0.Welche Vorteile haben die Schüler, bzw. die Schule von einer Wetterstation?
Das Wetter und seine Auswirkungen sind bedingt durch die komplexe technische Entwicklung der Gesellschaft nicht nur tagesaktuelle Themen, sondern sind auch im Unterricht relevant. Den Schülern wird durch die regionale Datengewinnung und durch die chronologische Aufzeichnung aller meteorologischen Parameter, ein tiefer Einblick, sowohl in das aktuelle Wettergeschehen ermöglicht, als auch im Rückblick eine Analyse der klimatischen Entwicklung vor Augen geführt.
1. Was ist eine HIM- Schulwetterstation?
Die HIM Schulwetterstationen sind in konventionellen und automatischen Varianten erhältlich.
1.1.Konventionelle Wetterstation
Eine konventionelle Variante einer Schulwetterstation bietet sich an, um den Schülern die physikalischen Grundlagen der
- Lufttemperatur,
- Luftfeuchte,
- Luftruck ,
- Strahlungs- und
- Niederschlagsmessung
im Fächerkanon Physik, Mathematik und Geographie nahe zu bringen.
Die konventionellen Wetterstationen sind in den folgenden Konfigurationen erhältlich.
1. Schulwetterstation eco
Wetterhütte mit abschließbarer Tür und integriertem Bimetallthermometer, Aneroidbarometer und Hygrometer. Durchmesser der Anzeiggeräte 70mm.
Als Parameter werden hierbei gemessen:
- Lufttemperatur
- Luftfeuchte
- Luftdruck
Ableitbare Größen sind:
- Berechnung der Feuchtemasse
- Prognose der Lufttemperatur an der Grundschichtgrenze
- Prognose des Luftdruckes an der Grundschichtgrenze
2. Schulwetterstation Basic
Wetterhütte mit abschließbarer Tür und integriertem Bimetallthermometer, Aneroidbarometer und Hygrometer. Durchmesser der Anzeigegeräte 100mm. Die Anzeigegeräte, bestehend aus Edelstahl, montiert auf einer Holzplatte
Als Parameter werden hierbei gemessen:
- Lufttemperatur
- Luftfeuchte
- Luftdruck
Ableitbare Größen sind:
- Berechnung der Feuchtemasse
- Prognose der Lufttemperatur an der Grundschichtgrenze
- Prognose des Luftdruckes an der Grundschichtgrenze
3. Schulwetterstation Regen
Wetterhütte mit abschließbarer Tür und integriertem Bimetallthermometer, Aneroidbarometer und Hygrometer. Durchmesser der Anzeigegeräte 100mm. Die Anzeigegeräte, bestehend aus Edelstahl. montiert auf einer Holzplatte und einem 100 cm2 Regenmesser.
Als Parameter werden hierbei gemessen:
- Lufttemperatur
- Luftfeuchte
- Luftdruck
- Niederschlagssumme
Ableitbare Grössen sind:
- · Berechnung der Feuchtemasse
- · Prognose der Lufttemperatur an der Grundschichtgrenze
- · Prognose des Luftdruckes an der Grundschichtgrenze
- · Prognose des Wasserhaushalts
4. Schulwetterstation Graffiti
Wetterhütte mit abschließbarer Tür und integriertem Bimetallthermometer, Aneroidbarometer und Hygrometer. Durchmesser der Anzeigegeräte 100mm. Die Anzeigegeräte, bestehend aus Edelstahl. montiert auf einer Holzplatte und einem 100 cm2 Regenmesser. Die Wetterhütte besitzt eine transparente, bruchsichere und graffiti- geschützte Tür. Das Messwerk der Anzeigegeräte kann auf Wunsch sichtbar bleiben.
Als Paramater werden hierbei gemessen:
- Lufttemperatur
- Luftfeuchte
- Luftdruck
- Niederschlagssumme
Ableitbare Größen sind:
- Berechnung der Feuchtemasse
- Prognose der Lufttemperatur an der Grundschichtgrenze
- Prognose des Luftdruckes an der Grundschichtgrenze
- Prognose des Wasserhaushalts
5. Schulwetterstation Windsack
Wetterhütte mit abschließbarer Tür und integriertem Bimetallthermometer, Aneroidbarometer und Hygrometer. Durchmesser der Anzeigegeräte 100mm. Die Anzeigegeräte, bestehend aus Edelstahl. montiert auf einer Holzplatte und einem 100 cm2 Regenmesser.
Zur Bestimmung der Windrichtung und Windgeschwindigkeit wird ein Windsack mit Korb angeboten. An dem Windsack lässt sich die Windstärke ablesen. Der angebotene Windsack entspricht den ICAO und FAA Normen. Es wird ein 24 monatige Garantie gewährt.
