ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΣΧΟΛΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΤΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΤΗΣ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑΣ Ανάπτυξη & υλοποίηση συστήματος συλλογής & ελέγχου ποιότητας μετεωρολογικών δεδομένων Ειδική Ερευνητική Εργασία του Φοιτητή ΚΑΤΣΙΔΗΜΑ ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΟΥ (Α.Μ. 086 ΗΕΠ) Τριμελής Επιτροπή Παρακολούθησης Γεώργιος Αλεξίου, Καθηγητής Αθανάσιος Α. Αργυρίου, Αναπληρωτής Καθηγητής (Επιβλέπων) Ανδρέας Καζαντζίδης, Επίκουρος Καθηγητής ΠΑΤΡΑ, 2012

2 2

3 Περίληψη Στην εργασία αυτή περιγράφεται η ολοκληρωμένη ανάπτυξη και υλοποίηση συστήματος συλλογής και ελέγχου ποιότητας μετεωρολογικών δεδομένων που έχει τεθεί σε πλήρη λειτουργία από το καλοκαίρι του 2011 στο εργαστήριο Φυσικής της Ατμόσφαιρας του τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημίου Πατρών. Στο πρώτο κεφάλαιο περιγράφονται οι βασικές έννοιες των μετρούμενων φυσικών παραμέτρων. Οι μετρούμενες φυσικές παράμετροι είναι η θερμοκρασία, η σχετική υγρασία, η ταχύτητα ανέμου, η διεύθυνση ανέμου, η ατμοσφαιρική πίεση, το ύψος υετού, η ολική και η διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία. Στο δεύτερο κεφάλαιο περιγράφονται τα γενικά στοιχεία του σταθμού (θέση) καθώς και οι βασικές αρχές λειτουργίας των οργάνων. Τα όργανα που χρησιμοποιούνται είναι το θερμοϋγρόμετρο, ο ανεμοδείκτης, το ανεμόμετρο, το βροχόμετρο, το βαρόμετρο και τα πυρανόμετρα. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται ολοκληρωμένο το σύστημα συλλογής και μετρήσεων καθώς και τα χαρακτηριστικά των οργάνων και των συσκευών που έχουν εγκατασταθεί. Στο σύστημα συμπεριλαμβάνονται εκτός των οργάνων τα συστήματα συλλογής και καταγραφής (data loggers) καθώς και το σύστημα μεταφοράς (modem και καλωδιώσεις). Στο τέταρτο κεφάλαιο αναφέρεται ο προγραμματισμός των δύο τμημάτων του σταθμού. Στο πέμπτο κεφάλαιο περιγράφονται η διαχείριση μετεωρολογικών δεδομένων, ο έλεγχος ποιότητας και η ανάλυση των δεδομένων. 3

4 Abstract This paper describes the development and implementation of an integrated system of collection and quality control of meteorological data that has been fully operational since the summer of 2011 at the laboratory of Atmospheric Physics, Physics Department, University of Patras. The first chapter describes the basic concepts of the measured meteorological parameters. These are temperature, relative humidity, wind speed and direction, atmospheric pressure, amount of precipitation, total and diffuse radiation. The second chapter describes the general elements of the station (position) and the basic operating principles of the instruments used (humidity temperature probe, potentiometer windvane, anemometer, rain gauge, barometer and the pyranometer). The third chapter describes the integrated system for data collection and the characteristics of the instruments and devices that are installed. The system includes instruments for the data collection and recording (data loggers) and transfer (modem and wiring). The fourth chapter deals with the planning of the two parts of the station. The fifth chapter describes the meteorological data management, quality control and analysis. 4

5 Ευχαριστίες Θέλω να ευχαριστήσω τους κ.κ. Αλεξίου Γεώργιο (Καθηγητή) του τμήματος Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής, Αργυρίου Αθανάσιο (Αν.Καθηγητή) και Καζαντζίδη Ανδρέα (Επ. Καθηγητή) του Εργαστηρίου Φυσικής της Ατμόσφαιρας του Τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημίου Πατρών για την πολύτιμη συνεισφορά τους καθ όλη την διάρκεια της διπλωματικής εργασίας. Την εργασία αυτή την αφιερώνω στην σύζυγό μου Πένη και στις κόρες μου Γεωργία και Ευγενία για την στήριξή τους σε όλη την διάρκεια της προσπάθειάς μου. 5

6 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Περίληψη.3 Abstract. 4 Ευχαριστίες.. 5 Κεφάλαιο Βασικές έννοιες Θερμοκρασία Πίεση Άνεμος Υγρασία Ύψος υετού Ηλιακή ακτινοβολία.11 Κεφάλαιο 2 13 Γενικά στοιχεία Θέση σταθμού Μετρούμενες μετεωρολογικές παράμετροι Αρχές λειτουργίας οργάνων Ανεμοδείκτης Ανεμόμετρο Αισθητήρας υγρασίας και θερμοκρασίας Βροχόμετρο Αισθητήρας βαρομετρική πίεσης Αισθητήρας μέτρησης ηλιακής ακτινοβολίας 16 Κεφάλαιο 3 18 Μετρήσεις Συλλογή δεδομένων Διαδικασία μετρήσεων /συλλογής δεδομένων Σύστημα συλλογής και καταγραφής δεδομένων (data logger CR1000) Modem Cs-Srm Χαρακτηριστικά οργάνων W200P ποτενσιομετρικός ανεμοδείκτης Ανεμόμετρο A100R Switching Αισθητήρας υγρασίας και θερμοκρασίας Βροχόμετρο Αισθητήρας βαρομετρική πίεσης Πυρανόμετρο ολικής ακτινοβολίας 26 6

