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Erweiterung - Wetterstation Friedrichweiler


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Zwei neue Parameter für die Wetterstation Friedrichweiler

Bereits nach dem ersten Betriebsjahr war mir klar, dass noch zwei wichtige Wetterparameter fehlten. 
Reicht mir eine Wetterstation, ohne die Erfassung der Sonnenscheindauer und der Lufttemperatur 5cm über Grund? 

NEIN !

Erste Hürde: Finanzierung

Nun vermuten die meisten, dass die Finanzierung der Erweiterung das größte Problem sein könnte. 
Das war es aber nicht. 

Die Aufteilung durch Eigenfinanzierung, einer Großspende der GemeindeStrom Wadgassen GmbH 
und die Unterstützung durch die Dorfgemeinschaft von Friedrichweiler zu je einem Drittel ließen diese Herausforderung nicht zum Stolperstein werden. Nach dem zweiten Jahr stand die Finanzierung im Wesentlichen.

Mein Plan nach der Aufbringung der Mittel: 
Im Internet nach einem Sonnenscheindauer- und Bodenfrostsensor suchen, bestellen, montieren und verdrahten und schon sollten die neuen Messwerte problemlos über die vorhandene Infrastruktur abgerufen werden können.

Da hatte ich die Rechnung aber ohne den Wirt gemacht, denn hier begann der etwas holprige Weg, 
der erst zum 5-jährigen Bestehen der Wetterstation ein Happy End finden sollte.


Zweite Hürde: SDI-12-Protokoll

Meine Anfragen bei der Firma Lufft, bei der MeteoGroup als Messnetzbetreiber und bei metrilog als Dienstleister für die Messdatenerfassung und deren Beantwortung ließen mich so langsam zum Wetter-Technik-Experten werden.

Da meine Lufft-Wetterstation in dieser Form einmalig im Messnetz der MeteoGroup ist, konnte ich auf keine Erfahrungswerte für die Integration der beiden zusätzlichen Sensoren zurückgreifen.

Als Problem stellte sich das SDI-12 Protokoll heraus. Noch nie was davon gehört? Ich bis dato auch nicht.

Für eine direkte Integration in die vorhandene Kommunikations-Einheit wäre es am einfachsten gewesen, 
wenn die gewünschten Sensoren in einer SDI-12-Variante vorhanden gewesen wären.

Der CSD3 von Kipp&Zonen gilt als anerkannter Referenzsensor für die Sonnenscheindauermessung, 
ebenso der LTS 2000 von Theodor Friedrichs & Co. für die Bodenfrostmessung. Letzterer wird auch beim 
Deutschen Wetterdienst (DWD) für die Bodenfrostmessung verwendet..

Leider unterstützt weder der CSD3  noch der LTS 2000 nativ das SDI-12 Protokoll. 
Es werden nur analoge Ausgangssignale geliefert. 
Bezahlbare, entsprechende SDI-12-Sensoren anderer Hersteller sind auf dem Markt nicht zu finden.

Um diese Sensoren einzusetzen, musste also Hard- und Software entwickelt werden, um deren 
analoge Signale auf das SDI-12-Protokoll und seine Spezifikationen umzuwandeln.


Die Problemlösung

Zum Glück führten mich meine Internetrecherchen auch zur Firma UP – Umweltanalytische Produkte GmbH in Cottbus!

In einem ersten Schritt gelang es dem Unternehmen, den Bodenfrostsensor in Betrieb zu nehmen. 
Leider nur mit einem 10-Minuten-Messwert, der gerade zu diesem Abrufzeitpunkt gemessen wurde.

Um aber wirklich eine normgerechte Messung durchführen zu können, musste für den Bodenfrostsensor eine sekündliche Erfassung der Werte und deren Zwischenspeicherung sowie das Protokollieren des Höchst- und Tieftstwertes und die Mittelwertbildung realisiert werden.

Für den Sonnenscheindauersensor CSD3 von Kipp&Zonen stand ich vor ähnlichen Herausforderungen. 
Hier war vor allem die sekündliche Erfassung des Sonnenscheins (ja oder nein), nach den Vorgaben 
der WMO (Weltorganisation für Meteorologie) umzusetzen.

Das Ganze galt es dann für SDI-12 Protokoll aufzubereiten, damit die Daten in das System 
von metrilog/ der MeteoGroup einfließen konnten.

Wie die hard- und softwaremäßige Umsetzung erfolgte, beschreibt hier der 
Dipl.-Ing. (FH) Gerhard Kast, Geschäftsführer der UP Umweltanalytische Produkte GmbH:

„In der Tat war die Anforderung sowohl die Sonnenscheindauer zu kumulieren als auch die Temperatur entsprechend zeitaufgelöst zu erfassen und via SDI12-Signal in das System zu integrieren eine größere Herausforderung als am Anfang gedacht. Unterstützung bei der Entwicklung der Lösung habe ich mir beim FabLab Cottbus e.V. geholt. Hier traf ich auf Herrn Scholz, der Interesse an der Aufgabe gefunden und die wesentlichen Vorarbeiten durchgeführt hat. Herr Dr. Thomas von Oepen hat dabei die jeweiligen Entwicklungsschritte begleitet und die Ergebnisse geprüft. Das Ergebnis ist die „Sdurino“-Box, in der die anstehenden Signale von Sonnenscheindauer-Sensor, Globalstrahlungssensor und Bodentemperaturfühler auf Basis eines Arduino-Microcontrollers in ein SDI12-Signal gewandelt werden.“

Auch diese Entwicklung brauchte einige Monate Zeit, da der Teufel in vielen Details steckte. 

Am 17. Mai 2018 sollte es dann ernst werden. Da die Inbetriebnahme aus der Ferne nicht wie gewünscht funktionierte, 
reiste der Entwickler der sogenannten „Sdurino“-Box Sebastian Scholz nach Friedrichweiler, um mit ein paar neuen Lötungen und Verkabelungen sowie einer modifizierten Software den CSD3 und den Bodenfrostsensor dazu zu bewegen, ihre analogen Messdaten im digitalen SDI-12-Format preiszugeben.

Diese neue technische Möglichkeit ist eine weltexklusive Entwicklung, den Sonnenscheindauersensor CSD3 von Kipp&Zonen sowie den LTS 2000 von Theodor Friedrichs & Co. für die Bodenfrostmessung auch in einem technischen Umfeld zu integrieren, in dem das Protokoll SDI-12 erwartet wird. 

Ein unerwartet beschwerlicher Weg, bis zur „Wetter“-Endstation!

Es zeigt sich hier die Fachkompetenz meines Partners UP – Umweltanalytische Produkte GmbH aus Cottbus, solche exklusiven Herausforderungen zu meistern. Dafür ein großes Dankeschön! Herr Scholz hat im Anschluß an diese Entwicklung auch seine Bachelor-Arbeit bei der UP Umweltanalytische Produkte GmbH begonnen.

Ich bin stolz darauf, dass der Prototyp als Weltpremiere an der Wetterstation Friedrichweiler im Einsatz ist!
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