MET 102 Meteorolojik Gözlem ve Ölçüm Usulleri Ders Notları

Transkript

1 MET 102 Meteorolojik Gözlem ve Ölçüm Usulleri Ders Notları 6.) Otomatik Meteorolojik Gözlem İstasyonu Ölçüm sistemi Doç.Dr. İbrahim Sönmez Ondokuz Mayıs Üniversitesi Ballıca Kampüsü Havacılık ve Uzay Bilimleri Fakültesi Meteoroloji Mühendisliği Bölümü

2 OMGİ nedir? AWOS Automated Weather Observing Stations OMGİ Otomatik Meteorolojik Gözlem İstasyonları

3 OMGİ nedir? Otomatik meteoroloji gözlem istasyonları, meteorolojik değişkenleri (hava sıcaklığı, basınç, rüzgar hızı vb.) otomatik olarak; Ölçen: Elektronik sinyal;voltaj, Akım, Direnç, Titreşim vs. İşleyen: Meteorolojik Parametrelere çeviren, Saklayan, İleten ve Görüntüleyen sistemlerdir.

4 İstasyon Dağılımı

5 Ölçülen Parametreler Periyot 1 Dakika Parametre sck1dk nem1dk rzgyon1dk rzghiz1dk ygs1dk gunsur1dk gunsidgl1dk gunsiddr1dk gunsiddf1dk

6 Ölçülen Parametreler Periyot Parametre Parametre Anlık Sıcaklık 5 cm Toprak Sıcaklığı (anlık) Maksimum Sıcaklık 10 cm Toprak Sıcaklığı (anlık) Minimum Sıcaklık 20 cm Toprak Sıcaklığı (anlık) Toprak Üstü Min. Sıcaklığı (5 cm) 50 cm Toprak Sıcaklığı (anlık) Anlık İşba 100 cm Toprak Sıcaklığı (anlık) 10 Dakikalık Anlık Nem 20 cm Toprak Nemi (anlık) Anlık Buhar Basıncı Toplam Güneşlenme Süresi Anlık Basınç Toplam Global Güneşlenme Şiddeti Toplam Yağış Toplam Direk Güneşlenme Şiddeti Vektörel Rüzgar Yönü Toplam Difizyon Güneşlenme Şiddeti Ortalama Rüzgar Hızı 1 m deki Açık Siper Sıcaklığı (anlık) Maksimum Rüzgarın Yönü 2 m deki Açık Siper Sıcaklığı (anlık) Maksimum Rüzgar Hızı 1 m deki Açık Siper Nem (anlık) Maksimum Rüzgarın Saati 2 m deki Açık Siper Nem (anlık)

7 Hesaplanan Parametreler İşba Sıcaklığı Islak Hazne Sıcaklığı QFE, QNH Basınç Hesaplamaları Buharlaşma Buhar Basıncı Güneşlenme süresi Yayılan Radyasyon değeri (Diffuse) UV-A ve UV-B İndisi Pist Görüş Mesafesi (RVR) İstatistiksel Hesaplamalar

8 Temel Bileşenler Genel olarak otomatik Meteoroloji istasyonları şu kısımlardan oluşur: 1. Algılayıcılar-Ölçerler (Sensörler) 2. Veri toplama-işleme birimi (DataLogger) ve güç ünitesi 3. Haberleşme birimleri 4. Ana işlem birimi ve Verileri Görüntüleme birimleri

9 SENSÖRLER Temel Bileşenler DCU RS232 OTOMATİK İSTASYON GPRS Cihazı TCP / IP TCP / IP ADSL MODEM VSAT TCP / IP D M İ L A N DMİ AWOS BİLGİ TOPLAMA SUNUCUSU (ABTS) TCP / IP DMİ DMİ WEB SERVER BAKIM BİLGİSAYARI (EGS) MEVCUT DATABASE SERVER (EBİM) OTOMATİK İSTASYONLAR İÇİN İLETİŞİM SİSTEMİ ÖRNEK KONFİGRASYONU (ARŞİVLEME ÜNİTESİ BULUNMAYAN VE GPRS İLE HABERLEŞECEK OLAN İSTASYONLAR İÇİN)

