What Data Does an Automatic Weather Station Collect?

La Organización Meteorológica Mundial (OMM) tiene más de 10.000 estaciones meteorológicas automáticas (EMA) que recogen datos atmosféricos. La presencia de tantas AWS repartidas por todo el mundo tiene un fuerte propósito para la OMM. Les ayuda a predecir las condiciones climáticas vitales para la gestión de desastres, la agricultura, la industria, la construcción y las aplicaciones marítimas. Los datos de estas estaciones meteorológicas automáticas mejoran la seguridad y garantizan el bienestar de todos.

Las estaciones meteorológicas automáticas vienen en muchos tipos, formas, tamaños y configuraciones, lo que afecta su capacidad de recopilación de datos. Algunos están equipados con sensores de última generación, mientras que otros pueden utilizar un diseño simplista para un monitoreo esencial. Las estaciones meteorológicas automáticas pueden variar según el presupuesto y los requisitos de datos. Continúe leyendo para comprender qué parámetros recopila AWS y su precisión y frecuencia.

Estación meteorológica automática (AWS): recopilación de datos de la atmósfera

La lluvia, el sol, el viento, los huracanes y los tornados están profundamente arraigados en la cultura y las creencias humanas. La búsqueda para descubrir y medir las condiciones climáticas se remonta a tiempos antiguos. Los recientes avances en electrónica y computación han hecho que medir y predecir las condiciones climáticas sea conveniente. ±0.3°C, ±3% de humedad relativa y ±Precisión de 0,3 hPa. La recopilación masiva de datos a través de miles de estaciones meteorológicas atmosféricas proporciona un amplio acervo de información que mejora la previsibilidad.

Las estaciones meteorológicas automáticas (AWS) albergan muchos sensores, incluidos sensores de temperatura, humedad, velocidad del viento, dirección del viento, presión, precipitación y UV. Sin embargo, la AWS más avanzada y personalizada incorporará más sensores. AWS puede transmitir datos de forma inalámbrica o cableada a una computadora host que actúa como registrador de datos.

Tipos  de estaciones meteorológicas automáticas

Las estaciones meteorológicas automáticas pueden ser lo suficientemente grandes como para requerir un apoyo masivo, como una torre meteorológica, o ser tan simples como un solo sensor en un campo. Para comprender completamente la variedad de estaciones meteorológicas automáticas y su recopilación de datos, necesitamos explorar estos tipos en función de la aplicación.:

●  Estaciones meteorológicas automáticas meteorológicas

La estación meteorológica automática más popular está relacionada con el campo meteorológico. Viene con un sensor de viento, temperatura, humedad y presión, al menos para una predicción meteorológica precisa. En algunos casos, también se puede incluir un panel fotovoltaico para suministrar energía en caso de ubicaciones remotas y proporcionar datos solares. La instalación de estaciones meteorológicas automáticas es fundamental ya que deben estar en un espacio abierto sin obstrucciones del viento ni de la radiación solar.

●  Agrícola  Estaciones meteorológicas automáticas

El método tradicional de siembra y riego es una técnica probada por el tiempo, pero para mantenerse al día con el ritmo del mundo moderno, es vital hacerlo eficiente. Las estaciones meteorológicas automáticas agrícolas tienen sensores meteorológicos básicos y avanzados que proporcionan las condiciones del campo en tiempo real. Puede incluir sensores de humedad y temperatura del suelo. Además, también puede venir con sensores de pH, conductividad eléctrica (CE), nitrógeno, fósforo y potasio (NPK) para obtener información más avanzada sobre la condición sólida para la agricultura. Puede aumentar los rendimientos y mejorar la eficiencia operativa de las granjas.

●  Aviación  Estaciones meteorológicas automáticas

Las estaciones meteorológicas automáticas son necesarias en la industria de la aviación, que gira en torno a las condiciones atmosféricas. Los aviones, helicópteros, aviones a reacción o cualquier otro objeto que dependa de la resistencia del viento para generar sustentación o descenso necesitan condiciones atmosféricas. La torre de control de tráfico del aeropuerto (ATC) monitorea los datos de los sensores y decide si permitir el aterrizaje o el despegue. En algunas condiciones extremas, el ATC le pedirá al avión que tome otra ruta. Los datos de las estaciones meteorológicas automáticas de aviación son extremadamente valiosos para la seguridad.