Als Paramater werden hierbei gemessen:
- Lufttemperatur
- Luftfeuchte
- Luftdruck
- Niederschlagssumme
- Windrichtung
- Windgeschwindigkeit
Ableitbare Größen sind:
- Berechnung der Feuchtemasse
- Prognose der Lufttemperatur an der Grundschichtgrenze
- Prognose des Luftdruckes an der Grundschichtgrenze
- Prognose des Wasserhaushalts
- Prognose der Windlast
- Berechnung des Rauhigkeitsparameters
- Nachweis der Eckmannspirale
6. Schulwetterstation Windfahne
Wetterhütte mit abschließbarer Tür und integriertem Bimetallthermometer, Aneroidbarometer und Hygrometer. Durchmesser der Anzeigegeräte 100mm. Die Anzeigegeräte, bestehend aus Edelstahl. montiert auf einer Holzplatte und einem 100 cm2 Regenmesser.
Zur Bestimmung der Windrichtung und Windgeschwindigkeit wird eine Windfahne nach Wild angeboten. An der Windfahne lässt sich die Windstärke ablesen. .
Als Parameter werden hierbei gemessen:
- Lufttemperatur
- Luftfeuchte
- Luftdruck
- Niederschlagssumme
- Windrichtung
- Windstärke nach Wild
Ableitbare Grössen sind:
- · Berechnung der Feuchtemasse
- · Prognose der Lufttemperatur an der Grundschichtgrenze
- · Prognose des Luftdruckes an der Grundschichtgrenze
- · Prognose des Wasserhaushalts
- · Prognose der Windlast
- · Berechnung des Rauhigkeitsparameters
- · Nachweis der Eckmannspirale
7. Schulwetterstation Medium THG
Die Wetterhütte ist mit einer abschließbaren Tür und Thermohygrograph sowie einem Polymeter ausgestattet. Ferner ist ein Regenmesser nach Hellmann im Lieferumfang enthalten. Auffangfläche 100 cm2 .
Zur Bestimmung der Windrichtung und Windgeschwindigkeit wird eine Windfahne nach Wild angeboten. An der Windfahne lässt sich die Windstärke ablesen.
Als Parameter werden hierbei gemessen:
- · Lufttemperatur registrierend und anzeigend
- · Luftfeuchte registrierend und anzeigend
- · Sättigungsdampfdruck
- · Taupunkt
- · Luftdruck
- · Niederschlagssumme
- · Windrichtung
- · Windstärke nach Wild
Ableitbare Größen sind:
- · Berechnung der Feuchtemasse
- · Prognose der Lufttemperatur an der Grundschichtgrenze
- · Prognose des Luftdruckes an der Grundschichtgrenze
- · Prognose des Wasserhaushalts
- · Prognose der Windlast
- · Prognose der Windlast
- · Berechnung des Rauhigkeitsparameters
- · Nachweis der Eckmannspirale
8. Schulwetterstation Medium Schnee
Die Wetterhütte ist mit einer abschließbaren Tür und Thermohygrograph sowie einem Polymeter ausgestattet. Ferner ist ein Regenmesser nach Hellmann im Lie-
ferumfang enthalten. Auffangfläche 100 cm2 .
Zur Bestimmung der Windrichtung und Windgeschwindigkeit wird eine Windfahne nach Wild angeboten. An der Windfahne lässt sich die Windstärke ablesen.
Zur Bestimmung des Niederschlages während der Winterperiode werden ein Schneebrett und ein Schneepegel geliefert.
Als Parameter werden hierbei gemessen:
- · Lufttemperatur registrierend und anzeigend
- · Luftfeuchte registrierend und anzeigend
- · Sättigungsdampfdruck
- · Taupunkt
- · Luftdruck
- · Niederschlagssumme
- · Schneehöhe
- · Windrichtung
- · Windstärke nach Wild
Ableitbare Größen sind:
- · Berechnung der Feuchtemasse
- · Prognose der Lufttemperatur an der Grundschichtgrenze
- · Prognose des Ludruckes an der Grundschichtgrenze
- · Prognose des Wasserhaushalts
- · Wassergehalt der Schneedecke
- · Schneelast
- · Prognose der Windlast
- · Berechnung des Rauhigkeitsparameters
- · Nachweis der Eckmannspirale
9. Schulwetterstation Stevenson
Die Wetterhütte ist mit einer abschließbaren Tür und einem
- Thermohygrograph,
- Extremthermometer,
- Psychrometer nach August sowie einem
- Polymeter ausgestattet.
Ferner ist ein Regenmesser nach Hellmann 200 cm2 im Lieferumfang enthalten. .
Zur Bestimmung der Windrichtung und Windgeschwindigkeit wird eine Windfahne nach Wild angeboten. An der Windfahne lässt sich die Windstärke ablesen.
Zur Bestimmung des Niederschlages während der Winterperiode werden ein Schneebrett und ein Schneepegel geliefert.
