Que dados coleta uma estação meteorológica automática?

A Organização Meteorológica Mundial (OMM) possui mais de 10.000 estações meteorológicas automáticas (EMA) que coletam dados atmosféricos. A presença de tantas EMAs espalhadas pelo globo tem um propósito fundamental para a OMM. Elas auxiliam na previsão de condições meteorológicas vitais para o gerenciamento de desastres, agricultura, indústria, construção civil e aplicações marítimas. Os dados dessas estações meteorológicas automáticas aumentam a segurança e garantem o bem-estar de todos.

As estações meteorológicas automáticas vêm em diversos tipos, formatos, tamanhos e configurações, o que afeta sua capacidade de coleta de dados. Algumas são equipadas com sensores de última geração, enquanto outras podem utilizar um design simplificado para monitoramento essencial. Dependendo do orçamento e das necessidades de dados, as estações meteorológicas automáticas podem variar bastante. Continue lendo para entender quais parâmetros a estação meteorológica automática coleta, bem como sua precisão e frequência de monitoramento.

Estação Meteorológica Automática (EMA): Coletando Dados da Atmosfera

Chuva, sol, vento, furacões e tornados estão profundamente enraizados na cultura e nas crenças humanas. A busca por informações e medições das condições climáticas remonta à antiguidade. Os recentes avanços na eletrônica e na computação tornaram a medição e a previsão das condições meteorológicas mais convenientes, com precisão de ±0,3°C, ±3% de umidade relativa e ±0,3 hPa. A coleta massiva de dados por meio de milhares de estações meteorológicas atmosféricas fornece um extenso conjunto de informações que aumenta a previsibilidade.

As estações meteorológicas automáticas (EMA) abrigam diversos sensores, incluindo sensores de temperatura, umidade, velocidade e direção do vento, pressão, precipitação e raios UV. No entanto, as EMAs mais avançadas e personalizadas contam com ainda mais sensores. A EMA pode transmitir dados sem fio ou por cabo para um computador central que funciona como registrador de dados.

Tipos de Estações Meteorológicas Automáticas

As estações meteorológicas automáticas podem ser grandes o suficiente para exigirem um suporte maciço, como uma torre meteorológica, ou tão simples quanto um único sensor em um campo. Para compreender plenamente a variedade de estações meteorológicas automáticas e sua coleta de dados, precisamos explorar esses tipos com base na aplicação:

● Estações Meteorológicas Automáticas

A estação meteorológica automática mais popular está relacionada à área da meteorologia. Ela vem equipada com sensores de vento, temperatura, umidade e pressão, no mínimo, para previsões meteorológicas precisas. Em alguns casos, um painel fotovoltaico também pode ser incluído para fornecer energia em locais remotos e coletar dados solares. A instalação de estações meteorológicas automáticas é crucial, pois elas devem estar em um espaço aberto, sem obstruções à circulação de vento ou à radiação solar.

● Estações meteorológicas automáticas para agricultura

O método tradicional de semeadura e irrigação é uma técnica consagrada pelo tempo, mas para acompanhar o ritmo do mundo moderno, é fundamental torná-lo eficiente. As estações meteorológicas automáticas para agricultura possuem sensores meteorológicos básicos e avançados que fornecem informações em tempo real sobre as condições do campo. Elas podem incluir sensores de umidade e temperatura do solo. Além disso, podem vir equipadas com sensores de pH, condutividade elétrica (CE), nitrogênio, fósforo e potássio (NPK) para uma análise mais precisa das condições do solo para a agricultura. Isso pode aumentar a produtividade e aprimorar a eficiência operacional das fazendas.

● Estações meteorológicas automáticas para aviação

Estações meteorológicas automáticas são essenciais na indústria da aviação, que depende fundamentalmente das condições atmosféricas. Aviões, helicópteros, jatos ou qualquer outra aeronave que dependa da resistência do vento para gerar sustentação ou descer necessita de informações sobre as condições atmosféricas. A torre de controle de tráfego aéreo (ATC) monitora os dados dos sensores e decide se autoriza o pouso ou a decolagem. Em condições extremas, o ATC pode solicitar que a aeronave siga uma rota alternativa. Os dados das estações meteorológicas automáticas para aviação são extremamente valiosos para a segurança.