10 Temel Bileşenler 1.Rüzgar Yön 2.Rüzgar Hız 3.Hava Sıcaklık ve Nem 4.Yağış 5.Kar Yükseklik 6.UV-B Ölçer 7.Güneşlenme Süresi 8.Global Radyasyon VAC Enerji Besleme Kutusu 10.Toprak Sıcaklıkları 11.DCU ve ilgili Üniteler 12.Yıldırım Yakalama Ucu

11 Alılayıcılar (Sensörler) Algılayıcılar, elektronik sistemlerin duyu organlarıdır. Meteorolojik değişkenler (hava sıcaklığı, basınç rüzgar hızı vb ) algılayıcılar vasıtasıyla elektronik sinyallere çevrilirler. Örnek: Sıcaklık ve Nem sensörü : Gerilim, direnç Rüzgar Hızı : Pulse Rüzgar Yönü : Direnç Yağış Ölçer : Pulse Basınç Ölçer : Frekans veya gerilim gibi elektriksel sinyal çıkışı verebilir.

12 Alılayıcılar (Sensörler) Rüzgar Hız ve Yön Ölçer Hava Sıcaklık ve Nem Ölçer Basınç Ölçer Yağış Ölçer Toprak sıcaklık ve Nem Ölçerler Küresel Güneş Radyasyonu Ölçer (Pyranometer) Direkt Güneş Radyasyonu Ölçer(Pyrheliometer) UV-A ve UV-B ölçer Kar Yükseklik Ölçer (snow dept sensor) Hali hazır Hava Ölçer (Present weather Sensor) Bulut Taban Yüksekliği Ölçer (Celiometer) Görüş Mesafesi Ölçer (Transmisyometer) Pist Sıcaklık Ölçer (Runway Temperature sensor)

13 OMGİ Konfigurasyonları

14 OMGİ İstasyonları Rüzgar Ölçer) Veri Toplama Ünitesi

15 OMGİ İstasyonları Hava Sıcaklık ve Nem Ölçer Güneşlenme süresi Ölçer Veri Toplama ve Güç Ünitesi Global Güneşlenme Ölçer Toprak Sıcaklık Ölçerler Enerji Besleme Kutusu

16 OMGİ İstasyonları Hava Sıcaklık ve Nem Ölçer Veri Toplama ve Güç Ünitesi Yağış Ölçer Enerji Besleme Kutusu Toprak Sıcaklık Ölçerler

17 Rüzgar Hız/Yön ölçer Yıldırım Yakalama çubuğu Rüzgar Hız Ölçer Rüzgar Yön Ölçer

18 Rüzgar Hız/Yön ölçer

19 Rüzgar Hız/Yön ölçer Rüzgar Yön Ölçer Rüzgar Hız Ölçer Markası RÜZGÂR YÖN SENSÖRÜ VAISALA Markası RÜZGÂR HIZ SENSÖRÜ VAISALA Sensör Kodu WAV151 Sensör Kodu WAA151 Çalışma Prensibi Optik Kod Diski Çalışma Prensibi Optoelektronik Ölçüm Aralığı º Hassasiyeti ± 1 º Doğruluk ±3º den iyi Ölçüm Aralığı Hassasiyeti Doğruluk m/s 0.1 m/s 0.17 m/s Çalışma Sıcak ºC Çalışma Sıcaklığı ºC Isıtıcı Gücü 20 V, 10W Isıtıcı Gücü 20 V, 10W

20 Rüzgar Hız/Yön ölçer ULTRASONİK RÜZGAR Markası VAISALA Sensör Kodu WS425 Çalışma Prensibi Ultrasonik Ölçüm Aralığı HIZ 0 65 m/sn Ölçüm Aralığı YÖN º Hassasiyeti HIZ 0.1 m/sn Hassasiyeti YÖN ± 1 º Doğruluk HIZ m/sn Doğruluk YÖN ±2º den iyi Çalışma Sıcak ºC Isıtıcı Gücü 36 V, 25W

21 Sıcaklık ve Nem ölçer Marka Model Aralık (Sıcaklık) Vaisala QMH C Aralık (RH) % Doğruluk (Sıcaklık) 0,3 C Doğruluk (RH) %2, % %3, %