7 3.4.7 Πυρανόμετρο διάχυτης ακτινοβολίας Συνδεσμολογίες οργάνων 28 Κεφάλαιο 4 31 Προγραμματισμός τμημάτων Α και Β σταθμού Λογισμικό PC 200W Δημιουργώντας ένα πρόγραμμα CR Basic Πρόγραμμα μέτρησης /συλλογής δεδομένων 38 Α τμήμα..38 Β τμήμα 44 Κεφάλαιο 5 49 Διαχείριση μετεωρολογικών δεδομένων Τήρηση αρχείου δεδομένων.49 Α τμήμα..49 Β τμήμα Έλεγχος ποιότητας δεδομένων Ανάλυση δεδομένων 55 Α τμήμα σταθμού 55 Β τμήμα σταθμού 60 Συμπεράσματα 61 Βιβλιογραφία-πηγές 62 7

8 Κεφάλαιο 1. Βασικές έννοιες 1.1 Θερμοκρασία Η θερμοκρασία είναι η βασική παράμετρος που χαρακτηρίζει την ατμόσφαιρα. Η θερμοκρασία καθορίζει το κλίμα, τη βλάστηση, τη ζωή σε ένα τόπο. Οι συστηματικές μετρήσεις της θερμοκρασίας άρχισαν στα τέλη του 19 ου αιώνα με τη χρήση υδραργυρικών θερμομέτρων, μέσω παρατηρητών οι οποίοι κατέγραφαν τις ενδείξεις τους σε συγκεκριμένες ώρες της ημέρας. Από τα μέσα της δεκαετίας του 80 τα υδραργυρικά θερμόμετρα αντικαταστάθηκαν με ηλεκτρονικά (κυρίως αντιστάτες πλατίνας ή θερμοζεύγη) και η καταγραφή των ενδείξεών τους γίνεται αυτομάτως με ηλεκτρονικά συστήματα συλλογής δεδομένων. 1.2 Πίεση Η ατμοσφαιρική πίεση οφείλεται στο βάρος των αερίων που συνθέτουν την ατμόσφαιρα. Τα όργανα μέτρησης της ατμοσφαιρικής πίεσης ονομάζονται βαρόμετρα. Παλαιότερα, η μονάδα μέτρησης της πίεσης ήταν τα χιλιοστόμετρα στήλης υδραργύρου (η πίεση στη μέση στάθμη της θάλασσας είναι περίπου 760 mm Hg). Στην μετεωρολογία χρησιμοποιείτο επίσης η μονάδα mb (1000 mb = 750 mm Hg). Σήμερα, μετά την ευρεία αποδοχή του συστήματος μονάδων S.I. στη μετεωρολογία η πίεση μετράται σε hectopascal (1 hpa = 100 Pa = 1 mb). H ατμοσφαιρική πίεση είναι αντιστρόφως ανάλογη του ύψους. Ως εκ τούτου, για να μπορούν να συγκριθούν τιμές της ατμοσφαιρικής πίεσης μετρημένες σε σταθμούς διαφορετικού ύψους, η τιμή της σε κάθε σταθμό ανάγεται στην αντίστοιχη τιμή στη μέση στάθμη της θάλασσας (ΜΣΘ). Η αναγωγή αυτή σήμερα γίνεται κατά τη στιγμή της συλλογής μέσω κατάλληλου προγραμματισμού του συστήματος συλλογής/αποθήκευσης δεδομένων. 1.3 Άνεμος Ο άνεμος είναι η οριζόντια μετακίνηση του αέρα και προκαλείται από τη διαφορά της ατμοσφαιρικής πίεσης μεταξύ των διαφόρων περιοχών του πλανήτη. Δύο είναι τα κύρια χαρακτηριστικά του ανέμου, η διεύθυνση και η ταχύτητα. Ως διεύθυνση, ο άνεμος ονοματίζεται από το σημείο ορίζοντα από το οποίο προέρχεται. Αν ο άνεμος πνέει από τις 0, τότε είναι βόρειος, από τις 90 Ανατολικός, κ.ο.κ Η ταχύτητα του ανέμου μετράται στις διάφορες μονάδες ταχύτητας που υπάρχουν ανά τον κόσμο. Οι ερευνητικοί μετεωρολογικοί αυτόματοι σταθμοί την Ευρώπη χρησιμοποιούν κυρίως τη μονάδα m.s -1 8

9 1.4 Υγρασία Ο ατμοσφαιρικός αέρας περιέχει και υδρατμούς. Η περιεκτικότητα του αέρα σε υδρατμούς είναι συνάρτηση του χώρου και του χρόνου. Η μέγιστη περιεκτικότητα του ατμοσφαιρικού αέρα σε υδρατμούς είναι συνάρτηση της πίεσης και της θερμοκρασίας του και καθορίζεται από το γνωστό νόμο Clausius Clapeyron της θερμοδυναμικής. Ο νόμος Clausius Clapeyron δίνει τη μερική πίεση (τάση) των υδρατμών που περιέχονται σε δείγμα ατμοσφαιρικού αέρα πίεσης P και θερμοκρασίας T. e w T 273,16 = 6,1078exp 17, T 35,86 όπου T (K) η απόλυτη θερμοκρασία του αέρα και e w (hpa) η τάση των υδρατμών. Η θερμοκρασία στην οποία ένα δείγμα αέρα περιέχει τη μέγιστη δυνατή ποσότητα υδρατμών ονομάζεται θερμοκρασία δρόσου (Τ s ). Η τάση των υδρατμών που αντιστοιχεί στη θερμοκρασία δρόσου ονομάζεται τάση των κεκορεσμένων υδρατμών (e ws ). Υπολογίζεται θέτοντας στην προηγούμενη εξίσωση τη θερμοκρασία ίση με T s. Από το νόμο αυτό προκύπτει ότι η συγκέντρωση των υδρατμών σε δείγμα αέρα είναι ανάλογη της θερμοκρασίας. Άρα όσο ψυχρότερος είναι ο αέρας, τόσο λιγότερη μάζα υδρατμών μπορεί να συγκρατήσει. Όταν δείγμα αέρα περιέχει τη μέγιστη δυνατή ποσότητα υδρατμών τότε ονομάζεται κορεσμένο. Η περιεκτικότητα της ατμόσφαιρας σε υδρατμούς μπορεί να εκφραστεί και να μετρηθεί μέσω διαφόρων μεγεθών. Στους μετεωρολογικούς σταθμούς, παλαιότερα αλλά και σήμερα, μετράται η σχετική υγρασία. Η σχετική υγρασία δείγματος αέρα ορίζεται ως ο επί τοις εκατό λόγος της τάσης των υδρατμών του δείγματος προς την τάση των κεκορεσμένων υδρατμών του δείγματος στην ίδια θερμοκρασία: e φ = e w ws 100% Η φυσική σημασία της σχετικής υγρασίας είναι ότι δείχνει το πόσο απέχει το δείγμα αέρα από την κατάσταση κορεσμού. Σχετική υγρασία 100% σημαίνει ότι το δείγμα είναι κορεσμένο Η σχετική υγρασία στους αυτόματους σταθμούς μετράται με ηλεκτρονικά υγρόμετρα. Η αρχή λειτουργίας τους στηρίζεται στη μεταβολή της χωρητικότητας συναρτήσει της υγρασίας πυκνωτή του οποίου το διηλεκτρικό είναι υγροσκοπικό. 9

