Ich bastele gerade an einem Windmesser mit einem Schalenanemometer vom Chinamann. Die Auswertung und die Datenübertragung per Bluetooth erfolgt mit einem nRF52840. Die Daten gehen letztlich zum ioBroker, sollen aber auch auf einem kleinen Display angezeigt werden. Das funktioniert auch grundsätzlich.
Meine Frage ist nun, gibt es da "best practices" in Bezug auf die Häufigkeit der Datenübermittlung, der Messzeit usw. Mein googeln nach Fertiggeräten hat in der Hinsicht wenig Aufschluss gegeben.
Einerseits möchte ich den Server nicht mit Daten zumüllen, andererseits möchte ich auch meine Neugier befriedigen und bei Böen schnell mal nachschauen können. Aktuell übertrage ich alle 6 Sekunden die Windgeschwindigkeit. Mein Anemometer gibt 20 Impulse pro Umdrehung. Daraus bestimme ich, über die 6 Sekunden, den Mittelwert der Impulslänge und somit die Windgeschwingikeit.
Es ist ein reines Hobbyprojekt, muss also keine speziellen Anforderungen erfüllen.
Wenn die Dauer zwischen zwei Impulsen einen Grenzwert unterschreitet,
könntest du doch Messwerte außerhalb der regelmäßigen Übertragungen
verschicken.
Ja.
Im Moment habe ich schon das Gegenteil integriert. Der Wert 0 m/s wird nur noch alle 3 Minuten übertragen. Sozusagen als Lebenszeichen, daß das Teil noch funktioniert. Das häufigere Senden bei hohen Windgeschwindigkeiten kam mir auch schon in den Sinn.
Der Hintergrund meiner Frage war, mal zu schauen wie das die "Profis" machen. Einfach aus dem Gedanken heraus, ob meine 6 Sekunden Taktung nicht eh schon viel zu häufig sendet.
(Sicher kommt da auch ein wenig der "Spieltrieb" am neuen Gerät zum Tragen. Am Anfang schaut man vielleicht öfter nach, als nach einem halben Jahr.)
Ja: schliesse das Ding über Kabel an, nicht Funk, dann musst du dir keine Gedanken um die Auswertung machen, das dem Wetter ausgesetzte Teil muss gar keine Elektronik enthalten die nach 2 Jahren wegen Kondenswasser und drastischen Temperaturwechseln sowieso kaputt ist und du ersparst der Umwelt viel Batteriemüll und dir selbst ständigen Batteriewechsel.
Theoretisch reicht die Datenerfassung in den Abständen in denen du sie speichern möchtest, z.B. täglich oder stündlich, Maximalböen kann man ja aggregieren. Aber wenn das Ding eine Aktion auslösen soll, z.B. Markise einfahren, dann muss es häufiger sein, oder bei Überschreitung der Grenzwerte. Deine 'Neugier' alle 6 Sekunden befriedigen zu wollen kann natürlich ein Grund sein, für den gibt es aber keine Festlegung. Der eine hat ADHS, der andere nicht.
20 Impulse sind eine Umdrehung. Schick eine message wenn 20 oder 100 oder 200 Impulse angekommen sind. Aus der Zeitdifferenz zur letzten message errechnet der empfangende Controller die Windgeschwindigkeit.
Aus der Zeitdifferenz zur letzten
message errechnet der empfangende Controller die Windgeschwindigkeit.
Unnötige zusätzliche Fehlerquelle. Wenn ein Datenpaket verloren geht führt das zu völlig falschen Werten.
Da im Sender sowieso Intelligenz steckt, kann er genausogut die mittlere Windgeschwindigkeit und die maximale Böengeschwindigkeit übermitteln, statt der Anzahl der Impulse.
Unnötige zusätzliche Fehlerquelle. Wenn ein Datenpaket verloren geht
führt das zu völlig falschen Werten.
Da im Sender sowieso Intelligenz steckt, kann er genausogut die mittlere
Windgeschwindigkeit und die maximale Böengeschwindigkeit übermitteln,
statt der Anzahl der Impulse.
Was auch das gesamte System robuster macht, da der Messteil komplett ausgetauscht werden könnte, ohne dass es den Empfänger tangieren muss. Der Empfänger benötigt keine Detailinfos des Messverfahrens.
Unnötige zusätzliche Fehlerquelle. Wenn ein Datenpaket verloren geht
führt das zu völlig falschen Werten.
Deshalb werden die Datenpakete besser durchnummeriert, so dass der Empfänger erkennen kann, wenn eins nicht angekommen ist. Dann wird lediglich das Mittelungsintevall länger aber vor völlig falschen Werten ist man sicher.
Einfach aus dem Gedanken heraus, ob meine 6 Sekunden Taktung
nicht eh schon viel zu häufig sendet.
Es kommt drauf an, ob du Einzelwerte der Geschwindigkeit überträgst oder schon am Sensor Dinge wie Mittelwerte/Streuung/Windspitzen auswertest und dann nur regelmäßig oder bei nennenswerten Änderungen diese Kennwerte zur Basisstation schickst. Bei Böen kannst du Spitzenwerte zusätzlich sofort übertragen, um ggf. auf kurze Reaktionszeiten zu kommen.
Meine Wetterstation sendet ungefähr alle 30-60 Sekunden. Dabei wird zum einen die durchschnittliche Windgeschwindigkeit übertragen, und zusätzlich noch ein Wert für Böen ('gust'). Vermutlich ist dass dann einfach der Maximalwert seit der letzten Messung.