22 Güneşlenme ölçer Global Radyasyon Ölçer UV-B Ölçer Güneşlenme Süresi Ölçer

23 Güneşlenme ölçer UV-B Ölçer Güneşlenme Süresi Ölçer Global Radyasyon Ölçer

24 Global Güneş Radyasyonu ölçer nm dalga boyundaki ışın şiddetini ölçmede kullanılır

25 Global Güneş Radyasyonu ölçer Özellik Açıklama/Değer Model EQ08-S Sensör Tipi Sıcaklık kompanzasyonlu termopil Tayf aralığı nm (%50 nokta) Duyarlık 17 V/W/m 2 Empedans (nominal) 40 Yanıt süresi (%95) 13 sn Doğrusal olmama < %0,5 ( W/m 2 ) Kalibrasyon hassaslığı %2 (fabrika belgesi, WRR ye izlenebilir) Kararlı olmama (yıllık) < %0,5 ISO-9060 Sınıfı İkincil Standart Kurutucu Turuncu silis jeli (toksik değil)

26 Güneşlenme süresi ölçer nm dalga boyu arasındaki ışın şiddetinde ölçüm yapar. Işın şiddeti 120 W/m² üzerinde ise güneşlenme var demektir.

27 Güneşlenme süresi ölçer Markası Modeli Çalışma Dalga Boyu Kip&Zonnen CSD nm Doğruluk >%90, aylık toplamda (DMÖ şartı ±%20) Güneşlenme müddeti çözünürlüğü İşletim sıcaklığı Kararlı olmama Yanıt süresi Uç 1 dakika (0 veya 1 Çıkış) C < %2/yıl < 1 ms 5 m; 8 çekirdekli

28 Yağış ölçer Kefeli Tip Yağış Ölçer (Tipping-Bucket) Isıtıcılı : Çift termostat ve çift ısıtıcılı Kefelerin her hareketi 0.2 mm. Yağış anlamına gelir.

29 Yağış ölçer

30 Yağış ölçer Markası Met-One Modeli RG367 Çalışma Prensibi Tipping-Bucket (Kefeli Tip) Doğruluk 0-30 mm/h %1, mm/h %5 Duyarlık 0,2 mm Kapasite Sınırsız Ağız açıklığı 200 cm 2 Isıtma Tipi Huni ve altlık için ayrı ısıtma düzeneği, iki termo anahtarla ayrı ayrı kontrol Isıtma gerilimi 24 VDC (RG367 Modeli)

31 Toprak sıcaklık ölçer

32 Toprak sıcaklık ölçer Markası Modeli Sensör Tipi Performans (hassaslık) Vaisala QMT103 Pt-100 tip RTD elemanı 0 C de +0,08 C den iyi, ¼ DIN 43760B ye uygun Duyarlık 0,385 / C (DIN 43760) Ölçüm aralığı C Boyutları 100 (B) 7.5 ( ) mm Malzemesi Paslanmaz çelik, AISI 316 Çevresel Özellikler bar aralığında su geçirmez Giriş koruması IP68 (konnektör)

33 Kar yüksekliği ölçer

34 Kar yüksekliği ölçer Özellik Model İşletme Aralığı Açıklama/Değer IRU9429S 0,15-5,00 m Kullanılabilir Çıkışlar 4-20mA, 4-20mA + (2) NPN, 0-2.5V*/0-5V* (*yazılım aracılığıyla seçilebilir) İşletim gerilimi Azami Doğrusal Özgül Güç Çalışma Prensibi Numune Hızı Çözünürlük Hassaslık VDC 2,5 W Ultrasonik mesafe ölçer Programlanabilir (1-22 Hz) 0,1 inç (2,5 mm) İşletim Sıcaklığı F ( C) Elektrik Bağlantısı Frekans saptanan aralığın +/- %0,25 i (sıcaklık eğimi olmaksızın) Domuz kuyruğu veya mikrokonnektör 50 khz

35 Hava Basıncı ölçer Markası Model Çalışma aralığı Doğruluk Kararlılık Basınç aralığı Sıcaklık aralığı Vaisala PMT16A hpa hpa aralığında 0,3 hpa yılda 0,1 hpa daha iyi hpa C (işletim)