10 1.5 Ύψος υετού Ύψος υετού είναι η ποσότητα σε ύψος mm της βροχής που πέφτει σε μία περιοχή. Μέσα ετήσια ύψη βροχής σε mm για διάφορες περιοχές της χώρας και για τη χρονική περίοδο των ετών , (πηγή: EUROSTAT). 1.6 Ηλιακή ακτινοβολία Η ολική ηλιακή ακτινοβολία που προσπίπτει πάνω σε μια οριζόντια ή κεκλιμένη επιφάνεια, έχει δυο συνιστώσες: την άμεση και την διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία. Άμεση ηλιακή ακτινοβολία είναι αυτή η οποία φτάνει απ' ευθείας από τον ηλιακό δίσκο στην επιφάνεια του εδάφους χωρίς να έχει υποστεί σκέδαση (αλλαγή κατεύθυνσης) κατά τη διαδρομή της μέσα στην ατμόσφαιρα. Εξαρτάται από την απόσταση Ήλιου-Γης, την ηλιακή απόκλιση (δ), το ηλιακό ύψος (α), το γεωγραφικό πλάτος του τόπου (φ), το υψόμετρο του τόπου (h), την κλίση της επιφάνειας επί της οποίας προσπίπτει (β), καθώς και από την απορρόφηση που υφίσταται μέσα στην ατμόσφαιρα. 10

11 Διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία είναι το ποσό της ακτινοβολίας που φθάνει στην επιφάνεια του εδάφους μετά την ανάκλαση ή σκέδαση μέσα στην ατμόσφαιρα, αλλά και μετά από ανάκλαση πάνω στην επιφάνεια της Γης. Η διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία εξαρτάται από το ηλιακό ύψος (α),το υψόμετρο του τόπου, τη λευκαύγεια του εδάφους, το ποσό και το είδος των νεφών, καθώς και από την παρουσία διαφόρων σκεδαστών (αερολυμάτων, υδροσταγόνων κ.α.) που υπάρχουν στην ατμόσφαιρα. Η μέση ετήσια πυκνότητα ισχύος της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει σε μία μοναδιαία επιφάνεια κάθετη στις ακτίνες του ήλιου στο όριο της ατμόσφαιρας της γης έχει μέση τιμή 1367 W / m 2 και ορίζεται ως ηλιακή σταθερά. Όσο μεγαλύτερη είναι η απόσταση που διανύει η ηλιακή ακτινοβολία μέσα στην ατμόσφαιρα, τόσο μικρότερο είναι το ποσό της ηλιακής ακτινοβολίας που προσπίπτει στην επιφάνεια της Γης. Για τον λόγο αυτό η ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας είναι πολύ μεγαλύτερη κατά την θερινή περίοδο σε σχέση με τη χειμερινή. Τέλος, όσο πιο κάθετα προσπίπτει η ηλιακή ακτινοβολία πάνω σε μια επιφάνεια στην Γη τόσο μεγαλύτερη είναι η έντασή της. Η Ελλάδα παρουσιάζει ένα ιδιαίτερα υψηλό ηλιακό δυναμικό, περίπου 1,400-1,800 (kwh/(m 2.yr)) ετησίως σε οριζόντιο επίπεδο, ανάλογα το γεωγραφικό πλάτος και το ανάγλυφο της περιοχής. Υπό ανέφελο ουρανό, η ηλιακή ακτινοβολία είναι μια μορφή ενέργειας με σχεδόν σταθερή και προβλέψιμη ένταση (W/m 2 ) στην διάρκεια του χρόνου και της ημέρας. Η ηλιακή ακτινοβολία παρουσιάζει την μέγιστη ένταση της κατά την διάρκεια του μεσημεριού (μέγιστο ηλιακό ύψος), τόσο κατά τη θερινή όσο και κατά τη χειμερινή περίοδο. Για τον υπολογισμό της προσπίπτουσας ηλιακής ακτινοβολίας σε οποιαδήποτε κεκλιμένη ή/και περιστρεφόμενη επιφάνεια, είναι απαραίτητη η γνώση της ηλιακής ακτινοβολίας σε οριζόντιο επίπεδο. Η διακύμανση της ηλιακής ακτινοβολίας κατά τη διάρκεια μιας τυπικής ημέρας του μήνα μπορεί να υπολογιστεί από τα αντίστοιχα εμπειρικά μοντέλα υπολογισμών των Collares, Pereira & Rab, αλλά και το ισοτροπικό μοντέλο. Τα μοντέλα αυτά υπολογίζουν της ωριαίες τιμές της ολικής, άμεσης και διάχυτης ηλιακής ακτινοβολίας σε οριζόντιο και σε κεκλιμένο επίπεδο. Η ολική ωριαία ηλιακή ακτινοβολία Ι T (kwh/(m 2.hr)) στο οριζόντιο επίπεδο υπολογίζεται από την ακόλουθη εξίσωση όταν είναι γνωστή η μέση ημερήσια ηλιακή ακτινοβολία στο οριζόντιο επίπεδο Η T (kwh/(m 2.day)). όπου, ω είναι η ωριαία γωνία για δεδομένη ώρα της ημέρας: ω = (H.X 12).15 o a και b γεωμετρικοί παράμετροι που υπολογίζονται βάσει της ωριαίας γωνίας δύσης στην υπό μελέτη περιοχή:. a = sin(ωss 60) b = sin(ωss 60) Αντίστοιχα, η μέση διάχυτη ωριαία ηλιακή ακτινοβολία Ι d (kwh/m 2.hour) που προσπίπτει σε οριζόντιο επίπεδο υπολογίζεται από την ακόλουθη εξίσωση των Liu & Jordan όταν είναι γνωστή η μέση ημερήσια διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία στο οριζόντιο επίπεδο Η d (kwh/(m 2.day)). Η ηλιακή τροχιά καθορίζεται από το ηλιακό ύψος (α) και το ηλιακό αζιμούθιο (γ s ), παραμέτρους όμοιες για περιοχές ίδιου γεωγραφικού πλάτους. Το ηλιακό ύψος και αζιμούθιο, είναι χρήσιμες παράμετροι για τον υπολογισμό βιοκλιματικών διατάξεων, όπως τα παθητικά ηλιακά συστήματα ή για τον σχεδιασμό συστημάτων σκιασμού και άλλα. Το ηλιακό ύψος α υπολογίζεται από την ακόλουθη σχέση: 11

