www.label.pl | LAB-EL Elektronika Laboratoryjna
Elektronika Laboratoryjna
Artykuł publikowany w piśmie POMIAR nr 2/2008

Stacja meteorologiczna z radiową transmisją i dostępem przez Internet

Andrzej Łobzowski, Jarosław Sochacki, Wojciech Szkolnikowski
LAB-EL Elektronika Laboratoryjna S.J.

Na przełomie listopada i grudnia ubiegłego roku dokonaliśmy uruchomienia automatycznej internetowej stacji meteorologicznej, której inwestorem był Zakład Gospodarki Energetycznej Wydziału Inżynierii Produkcji SGGW. Stacja została ustawiona na terenie Rolniczego Zakładu Doświadczalnego SGGW w Żelaznej k/Skierniewic.

Automatyczna internetowa stacja meteorologiczna
stacja pogodowa - ogniwo

Elementem konstrukcyjnym stacji jest 12 metrowy maszt kratownicowy, posadowiony na fundamencie złożonym z czterech bloków betonowych, rozmieszczonych na wierzchołkach trójkąta równobocznego o długości boku 10,5 m  oraz na przecięciu przekątnych (6m od wierzchołków) stanowiący podstawą masztu. Maszt jest utrzymywany w pozycji pionowej za pomocą 6 odciągów (linki stalowe) zamocowanych na wysokości 5 i 10 m. Na wysięgnikach (widocznych na zdjęciu – na wysokościach 6 i 12 m) zainstalowano wiatromierze LB-747, przy czym górny mierzy prędkość i kierunek wiatru, niższy tylko prędkość. Na wysokości ok. 3,5 m umieszczony jest w klatce meteorologicznej termohigrometr LB-710, który mierzy temperaturę i wilgotność względną powietrza. Głównym elementem stacji pogodowej jest rejestrator LB-741 umieszczony w dodatkowej obudowie ochronnej, w której zainstalowany został barometr LB-716, realizujący pomiar ciśnienia atmosferycznego, oraz termometr LB-711 z trzema czujnikami temperatury. Czujniki umieszczono: 10 cm nad powierzchnią ziemi (w klatce meteorologicznej - w celu ochrony przed bezpośrednim oddziaływaniem słońca i deszczu) oraz 30 cm i 50 cm pod powierzchnią ziemi. Dodatkowo, na głębokości ok. 30 cm umieszczono czujnik LB-797 do pomiaru wilgotności gleby oraz temperatury.

Zasilanie stacji meteorologicznej stanowi akumulator żelowy o napięciu 12V i pojemności 72Ah, umieszczony w pojemniku wyłożonym styropianem i zakopanym w ziemi. Akumulator jest ładowany napięciem z baterii słonecznej umieszczonej na maszcie, usytuowanej w elewacji południowej, pod kątem ok. 60o. W okresach słabego natężenia promieniowania słonecznego (w porze zimowej), kiedy napięcie akumulatora spadnie poniżej 11V, następuje jego zamiana na rezerwowy, będący w stanie pełnego naładowania.

Lokalizacja stacji meteorologicznej

Ta automatyczna stacja meteorologiczna zlokalizowana  jest na wzgórzu należącym do gospodarstwa, w odległości ok. 2 km od miejsca odbioru danych, które znajduje się w budynku Dyrekcji Zakładu. Pomiary meteorologiczne prowadzi się w celu uzyskania informacji o stanie pogody na większym obszarze, dlatego poletko pomiarowe stacji (ogródek stacji) zostało urządzone w terenie otwartym, z dala od budynków, drzew, wysokich i gęstych krzewów, zbiorników wodnych i w innych przedmiotów, które mogłyby utrudniać wymianę powietrza lub wywierać bezpośredni wpływ na wskazania przyrządów. W celu zapewnienia reprezentatywności wyników pomiarów należało uwzględnić określone strefy ochronne wokół terenów pomiarowych, licząc od najbliższego boku poletka:

