cs:aws
Rozdíly
Zde můžete vidět rozdíly mezi vybranou verzí a aktuální verzí dané stránky.
Předchozí verzeNásledující verze | |||
— | cs:aws [2017/06/23 21:18] – [Instalace] roman | ||
---|---|---|---|
Řádek 1: | Řádek 1: | ||
+ | ====== Automatická meteostanice MLAB ====== | ||
+ | Konstrukce je součástí řešení [[cs: | ||
+ | |||
+ | ===== Modelové příklady použití ===== | ||
+ | |||
+ | * [[cs: | ||
+ | * [[cs: | ||
+ | * Meteorologická stanice k pozemní řídící stanicí [[cs: | ||
+ | |||
+ | ====== Automatická meteostanice AWS03A ====== | ||
+ | |||
+ | ==== Instalace ==== | ||
+ | Popsaný postup je otestován na [[cs: | ||
+ | |||
+ | - Nainstalovat [[cs: | ||
+ | - Nainstalovat a nakonfigurovat [[cs: | ||
+ | - Nainstalovat [[cs: | ||
+ | - Nainstalovat [[cs: | ||
+ | - Nainstalovat a nakonfigurovat [[cs: | ||
+ | - Vytvořit složku pro konfigurace a nahrát výchozí nastavení | ||
+ | |||
+ | 6) | ||
+ | mkdir ~/ | ||
+ | cp ~/ | ||
+ | |||
+ | | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ====== Automatická meteostanice AWS02A ====== | ||
+ | |||
+ | Konstrukce autonomní stanice s vlastní autodiagnostikou. Meteostanice by měla pracovat v odlehlých oblastech společně s dalšími vědeckými přístroji, | ||
+ | |||
+ | Typickým problémem těchto aplikací jsou omezené energetické zdroje, krátkodobý přenos dat po dlouhých intervalech. Nutnou vlastností je tak možnost bezprostředního nahlášení poruchy přes úzkopásmový datový kanál, aby nedocházelo k dlouhodobému výpadku měření. | ||
+ | |||
+ | Kromě tohoto technicky stále neúplně vyřešeného problému je dalším důvodem pro vývoj takové stanice absence seriózního OpenSource-hardware řešení pro sběr meteorologických dat a jejich odesílání do veřejné sítě pro další zpracování. | ||
+ | [[http:// | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ===== Konstrukce snímačů ===== | ||
+ | |||
+ | V této verzi stanice bylo ustoupeno od pokusů používat standardní komerční snímače vesměs uzpůsobené k vestavění do konkrétní proprietární meteostanice daného výrobce. Místo toho jsou navrhovány vlastní konstrukce snímačů a jejich zakrytování. | ||
+ | |||
+ | ==== Radiační štít ==== | ||
+ | |||
+ | Prvním navrženým snímačem je radiační štít tisknutelný na 3D tiskárně. | ||
+ | |||
+ | {{ : | ||
+ | {{ : | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Ultrazvukový anemometr ==== | ||
+ | |||
+ | * http:// | ||
+ | * http:// | ||
+ | |||
+ | ==== Tisknutelný mechanický anemometr ==== | ||
+ | |||
+ | * Rotační část by mohla mít lepší tvar než klasické kuličky. Například: | ||
+ | ==== Měření srážek ==== | ||
+ | |||
+ | * http:// | ||
+ | |||
+ | ==== Pyranometr ==== | ||
+ | * http:// | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ===== Software | ||
+ | Struktura meteostanice AWS02B je navrhnuta tak, aby neobsahovala žádný těžko aktualizovatelný a udržovatelný firmware. Získávání dat z jednotlivých senzorů lze pomocí knihovny [[cs: | ||
+ | |||
+ | ==== Implementace ROS ==== | ||
+ | Implementace meteostanice s [[cs: | ||
+ | |||
+ | Tato implementace umožňuje sdílení dat na servery jako [[https:// | ||