12 Αντίστοιχα το ηλιακό αζιμούθιο γ s υπολογίζεται από την σχέση: Όπου 12

13 Κεφάλαιο 2. Γενικά στοιχεία 2.1 Θέση σταθμού Η γεωγραφική θέση του μετεωρολογικού σταθμού του Εργαστηρίου Φυσικής της Ατμόσφαιρας του Τμήματος Φυσικής του Πανεπιστημίου Πατρών είναι 38 ο 17 30,89 Β, 21 ο 47 17,35 Α σε υψόμετρο 49 m από τη ΜΣΘ. Περιλαμβάνει δύο τμήματα με ανεξάρτητα συστήματα καταγραφής. Το Α τμήμα βρίσκεται περίπου 30 m βόρεια του κτιρίου που στεγάζει την βιβλιοθήκη του τμήματος Φυσικής. Οι αισθητήρες θερμοκρασίας καθώς και ταχύτητας και διεύθυνσης ανέμου είναι τοποθετημένοι σε ανακλινόμενο ιστό ύψους 10 m. Το σύστημα καταγραφής με τον αισθητήρα πίεσης είναι τοποθετημένοι σε ύψος 1 m ενώ το βροχόμετρο σε ύψος 2 m. Το Β τμήμα περιλαμβάνει τους αισθητήρες μέτρησης της ολικής και της διάχυτης ηλιακής ακτινοβολίας στο οριζόντιο επίπεδο. Είναι τοποθετημένο στο δώμα του Κτιρίου Β του Τμήματος Φυσικής και συνδέεται με ανεξάρτητο σύστημα καταγραφής, τοποθετημένο στο εσωτερικό του Εργαστηρίου. Τοπογραφικό διάγραμμα του περιβάλλοντος χώρου και των γειτονικών κτιρίων παρουσιάζεται στο επόμενο σχήμα Πανεπιστημιούπολη Πατρών-θέση μετεωρολογικού σταθμού 13

14 2.2 Μετρούμενες μετεωρολογικές παράμετροι Οι μετεωρολογικές παράμετροι οι οποίες μετρώνται είναι : Α Τμήμα Ιστός οργάνων σταθμού. Θερμοκρασία αέρα. Σχετική υγρασία αέρα. Ύψος υετού. Ταχύτητα ανέμου στα 10m. Διεύθυνση ανέμου στα 10m. Ατμοσφαιρική πίεση Β Τμήμα Ολική ακτινοβολία. Διάχυτη ακτινοβολία. 14

15 2.3 Αρχές λειτουργίας οργάνων Ανεμοδείκτης. Ο ανεμοδείκτης είναι το όργανο που μετρά την κατεύθυνση του ανέμου. Ως αναφορά ορίζεται ότι βόρειος άνεμος είναι αυτός που κατευθύνεται από τον βορά προς το νότο. Ο ανεμοδείκτης ενσωματώνει ένα ποτενσιόμετρο 358 με αμελητέα ροπή. Το κενό των 2 υπάρχει για να εξασφαλιστεί η ομαλή λειτουργία και μεγάλη διάρκεια ζωής. Στα δύο σταθερά άκρα τροφοδοτούμε με συνεχή τάση και παίρνουμε έξοδο μεταξύ του κινητού άκρου και του ενός σταθερού. Για να μην πάρουμε τυχαίες τιμές όταν η ακίδα του κινητού μέρους βρεθεί στο κενό των 2-3 ο τοποθετούμε παράλληλα στην έξοδο του οργάνου αντίσταση αρκετά υψηλής τιμής (π.χ. 100ΚΩ). Η θέση της ακίδας μας δίνει και την αντίστοιχη τάση άρα και την κατεύθυνση (π.χ. για μηδενική τάση σημαίνει ακριβώς βόρειος άνεμος ενώ για τάση ίση με την μισή από την τροφοδοσία σημαίνει νότιος άνεμος). Η έξοδος του οργάνου πρέπει να συνδεθεί σε αναλογική είσοδο καταγραφικού Ανεμόμετρο Το ανεμόμετρο είναι ένα όργανο ακριβείας που εύκολα συνδέεται και δίνει ακριβείς μετρήσεις της στιγμιαίας και της μέσης ταχύτητας του ανέμου. Ένα σετ τριών κυπέλων σε οριζόντιο επίπεδο και σε γωνία μεταξύ τους προκαλούν περιστροφή στο ρότορα. Όσο μεγαλύτερη η ταχύτητα του ανέμου τόσο γρηγορότερη η περιστροφή. Ένας στρεφόμενος μαγνήτης και το στροφείο του άξονα (μαγνητικός ρότορας) παράγουν διαφορετικό πεδίο, το οποίο προκαλεί μια διακοπή σε υδραργυρικό διακόπτη μια φορά ανά περιστροφή του ρότορα. Έτσι η έξοδος παράγει έναν παλμό ανά περιστροφή. Η έξοδος του οργάνου συνδέεται σε είσοδο μέτρησης παλμών καταγραφικού και μετατρέπονται σε ταχύτητα ανέμου Αισθητήρας υγρασίας και θερμοκρασίας. Το θερμοϋγρόμετρο είναι όργανο που εμπεριέχει δύο αισθητήρες και μετρά θερμοκρασία και σχετική υγρασία. Ο αισθητήρας θερμοκρασίας είναι ένα pt 100 (γραμμική αντίσταση πλατίνας ) όπου η τιμή της αντίστασης είναι ανάλογη της θερμοκρασίας με βάση την ακόλουθη σχέση: 15