● Estações meteorológicas marítimas automáticas

Com suas transmissões ao vivo de vento, temperatura e pressão, as estações meteorológicas automáticas fornecem dados valiosos para a navegação de barcos, navios e outras atividades marítimas. Isso é especialmente crucial para operações em alto-mar, portuárias, costeiras e navais. As estações meteorológicas automáticas marítimas são mais avançadas em operações militares, com um alcance de detecção maior e tecnologia sofisticada.

● Estações meteorológicas industriais automáticas

Dependendo do setor, as estações meteorológicas automáticas podem ser fixas ou portáteis em aplicações industriais. Em uma usina termelétrica a carvão, a emissão da chaminé pode precisar ser cuidadosamente dispersada para evitar a poluição dos moradores. Também é vital garantir a conformidade com as normas e regulamentações locais. Isso desempenha um papel crucial na modelagem de plumas.

● Outros   Tipos de Estações Meteorológicas Automáticas

Outras categorias de AWS são baseadas em sua capacidade de conexão com fio ou sem fio. Alguns fabricantes podem classificá-las como fixas ou móveis, mas, no geral, elas são classificadas principalmente com base em sua aplicação.

Detecção de temperatura atmosférica, pressão, umidade e muito mais

Agora que conhecemos os tipos de estações meteorológicas automáticas e os sensores que elas podem incluir para serem relevantes para uma aplicação específica, podemos nos aprofundar em como elas detectam esses parâmetros e sua importância:

♦ Sensor meteorológico ultrassônico automático

Esses são os sensores multifuncionais mais modernos, incorporando inúmeras capacidades de detecção. Um único sensor meteorológico ultrassônico automático pode detectar velocidade e direção do vento, temperatura atmosférica, umidade, pressão, precipitação (chuva, granizo, neve), radiação solar, luminosidade, índice UV, concentração de poeira (PM2.5, PM1), GPS e bússola eletrônica.

• Velocidade e direção do vento: Possui sensores ultrassônicos de velocidade e direção do vento. O sensor é composto por um refletor, um receptor e um transmissor de ultrassom. O transmissor gera o som ultrassônico que se propaga pelo ar e é refletido de volta para o receptor. O tempo gasto nesse processo representa a velocidade do vento. Da mesma forma, múltiplos sensores em diferentes direções revelam a direção do vento.
• Temperatura, umidade e pressão atmosféricas: Os detectores abrigam sensores de Sistemas Microeletrônicos (MEMS) para detectar todos esses parâmetros. Eles utilizam carga física ou pressão e a convertem em um sinal elétrico. No caso da pressão, ela causa a deformação de uma membrana, alterando a voltagem através dela. A variação na voltagem representa a variação da pressão.
• Precipitação (chuva, granizo, neve): Um radar de 24 GHz está integrado ao sensor, fornecendo a quantidade de chuva, granizo e neve através da detecção do fenômeno da precipitação.
• Radiação solar, iluminância e índice UV: os sensores de células de silício utilizam o efeito fotovoltaico para converter luz em energia elétrica, representando assim a radiação solar.
• Concentração de poeira (PM2,5, PM1): O detector utiliza um mecanismo de dispersão fotoelétrica para detectar partículas nocivas que devem permanecer dentro do limite para boas condições meteorológicas.
• GPS ou bússola: Determinar a velocidade do vento correta é fundamental quando uma estação meteorológica está em um veículo remoto ou em movimento. O GPS ajuda a eliminar o efeito do movimento no cálculo da velocidade do vento pelo sensor.

♦ Pluviômetros

Para detectar a quantidade de chuva, diversos fabricantes utilizam abordagens diferentes no projeto de suas estações meteorológicas automáticas:

• Pluviômetros de balde basculante: Este é um dos primeiros modelos a detectar precipitação em milímetros. O balde coleta a água da chuva de uma área específica e a direciona para uma seção que possui um balde basculante que se inclina quando está cheio. Cada inclinação representa 0,1 mm ou qualquer outra medida, dependendo do modelo do pluviômetro. A contagem das inclinações fornece a quantidade de chuva.
• Sensores de chuva e neve: Uma placa de detecção com condutor em anel possui um sensor de condutividade elétrica e elementos de aquecimento para representar com precisão a chuva e a neve.