+ | |||
+ | === Spuštění === | ||
+ | Instalace systému je popsána na stránce [[cs: | ||
+ | |||
+ | <wrap lo>... TODO | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | ==== Meteo-observer ==== | ||
+ | Při použití meteostanice samostatně, | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ====== Automatická meteostanice AWS01B ====== | ||
+ | |||
+ | Tato konstrukce využívá meteorologická čidla ze stanice wh1080. | ||
+ | |||
+ | ===== Měřící snímače ===== | ||
+ | |||
+ | {{ : | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Anemometr ==== | ||
+ | |||
+ | klasická konstrukce anemometru s kalíškovým rotorem. | ||
+ | |||
+ | {{: | ||
+ | |||
+ | Generuje impulzy s periodou nepřímo úměrnou rychlosti větru. Výhodou je snadné vyčítání pomocí čítače pulzů a časovače. | ||
+ | |||
+ | Požadavkům snímání rychlosti větru vyhovuje vzorkování 1 Hz, nebo při příchodu impulzu. (Týká se velmi nízkých rychlostí větru a nebo poruchy) | ||
+ | |||
+ | === Typické problémy === | ||
+ | |||
+ | * Mechanická degradace | ||
+ | * Zamrzání | ||
+ | * Omezení maximální měřené rychlosti větru | ||
+ | * Zadření(([[http:// | ||
+ | |||
+ | Lze řešit jinou technologií např. ionizačním, | ||
+ | |||
+ | ==== Směr větru ==== | ||
+ | |||
+ | {{: | ||
+ | |||
+ | Pozice praporku je měřena a zaznamenávána při změně. | ||
+ | |||
+ | === Typické problémy === | ||
+ | |||
+ | Podobné, jako u anemometru. | ||
+ | |||
+ | * Mechanická degradace | ||
+ | * Zamrzání | ||
+ | |||
+ | Řešením je použití sofistikovanějšího anemometru měřícího vektor (Ionizační / ultrazvukový) | ||
+ | |||
+ | ==== Srážky ==== | ||
+ | |||
+ | {{: | ||
+ | |||
+ | Do tohoto srážkoměru je třeba přidat vytápění a snímač teploty pro regulaci rozpouštění ledu. | ||
+ | |||
+ | === Typické problémy === | ||
+ | |||
+ | * Ucpávání, | ||
+ | |||
+ | ==== Sněhové srážky ==== | ||
+ | |||
+ | U sněhové pokrývky lze měřit mnoho parametrů a záleží na požadavcích provozovatele meteorologické stanice, které parametry bude měřit. | ||
+ | |||
+ | === Tloušťka === | ||
+ | |||
+ | {{: | ||
+ | |||
+ | V případě akustického měření by bylo vhodné využít konstrukci [[cs: | ||
+ | |||
+ | === Mechanické vlastnosti === | ||
+ | |||
+ | V případě použití ultrazvukového dálkoměru lze z odraženého signálu odhadnout některé mechanické vlastnosti, jako je tvrdost a tuhost. | ||
+ | V případě použití optického dálkoměru může být zajímavým údajem reflexivita sněhové pokrývky, případně i její spektrální závislost. | ||
+ | |||
+ | Příklad zařízení měřícího množství vody ve sněhu je na stránkách [[http:// | ||
+ | === Hmotnost === | ||
+ | |||
+ | Celková hmotnost sněhové pokrývky je důležitý ůdaj z hlediska bezpečnostních rizik. Tuto veličinu lze měřit odraznou deskou umístěnou pod měřičem výšky sněhové pokrývky. Tato deska může sloužit, jako váha. | ||
+ | |||
+ | ==== Vlhkost ==== | ||
+ | |||
+ | Snímače umístěné v radiačním štítě. | ||
+ | |||
+ | [[cs: | ||
+ | |||
+ | Časová kostanta čidel je cca 3s, proto vyhovuje vzorkování uložených dat menší než 10s. | ||
+ | |||