16 Ο αισθητήρας σχετικής υγρασίας αποτελείται από μια υγροσκοπική χωρητικότητα όπου η τιμή της αλλάζει ανάλογα με την υγρασία. Επειδή η σχετική υγρασία έχει σχέση και με την θερμοκρασία στους περισσότερους αισθητήρες υπάρχει και αντιστάθμιση.και οι δύο αισθητήρες τροφοδοτούνται με συγκεκριμένη συνεχή τάση και δίνουν αναλογικές εξόδους όπου μπορεί να οδηγηθούν σε αναλογικές εισόδους συστημάτων καταγραφής Βροχόμετρο Το βροχόμετρο είναι όργανο που μετρά το ύψος βροχής που πέφτει στην περιοχή που είναι εγκατεστημένο σε συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Σχεδιάζεται με αεροδυναμικό σχήμα για να ελαχιστοποιείται η επίδραση του ανέμου. Το ύψος βροχής μετράται με την μέθοδο ανατροπής κάδου. Το νερό της βροχής συλλέγεται από ένα χωνί και το οδηγεί σε έναν από τους δύο κάδους που βρίσκονται στα δύο άκρα ενός βραχίονα που ισορροπεί. Οι άκρες του βραχίονα ισορροπούν και όταν γεμίσει ο πρώτος κάδος αλλάζει θέσει επιτρέποντας το άδειασμα αυτού του κάδου και δίνοντας τη θέση του στον δεύτερο κάδο κάτω από τη χοάνη. Η διαδικασία ανατροπής επαναλαμβάνεται επ' αόριστον, εφόσον η βροχή συνεχίζει να πέφτει, με κάθε άκρο αντίστοιχα να μετρά μια συγκεκριμένη ποσότητα της βροχής. Σε κάθε άκρη του βραχίονα υπάρχει μια μαγνητική επαφή και κάθε φορά που ανατρέπεται ένας κάδος δίνει έναν παλμό. Η έξοδος του οργάνου συνδέεται σε είσοδο μέτρησης παλμών σε καταγραφικό σύστημα Αισθητήρας βαρομετρική πίεσης Ο αισθητήρας αποτελείται από δύο στοιχεία, το ένα ενεργεί ως ευαίσθητο στην πίεση διάφραγμα και το άλλο λειτουργεί ως αντηχείο. Διακυμάνσεις της πίεσης εκτρέπουν το ευαίσθητο διάφραγμα για την αλλαγή της συχνότητας συντονισμού του αισθητήρα. Η συχνότητα συντονισμού μετράται, διορθωμένη από τις επιδράσεις της θερμοκρασίας και της μη-γραμμικότητας και στη συνέχεια εξάγεται ως σήμα συχνότητας. Ο αισθητήρας βαρομετρικής πίεσης χρησιμοποιεί την τεχνολογία αντηχείου πυριτίου. Η έξοδος του αισθητήρα δίνει μια μεταβλητή συχνότητα η οποία μπορεί να μετρηθεί χρησιμοποιώντας την περίοδο λειτουργίας του καταγραφικού. Η όλη διαδικασία είναι ψηφιακή από το στοιχείο του αισθητήρα για το καταγραφικό, εξασφαλίζοντας μεγαλύτερη ακρίβεια Αισθητήρας μέτρησης ηλιακής ακτινοβολίας. Το πυρανόμετρο είναι το όργανο που χρησιμοποιείται για την μέτρηση της ηλιακής ακτινοβολίας (ολικής και διάχυτης). Ο ανιχνευτής του οργάνου βασίζεται σε ένα παθητικό θερμικό αισθητήριο στοιχείο που ονομάζεται θερμοζεύγος. Διαθέτει ικανό αριθμό συνδεδεμένων σε σειρά θερμοζευγών για να έχει ταχύτερη απόκριση. Περιλαμβάνει παθητική αντιστάθμιση θερμοκρασίας για βελτίωση της ευαισθησίας θερμοκρασιακής εξάρτησης με αποτέλεσμα να μειώνεται η μη-γραμμικότητα. Το θερμοζεύγος ανταποκρίνεται στη συνολική ισχύ που απορροφάται από τη μαύρη επίστρωση της επιφάνειας, η οποία είναι μια μη φασματική επιλεκτική βαφή, και θερμαίνεται. Η παραγόμενη θερμότητα ρέει μέσω μιας θερμικής αντίστασης για το συλλέκτη θερμότητας (το σώμα του πυρανομέτρου). Η διαφορά θερμοκρασίας σε 16