●  Marina  Estaciones meteorológicas automáticas

Con su transmisión en vivo del viento, la temperatura y la presión, las estaciones meteorológicas automáticas proporcionan datos valiosos para la navegación de barcos, buques y otras actividades marinas. Esto es especialmente crítico para las operaciones en alta mar, portuarias, costeras y navales. El AWS marino es más avanzado en operaciones militares, con un rango de detección más amplio y tecnología sofisticada.

●  Industrial  Estaciones meteorológicas automáticas

Dependiendo de la industria, las estaciones meteorológicas automáticas pueden ser fijas o portátiles en aplicaciones industriales. En una central eléctrica de carbón, puede ser necesario dispersar con cuidado el humo de la chimenea para evitar la contaminación de los residentes. También es vital garantizar el cumplimiento de los códigos y regulaciones locales. Desempeña un papel crucial en el modelado de plumas.

●  Otro   Tipos  de estaciones meteorológicas automáticas

Otras categorías de AWS se basan en su capacidad para conectarse de forma cableada o inalámbrica. Algunos fabricantes pueden clasificarlos como fijos o móviles, pero en general se clasifican principalmente en función de su aplicación.

Detección de temperatura atmosférica, presión, humedad y más

Ahora que conocemos los tipos de estaciones meteorológicas automáticas y los sensores que pueden incluir para ser relevantes para una aplicación en particular, podemos profundizar en cómo detectan estos parámetros y su importancia.:

<000000>diams; Sensor meteorológico automático ultrasónico

Estos son los sensores todo en uno más modernos, que incorporan toneladas de capacidades de detección. Un solo sensor meteorológico automático ultrasónico puede detectar la velocidad y dirección del viento, la temperatura atmosférica, la humedad, la presión, la precipitación (lluvia, granizo, nieve), la radiación solar, la iluminancia, el índice UV, la concentración de polvo (PM2.5, PM1), GPS y brújula electrónica.

• Velocidad y dirección del viento:  Tiene sensores ultrasónicos de velocidad y dirección del viento. El sensor tiene un reflector, receptor y transmisor de sonido ultrasónico. El transmisor genera el sonido ultrasónico que viaja por el aire y se refleja en el receptor. El tiempo empleado en el proceso representa la velocidad del viento. De manera similar, múltiples sensores en diferentes direcciones revelan la dirección del viento.
• Temperatura, humedad y presión atmosféricas:  Los detectores albergan sensores de sistemas microeléctricos (MEMS) para detectar todos estos parámetros. Utilizan carga física o presión y la convierten en una señal eléctrica. En caso de presión, la presión hace que una membrana se deforme, cambiando el voltaje a través de la membrana. El cambio de voltaje es representativo del cambio de presión.
• Precipitación (lluvia, granizo, nieve):  El sensor incluye un radar de 24 GHz que proporciona la cantidad de lluvia, granizo y nieve mediante el fenómeno de detección de precipitaciones.
• Radiación solar, iluminancia e índice UV:  Los sensores de células de silicio utilizan el efecto fotovoltaico para convertir la luz en energía eléctrica, representando así la radiación solar.
• Concentración de polvo (PM2.5, PM1):  El detector utiliza un mecanismo de dispersión fotoeléctrica para detectar partículas dañinas que deben permanecer dentro del límite para lograr buenas condiciones climáticas.
• GPS o brújula: Encontrar la velocidad aerodinámica adecuada es vital cuando una estación meteorológica está en un vehículo remoto o en movimiento. El GPS ayuda a eliminar el efecto del movimiento del cálculo de la velocidad del viento del sensor.

<000000>diams; Lluvia  Calibres

Para detectar la cantidad de lluvia, existen varios fabricantes que utilizan diferentes enfoques en el diseño de sus estaciones meteorológicas automáticas.:

• Pluviómetros de cubo de disparo:  Este es uno de los primeros diseños para detectar la lluvia en milímetros. El balde recoge la lluvia de un área específica y la canaliza hacia una sección que tiene un balde que se vuelca una vez que está lleno. Cada punta representa 0,1 mm o lo que sea, dependiendo del diseño del calibre. Contando las puntas se obtiene la cantidad de lluvia.
• Interruptores de lluvia y nieve: Una placa sensora de conductor de anillo tiene un sensor de conductividad eléctrica y elementos calefactores para representar la lluvia y la nieve con precisión.