+ | === Typické problémy === | ||
+ | |||
+ | * Postupná degradace měřícího elementu | ||
+ | * Poškození čidla | ||
+ | * Saturace měřícího elementu a spoždění měření během odpařování vody. | ||
+ | |||
+ | Diagnostikou by měl být self-test v pseudonáhodném čase. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Teplota ==== | ||
+ | |||
+ | Měření teploty vzduchu je jednou z nejdůležitějších funkcí meteostanice, | ||
+ | |||
+ | K měření teploty lze kromě klasického čidla [[cs: | ||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Tlak ==== | ||
+ | |||
+ | [[cs: | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Magnetometr ==== | ||
+ | |||
+ | [[cs: | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Oblačnost ==== | ||
+ | |||
+ | === Pokrytí === | ||
+ | |||
+ | [[cs: | ||
+ | |||
+ | === Výška (ceilometr) === | ||
+ | |||
+ | |||
+ | Laserový ceilometr/ | ||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Radiometr (měření Slunečního svitu) ==== | ||
+ | |||
+ | |||
+ | === Měření světelného toku === | ||
+ | |||
+ | Použití fotovoltaického článku. Pro změření výkonu záření ve W/ | ||
+ | |||
+ | === UV index === | ||
+ | |||
+ | Měření UV indexu pro určení bezpečné expozice. (obdoba [[cs: | ||
+ | |||
+ | === Měření intenzity osvětlení === | ||
+ | |||
+ | Možné je použít integrované čidlo [[cs: | ||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Ionizační detektor ==== | ||
+ | |||
+ | Měření intenzity ionizujícího záření [[cs: | ||
+ | |||
+ | ==== Infrazvukový detektor ==== | ||
+ | |||
+ | ==== Hlukoměr ==== | ||
+ | |||
+ | ==== Limnimetr ==== | ||
+ | |||
+ | Měření výšky hladiny a průtoku. | ||
+ | |||
+ | ==== Chemické snímače ==== | ||
+ | |||
+ | * Detekce plynů | ||
+ | * PH-metr | ||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | ===== Komunikační rozhraní ===== | ||
+ | |||
+ | Meteostanice má několik variant připojení a komunikace s dalšími zařízeními. | ||
+ | |||
+ | ==== RS232/RS485 ==== | ||
+ | |||
+ | K připojení lze použít modul [[cs: | ||
+ | |||
+ | ==== Ethernet ==== | ||
+ | |||
+ | === Wifi router === | ||
+ | |||
+ | Použití routeru s operačním systémem [[https:// | ||
+ | |||
+ | Samotná meteostanice s routerem pak komunikuje přes sběrnici I2C, která je buď vyvedena přímo z desky routeru. A nebo vytvořená převodníkem [[cs: | ||
+ | === ARM modul === | ||
+ | |||
+ | Jako komunikační rozhraní lze v tomto případě využít modul s ARM [[cs: | ||
+ | |||
+ | ==== USB ==== | ||
+ | |||
+ | === I²C master === | ||
+ | |||
+ | V tomto případě se celé zařízení chová jako [[cs: | ||
+ | |||
+ | === Emulovaný COM port === | ||
+ | |||
+ | Meteostanice v tomto případě je připojena přes modul [[cs: | ||
+ | |||
+ | ==== Bezdrátové ==== | ||
+ | |||
+ | === Wifi === | ||
+ | |||
+ | Viz použití wifi routeru s OpenWRT pro vyčítání dat. | ||
+ | |||
+ | === GSM === | ||
+ | |||
+ | Pro datový přenos přes GSM, nebo 3G/4G sítě je možné použít modul [[cs: | ||
+ | |||
+ | === ISM pásmo === | ||
+ | |||
+ | Jde o pásmo [[http:// | ||
+ | |||
+ | * RFM01SMD01A | ||
+ | * RFM02SMD01A | ||
+ | * RX433MHz01A | ||