♦ Detectores de solo

No caso das estações meteorológicas automáticas agrícolas (AWS), o uso de sensores de solo pode aprimorar o cultivo e aumentar a produtividade. Essas AWS utilizam os seguintes sensores:

• Umidade: A detecção de umidade requer o uso de sondas de aço inoxidável inseridas no solo, que fornecem detalhes sobre o teor de umidade por meio das propriedades dielétricas do solo.
• Condutividade elétrica: A salinidade do solo é um parâmetro vital que afeta as culturas. A condutividade elétrica do solo é uma representação direta dos sais solúveis.
• pH: A faixa de pH ideal para as plantas é neutra a ligeiramente ácida. Esses detectores detectam a atividade dos íons de hidrogênio para representar o pH.
• Sensores de nutrientes do solo (nitrogênio, fósforo, potássio — NPK): O nitrogênio é vital para as plantas; ele representa diretamente a produtividade do solo. Da mesma forma, o fósforo e o potássio também são fortes indicadores da saúde do solo. Os detectores utilizam um método eletroquímico no qual os eletrodos produzem sinais diferentes ao interagirem com o solo.

Como uma estação meteorológica automática coleta dados?

Após a instalação dos sensores e a montagem física da estação meteorológica em campo, precisamos coletar os dados para gerar resultados. A coleta de dados pode ser feita por meio de uma conexão com fio ou sem fio. No entanto, para isso, serão necessários um registrador de dados, um microprocessador e dispositivos de comunicação.

★ Etapas da coleta automática de dados em estações meteorológicas

Aqui estão os passos pelos quais a estação meteorológica automática coleta dados de campo usando sensores:

1) Aquisição de Dados

Conforme mencionado na seção anterior, o primeiro passo é receber os dados dos diversos sensores da estação meteorológica automática. Em sua forma bruta, os dados são sinais elétricos denominados analógicos, seja em tensão, corrente ou capacitância.

2) Processamento

O próximo passo é interpretar os dados de campo e transformá-los em resultados perceptíveis. Os dados brutos são inseridos em um microprocessador dentro da estação meteorológica, que os converte em um formato digital viável. Dependendo das necessidades do usuário, esses sensores geralmente emitem sinais nos formatos RS485, RS232 e SDI-12. Um deles é excelente para longas distâncias, outro para curtas distâncias, enquanto o SDI-12 é adequado para baixo consumo de energia em ambientes agrícolas.

3) Registro de dados

Os dados estão associados ao registro de data e hora e serão posteriormente convertidos em gráficos ou dados representativos.

4) Transmissão

Após a conclusão de todas as etapas acima na estação meteorológica automática, os dados devem ser enviados automaticamente para o servidor ou computador designado. A estação pode enviar dados via GSM, Wi-Fi, LoRa ou por meio de conexão com fio USB/Ethernet.

5) Análise

Após o servidor ou o computador do usuário receber os dados com registros de data e hora, eles podem ser convertidos em representações visuais e gráficas usando um software para interpretar os resultados.

★ Frequência de coleta de dados da estação meteorológica automática

A frequência de coleta de dados da estação meteorológica automática depende da configuração do usuário. Uma estação meteorológica típica pode registrar dados a cada segundo e transmiti-los para o servidor ou computador do usuário em tempo real, em intervalos de segundos a minutos. O registro de dados também pode se estender por dias, dependendo do monitoramento de longo prazo.

★ Qual a precisão das estações meteorológicas automáticas?

As estações meteorológicas automáticas são altamente precisas. No entanto, sua precisão depende da tecnologia dos sensores e da qualidade de fabricação. Aqui está um exemplo de uma estação meteorológica automática que utiliza diferentes métodos de detecção para fornecer as seguintes precisões:

Precisão da AWS RK900-10 (por parâmetro)

Conclusão

Resumindo, os dados da estação meteorológica automática são coletados e enviados para um servidor ou computador por meio de comunicação sem fio. A estação meteorológica automática possui sensores sofisticados que fornecem uma saída analógica convertida em formato digital por um microprocessador integrado. Os dados são registrados em relação ao horário e enviados no intervalo definido pelo usuário. O software então fornece os resultados gráficos. A estação meteorológica automática pode monitorar condições de vento, atmosféricas, do solo e de chuva por meio de múltiplos sensores. Ela possui diversas aplicações em aviação, agricultura, meteorologia e indústria.

Se você busca sensores de alta precisão, engenharia de ponta e qualidade superior, visite a página da estação meteorológica automática Rika Sensor para explorar todas as suas necessidades. Os compradores também podem explorar os sensores que precisam para sua estação meteorológica, visando um produto mais personalizado. Esperamos que você tenha encontrado as informações necessárias neste artigo!