Mein Windmesser ohne Kabel, nur mit Solarzellen und Backupakku, sendet alle 6 Sekungen die Windrichtung, die Windstärke und die höchste Böe. Weniger ist auch nicht recht sinnvoll. Datenübertragung per LoRa ist auch bei der Häufigkeit kein Problem.
Ich werde mich wohl in Richtung variable Sendefolge orientieren. Die Auswertung soll weiterhin am Anemometer stattfinden und Durchschnittswerte wie auch Spitzenwerte, wie oben erwähnt, versenden.
Zur Stromversorgung kann ich eine kleine Leitung verlegen. Wobei die Versorgung per Solarzelle einen gewissen Charme hat.
Aktuell wird das Ganze zum Testen mit einer LiPo-Zelle versorgt. In 24h werden daraus etwa 220mAh entnommen.
Meine Wetterstation sendet ungefähr alle 30-60 Sekunden. Dabei wird zum
einen die durchschnittliche Windgeschwindigkeit übertragen, und
zusätzlich noch ein Wert für Böen ('gust'). Vermutlich ist dass dann
einfach der Maximalwert seit der letzten Messung.
Für die 'Böe' gibt es es eine ausgefuchste Definition der WMO. Die hab ich auf die Schnelle nicht gefunden, aber mein chatkumpel kennt die auch.
Cheers
Detlef
Wie definiert WMO Böen
ChatGPT:
Die Weltorganisation für Meteorologie (WMO) definiert eine Böe als einen kurzfristigen, plötzlichen Anstieg der Windgeschwindigkeit, der sich von der mittleren Windgeschwindigkeit unterscheidet.
Definition einer Böe laut WMO:
Ein Windstoß oder eine Böe liegt vor, wenn die Windgeschwindigkeit innerhalb von 3 Sekunden einen deutlichen Spitzenwert erreicht und anschließend wieder abnimmt.
Eine Böe wird in der Regel registriert, wenn die Windgeschwindigkeit um mindestens 10 Knoten (≈18,5 km/h) über den mittleren Wind steigt.
Sie tritt typischerweise innerhalb eines kurzen Zeitraums auf (wenige Sekunden bis Minuten).
Bedeutung und Messung
Böen entstehen durch Turbulenzen, Konvektion, Gewitter oder orografische Einflüsse.
Sie werden mit Anemometern gemessen und häufig in METAR-Wetterberichten als "G" (Gust) gekennzeichnet, z. B. "27015G25KT" (Wind aus 270° mit 15 Knoten Mittelwind und Böen bis 25 Knoten).
Ein China-Anemometer mit ModBus-Ausgang (https://de.aliexpress.com/item/1005007142444730.html) liefert mir die Daten, die ich mit einem Atmega324P als Modbus-Slave so schnell wie möglich polle - müsste im SourceCode nachschauen, denke aber so alle 100ms...
Ich habe das Gleiche, allerdings mit dem NPN-Ausgang.
Nur aus Neugier, welche Infos gibt das Anemometer über den Modbus aus? Schon die Windgeschwindigkeit in m/s?
Danke, für das pdf!
Mein Anemometer gibt 20 Impulse pro Umdrehung.
Daraus bestimme ich, über die 6 Sekunden, den Mittelwert der Impulslänge
und somit die Windgeschwingikeit.
Woher weißt du, welcher Windgeschwindigkeit x Impulsen/s entsprechen? Zu dem Ding gibts doch sicher kein Datenblatt oder?
Au contraire. Wenn Du dem obigen Link zu Aliexpress folgst, findet sich dort eine Übersicht der wichtigsten Angaben. Das Gleiche liegt dann auch nochmal mit im Paket.
In meinem Fall: 1 Umdrehung/Sekunde = 1,75 m/s Windgeschwindigkeit.
Die Abtastung erfolgt intern mit einer Lichtschranke. Insgesamt war ich positiv überrascht von dem Teil.
Auch für den Luftdruck sollte ein Sensor vorhanden sein.
Wichtig ist das alle Deine Meßwerte dann in
einer Datenbank landen, zum Bleistift SQLLITE.
Dann kannst Du nämlich mit selbstgeschriebenem oder
gekauftem Proggy wettermäßig in die Vergangenheit
zurückschauen und mit elektronischen Schätzverfahren
ne Wettervorhersage machen.
Und Dein System kann dann der Landwirtschaft dienen, wie
etwaa das System eines 17 Jährigen, der milbentragene
Bienen beim "Betreten" ihres Stockes automatisch
aussortiiert und damit den Imkern nen
großen Dienst erweisen wird, wenn es dann vermarktet
werden kann.
Auch für den Luftdruck sollte ein Sensor vorhanden sein.
Wichtig ist das alle Deine Meßwerte dann in
einer Datenbank landen, zum Bleistift SQLLITE.
Hmhmhm... Sqlite (ja, ein "L")? Für Append-Only-Daten und Datenanalysen eher nicht so gut geeignet. Einerseits sind die klassischen Datenbanken wegen der ACID-Garantien nicht allzu schnell beim Schreiben einzelner Datensätze. Das Lesen von Spalten für Analyse und Visualisierung ist bei zeilenorientierten Speichermodellen eher schlecht. Erklärungen gibt es hier [1] und da [2].
Ich würde für solche Anwendungsfälle eher TimescaleDB [3] empfehlen, das zwar ein bisschen mehr Einarbeitung erfordert sowie natürlich eine Maschine, auf der man die Software betreiben kann, aber dafür die volle Leistungsfähigkeit der beliebten OpenSource-Datenbank PostgreSQL als Basis plus zusätzlich die Möglichkeiten der Erweiterung bietet.
