¶ Wetterstation
Wetterstationen sind mit verschiedenen Sensoren ausgestattet, um relevante meteorologische Daten aufzunehmen [1].
¶ Beschreibung
Wetterstationen bestehen aus einer Ansammlung von meteorologisch relevanten Messgeräten zur Erfassung verschiedener Größen. Mit diesen lassen sich zeitliche und räumliche Klimabeobachtungen durchführen. Stationen über 750 m über dem Meeresspiegel werden als Bergwetterstation bezeichnet [1].
Meteorologische Messstationen kommen in unterschiedlichen, an den Arbeitsbereich angepassten Ausführungen vor. Einige Beispiele: Es gibt agrarmeteorologische Stationen, Mikroklimatische oder Ausbreitungs- und Immissionsstationen. Die VDI 2006 definiert die unbedingt und wünschenswert zu erfassenden Größen [2]. Agrarwetterstationen müssen demnach Lufttemperatur und –feuchte, Windgeschwindigkeit und –richtung, Niederschlagsmenge und Globalstrahlung aufnehmen [2].
¶ Datenübertragung von Wetterstationen
Wetterstationen sind meistens digital, da eine Kabelverbindung häufig nicht realisiert werden kann. Zum einen können die Sensoren mit Datenloggern ausgestattet werden, die die Daten speichern. Über Funkmodule werden diese dann über mehrere hundert Meter an die nächste Station weitergeleitet. Als weitere Alternative, bietet sich die Übertragung per Infrarot-Sender-Empfänger-Systeme an [6]. Datenübertragung kann ebenfalls via Mobilfunk (GSM und GPRS) stattfinden. Der Vorteil besteht darin, dass die Daten an eine beliebige Station weitergeleitet werden, insofern Netzempfang besteht. Die Variante ist vielseitig einsetzbar und daher auch in Modems von Landmaschinen integriert [7]. Alternativ zu GSM & GPRS gibt es den Mobilfunkstandard UMTS, der höhere Bandbreiten erreicht um Datenvolumina zu übertragen, flächendeckend aber noch weiteren Ausbau benötigt [7].
Aktuell wird am 5G Standard gearbeitet, der in einigen Großstädten verfügbar ist. Große Datenmengen im Rahmen des eigenes Betriebs können über Bluetooth und WLAN (Wireless Local Area Network) übertragen werden. Für WLAN muss ein dazu fähiges Gerät über einen Zugriffspunkt eingerichtet sein. Die Daten können dann in lokale Netzwerke oder das Internet übertragen werden[7]. Eine sogenannte Hofbox soll zukünftig dazu dienen, betriebliche Basisdaten dezentral zu speichern [8].
Als weiter bekannte Alternative existiert LoRaWAN (Low Power Wide Area Network bzw. Niedrigenergieweitverkehrnetzwerk), spezialisiert "für drahtlose batteriebetriebene Systeme in einem regionalen, nationalen oder auch globalen Netzwerk" [9]. Es berücksichtigt dabei sichere bidirektionale Kommunikation, Verfügbarkeit und Mobilität von Dienstleistungen und Ende-zu-Ende Verschlüsselung. Das Netzwerk ist Sternenförmig angeordnet. Gateway´s verbinden dabei zwischen den Endgeräten und zentralen Netzwerkservern. Gateways und Endgeräte kommunizieren auf unterschiedliche Datenraten (0,3 kbps bis 50 kbps), anhängig von Dauer und Empfangsbereich [9].
¶ DWD-Messnetz
Meteorologische Beobachtungen werden beim Deutschen Wetterdienst (DWD) über ein Messnetz abgebildet. Der Datengewinnungsprozess besteht aus vier Teilen. Den Bodenbeobachtungen, den Atmosphärenbeobachtungen, der Überwachung der Radioaktivität und der Sensorik und Systeme. Die Daten sind Grundlage zur Weiterverarbeitung für alle weiteren Prozesse [3].
¶ Messtechnik des DWD
Die Voraussetzungen an Messtechnik entstehen vor allem durch die World Meteorological Organization (WMO) und der Internationalen Zivilluftfahrtorganisation (ICAO), aber auch durch nationale Kunden. Um den Ansprüchen zum internationalen Austausch an Wetterdaten gerecht zu werden, werden regelmäßig Messgeräte durch aktuellste, nachhaltige Systeme erneuert. In den Messnetzen werden nur im Labor- und Feldtests geprüfte Technik verwendet [4].
¶ Bodenmessnetz des DWD
Die Bodenmessnetze werden nach Vorgaben der WMO betrieben und umschließen alle Wetterwarten, Flugwetterwarten und Wetterstationen. Inbegriffen sind auch private und ehrenamtlich überwachte Stationen. Die aufgenommenen Parameter sind Luftdruck und – feuchte, Temperatur, Windgeschwindigkeit und –richtung, Niederschlag, Schneehöhe und Strahlungsgrößen. Sie werden zu festen Zeiten automatisch erfasst, geprüft, vorverarbeitet und an eine Zentrale gesendet. Das Datenformat hat die WMO festgelegt [5].
¶ Anwendungsbereich
¶ Quellen
- Das Lexikon zur Windtechnologie
- Angewandte Meteorologie - Mikrometeorologische Methoden: Thomas Foken
- Datengewinnung im Deutschen Wetterdienst: DWD
- Sensor- und Systemeinführung: DWD
- Bodenmessnetz: DWD
- Sensoren in Wissenschaft und Technik: Ekbert Hering & Gert Schönfelder
- Drahtlose Datenübertragung in betrieblichen Informationssystemen: Matthias Rothmund
- Digitalisieren oder weiche? Wo bleibt die Landwirtschaft?: Wolfgang Schneider
- Was ist LoRaWAN?
¶ Autoren*innen
Michael Wagner, Technische Zentralstelle Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Rheinhessen-Nahe-Hunsrück (TZ DLR-RNH)