17 όλη τη θερμική αντίσταση του ανιχνευτή μετατρέπεται σε τάση με την βοήθεια θερμίστορ και pt 100 (αντιστάσεις πλατίνας) ως γραμμική συνάρτηση της απορροφούμενης ηλιακής ακτινοβολίας. Η άνοδος της θερμοκρασίας μπορεί εύκολα να επηρεαστεί από τον άνεμο, τη βροχή και θερμικές απώλειες ακτινοβολίας στο περιβάλλον («κρύος» ουρανός). Για να αποφευχθεί αυτό, ο ανιχνευτής είναι θωρακισμένος με δύο τρούλους.οι τρούλοι επιτρέπουν την ισότιμη διαπερατότητα της άμεσης ηλιακής συνιστώσα για κάθε θέση του ήλιου στην ουράνια σφαίρα. Η τιμή ακτινοβολίας (Ε ηλιακή) μπορεί απλά να υπολογίζεται διαιρώντας το σήμα εξόδου (U emf ) του πυρανομέτρου με την ευαισθησία του (Sensitivity), όπως φαίνεται στην επόμενη σχέση. Ε = Ηλιακή ακτινοβολία [W/m2] U emf = Έξοδος από ραδιόμετρο [μv] Sensitivity = Ευαισθησία ραδιομέτρου [μv/w/m2] Η έξοδος του οργάνου είναι αναλογική τάση και μπορεί να συνδεθεί σε αντίστοιχη είσοδο καταγραφικού συστήματος. 17

18 Κεφάλαιο 3. Μετρήσεις Συλλογή δεδομένων 3.1 Διαδικασία μετρήσεων /συλλογής δεδομένων Η δειγματοληψία και η καταγραφή των δεδομένων πραγματοποιείται μέσω ενός συστήματος συλλογής και καταγραφής δεδομένων (data logger CR1000), το οποίο βρίσκεται τοποθετημένο εντός του χώρου του σταθμού για το Α τμήμα και εντός του εργαστηρίου Φυσικής της Ατμόσφαιρας για το Β τμήμα. Για την οδήγηση των σημάτων από τα όργανα στους data logger χρησιμοποιείται μία κεντρική πλακέτα συλλογής σημάτων 40 καναλιών καθώς και ειδικό καλώδιο 40 ζευγών κατάλληλο για μεταφορά σημάτων με θωράκιση από φύλλο αλουμινίου εξωτερικά για προστασία από παρεμβολές και θορύβους. Η πλακέτα προσαρμογής και συλλογής σημάτων βρίσκεται, προστατευμένη σε αδιάβροχο κουτί, πάνω στον ιστό του σταθμού για το Α τμήμα και για το Β τμήμα πάνω στο δώμα του κτιρίου Φυσικής. Για την μεταφορά των δεδομένων από τον data logger του Α τμήματος έως τον υπολογιστή χρησιμοποιείται ασύγχρονο modem γιατί η απόσταση οργάνων από τον υπολογιστή είναι μεγαλύτερη των 150 m. Πίνακας (πλακέτα) συγκέντρωσης καλωδίων οργάνων ιστού. Όλες ο παράμετροι καταγράφονται ανά 1 min, ενώ η δειγματοληψία όλων των παραμέτρων, πραγματοποιείται ανά 30 s, εκτός του ανέμου και του ύψους υετού τα οποία δειγματοληπτούνται ανά 10 s λαμβάνοντας υπ όψιν τις σταθερές απόκρισης των διαφόρων οργάνων. Η αποθήκευση των δεδομένων γίνεται σε mv ή Ω, εκτός από τη θερμοκρασία αέρα (σε C), τον άνεμο (, m.s -1 ) και το ύψος υετού (mm). 18

19 Όλες οι παράμετροι καταγράφονται σε χρόνο LST, χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η αλλαγή ώρας κατά τη θερινή περίοδο. Προκειμένου να αποφεύγεται η αλλαγή ώρας κατά τη θερινή περίοδο έχει τεθεί περιορισμός του μέγιστου χρόνου απόκλισης στα 30 λεπτά. Κατά την ημέρα αλλαγής σε θερινή ώρα πρέπει να αλλαχθεί η Ζώνη Ώρας στον υπολογιστή του σταθμού από GMT +02:00 σε GMT +03:00, ενώ η αντίστροφη αλλαγή πραγματοποιείται κατά την ημέρα επαναφοράς της χειμερινής ώρας. Η συλλογή και αποθήκευση των δεδομένων γίνεται κάθε δέκα λεπτά, αυτόματα από Η/Υ μέσω κατάλληλου λογισμικού, συμβατού με Windows XP, 7 κ.τ.λ. (PC200W_4.0), το οποίο αναλαμβάνει και τον έλεγχο του συστήματος καταγραφής δεδομένων. Το λογισμικό επιτρέπει την παρακολούθηση των τιμών των μετρούμενων μετεωρολογικών παραμέτρων σε πραγματικό χρόνο, τόσο σε mv, Ηz ή Ω, όσο και σε φυσικές μονάδες. 3.2 Σύστημα συλλογής και καταγραφής δεδομένων (data logger CR1000) Όργανο : Καταγραφικό δεδομένων CR1000 Campbell Scientific. Παράμετρος : Όλες οι παράμετροι. Χαρακτηριστικά οργάνου : Τύπος μέτρησης : α. Single Ended Voltage (max 16) 19

