Jeszcze kilka dekad temu prognozowanie pogody opierało się głównie na obserwacjach meteorologów, ręcznym odczycie danych z analogowych przyrządów i bardzo uproszczonych modelach atmosferycznych. Dziś sytuacja wygląda zupełnie inaczej. Satelity, superkomputery i sztuczna inteligencja zmieniły nasze spojrzenie na świat. Rewolucja dokonała się również w obszarze pomiarów naziemnych. Dzięki rozwojowi technologii IoT (Internetu Rzeczy) jesteśmy w stanie nie tylko mierzyć, ale i rozumieć zjawiska atmosferyczne z precyzją, o jakiej kiedyś można było tylko marzyć.
AUTOR: Robert Buława. IMGW-PIB/ Centrum Hydrologiczno-Meteorologicznej Służby Pomiarowo-Obserwacyjnej, Wydział Serwisu Systemów Pomiarowych
Wyobraźmy sobie gęstą sieć „elektronicznych zmysłów” rozmieszczonych na dachach budynków, polach uprawnych, lotniskach i przy rzekach. To właśnie sensory IoT – małe urządzenia rejestrujące temperaturę, wilgotność, opady, prędkość wiatru i wiele innych parametrów – które zbierają dane w czasie rzeczywistym i przekazują je do dedykowanej bazy danych. W odróżnieniu od tradycyjnych stacji meteorologicznych, urządzenia te nie wymagają obecności człowieka. Są samowystarczalne energetycznie (często zasilane panelami słonecznymi) i komunikują się bezprzewodowo – przez GSM, sieci LAN, a coraz częściej także LoRaWAN – system sprawdzający się w niedostępnych terenach.
Dane z czujników analizowane są natychmiast po przesłaniu, co pozwala na dynamiczne tworzenie prognoz i generowanie ostrzeżeń przed ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi. Zmiana ciśnienia? Nagły spadek temperatury? Czujniki reagują w ciągu sekund, a system może automatycznie poinformować służby zarządzania kryzysowego, rolników czy zarządców infrastruktury. To właśnie prędkość i zasięg informacji sprawiają, że IoT staje się jednym z filarów nowoczesnej meteorologii. Jednym z najdynamiczniej rozwijających się rozwiązań w tym segmencie są automatyczne stacje pogodowe All-in-one.
All-in-one – technologie przyszłości dostępne dla każdego
Kompaktowe, precyzyjne i wszechstronne. Dzięki tym funkcjonalnościom współczesne stacje pogodowe stają się realną alternatywą dla klasycznych systemów pomiarów naziemnych. Mogą współpracować z aplikacjami mobilnymi oraz portalami internetowymi, co zapewnia dostęp do danych w czasie rzeczywistym z dowolnego miejsca. Pracę stacji kontroluje się zdalnie, a wbudowane w nią technologie pozwalają automatycznie i równocześnie zbierać różne dane o warunkach pogodowych i integrować je z danymi z innych systemów. To natomiast umożliwia bardziej kompleksową analizę, a tym samym podejmowanie lepszych decyzji. Tego typu rozwiązania oferują m.in. firmy Vaisala, Lufft czy Milesight.
Vaisala posiada całą serię czujników meteorologicznych umożliwiających monitoring do sześciu różnych parametrów, a najnowsza wersja WXT530 pozwala mierzyć kilka z nich jednocześnie . Dzięki niskiemu poborowi prądu poszczególne modele mogą być zasilane z ogniwa fotowoltaicznego. Czujniki wyposażone są w wyjścia cyfrowe RS232, RS485 | RS422 oraz SDI-12. Wszystkie one mają zaimplementowany protokół transmisji NMEA, ASCII z możliwością ustawienia transmisji terminalowej.
