jenses-welt.de |
Wetterstation - Allgemeine Informationen |
|
Startseite Über Mich AHP4 Galerie Sehschlangen Tourenbuch Bookmarks Elektronik Bewertung Geschichten |
WetterstationAb 1998 lief der Windmesser auf dem Dach von Heim VI. Mit der Entwicklung eines Einschubs mit einem 16-Kanal-AD-Wandler bot sich dann die Möglichkeit, weitere Sensoren in das Rack zu integrieren. Folgende Sensoren kamen hinzu:
Das Einlesen der Messwerte über den Parallelport übernahm jetzt ein Linux-Server, der mit einem selbstgeschrieben Utility auch sofort HTML-Code generierte und auf einem Apache-Server online zur Verfügung stellte. Im Sommer 1999 zog die Wetterstation auf das Dach des Glückauferhauses in Clausthal um. Im November 2002 kam als vorläufig letzte Erweiterung ein Niederschlagsmesser hinzu. Die Idee dazu kam, natürlich, während des Jahrhunderthochwassers im Sommer 2002. Aufgrund von Umbauarbeiten im Server-Raum des Glückauferhauses, der bisher meine Wetterstation beherbergte, wurde meine Wetterstation demontiert und hielt einen mehrjährigen Dornröschenschlaf. Im Februar 2006 startete dann die Reaktivierung der Wetterstation. Während der Aufbau der Hardware unverändert blieb und lediglich zwei Reed-Kontakte und zwei Register-ICs getauscht werden mussten, wurde die Präsentation der Messergebnisse an eher zeitgemäße Techniken angepasst. Statt einer HTML-Generierung durch ein C-Programm werden die Messergebnisse nun in einer mySQL-Datenbank gespeichert und durch PHP-Skripte aufbereitet. Dies ermöglicht völlig neue Möglichkeiten der Datenaggregation. Im Zeitraum von 2006 bis 2012 war die Wetterstation in Groß Twülpstedt in Betrieb. Leider erwies sich der Betrieb von Regen- und Windmesser als schwierig, immer wieder gab es Defekte. So sorgte der Jahrhundertsturm Kyrill im Januar 2007 für einen Totalausfall des Windmessers. 2009 musste ich dann kapitulieren, die Wetterstation lief aber noch bis Juni 2012, dann mottete ich die Wetterstation für etliche Jahre ein. Zwei Umzüge in 2015 und 2019 sorgten dafür, dass viele Elemente der Wetterstation entsorgt wurden. Ende Januar 2020 habe ich in Neindorf den mühsamen Anlauf gestartet, die Wetterstation zu reaktivieren. Das 19"-Rack war noch vorhanden, aber den damals verwendeten Linux-Server mit dem passenden Namen petrus hatte ich beim Umzug von Groß Twülpstedt nach Velpke entsorgt. Glücklicherweise meinte ich, noch die Backups des home-Verzeichnisses auf CD zu haben. Es gab viele Sicherungen, nur die aktuellste habe ich mit nach Velpke genommen. Und dann begann das Drama! Auf der CD war tatsächlich der alte Quelltext vorhanden, im Unterordner wetter. Datei MessStation.c mit ca. 20kB. Juhu! Dann der große Schreck: Die Datei ließ sich nicht öffnen. Die ganze CD (ca. 470 MB) war lesbar, Ausnahme: Alles im Unterordner wetter! Auch der Einsatz von ddrescue konnte nichts retten, ein einziger 2048-Byte-Block auf der CD-ROM war defekt, und der saß genau auf dem C-Quelltext! Meinen damaligen Linux-Rechner habe ich wieder zusammengesetzt und hochgefahren, aber dort war der Quelltext nicht abgelegt. Tja, dann musste ich also Reverse Engineering betreiben. In folgenden Phasen habe ich die Wetterstation in Betrieb genommen:
Update 01.09.2020: Seit heute ist der Sensor AM2306, ein kombiniertes Thermometer mit Hygrometer, geeignet für den Außenbereich, im Einsatz. Der AM2306 ist nur per eBay direkt aus China (Hersteller Aosong) zu beziehen. Über ein sehr interessantes 1-Wire-Protokoll wird der Sensor ausgelesen. Die auf der Wetterseite angezeigte Außentemperatur kommt jetzt aus dem AM2306. Der Sensor misst die Temperatur mit einer Nachkommastelle Genauigkeit, allerdings kann die Datenbanktabelle nur Integer abspeichern. Es wird daher die gerundete ganzzahlige Temperatur verarbeitet. Update 03.11.2020: Integration des CO2-Sensors