20 β. Differential Voltage (max 6) (1 differential = 2 single ended) γ. Pulse (2 8 bit (ή 1 16 bit) + 3 low frequency <40Hz) (switch closure, high frequency pulse, low level AC) Ακρίβεια : α. Voltage ± 0.05 % FSR (0 έως 40 C) ± 1 % FSR (-25 έως 50 C) β. Ωμική αντίσταση / χωρητικότητα ± 0.02 % FSR Εύρος : α. Voltage : ±2.5, ±7.5, ±25, ±250, ±2500 mv β. Pulse : Switch closure : 91 Hz (40Hz για low frequency) High frequency pulse : 500 khz Low level AC : 1 έως 1000 Hz για 20 mv RMS 0.3 έως 16 khz για 1 V RMS Διέγερση : Εύρος : ±2500 mv Διακριτική ικανότητα : 0.67 mv Ακρίβεια : ± 2.5 mv (0 έως 40 C), ± 5 mv (-25 έως 50 C) Τροφοδοσία : VDC Το καταγραφικό σύστημα διαθέτει UPS 12 V για συνεχή τροφοδοσία σε περίπτωση διακοπής της μόνιμης τροφοδοσίας. 3.3 Modem Cs-Srm Χαρακτηριστικά modem Ρυθμός μετάδοσης δεδομένων: Έως baud rate (ανάλογα με καταγραφικό) Γραμμή μεταφοράς: 4-κλωνο καλώδιο (δύο συνεστραμμένα ζεύγη) Τρόπος μετάδοσης: Ασύγχρονη, full duplex Επίπεδο της μεταφοράς: 0dBm Terminal interface: RS232, 9-κατευθύνσεων D-type θηλυκός συνδετήρας (25-way D-type θηλυκό με το RAD-SRM) Απόσταση μετάδοσης: Έως και 12 χιλιόμετρα. Είδος γραμμής: 5 καλωδίων (τέσσερα καλώδια και γείωση) μέσω μπλοκ ακροδεκτών. Απαιτήσεις ισχύος: Δεν απαιτείται εξωτερική τροφοδοσία. Καταναλώνει λιγότερο από 2.5mA σε ηρεμία, 10-15mA σε λειτουργία με SC932C. Προστασία: Τα AC / DC κυκλώματα προστασίας από υπέρταση που συνδέονται μέσω μετασχηματιστών απομόνωσης προστατεύουν για τάσεις έως V RMS Θερμοκρασία λειτουργίας: 0 C έως +50 C Υγρασία: Έως 90%, χωρίς συμπύκνωση Μήκος: 52mm Πλάτος: 53 χιλιοστά 20

21 Ύψος: 18mm Βάρος: 38gr. Διάγραμμα εγκατάστασης του CS-SRM. 3.4 Χαρακτηριστικά οργάνων W200P ποτενσιομετρικός ανεμοδείκτης. Οργανο : Ανεμοδείκτης W 200P Vector Λοιπός εξοπλισμός : Ιστός στήριξης Παράμετρος : Διεύθυνση ανέμου 10 m 21

22 Χαρακτηριστικά οργάνου : Έτος κατασκευής : - S.N. : Ευαισθησία : 10 ΚΩ 360 Εύρος : με 2,3 κενό στο βορά Διέγερση : 1-5 VDC Κατώτατη ταχ. ανέμου : 0,6 m / s Μέγ.ταχ. ανέμου : >75 m/s Θερμοκρασία λειτ. : Από -50 έως 70 ο C Αισθητήρας : Πλαστικό ποτενσιόμετρο επαφής 1000 [Ω] Παρατήρηση : Η κατεύθυνση του ανέμου είναι η Βόρειος όταν άνεμος έρχεται από το Βορρά. Τύπος μέτρησης : Single Ended Voltage Συχνότητα δειγματοληψίας : 10 s Εύρος : ±2500 mv, 50 Hz Rejection Σφάλμα : Θεωρείται ότι υπάρχουν δύο πηγές σφάλματος : 1. Αβεβαιότητα στην τάση διέγερσης δvx = ± 5 mv 2. Σφάλμα data logger δv = ± 0.05%*Εύρος. 2 2 {[ Μετρηση ( 0.25% )] + [ δv Ευαισθησια] } 1 2 ± ( ) Συχνότητα αποθήκευσης : 1 min Αποθηκευόμενη παράμετρος : Διεύθυνση και τυπική απόκλιση μέσου διανύσματος ανέμου από 6 τιμές Ανεμόμετρο A100R Switching Όργανο : Κυπελλοφόρο ανεμόμετρο A100R Vector. Λοιπός εξοπλισμός : Ιστός στήριξης Παράμετρος : Ταχύτητα ανέμου 11 m. Χαρακτηριστικά οργάνου : Έτος κατασκευής : - S.N. : 8984 Ευαισθησία : 0.58.Hz.mph -1 Σταθερά απόστασης : 5 m 22

23 Κατώφλι εκκίνησης : 0.6m.s -1 Μέγιστη τιμή : >75 m.s -1 Ακρίβεια : 1% της μέτρησης (10-55 m.s -1 ), 2% της μέτρησης (>55 m.s -1 ) Διακρίβωση : 0,8 στροφές/m ( 1 κλείσιμο ανά 1,25 m) Διαστάσεις οργάνου : Ύψος 200 mm, Διάμετρος 55 mm. Εύρος Θερμοκρασίας : Από -30 έως 70 ο C. Τροφοδοσία : 1-5 V τάση και 1 ma ρεύμα Διάρκεια ζωής : > 20 έτη. Αισθητήρας : Επαγωγικό πηνίο που δημιουργεί σε κάθε περιστροφή μια διακοπή σε κύκλωμα με υδραργυρικό διακόπτη. Συχνότητα δειγματοληψίας : 10 s Τύπος μέτρησης : Pulse (P), Output Hz Εύρος : Low level AC Σφάλμα : Θεωρείται ότι υπάρχουν δύο πηγές σφάλματος : 1. Αβεβαιότητα στην ευαισθησία, δε. 2. Διακριτική ικανότητα του data logger δp = ± Hz 2 2 {[ Μετρηση ( δε) Ευαισθησια] + [ δp Ευαισθησια] } 1 2 ± ( m.s -1 ) Άρα δws = ± 0.12 m.s -1 Συχνότητα αποθήκευσης : 1 min Αποθηκευόμενη παράμετρος : Μέτρο μέσου διανύσματος ανέμου, αριθμητικός μέσος της ταχύτητας του ανέμου και μέγιστη ταχύτητα ανέμου από 6 τιμές Αισθητήρας υγρασίας και θερμοκρασίας Όργανο : Θερμοϋγρόμετρο MP101A-T7-W4W Rotronic Λοιπός εξοπλισμός : Ασπίδα ακτινοβολίας Rotronic με αφρώδες φίλτρο MF25C Παράμετρος : Θερμοκρασία και σχετική υγρασία Χαρακτηριστικά οργάνου : Έτος κατασκευής : S.N. :

