Systém meteorologických stanic
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Tato bakalářská práce se zabývá návrhem a realizací systému online meteorologických stanic, skládajícího se z jednotlivých meteostanic a serverové části, se kterou tyto stanice komunikují prostřednictvím internetu. Úvodní část práce rozebírá principy měření základních meteorologických veličin a zabývá se výběrem vhodných senzorů pro měření teploty, atmosférického tlaku, vlhkosti vzduchu, rychlosti větru a srážkového úhrnu. V praktické části je navržena a zrealizována jedna z meteostanic založená na mikropočítači Raspberry Pi Zero. Jako doplněk k měřeným datům je součástí stanice kamera snímající aktuální pohled z místa instalace. Pro realizaci většiny mechanických částí je využito 3D tisku, jehož výhodou je rychlost, přesnost a jednoduchá reprodukovatelnost. Pro měření teploty, tlaku a vlhkosti vzduchu je použit kombinovaný senzor BME280 od firmy Bosch, který je umístěn ve zmenšené meteorologické budce. Rychlost větru je měřena miskovým anemometrem, jehož rotace je snímána integrovanou hallovou sondou. Výstupní pulzy jsou následně počítány pomocí obvodu PCF8583, který disponuje I2C rozhraním pro vyčítání hodnot mikropočítačem Raspberry Pi. Zvláštní pozornost je věnována konstrukci vlastního kalibrovatelného člunkového srážkoměru s rozlišením 0,5 mm, jehož mechanický pohyb je taktéž snímán hallovou sondou stejně jako v případě anemometru. Vyčítání dat ze senzorů a jejich odesílání serveru je řešeno pomocí skriptu napsaného v jazyce Python. Pro uchovávání a prezentaci dat uživatelům je realizováno vlastní serverové řešení založené na LAMP webserveru napsané v jazycích PHP, HTML, JavaScript a CSS. Kromě webového rozhraní, zobrazujícího data v grafech, mohou být naměřená data prezentována uživateli i prostřednictvím aplikace pro mobilní zařízení s OS Android, která byla vytvořena v jazyce C# s pomocí frameworku Xamarin ve vývojovém prostředí Microsoft Visual Studio. Tato aplikace implementuje mimo jiné widget pro rychlý přístup k naměřeným hodnotám přímo z domovské obrazovky. V závěrečné části práce jsou zmíněny zajímavé poznatky získané pozorováním měřených hodnot.
This bachelor thesis deals with the design and implementation of a online meteorological station system, which consists of individual weather stations that communicate via the Internet with the server. The first part of the thesis discusses the principles of measuring major meteorological variables and deals with the selection of suitable sensors for measuring temperature, atmospheric pressure, humidity, wind speed and rainfall. In the practical part, one of the weather stations based on Raspberry Pi Zero microcomputer is designed and realized. As a complement to the measured data, the station includes a camera that captures the view from the site where the meteostation is installed. 3D printing is used to realize most of the mechanical parts, it has the advantage of speed, accuracy and easy reproducibility. For the measurement of temperature, pressure and humidity, a combined sensor BME280 from Bosch is used, which is placed in a small Stevenson screen. The wind speed is measured by a cup anemometer whose rotation is sensed by an integrated Hall sensor. The output pulses are then counted using the PCF8583 circuit, which has an I2C interface for reading the values with a Raspberry Pi microcomputer. Special attention is paid to the construction of a custom calibratable tipping bucket rain gauge with a resolution of 0,5 mm, whose mechanical motion is also sensed by a Hall sensor as in the anemometer. The reading of the data from sensors and sending it to the server is handled by a Python script. For storing and presenting data to users, a custom server solution based on LAMP webserver is implemented, its source codes are written in PHP, HTML, JavaScript and CSS. In addition to the web interface, which displays the data in graphs, the measured data can be also presented to the user via an application for mobile devices based on Android. The application was developed in C# using the Xamarin framework in the Microsoft Visual Studio development environment. Among other things, it implements a widget for quick access to the measured values directly from the home screen. In the final part of the thesis, interesting findings obtained by observing the measured values are mentioned.
This bachelor thesis deals with the design and implementation of a online meteorological station system, which consists of individual weather stations that communicate via the Internet with the server. The first part of the thesis discusses the principles of measuring major meteorological variables and deals with the selection of suitable sensors for measuring temperature, atmospheric pressure, humidity, wind speed and rainfall. In the practical part, one of the weather stations based on Raspberry Pi Zero microcomputer is designed and realized. As a complement to the measured data, the station includes a camera that captures the view from the site where the meteostation is installed. 3D printing is used to realize most of the mechanical parts, it has the advantage of speed, accuracy and easy reproducibility. For the measurement of temperature, pressure and humidity, a combined sensor BME280 from Bosch is used, which is placed in a small Stevenson screen. The wind speed is measured by a cup anemometer whose rotation is sensed by an integrated Hall sensor. The output pulses are then counted using the PCF8583 circuit, which has an I2C interface for reading the values with a Raspberry Pi microcomputer. Special attention is paid to the construction of a custom calibratable tipping bucket rain gauge with a resolution of 0,5 mm, whose mechanical motion is also sensed by a Hall sensor as in the anemometer. The reading of the data from sensors and sending it to the server is handled by a Python script. For storing and presenting data to users, a custom server solution based on LAMP webserver is implemented, its source codes are written in PHP, HTML, JavaScript and CSS. In addition to the web interface, which displays the data in graphs, the measured data can be also presented to the user via an application for mobile devices based on Android. The application was developed in C# using the Xamarin framework in the Microsoft Visual Studio development environment. Among other things, it implements a widget for quick access to the measured values directly from the home screen. In the final part of the thesis, interesting findings obtained by observing the measured values are mentioned.
Description
Keywords
3D tisk, Android, anemometr, atmosférický tlak, BME280, C#, člunkový srážkoměr, Ethernet, HTML, HTTP, Hallův senzor, internet, JavaScript, meteorologie, MySQL, měření, PCF8583, PHP, PoE, Python, Raspberry Pi, srážky, teplota, vlhkost vzduchu, webserver, widget, Xamarin, 3D printing, Android, anemometr, atmospheric pressure, BME280, C#, Ethernet, Hall sensor, HTML, HTTP, humidity, internet, JavaScript, measurement, meteorology, MySQL, PCF8583, PHP, PoE, Python, Rainfall, Raspberry Pi, temperature, tipping bucket rain gauge, webserver, widget, Xamarin
Citation
ČADA, J. Systém meteorologických stanic [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2022.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. Jan Jeřábek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Radim Burget, Ph.D. (místopředseda)
Ing. David Kohout (člen)
Ing. Radim Číž, Ph.D. (člen)
Ing. Ondřej Rášo, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Přinosil, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2022-06-14
Defence
Student prezentoval výsledky své práce a komise byla seznámena s posudky.
Student obhájil bakalářskou práci a odpověděl na otázky členů komise a oponenta.
Otázky:
V textu (kap. 2.10) student uvádí informaci, že se problematikou zabývá již několik let, což je také z dokumentu práce patrné. Je pak otázkou, která část řešení je opravdu řešena v rámci bakalářské práce, která část popsaných řešení byla v podstatě hotova před začátkem řešení bakalářské práce a je uvedena jako její součást?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení