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温湿度センサーなどを使って気象データを収集するシステム

温湿度センサーなどを使って気象データを収集するシステム

独自の気象システムのメリット


気象庁などが中心となって、日本全国の気圧・気温・湿度・風向・風速などの気象観測が行われています。2008年からはアメダスと呼ばれる無人の気象システムを使って、より高度な観測データが提供されるようになりましたが、特定の狭い範囲の気象データを継続的に取得するには、独自の気象システムを使わなくてはなりません。従来は独自の気象システムを構築するには多額のコストなどが必要でしたが、1300カ所の場所でアメダスが運用されているように、比較的容易に気象システムを利用できる環境が整っています。
独自の気象システムを構築する場合は、気象庁のシステムのように数多くの気象データを計測しなくても、温湿度センサー・日射計・雨量計などの一部だけを選んで設置すれば良いので、コストなどを大幅に削減することが可能です。持ち運びと設置が簡単な気象システムが販売されていますので、特別なスキルも不要で気象システムを構築できます。
設置した気象システムが取得したデータは、システム内部にある記録計内のSDカードなどの記録媒体に保存しておいたり、通信装置を利用して送信させたりすることができるので、運用するのも容易です。
取得した気象データは、パソコンに取り込めば好きな形で使えますし、気象システムを通信回線経由で制御できるようにすれば、より信頼性のあるデータを収集できます。気象の変化によって大きな影響を受ける農業などを営んでいる場合は、独自の気象システムを構築して運用しましょう。

気象システムの仕組み


独自の気象システムは、容易に設置運用できますが、観測の仕組みなどを理解しておく必要があります。気象システムのことを理解しておけば、効率的なシステムが構築運用できて、無駄をなくすことができますし、故障や調子が悪くなった時でも、すぐに対応することが可能です。標準的な気象システムは、温湿度計・風向風速計・日射計・雨量計などから構成されますが、計測する必要のない機器については省くことができます。
温湿度計は温度センサーと湿度センサーの機能を組み合わせた温湿度センサーを使って、温度と湿度を計測する機器です。温度センサーには、2種類の異なる金属導体を使った熱電対や、温度が変化すると抵抗値が変わる電子部品を使ったサーミスタなどが用いられます。熱電対は広範囲の温度が計測できて応答が速いのですが、耐久性に優れているサーミスタが良く使われます。
湿度センサーには、ナイロン糸などの湿度変化を応用した伸縮式や電気式などがあり、気象システムで主に使われるのは電気式です。電気式は、さらに抵抗式と静電容量式に分類され、気象システムには静電容量式の湿度センサーがよく使われています。
代表的な風向風速計は、風杯型風向風速計・風車型風向風速計・超音波風向風速計などです。日射系は太陽から放射される単位面積当たりのエネルギー量を測定する機器で、熱を電気に変換する熱電素子が使われます。雨量計は機器内の雨水の量を測って、降水量を計測する機器です。これら計測器の構造や原理を理解しておけば、適切な気象システムを構築するのに役立ちます。

気象システムの構築の仕方や運用方法について


気象観測システムは、計測機器だけで構成されるのではなく、計測したデータを一時的に保存するデータロガーや電源なども必要です。データロガーや電源などは、たくさんの機器に利用されているために、種類も豊富で入手しやすくなっていますが、野外で使うことを考慮して耐久性や防水性などの必要な性能を満たした製品を使わなくてはなりません。ただ、電気的な仕様を満たした製品を使ってしまうと、正確な計測ができないだけではなく、システムが破損して事故を起こしてしまう可能性も出て来ます。気象システムは、過酷な環境下で使用する機器だということに注意して下さい。
そして、温湿度センサーを使った温湿度計・風向風速計・日射計などから構成される気象システムから取得したデータを、どのような方法で入手するかも検討しなくてはなりません。
気象データを計測する場所に設置したシステム内部に、データを蓄積することもできますし、通信機器を利用して遠隔地に送信することも可能です。気象システム内部にデータを蓄える方法は、通信システムを構築するコストが省けますが、リアルタイムでデータを収集できませんし、データを回収するために出掛けて行く必要があります。一方、通信回線を利用してデータを収集する方法は、データを回収に行く必要はありませんしすぐにデータを収集できますが、システムの構成が複雑になってコストも増加します。
どちらの方法でデータを回収するのかは、気象システムのために使える予算や、気象データの用途などを検討して、決めなくてはなりません。このように、気象データを計測するシステムは、使用する目的や設置する場所の条件などを検討して構築運用する必要があります。

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