<000000>diams; Suelo  Detectores

En el caso de las AWS agrícolas, el uso de sensores de suelo puede mejorar la agricultura y aumentar los rendimientos. Estos AWS utilizan los siguientes sensores:

• Humedad:  Para detectar la humedad es necesario utilizar sondas de acero inoxidable insertadas en el suelo, lo que proporciona detalles del contenido de humedad a través de las propiedades dieléctricas del suelo.
• Conductividad eléctrica:  La salinidad del suelo es un parámetro vital que afecta a los cultivos. La conductividad eléctrica del suelo es una representación directa de las sales solubles.
• pH:  El rango de pH ideal de las plantas es de neutro a ligeramente ácido. Estos detectores detectan la actividad de los iones de hidrógeno para representar el pH.
• Sensores de nutrientes del suelo (nitrógeno, fósforo, potasio)—NPK): El nitrógeno es un elemento vital para las plantas y representa directamente el rendimiento que el suelo puede proporcionar. De manera similar, el fósforo y el potasio también son fuertes indicadores de la salud del suelo. Los detectores utilizan un método electroquímico donde los electrodos producen diferentes señales al interactuar con el suelo.

¿Cómo recopila datos una estación meteorológica automática?

Una vez que todos los sensores estén instalados y la estación meteorológica esté instalada físicamente en el campo, necesitamos recopilar datos de la estación meteorológica para producir resultados. La recopilación de datos puede realizarse a través de una conexión cableada o inalámbrica. Sin embargo, necesitará un registrador de datos, un microprocesador y dispositivos de comunicación para recopilar datos.

★ Pasos de la recopilación automática de datos de la estación meteorológica

Estos son los pasos mediante los cuales la estación meteorológica automática recopila datos del campo mediante sensores:

1)  Adquisición de datos

Como se mencionó en la sección anterior, el primer paso es recibir datos de los distintos sensores de la estación meteorológica automática. En su forma bruta, los datos son señales eléctricas denominadas analógicas, ya sea en voltaje, corriente o capacitancia.

2)  Tratamiento

El siguiente paso es interpretar los datos de campo en resultados perceptibles. Los datos brutos se introducen en un microprocesador dentro del conjunto de la estación meteorológica, que los convierte en formato digital viable. Dependiendo de los requisitos del usuario, estos sensores generalmente emiten formatos RS485, RS232 y SDI-12. Uno es excelente para largas distancias, el otro para distancias cortas, mientras que el SDI-12 es adecuado para bajo consumo de energía en entornos agrícolas.

3)  Datos Explotación florestal

Los datos se asocian a la marca de tiempo y luego se convertirán en gráficos o datos representativos.

4)  Transmisión

Una vez realizados todos los pasos anteriores dentro de la estación meteorológica automática, los datos deben enviarse de forma autónoma al servidor o PC designado. La estación puede enviar datos a través de GSM, Wi-Fi, LoRa o cable USB/Ethernet.

5)  Análisis

Una vez que el servidor o la PC del usuario recibe los datos con marcas de tiempo, estos se pueden convertir en representaciones visuales y gráficas mediante un software para interpretar los resultados.

★ Frecuencia de recopilación de datos de la estación meteorológica automática

La frecuencia de recopilación de datos de la estación meteorológica automática depende de la configuración del usuario. Una estación meteorológica típica puede registrar datos cada segundo y transmitirlos al servidor o al PC del usuario en tiempo real, entre segundos y un minuto. El registro de datos también puede extenderse a días, dependiendo del monitoreo a largo plazo.

★ ¿Qué tan precisas son las estaciones meteorológicas automáticas?

Las estaciones meteorológicas automáticas son muy precisas. Sin embargo, su precisión depende de la tecnología del sensor y de la calidad de construcción del fabricante. A continuación se muestra un ejemplo de una estación meteorológica automática que utiliza diferentes métodos de detección para proporcionar las siguientes precisiones:

Precisión del RK900-10 AWS (por parámetro)

Conclusión

Para resumir la publicación completa, los datos de la estación meteorológica automática se recopilan en un servidor o PC a través de una comunicación inalámbrica o extraña. AWS tiene sensores sofisticados que proporcionan una salida analógica convertida en forma digital mediante un microprocesador incorporado. Los datos se registran según la marca de tiempo y se envían en el intervalo establecido por el usuario. A continuación, el software proporciona los resultados gráficos. AWS puede monitorear las condiciones del viento, las condiciones atmosféricas, las condiciones del suelo y la lluvia a través de múltiples sensores. Tienen muchas aplicaciones en la aviación, la agricultura, la meteorología y en instalaciones industriales.

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