Сеть обмена метеорологической информацией для населения (Co-WIN) — это совместный проект Гонконгской обсерватории (HKO), Гонконгского университета и Китайского университета Гонконга. Она предоставляет участвующим школам и общественным организациям онлайн-платформу для оказания технической поддержки при установке и управлении автоматическими метеостанциями (AWS), а также для предоставления общественности данных наблюдений, включая температуру, относительную влажность, осадки, направление и скорость ветра, а также параметры воздуха, атмосферное давление, солнечную радиацию и УФ-индекс. В процессе участия студенты приобретают навыки работы с приборами, метеорологических наблюдений и анализа данных. AWS Co-WIN проста, но универсальна. Давайте посмотрим, чем она отличается от стандартной реализации AWS в HKKO.
В системе Co-WIN AWS используются очень маленькие резистивные термометры и гигрометры, установленные внутри солнечного экрана. Экран выполняет ту же функцию, что и экран Стивенсона в стандартной системе AWS, защищая датчики температуры и влажности от прямого воздействия солнечного света и осадков, одновременно обеспечивая свободную циркуляцию воздуха.
В стандартной обсерватории AWS внутри защитного экрана Стивенсона установлены платиновые резистивные термометры для измерения температуры сухого и влажного термометра, что позволяет рассчитать относительную влажность. В некоторых моделях 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.
Как в системах Co-WIN AWS, так и в стандартных системах AWS для измерения количества осадков используются дождемеры с опрокидывающимся ведром. Дождемер Co-WIN с опрокидывающимся ведром располагается на верхней части защитного экрана от солнечного излучения. В стандартной системе AWS дождемер обычно устанавливается на открытом месте на земле.
По мере того, как капли дождя попадают в дождемер, они постепенно наполняют одно из двух ведер. Когда уровень воды достигает определенного уровня, ведро наклоняется на другую сторону под собственным весом, сливая воду. В этот момент другое ведро поднимается и начинает наполняться. Повторите процесс наполнения и переливания. Затем количество осадков можно рассчитать, посчитав, сколько раз ведро наклонилось.
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 10-метровой мачте, оснащенной громоотводом, 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 места установки датчики ветра Co-WIN обычно устанавливаются на мачтах высотой в несколько метров на крышах учебных зданий. Также поблизости 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 атмосферного давления.
Датчики солнечной и ультрафиолетовой радиации Co-WIN AWS установлены рядом с дождемером с опрокидывающимся ведром. К каждому датчику прикреплен индикатор уровня, обеспечивающий его горизонтальное положение. Таким образом, каждый датчик получает четкое полусферическое изображение неба для измерения глобального солнечного излучения и интенсивности ультрафиолетового излучения. С другой стороны, Гонконгская обсерватория использует более совершенные пиранометры и ультрафиолетовые радиометры. Они установлены на специально отведенной автоматической метеорологической станции (AWS), где имеется открытая площадка для наблюдения за солнечным излучением и интенсивностью ультрафиолетового излучения.
Независимо от того, используется ли беспроигрышная система автоматического измерения температуры (AWS) или стандартная система, существуют определенные требования к выбору места установки. Система AWS должна располагаться вдали от кондиционеров, бетонных полов, отражающих поверхностей и высоких стен. Она также должна быть расположена там, где воздух может свободно циркулировать. В противном случае измерения температуры могут быть искажены. Кроме того, дождемер не следует устанавливать в ветреных местах, чтобы предотвратить сдувание дождевой воды сильным ветром и попадание ее на дождемер. Анемометры и флюгеры следует устанавливать достаточно высоко, чтобы минимизировать препятствия со стороны окружающих сооружений.
Для выполнения вышеуказанных требований к выбору места для установки автоматической метеорологической станции (АМС) обсерватория прилагает все усилия для установки АМС на открытой местности, свободной от препятствий со стороны близлежащих зданий. Из-за экологических ограничений, связанных со зданием школы, членам Co-WIN обычно приходится устанавливать АМС на крыше здания школы.
Co-WIN AWS похожа на «облегченную версию AWS». Основываясь на прошлом опыте, Co-WIN AWS является «экономически эффективной, но высокопроизводительной» системой – она довольно хорошо отслеживает погодные условия по сравнению со стандартными AWS.
В последние годы обсерватория запустила сеть общедоступной информации нового поколения Co-WIN 2.0, которая использует микросенсоры для измерения ветра, температуры, относительной влажности и т. д. Датчик установлен в корпусе в форме фонарного столба. Некоторые компоненты, такие как солнечные экраны, изготавливаются с использованием 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, что студенты могут научиться создавать свои собственные «автоматические метеорологические станции» (АМС) и разрабатывать программное обеспечение. С этой целью обсерватория также организует мастер-классы для студентов. Гонконгская обсерватория разработала столбчатую АМС на основе Co-WIN 2.0 и ввела ее в эксплуатацию для локального мониторинга погоды в режиме реального времени.
Дата публикации: 14 сентября 2024 г.