Als Parameter werden hierbei gemessen:
- · Lufttemperatur registrierend und anzeigend
- · Luftfeuchte registrirend und anzeigend
- · Sättigungsdampfdruck
- · Taupunkt
- · Luftdruck
- · Niederschlagssumme
- · Schneehöhe
- · Windrichtung
- · Windstärke nach Wild
Ableitbare Größen sind:
- · Berechnung der Feuchtemasse
- · Prognose der Lufttemperatur an der Grundschichtgrenze
- · Prognose des Luftdruckes an der Grundschichtgrenze
- · Prognose des Wasserhaushalts
- · Wassergehalt der Schneedecke
- · Schneelast
- · Prognose der Windlast
- · Berechnung des Rauhigkeitsparameters
- · Nachweis der Eckmannspirale
1.2. Automatische Schulwetterstation
Die Automatisierung der meteorologischen Messtechnik bietet die Möglichkeit, die moderne Messtechnik in den Unterricht zu integrieren.
Die Plattform Cloudplattform ist ein Service für alle Schüler, die ihr Bewusstsein für Wetter, Klima, Umwelt und Natur schärfen möchten. Als Konsumenten von morgen ist es für Kinder und Jugendliche sehr wichtig, mehr über das Funktionieren meteorologischer Abläufe und über die Faktoren, welche diese beeinflussen, zu lernen. Um ein positives Zukunftsszenario zu etablieren, ist ein Umdenken hinsichtlich Umwelt, Ernährung und Konsumverhalten unbedingt notwendig. In diesem Sinne sollen Schüler tiefschürfenden Fragen auf die Spur kommen.
Der Einsatz einer Kombination aus automatischer und konventioneller Wetterstation bringt den Schülern die methodischen Grundlagen Messtechnik nahe und verbindet auf sinnvolle Art und Weise die Methoden und Prinzipien modernen Datengewinnung und -Auswertung mit den Möglichkeiten der MSR-Technik (IOT).
1.3 HIM-Kompaktwetterstation
1.3.1 Schulwetterstation mit drahtloser Datenübertragung
Die Schulwetterstation mit drahtloser Datenübertragung besteht aus einem Datenlogger mit GSM oder GPSRS Modem und einem Kompaktsensor zur Bestimmung der ParameteWindrichtung
-
- WIndgeschwindigkeit
- Lufttemperatur
- Luftfeuchte
- Strahlung
Die Datenlogger sind mit einem GSM / GPRS-Modul ausgestattet und ermöglichen die Überwachung mehrerer physikalischer Größen in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen.
Das Gerät kann die Daten per E-Mail , SMS oder senden FTP und kann die Daten auf einen HTTP-Server hochladen. Sie können auch eine direkte GPRS-TCP / IP-Verbindung mit einem Remote-PC herstellen, der über eine Internetverbindung verfügt. Der Datenlogger verfügt über ein Display und ist IP67 geschützt. Er benötigt keine zusätzliches Gehäuse.Somit können die Daten auch in eine Mysql Datenbank geschrieben werden.
Der Kompaktsensor gestattet die Bestimmung der Windrichtung und Windgeschwindigkeit mit des Ultraschallverfahrens. Die Lufttemperatur wird mithilfe eines Widerstands Sensors ermittelt. Die Lufttemperatur wird mithilfe eines kapazitiven Sensors ermittelt. Die Globalstrahlung ermittelt der Kompaktsensor über eine Thermosäule. Der Kompaktsensor verfügt über analoge und serielle Ausgänge
2. Die Installation
Für die Aufstellung der Messstation benötigen Sie etwa freie Fläche, die nicht für jedermann zugänglich sein sollte und max. 100 Meter von einem permanenten Internetanschluss (z.B. in Schulgebäude, Direktion, Büro odgl.) entfernt sein sollte. Die Übertragung der Daten erfolgt automatisiert mittels Funk an eine Empfangsstation im Gebäude, von der Sie selbst die aktuellen Daten ablesen können und die gleichzeitig die Daten über einen Router (der an das Internet angeschlossen ist) an uns übermittelt.
Bei Installation sollten die Richtlinien der VDI 3786 Beachtung finden.
Für eine korrekte Messung der Parameter gibt es folgende Empfehlung und Richtlinine:
|
| Element | Aufstellhöhe | Hinweise |
| 1. | Lufttemperatur | Aufstellungshöhe 2m | Türöffnung nach Norden |
| 2. | Luftfeuchte | Aufstellungshöhe 2m | Türöffnung nach Norden |
| 3. | Luftdruck | Sollte erschütterungsfrei | ortunabhängig gemessen werden. |
| 4. | Windrichtung | Bei der Aufstellung des Windsackes und der Windfahne ist die Nordrichtung zu beachten |
|
| 5. | Windgeschwindigkeit | Zur Bestimmung der Windgeschwindigkeit ist die Installation zwischen 3m und 10 m erforderlich. |
|
| 6. | Niederschlag | Die umgebenden Hindernisse müssen mindestens das Doppelte ihrer Höhe entfernt siehe. auch WMO No.8 Ch.6 Aufstellhöhe 1m |
|
2.1 Energieversorgung
Die Messstationen sind mit Solarzellen ausgestattet und benötigen selbst keinen Stromanschluss. Fällt die Stromversorgung ausfällt, erfolgt der Neustart der Wetterstation und die Zeitsynchronisation des Systems über einen GPS- Empfänger.Der Datenlogger besitzt eine USV.