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Klimamesstechnik und Wetterstationen unter Nutzung der neuesten Technologien



Auf dem Hohenpeißenberg, einer der ältesten Wetterstationen Europas, wurde nach unserem Wissen die Wetteraufzeichnung im Jahre 1781 von Professor Fischer begonnen. Wetter ist ein Thema, bei dem jeder mitreden kann und ist, wie wir doch alle wissen, eines der komplexesten und schwierigsten Themen überhaupt. Deshalb ist die Wettervorhersage auch heute noch eine schwierige Angelegenheit, die uns unter Verwendung größter Rechner und der entsprechenden Sensorik zu Wetterdaten verhilft, welche sich vielleicht oder auch nicht entwickeln werden.

Nachdem man heute bei jedem Optiker, in jedem Kaufhaus oder Elektronikversandhaus Wetterstationen beziehen kann, ist es auch ein großes Interesse geworden, diese zu nutzen. Leider müssen wir immer wieder feststellen, dass die Geräte durchaus formschön sind und Werte sehr übersichtlich anzeigen, aber leider weitab von den wirklichen Genauigkeiten, die diese Messgeräte bieten. Auch ist bei diesen Produkten die Lebensdauer so gewählt, dass in möglichst wenigen Jahren oder noch kürzer ein Ausfall zu erwarten ist, wobei sich aus Kostengründen eine Instandsetzung nicht lohnt. Kalibriermöglichkeiten, um die Anzeige wenigstens einigermaßen brauchbar zu machen, sind in den meisten Fällen nicht vorhanden. Auf der anderen Seite haben wir unsere klassischen Klima- und Wettermessfirmen, welche gute 180 bis 200 Jahre hinter sich haben und die ersten Anzeigen für den damaligen wissenschaftlichen Bereich lieferten. Dieser Bereich basierte sehr stark auf Mechanik. Die Elektronik hat bei diesen Firmen leider erst sehr spät, und wie wir immer wieder feststellen müssen, sehr komplexe, kostenintensive Lösungen gefunden, ohne dass dabei die für solche Messungen notwendigen Genauigkeiten erreicht wurden.

Wir sind seit dem Jahre 1984 im Bereich Klimamesstechnik und Wetterstationen tätig und haben uns zum Ziel gesetzt, die Klima- und Wetter-Istwerte so exakt wie möglich darzustellen und zu dokumentieren. .Da wir von der allgemeinen Messtechnik, speziell der Testsystemtechnik analog - digital kommen, basieren unsere Lösungen in diesem Bereich an erster Stelle auf elektronischen Messmethoden mit Mikroprozessoren und als zweites haben wir unsere mechanischen Fähigkeiten für die Sensorik über die Jahre hinweg verfeinert und optimiert. Ein Teil der von uns verwendeten Sensoren wird in unserem Haus entwickelt und hergestellt. Für Temperatur, Feuchte, Helligkeit und Luftdruck nutzen wir externe Produkte, die wir für un­sere hoch genauen Messzwecke speziell voraltern und noch einmal linearisieren, sodass langfristig stabile Messergebnisse zustandekommen. Unsere erste Wetterstation nutzte bereits einen Mikroprozessor und lieferte die Messparameter Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Temperatur, Feuchte, Luftdruck, Niederschlag und Globalstrahlung. Wir hatten bereits damals alle unsere Sensoren für einen Temperaturbereich von -40 °C bis +65 °C linearisiert, dann digitalisiert und über eine RS232-Schnittstelle bereits mit einem ASCII-String in unterschiedlichen Baudraten übertragen.

Damit wurden die Daten aus einer Wetterstation über ein dreiadriges Kabel ohne Messwertverluste selbst bei einer Kabellänge bis zu 100 m fehlerfrei übertragen. Diese Übertragungsart haben wir auch bei unseren neuen Modellen MWS 9, MWS 5, MWS 6 und seit wenigen Monaten bei unserem neuen Modell, der MWS 4, genutzt. Die Linearisierung wurde weiter verbessert, die Digitalisierung wurde von 8 bit auf 16 bit erhöht und die Übertragungsrate von der Wetterstation zu Datensystemen weiter verbessert. So stehen jetzt neben der RS232-Schnittstelle die Schnittstellen RS422 für Kabellängen bis zu einem Kilometer und die RS485-Schnittstelle für viele Wetterstationen zur Verfügung. Auch besteht die Möglichkeit der Übertragung per USB2 und die Über­tragungsrate mit der RS232-Schnittstelle wurde neben den Standardwerten weiter erhöht bis auf 38.400.