+ | * TXsaw433MHz01A | ||
+ | * ZIGBEE01A | ||
+ | * [[cs:ant]] | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ===== Vyčítání měřených hodnot ===== | ||
+ | |||
+ | Předností této konstrukce je možnost připojení různých senzorů. Které jsou inicializovány při každém spuštění stanice. Tato konstrukce využívá [[cs: | ||
+ | Samotné čtení dat pak probíhá [[cs: | ||
+ | ==== Instalace software ==== | ||
+ | |||
+ | Aktuálně je nejvhodnější použití metody přímého vyčítání čidel z nadřazeného systému přes [[cs: | ||
+ | |||
+ | Lukáš Mičan z klubu [[http:// | ||
+ | |||
+ | Tento program je napsaný v jazyce Python a používá knihovnu [[cs: | ||
+ | |||
+ | ===== Napájení ===== | ||
+ | |||
+ | * Z autonomního zdroje, jako např. fotovoltaický panel. | ||
+ | * Z lokální sítě | ||
+ | |||
+ | ===== Auto diagnostika ===== | ||
+ | |||
+ | Implementovat algoritmy hlídající vzájemné korelace měřených hodnot a detekovat anomálie. | ||
+ | |||
+ | * Směr větru se nemůže změnit bez indikace rychlosti anemometrem. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Uvažované poruchy ==== | ||
+ | |||
+ | |||
+ | === Náhodná mechanická destrukce === | ||
+ | |||
+ | Jde o poruchy, které pravděpodobně vzniknou vadou materiál, nebo jeho únavou vlivy okolního prostředí. Jako je degradace teplotními cykly, UV zářením. | ||
+ | |||
+ | == Anemometr == | ||
+ | |||
+ | Anemometr může být poškozen odlomením jedné, nebo více lopatek, Případně poškozením jeho rotačního uložení. Tento problém by mělo být možné detekovat měřením nepravidelné rychlosti během jedné otáčky. | ||
+ | |||
+ | * Směr větru | ||
+ | * Teploměry | ||
+ | |||
+ | |||
+ | === Falešný výstup === | ||
+ | |||
+ | Týká se čidel: | ||
+ | |||
+ | * Anemometr - zadření | ||
+ | * Směr větru - odlomeni praporku | ||
+ | * Srážky - ucpani | ||
+ | * Relativní vlhkost | ||
+ | |||
+ | === Degradace === | ||
+ | |||
+ | Týká se čidel: | ||
+ | |||
+ | * Teplota | ||
+ | * Relativní vlhkost | ||
+ | |||
+ | |||
+ | === Výpadek napájení === | ||
+ | |||
+ | Důsledky | ||
+ | |||
+ | * Ztráta dat z doby výpadku. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | ===== Formát výstupních dat ===== | ||
+ | |||
+ | Datový výstup by měl ideálně být kompatibilní s některým již používaným protokolem na shromažďování meteorologických dat. | ||
+ | |||
+ | * NMEA | ||
+ | * [[https:// | ||
+ | * RMYT? | ||
+ | * Přímé vyčítání I²C | ||
+ | |||
+ | Datový výstup by měl obsahovat i přesný čas pro záznam měření. Přesný čas lze získat z [[cs: | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Záznam měření ==== | ||
+ | |||
+ | Měřená data z meteostanice by měla mít možnost být zaznamenávána a zobrazována lokálně. Program obsluhující meteostanici by tedy měl buď běžet na lokálním počítači, | ||
+ | |||
+ | Zde je vypsáno několik nejrozšířenějších Open-Source programů pro lokální záznam a zpracování meteorologických dat. | ||
+ | |||
+ | * [[http:// | ||
+ | * [[http:// | ||
+ | * [[http:// | ||
+ | * [[http:// | ||
+ | * [[http:// | ||
+ | |||
+ | [[http:// | ||
+ | |||