36 Veri toplama ve Güç ünitesi Data Collection Unit=DCU ve Power Box) Sensörlerden gelen elektronik sinyaller veri toplama biriminde toplanır, Bu sinyaller meteorolojik parametrelere dönüştürülür, Gerekli bazı hesaplamalar yapılır, Sensör limit değerlerine göre kalite kontrolü yapılır, Belirli bir formatta veriler zamana bağlı olarak saklanır, Veriler merkezi işlem birimine veya istenilen bir yere iletilir, Yerinden veya uzaktan bakım imkanları sağlar

37 Veri toplama ve Güç ünitesi Rüzgar Ölçerler Veri Toplama Ünitesi Sensörler

38 Veri toplama ve Güç ünitesi Hava Sıcaklık ve Nem Ölçer Güneşlenme Ölçerler Veri Toplama ve Enerji Besleme Üniteleri Sensör Bağlantı Noktaları 220 VAC Enerji Kutusu

39 Veri toplama ve Güç ünitesi Veri Toplama Ünitesi (DCU) ve Enerji Besleme Üniteleri

40 Veri toplama ve Güç ünitesi Yağış Ölçer Isıtıcı Trafosu Veri Toplama Ünitesi Sensör Giriş Çoklayıcı Yağış Sensör Isıtıcı Sigortası

41 Veri iletişimi GPRS :Ofise sinyal hattı bulunmaz ADSL: Ofise sinyal hattı vardır. Wireless: Ofise sinyal hattı yoktur. Ofise bilgiler, Radio Modem ile gönderilir. Ofis ile merkez arasında ADSL modem ile haberleşme sağlanır. Sinyal Kablosu Sinyal Hattı Koruması GSM / GPRS Modem

42 Veri iletişimi Üç şekilde Haberleşme sağlanır: 1. DCU ile yerel istasyon arasında haberleşme Kablolu haberleşme (Line) Kablosuz Haberleşme(Wireless) Bilgileri yerinde Sağma 2. Yerel istasyon ile Genel Müdürlük merkezi arasında haberleşme ADSL Uydu (VSAT) 3. DCU ile Genel Müdürlük Merkezi arasında haberleşme GPRS

43 Kablosuz haberleşme Kablosuz Haberleşme (Wireless): Veri Toplama ünitesi ile ofis arasında mesafe 100 m. Üzerinde ise, iletişim radyo modem ile sağlanır. Antenlerin birbirini direk görmesi gerekir. (Kayseri ve Osmaniye)

44 Bilgileri yerinde sağma İletişimde problem yaşanması durumunda; Hafıza kartında saklanan veriler kart okuyucu ile başka bir ortama aktarılabilir. USB Kart okuyucu

45 Yerel-Merkez haberleşmesi 1-) ADSL modem haberleşmesi : Internet Ağı; TCP / IP protokü kullanılarak haberleşme internet üzerinden sağlanır.

46 Yerel-Merkez haberleşmesi 2-) Uydu haberleşmesi : VSAT uydu haberleşme sistemi özellikle havaalanlarında kullanılmaktadır. VSAT : A Very Small Aperture Terminal; iki yönlü yer istasyonu sistemidir. Turksat-1c uydu alt yapısını kullanır.

47 Yerel-Merkez haberleşmesi 3-) GSM haberleşmesi : GSM : Global System for Mobile Communication Cep telefonu haberleşmesidir. GSM ağı üzerinden data iletişimi GPRS olarak adlandırılır. GPRS: General Packet Radio Service

48 Yerel-Merkez haberleşmesi 3-) GSM haberleşmesi : Dış anten GSM/GPRS Modem GSM/GPRS Modem

49 Veri işlem ve görüntülenme Veri toplama biriminden gelen veriler üzerinde meteorolojik ve özel amaçlı işlemler yapılır: Bazı meteorolojik hesaplamalar;işba sıcaklığı,ıslak hazne sıcaklığı vb. Mesaj oluşturma;sinoptik, Metar, Speci, özel alarmlar vb. Kalite Kontrol işlemleri Veri arşivlemesi İstatistiksel hesaplamalar, Tablolar, Grafikler Veri görüntülemesi

50 Veri görüntülenme

51 Veri görüntülenme

52 Veri görüntülenme

53 Veri görüntülenme

54 Veri görüntülenme