Wir haben weitere Sensoren entwickelt, die in die Wetterstation miteingebaut werden können, wie z.B. Helligkeit, UV-Strahlung, Blattfeuchte, Regenaktivität, Bewölkungsmessung/Wolken­untergrenzemessung usw. Diese Optionen können zur Erweiterung der Messaufgaben an unsere Wetterstation intern eingebaut oder extern angesteckt werden. Seit dem Jahr 2000 sind alle Wetter- und Klimamessstationen, ausgenommen die MWS 6, mit einem Datenlogger ausgestattet, der es erlaubt, die Speicherrate vorzuwählen und die Daten ohne Verbindung zu einem Messsystem innerhalb der Wetterstation für mehrere Wochen zu speichern. Notwendig ist dazu nur eine Energieversorgung (8...20 VDC, 100 mA), mit der die vorgenannten Wetterstationen vollkommen autark betrieben werden können. Für diesen Bereich wurden Solarpanels mit den entsprechenden Akkumulatorensätzen entwickelt, sodass die Messaufgaben ohne jede Netzversorgung an jedem Ort durchgeführt werden können.

Daten- und Funkkommunikation



Die Netzwerktechnik, wie z.B. WLAN, ist heute eine Technologie, die die meisten Haushalte, die DSL (Internetanbindung) nutzen, bereits verwenden, und innerhalb von Firmen und Industriebetrieben als Standard gelten. Für den WLAN-Betrieb haben wir ein Modul geschaffen, das die Messdaten unserer Klima- und Wettermessstationen über diese WLAN-Schnittstellen überträgt. So besteht, soweit Zugriff zum WLAN-Netz besteht, die Möglichkeit, diese Daten auf voller Breite zu nutzen. Eine sehr umfangreiche numerische und vollgrafische Software mit Kennlinien hilft, diese Parameter zu verstehen und typisches gleich- oder gegenläufiges Verhalten der Parameter zu gewissen Klimasituationen zu nutzen. Die WLAN-Sende- und Empfangseinheit hat eine Übertragungsmöglichkeit von gut 100 m; bei Benutzung spezieller Richtantennen kann diese noch weiter erhöht werden.

GSM-Nutzung



Nachdem das WLAN auf seine Abstände zu den jeweiligen Netzen begrenzt ist und trotzdem Daten außerhalb benötigt werden, haben wir eine spezielle Elektronik zu einem GSM-Modul entwickelt, die uns in die Lage versetzt, über GSM (Handy-)-Technik die Wetterstation innerhalb der GSM-Netze, welche heute weltweit aktiv sind, anzusprechen und die Daten zu holen. Dieser Anruf kann über ein weiteres Datenhandy erfolgen, das mit dem Rechner verbunden ist. Die Wetterdaten können aber auch durch ein Programm innerhalb dieses Moduls selbstständig an andere Stationen übergeben werden. Der Auswertelektronik des GSM-Moduls haben wir jetzt noch 4 Schaltkanäle und 4 Messkanäle hinzugefügt, sodass anhand der klimatischen Messwerte oder Grenzwerte diese Schalter Signale bis zu 230 V bei 2 A schalten. Die 4 Eingangskanäle in einem Spannungsbereich von 0-24 V können Informationen an das Steuermodul des GSM-Moduls geben, die dann über Funk und z.B. einen zentralen Rechner genutzt werden. Es ist so möglich geworden, ein komplettes Array (XY-Feld) von Wetterstationen automatisch anzurufen, deren Wetterdaten abzuholen und daraus eine Wetterkarte mit den entsprechenden Werten zu erstellen.

Einsatzgebiete der Klima- und Wetterstationen



An Automobilteststrecken, speziell in Deutschland, sind fast ausschließlich unsere Wetterstationen im Einsatz, das gilt auch für die Reifenhersteller und Bundeswehrerprobungsstellen. Messaufgaben, wie sie heute für Lärm, Bremswege, Beschleunigungen usw. im KFZ-Bereich genutzt werden, verlangen immer wieder die Aufzeichnung der Klimadaten, welche in diesem Zeitraum zu diesem Messprozess relevant waren. Ein weiterer interessanter Bereich ist die Nutzung dieser Wetterstationen bei automatischen Hubschrauberlandeplätzen für Krankenhäuser, Polizei, Grenzschutz und privat landenden Hubschraubern. Dabei besteht die Möglichkeit, entweder über Flugfunk oder auch GSM, den jeweiligen Landeplatz anzusprechen und die Wetterdaten einzuholen inkl. Bewölkung und Wolkenuntergrenze. Einer der 4 Schaltkanäle kann dazu benutzt werden, die Befeuerung (Licht) des Landeplatzes einzuschalten. Auch kann über die von uns vorhandenen Sensoren bereits gemeldet werden, ob dieser Flugplatz schon durch andere Hubschrauber besetzt ist.

Für die Messaufgaben im KFZ-Bereich Schall oder Bewegung im Tagebaubetrieb liefern wir ein Mobilitätspaket mit Stativ und wenn gewünscht, separater Stromversorgung aus Akkus, um diese Messaufgaben durchzuführen.

Sie können diesen Artikel laden unter ARTW107.pdf.

© 25.01.2007

ATS-MFT 770


Neue Generation Multifunktionstestsystem für Incircuit- und Funktionstest von elektronischen Flachbaugruppen, Modulen und Geräten


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