Rodzina urządzeń WS firmy Lufft to kompaktowe stacje pogody, służące do pomiaru wielu zmiennych pomiarowych. Znajdują zastosowanie w monitoringach środowiskowych czy systemach zarządzania ruchem drogowym. Zależnie od modelu, każde urządzenie ma inną kombinację czujników do pomiaru różnych zmiennych pomiarowych. Dla przykładu stacja WS700-UMB pozwala mierzyć kierunek i prędkość wiatru, temperaturę, wilgotność względną, intensywność, ilość i rodzaj opadów, ciśnienie atmosferyczne oraz promieniowanie słoneczne. Dodatkowe zmienne – m.in. punkt rosy, wilgotność bezwzględna i współczynnik zmieszania – są wyliczane z temperatury i wilgotności, uwzględniając ciśnienie. Dane pomiarowe można uzyskać za pomocą następujących protokołów: UMB-Binarny, UMB-ASCII, SDI-12, MODBUS. Do stacji można podłączyć jeden zewnętrzny czujnik temperatury.
Kolejna propozycja to rozwiązanie firmy Milesight. WTS506-868M jest innowacyjną stacją pogodową wyposażoną w zaawansowane czujniki LoRaWAN, zapewniające precyzyjne pomiary temperatury, wilgotności, ciśnienia atmosferycznego i opadów. Została zaprojektowana z myślą o zastosowaniach przemysłowych i komercyjnych. Wykorzystuje technologię LoRaWAN, dzięki czemu zasięg transmisji danych wynosi do 2 km na obszarach miejskich i do 15 km na terenach wiejskich. Stacja jest przystosowana do pracy w trudnych i wilgotnych warunkach. Na bazie tego modelu firma Milesight opracowała kompleksowy pakiet do automatycznego zbierania i analizowania danych o różnych warunkach atmosferycznych, w tym temperatury, wilgotności powietrza, wilgotności gleby, przewodności elektrycznej i wielu innych. Rozwiązanie to wspiera automatyczne zarządzanie i planowanie uprawami.
Poza stacjami typu All-in-one na rynku dostępne są również urządzenia niezależne, jak np. czujniki temperatury z dedykowanym rejestratorem, który pozwala na ciągły pomiar, z możliwością dostosowania interwałów rejestracji danych do potrzeb użytkownika. Łączność Wi-Fi i LAN zapewnia zdalny dostęp do danych w czasie rzeczywistym. Takie sensory wykorzystuje się m.in. do monitorowania temperatury w kilku niezależnych punktach. Charakteryzują się one szerokim zakresem pomiarowym, wysoką dokładnością oraz możliwością pracy na zasilaniu sieciowym i akumulatorowym. Są idealnym rozwiązaniem do zastosowań w magazynach, laboratoriach i innych miejscach wymagających precyzyjnej kontroli temperatury. Wbudowana pamięć tymczasowa przechowuje dane w trybie offline przy utracie łącza, a po odzyskaniu połączenia synchronizuje pomiary z chmurą. Dostępne są konfigurowalne progi alarmowe z natychmiastowymi powiadomieniami (push, SMS, e-mail) w przypadku wykrycia odchyleń od normy. Ważnym elementem jest funkcja współdzielenia urządzenia, a więc jednoczesny dostęp większej liczby użytkowników. Dzięki temu powiadamianie o zdarzeniach krytycznych widoczne jest dla wszystkich użytkowników korzystających w danym momencie z urządzenia.
Czy Internet Rzeczy zrewolucjonizuje meteorologię tak, jak kiedyś zrobiły to satelity? Wiele wskazuje na to, że tak. Czujniki nie tylko mierzą, ale i przewidują. Dzięki integracji danych z wielu punktów – od poziomu rzek po wilgotność powietrza – możliwe jest tworzenie złożonych modeli predykcyjnych. IoT przestaje być jedynie dodatkiem – staje się centralnym punktem w budowie zrównoważonych, odpornych na zmiany klimatu systemów zarządzania przestrzenią i zasobami. Rewolucja technologiczna w meteorologii dzieje się tu i teraz – nad naszymi głowami, pod naszymi stopami i… w naszych kieszeniach.