+ | Ideálním takovým programem by byl nějaký multiplatformní s minimálními provozními nároky na zdroje a s možností odesílání dat do některé celosvětové sítě stanic. Zároveň by data ale měla být lokálně zálohovatelná a kombinovatelná s daty z dalších meteorologických stanic. Například databáze[[http:// | ||
+ | |||
+ | ==== Publikace dat ==== | ||
+ | |||
+ | * [[http:// | ||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | ====== Automatická meteostanice AWS01A ====== | ||
+ | |||
+ | ===== Měřící snímače ===== | ||
+ | |||
+ | ==== Teplota ==== | ||
+ | Samostatná teplota je měřena čidlem [[cs: | ||
+ | |||
+ | ==== Tlak ==== | ||
+ | |||
+ | Tlak je měřen modulem [[cs: | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Vlhkost ==== | ||
+ | |||
+ | Pro měření relativní vlhkosti a teploty vzduchu je použito čidlo [[http:// | ||
+ | |||
+ | ==== Anemometr ==== | ||
+ | |||
+ | [[http:// | ||
+ | |||
+ | Vycitani je realizováno dvěma časovači - jeden je taktován krystalem (timer1) a druhý (timer0) počítá impulzy. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ===== Datový výstup ===== | ||
+ | |||
+ | # AWS01A 0.1 (C) 2013 www.mlab.cz | ||
+ | # ver seq temp[K] hum_temp[K] hum[%] bar_temp[K] pressure[hPa] anemo[m/s] check | ||
+ | | ||
+ | $AWS0.1 0 29271 29390 64.3 29416 959.4 6.0 *5C | ||
+ | $AWS0.1 1 29271 29390 64.3 29416 961.1 6.3 *53 | ||
+ | $AWS0.1 2 29277 29389 64.3 29416 960.7 7.0 *59 | ||
+ | |||
+ | |||
+ | Význam jednotlivých veličin je následující: | ||
+ | |||
+ | * **ver** je označení zařízení a verze firmware | ||
+ | * **seq** je pořadové číslo měření | ||
+ | * **temp[K]** je teplota z místního teploměru v setinach Kelvinu | ||
+ | * **hum_temp[K]** - teplota 1. čidla vlhkosti | ||
+ | * **hum[%]** - relativní vlhkost 1. čidla vlhkosti | ||
+ | * **bar_temp[K]** - velmi nepřesná teplota barometru, je zajímavá spíše pro případnou relativní teplotní kompenzaci. | ||
+ | * **pressure[hPa]** - tlak měřený barometrem | ||
+ | * **anemo[m/ | ||
+ | * **check** - kontrolní součet stejný jako ve formátu NMEA | ||
+ | |||
+ | ===== Aktualizace firmware ===== | ||
+ | |||
+ | Firmware lze aktualizovat bez speciální utility pouze odeslánim HEX souboru s firmwarem na sériovou linku procesoru v době, kdy očekává firmware a vypisuje | ||
+ | uf?uf? | ||
+ | | ||
+ | Tento stav nastává po resetu zařízení. | ||
+ | |||
+ | Novy firmware pak lze odeslat následujícím příkazem pod účtem roota, nebo uživatelem s absolutním přístupem k sériové lince. | ||
+ | |||
+ | $ echo uf > / | ||
+ | ascii-xfr -s -v -l 110 ./ | ||
+ | | ||
+ | Program ascii-xfr je v Ubuntu součástí balíku minicom. Pro sledování dat při nahrávání je možné si na stejný port spustit příposlech: | ||
+ | |||
+ | picocom / | ||
+ | | ||
+ | |||
+ | ===== Použití meteostanice ===== | ||
+ | |||
+ | * BART Ondřejov | ||
+ | * dalekohled D50 (Ondřejov) | ||
+ | |||
+ | === Reference === | ||
+ | |||
+ | * [[http:// | ||
+ | * [[http:// | ||
+ | * [[http:// | ||
+ | * [[http:// | ||
+ | * [[http:// | ||
+ | * [[http:// |
cs/aws.txt · Poslední úprava: 2017/06/23 21:18 (upraveno mimo DokuWiki)