacija pa poteka preko SPI ali i2c vodila. Po specifikacijah prodajalca, naj bi bil čip sposoben zaznati 10% - 40% razelektritev v oddaljenosti do 40 km. Ob vsakem zaznani razelektritvi sproži t.i. dogodek (event, interrupt), ki ga prebere Raspberry Pi ali Arduino. Ta ga vpiše v datoteko, skupno s časom ter ocenjeno energijo.
V praksi lahko zazna udarce nekje do Kobarida ter v okolici tolminske kotline.
Priključena sta dva taka detektorja, en na prostem, drugi v hiši.
Detektor za kakovost zraka
Po več eksperimentih z ultra cenenimi senzorji (6 EUR) je bil kakšni dve leti v uporabi senzor tipa Luftdaten (Nova SDS011). Od oktobra 2020 je postavljen še čisto novi Davis Airlink senzor (ranga 200 EUR). Beleži PM1.0, PM2.5 ter PM10. Vsebuje tudi senzorja za temperaturo in vlago ter tako (verjetno) kompenzira izmerke.
Vremenske kamere
Postavljene so tri kamere (sever, vzhod, jug), ki so priključene vsaka na svoj Raspberry Pi. Ob visoki vlažnosti ali močnem dežju občasno prihaja do težav, kamera proti severu pa večinoma deluje zelo zanesljivo. "Severna" kamera arhivira slike vsake tri ure (6h, 9h, ...).
Senzor za sneg
Eksperiment s t.i. time-of-flight senzorjem (VL53L0X). Senzor odda laserski žarek in počaka, da ga sprejme. Iz časa nato preračuna razdaljo. Senzor je občutljiv na sončno svetlobo, zato je tudi delovanje bolj vprašljivo. V začetku decembra 2020 je zadovoljivo dobro izmeril debelino snežne odeje. Postavljen je približno 1 meter nad ravno kamnito ploskvijo.
April 2021: Senzor se je izkazal kot nezanesljiv in je bil trajno odstranjen.
Detektor za razelektritve Boltek
Marca 2021 je bil priklopljen detektor za razelektritve Boltek LD-250. Procesna enota je priklopljena v računalnik preko serijske povezave (RS-232), do antene pa z običajnim CAT 5e kablom. Antena je zaščitena v plastičnem ohišju (uporabljeno ohišje od senzorja Weatherflow Sky) in postavljena na vrh inox cevi na strehi. Antena je pomembnejši del celotnega sistema in mora biti nameščena proč od kakršnihkoli kovinskih predmetov (tudi vijakov). Procesna enota pridobi iz antene informacije, s katerimi lahko oceni smer in oddaljenost posamezne razelektritve. Ker je Tolmin kotlina, prihaja do odbojev in zato je lahko smer prikazana z napako 180°. Prav tako hribi (in doline) popačijo informacijo o oddaljenosti. V prvem mesecu delovanja (marec-april 2021) nas je prešla le ena nevihtna linija, ki ni omogočila kvalitetne analize. Je pa sistem dokaj dobro zaznaval razelektritve v Tirenskem morju (okrog Korzike in Sardinije) ter okrog Črne gore, tako v oddaljenosti kot v smeri. Možno je, da bo ob bližnjih nevihtah (signali visokih amplitud) popolnoma nezanesljiv v smeri in oddaljenosti, bo pa definitivno zabeležil veliko več razelektritev kot dosedanja dva hobi detektorja. Hobi detektorja ostajata priklopljena in sta uporabna za lokalne razelektritve v radiju par (deset) kilometrov.
Skupno vsem detektorjem je, da občasno reagirajo na vklope raznih elektronskih naprav. Podatke o razelektritvah je potrebno jemati z rahlo rezervo; npr. lokalni detektorji do 10 lažnih razelektritev dnevno, Boltek lahko 20 (čeprav lahko v resnici reagira na zelo oddaljene, npr. 1000 km)
Zaključek
Začetek je bil zelo enostaven: pred 10 leti sem s termometra odčital najnižjo in najvišjo temperaturo za tekoči dan in ju zabeležil v tabelo. Danes imam en prenosnik, 3 Raspberry Pi, 2 Arduina ter množico različnih senzorjev, ki se (na srečo!) skoraj vsi stekajo v Weather Display. Občasno prihaja do zatikov, vseeno pa nekih velikih izpadov podatkov ni.Zapisal: Peter Leban, december 2020