  • w odległości do 30 m nie może być żadnych budowli, drzew, krzewów oraz upraw sztucznie zraszanych
  • w odległości nie mniejszej od 30 m mogą znajdować się małe pojedyncze obiekty, jak budynki parterowe, drzewa lub krzewy, jednak ta odległość nie może być mniejsza od 10-ktotnej ich wysokości
  • w odległości nie mniejszej od 100 m może się znajdować luźna zabudowa i grupy drzew
  • w odległości nie mniejszej od 300 m mogą znajdować się zwarte zespoły drzew (parki, sady, zagajniki);
  • zwarta, wielopiętrowa zabudowa miejska, np. bloki mieszkalne, powinna być oddalona co najmniej o 500 m.

Teren poletka pomiarowego stacji meteorologicznej został wyrównany i jest wolny od zagłębień i wyniosłości (dołów, rowów, kopców, kretowisk, drzew, pni, krzewów itp.) i jest porośnięty trawą. Poletko zostało zabezpieczone wysoką siatką metalową (o wysokości 200 cm) przed dostępem zwierząt, a zwłaszcza ludzi, którzy stanowią duże zagrożenie dla sprzętu pomiarowego. Wejście na teren ogródka jest zamknięte na klucz. Niezależnie od tego, zadbano, aby poletko znajdowało się pod okresową obserwacją odpowiedzialnej obsługi.

Bezprzewodowa transmisja danych pomiarowych

Transmisja danych pomiarowych bieżących oraz historycznych z pamięci rejestratora pomiędzy stacją pogodową a komputerem-serwerem znajdującym się w budynku Dyrekcji, realizowana jest za pośrednictwem urządzeń nadawczo-odbiorczych wyposażonych w kierunkowe anteny typu Yagi. Transmisja odbywa się w paśmie 433 MHz i steruje nią oprogramowanie LBX (omawiane już na łamach magazynu Pomiar).

Aby zapewnić łączność serwera LBX ze światem, stworzono bezprzewodową sieć LAN (ang. Local Area Network), wewnątrz której umieszczony został serwer LBX. Dostęp do sieci rozległej realizowany jest za pośrednictwem łącza ADSL (ang. Asymmetric Digital Subscriber Line) bez stałego numeru IP. Modem ADSL, pełniący również funkcję routera, zapewnia dla połączeń wychodzących translację adresów przy wykorzystaniu mechanizmu NAT (ang. Network Address Translation). Dostęp do serwisu LBX z sieci rozległej zrealizowany jest na routerze poprzez przekierowanie połączeń dla ustalonego portu TCP, wykorzystywanego przez program LBX. Aby zapewnić możliwość wykonywania połączeń do węzła sieci, który nie posiada stałego adresu IP, posłużono się zewnętrzną usługą dynamicznego DNS (ang. Domain Name System). Zastosowany modem udostępnia funkcję rejestrowania przydzielonego mu adresu IP w tym serwisie, sprawiając iż sieć ośrodka jest dostępna zawsze pod tą samą nazwą domenową FQDN (ang. Fully Qualified Domain Name), mimo zmiennego adresu internetowego. W ten sposób dane ze stacji w Żelaznej można przeglądać w Internecie, wykorzystując oprogramowanie LBX w wersji klienckiej. Użytkownicy stacji, głównie pracownicy naukowi ZGE WIP SGGW, którym nadano uprawnienia administracyjne mogą również poprzez Internet zmieniać konfigurację stacji, ustawiać progi alarmowe, itp.

Wszystkich zainteresowanych automatzcynzmi internetowzmi stacjami meteo zapraszamy do odwiedzenia naszej witryny internetowej http://www.label.pl, gdzie oprócz omówienia poszczególnych przyrządów można znaleźć ciekawe informacje aplikacyjne, wymagania jakie muszą spełniać systemy monitoringu, certyfikaty posiadane przez firmę, cennik wyrobów i usług, itp.