MH-Z19B. Update 17.07.2021: Aufbau eines Windrichtungssensors. Über Reed-Kontakte schaltet der Sensor in 45 Grad-Schritten verschiedene Widerstandswerte. Per Spannungsteiler kann ich eine Spannung auf den AD-Wandler geben und in eine Windrichtung umwandeln. Update 10.03.2022: Bei dem schweren Orkan am 20.02.2022 hat es die Kabel am Windmesser durchgescheuert. Zuerst dachte ich an einem Schaden des Reed-Kontakts, aber der klickerte lustig vor sich hin. Verbindungsstellen neu gelötet und die Mimik mit Kabelschellen am Holzmasten befestigt, das sollte jetzt etwas länger halten. Update 15.07.2022: Im Tagesdiagramm erfolgt jetzt auch die Darstellung einer Stundenwindrose. Basierend auf den Windrichtungsmessungen einer Stunde wird die am häufigsten gemessene Windrichtung als kleiner Pfeil dargestellt. Es kann durchaus mal vorkommen, dass zwei Windrichtungen mit gleicher Häufigkeit gemessen werden. Die Anzeige nach Kardinalität fand ich besser als das Ermitteln des arithmetischen Mittels, da es sich aus meiner Sicht mathematisch nicht vermeiden lässt, dass dann die Windrichtungen Nordwest und Nord stochastisch zu kurz kommen. Update 22.07.2023: Nach Ausfall dreier Außensensoren (Regenmesser, Windmesser, Windrichtungsmesser) bestand akuter Handlungsbedarf. Verdrahtung der Außensensoren auf (hoffentlich) wasserdichte Elektroabzweigdosen umgerüstet. Beim Windmesser ist der Reed-Kontakt defekt und musste gewechselt werden. Update 18.08.2023: Durch Zufall einen Artikel über den Taupunkt gelesen und festgestellt, dass die Rohdaten zur Taupunktmessung in meiner Wetterstation vom AM2306 ideal ermittelt werden. Nützliche Infos zum Taupunkt hat der Deutsche Wetterdienst. Konzeption einer Auswerteroutine. Idealerweise müsste mit den Werkzeuge der Analysis der Tagesverlauf der relativen Luftfeuchtigkeit untersucht werden. Ein solcher Abtastprozess ist jedoch nur sehr schlecht in SQL abbildbar. Deswegen gehe ich einen anderen Weg. Der AM2306 kann keine exakten 100 Prozent relative Luftfeuchtigkeit liefern, sondern geht aus mir unbekannten Gründen bei 96,6 Prozent in die Sättigung. Der Taupunkt ist nun die Temperatur, bei der die relative Luftfeuchtigkeit die maximale S&aumml;ttigung erreicht oder wieder verlässt. Bei Analyse meiner Messung hat sich gezeigt, dass die Messwerte der rel.Luftfeuchtigkeit die Sättigung nicht sprunghaft, sondern relativ sanft verlassen. Bei meinem Messraster von 3 Minuten definiere ich daher ein sogenanntes Tauwertfeuchteintervall [93,96] (abgek. TWFI). Damit lässt sich sehr einfach eine Aggregatabfrage definieren, die nach der gemessenen Außentemperatur bei den Messungen sucht, deren relative Luftfeuchtigkeit im TWFI liegt. Die Aggregation liefert sogar oberen und unteren Taupunkt, um die Entwicklung des Taupunkts im Tagesverlauf auszudrücken. Bei der Analyse meiner Messungen sind mir allerdings auch zwei Konstellationen aufgefallen, die bei dieser Art der SQL-Abfrage kein Ergebnis liefern. Leider ist es mir nicht gelungen, für diese speziellen Tage Fachbegriffe der Meteorologie zu finden, deswegen habe ich mir selbst Begriffe ausgedacht. Weiterhin sind diese speziellen Tage ein gewisses Problem bei Jahresaggregationen in SQL-Statements. Beim Abruf des Jahresdiagramms wird für diese Tage keine Linie im Taupunktdiagramm gemalt, nur in der Einzeltagessicht lässt es die Performance zu, eine Annäherung zu ermitteln. Wer die richtigen meteorologischen Begriffe kennt, darf sie mir natürlich gern verraten. ;-)
Update 17.06.2024: Am 18.05.2024 ist der Feuchtigkeitssensor im AM2306 gestorben. Heute das Gehäuse aufgeschraubt und die Originalplatine durch den DHT-22 (AM2302) ersetzt. Funktioniert auf Anhieb. Der Defekt des rF-Sensors bedeutet, dass vier Wochen lang 96,6% gemessen wurden. Dies wurde per Tabellen-Update (setzen auf NULL) bereinigt. ToDo:
|