Сеть метеорологической информации для сообществ (Co-WIN) – это совместный проект Гонконгской обсерватории (HKO), Гонконгского университета и Китайского университета Гонконга. Она предоставляет участвующим школам и общественным организациям онлайн-платформу для технической поддержки, помогая им устанавливать и управлять автоматическими метеостанциями (AWS) и предоставлять населению данные наблюдений, включая температуру, относительную влажность, осадки, направление и скорость ветра, а также атмосферное давление, солнечную радиацию и УФ-индекс. В ходе этого процесса участвующие учащиеся приобретают навыки работы с приборами, наблюдения за погодой и анализа данных. AWS Co-WIN – это простая, но универсальная система. Давайте рассмотрим, чем она отличается от стандартной реализации HKKO в AWS.
Co-WIN AWS использует очень маленькие резистивные термометры и гигрометры, установленные внутри солнечного экрана. Экран выполняет ту же функцию, что и экран Стивенсона в стандартном AWS, защищая датчики температуры и влажности от прямого воздействия солнечного света и осадков, обеспечивая при этом свободную циркуляцию воздуха.
В стандартной обсерватории AWS внутри экрана Стивенсона устанавливаются платиновые термометры сопротивления для измерения температуры по сухому и влажному термометрам, что позволяет рассчитывать относительную влажность. В некоторых обсерваториях для измерения относительной влажности используются емкостные датчики влажности. Согласно рекомендациям Всемирной метеорологической организации (ВМО), стандартные экраны Стивенсона следует устанавливать на высоте от 1,25 до 2 метров над землей. Система Co-WIN AWS обычно устанавливается на крыше школьного здания, обеспечивая лучшее освещение и вентиляцию, но на относительно большой высоте от земли.
В моделях Co-WIN AWS и Standard AWS для измерения количества осадков используются дождемеры с опрокидывающимся стаканом. Дождемер Co-WIN с опрокидывающимся стаканом располагается над защитным экраном от солнечного излучения. В стандартной модели AWS дождемер обычно устанавливается на открытом пространстве на земле.
По мере того, как капли дождя попадают в дождемер ведра, они постепенно наполняют одно из двух ведер. Когда уровень дождевой воды достигает определённого значения, ведро наклоняется в другую сторону под собственным весом, сливая дождевую воду. При этом другое ведро поднимается и начинает наполняться. Повторите наполнение и слив. Количество осадков можно рассчитать, подсчитав количество наклонов ведра.
Как Co-WIN AWS, так и Standard AWS используют чашечные анемометры и флюгеры для измерения скорости и направления ветра. Стандартный датчик ветра AWS устанавливается на мачте высотой 10 метров, оснащенной молниеотводом, и измеряет ветер на высоте 10 метров над землей в соответствии с рекомендациями ВМО. Вблизи места установки не должно быть высоких препятствий. С другой стороны, из-за ограничений по месту установки датчики ветра Co-WIN обычно устанавливаются на мачтах высотой в несколько метров на крыше учебных зданий. Рядом также могут находиться относительно высокие здания.
Барометр Co-WIN AWS является пьезорезистивным и встроен в консоль, тогда как стандартный AWS обычно использует отдельный прибор (например, емкостной барометр) для измерения давления воздуха.
Датчики солнечной и ультрафиолетовой радиации Co-WIN AWS установлены рядом с осадкомером с опрокидывающимся ковшом. К каждому датчику прикреплен индикатор уровня, обеспечивающий его горизонтальное положение. Таким образом, каждый датчик получает четкое полусферическое изображение неба для измерения глобальной солнечной радиации и интенсивности ультрафиолетового излучения. В то же время, Гонконгская обсерватория использует более совершенные пиранометры и ультрафиолетовые радиометры. Они установлены на специально выделенной AWS, где имеется открытая площадка для наблюдения за солнечной радиацией и интенсивностью ультрафиолетового излучения.
Независимо от того, используется ли беспроигрышный вариант AWS или стандартный AWS, существуют определённые требования к выбору места установки. AWS следует размещать вдали от кондиционеров, бетонных полов, отражающих поверхностей и высоких стен. Кроме того, он должен быть расположен в месте, где воздух может свободно циркулировать. В противном случае это может повлиять на точность измерения температуры. Кроме того, дождемер не следует устанавливать в ветреных местах, чтобы предотвратить попадание дождевой воды в дождемер под действием сильного ветра. Анемометры и флюгеры следует устанавливать достаточно высоко, чтобы минимизировать помехи от окружающих конструкций.
Чтобы соответствовать вышеуказанным требованиям к выбору места для AWS, обсерватория прилагает все усилия для установки AWS на открытой площадке, свободной от препятствий со стороны соседних зданий. В связи с экологическими ограничениями, накладываемыми школьным зданием, членам Co-WIN обычно приходится устанавливать AWS на крыше здания.
Co-WIN AWS похож на «Lite AWS». Исходя из прошлого опыта, Co-WIN AWS «экономичен, но мощен» — он фиксирует погодные условия гораздо лучше, чем стандартный AWS.
В последние годы обсерватория запустила сеть общественного информирования нового поколения Co-WIN 2.0, которая использует микродатчики для измерения ветра, температуры, относительной влажности и т. д. Датчик установлен в корпусе в форме фонарного столба. Некоторые компоненты, например, солнечные экраны, производятся с помощью технологии 3D-печати. Кроме того, Co-WIN 2.0 использует альтернативы с открытым исходным кодом как в микроконтроллерах, так и в программном обеспечении, что значительно снижает затраты на разработку программного и аппаратного обеспечения. Идея Co-WIN 2.0 заключается в том, чтобы студенты могли научиться создавать собственные «автоматизированные рабочие станции» (АРМ) и разрабатывать программное обеспечение. С этой целью обсерватория также организует мастер-классы для студентов. Гонконгская обсерватория разработала столбчатую АМС на основе АМС Co-WIN 2.0 и ввела её в эксплуатацию для локального мониторинга погоды в режиме реального времени.
Время публикации: 14 сентября 2024 г.