24 Ευαισθησία : 10 (mv.% -1 ) Χρονική απόκριση 90% : 10 s Εύρος : % C Ακρίβεια : ± 1 % Τροφοδοσία : VDC Αισθητήρας : HYGROMER C94 (πυκνωτής) Pt 100 RTD ( αντίσταση πλατίνας) Τύπος μέτρησης : Single Ended Voltage Σήμα εξόδου υγρασίας : VDC = % RH Έξοδος σήματος θερμοκρασίας (γραμμική) : VDC = C Ελάχιστο φορτίο στην έξοδο : 1000 Ω Συχνότητα δειγματοληψίας : 30 s Τύπος μέτρησης : Single Ended Voltage (SE) 4W Resistance Εύρος : ± 2500 mv, 50 Hz Rejection για τη SE Voltage Σφάλμα : Για τη μέτρηση της σχετικής υγρασίας θεωρείται ότι υπάρχουν δύο πηγές σφάλματος : 1. Σφάλμα data logger δv = ± 0.05%*Εύρος. 2. Ακρίβεια του οργάνου : 2 2 {[ 1 ] + [ δv Ευαισθησια] } 1 2 ± ( %) Για τη θερμοκρασία, T(R s ) θεωρείται ότι επιτυγχάνεται ακρίβεια ίση με : ± max δt δr,δv/ V V ΔΤ { ( ) ( ) } s max όπου ΔΤ το εύρος θερμοκρασιών (-15 έως 50 C) και Vmin,max οι αντίστοιχες τάσεις εξόδου. Αρα δτ = ± max (0.03, 0.005) = ± 0.03 K Συχνότητα αποθήκευσης : 1 min Αποθηκευόμενη παράμετρος : Μέση τιμή από 2 μετρήσεις min Βροχόμετρο. Όργανο : Βροχόμετρο ανατρεπόμενου δοχείου ARG100/EC Λοιπός εξοπλισμός : Βάση στήριξης inox 24

25 Παράμετρος : Ύψος υετού Χαρακτηριστικά οργάνου : Ετος κατασκευής : S.N. : Ευαισθησία : 5 Pulses.mm -1 Επιφάνεια συλλογής : 400 cm 2 Τροφοδοσία : - Αισθητήρας : Ανατρεπόμενο δοχείο με μαγνητικό διακόπτη επαφής. Τύπος μέτρησης : Pulse count Συνδεσμολογία : Yellow G Black P2 Clear G Συχνότητα δειγματοληψίας : 60 s Τύπος μέτρησης : Pulse (P) Εύρος : Switch closure, All counts Σφάλμα : Θεωρείται ότι υπάρχουν δύο πηγές σφάλματος : 1. Αβεβαιότητα στην ευαισθησία, δε. 2. Διακριτική ικανότητα του data logger δp = ± Pulses 2 2 {[ Μετρηση ( δε) Ευαισθησια] + [ δp Ευαισθησια] } 1 2 ± ( mm) Συχνότητα αποθήκευσης : 1 min Αισθητήρας βαρομετρικής πίεσης Όργανο : Βαρόμετρο RPT410F Λοιπός εξοπλισμός : - Παράμετρος : Βαρομετρική πίεση Χαρακτηριστικά οργάνου S.N. : Ευαισθησία : 250 mv.( 460 hpa) -1 Χρονική απόκριση 100% : 300 ms 25

26 Εύρος : hpa Ακρίβεια : ± 0.5 hpa (20 C) ± 2 hpa (0 C - 40 C) Τροφοδοσία : VDC Διέγερση : 5 VDC Αισθητήρας : Συντονιζόμενος μετατροπέας πίεσης πυριτίου (RPT) Τύπος μέτρησης : Single Ended Voltage Συνδεσμολογία : Ext. Trig Blue 5V AGND White Gnd Yellow G Supply Red SE9 Fout Green 12V Συχνότητα δειγματοληψίας : 30 s Τύπος μέτρησης : Single Ended Voltage (SE) Εύρος : ±250 mv, 50 Hz Rejection Σφάλμα : Για τη μέτρηση της βαρομετρικής πίεσης θεωρείται ότι υπάρχουν δύο πηγές σφάλματος : 1. Σφάλμα data logger δv = ± 0.05%*Εύρος. 2. Ακρίβεια του οργάνου : 2 2 ± {[ 0.5] + [ δv Ευαισθησια] } 2 ( hpa) Συχνότητα αποθήκευσης : 1 min Αποθηκευόμενη παράμετρος : Μέση τιμή από 2 μετρήσεις Excitation voltage : 5 V σταθερό Multipliers : 1/ Ευαισθησία (hpa.mv -1 ) Offsets : 600 hpa Πυρανόμετρο ολικής ακτινοβολίας. Οργανο : Πυρανόμετρο Kipp & Zonen CM 11 Λοιπός εξοπλισμός : - Παράμετρος : Κάθετη ολική ηλιακή ακτινοβολία Χαρακτηριστικά οργάνου : S.N. : Ευαισθησία : 8.63 μv.w -1.m² Χρονική απόκριση 95% : < 15 s Εύρος : W.m -2 Τροφοδοσία : - 26

27 Αισθητήρας : Θερμοστήλη (μαύρος δίσκος Al 2 O 3 με 100 θερμοζεύγη). Συχνότητα δειγματοληψίας : 1 s Τύπος μέτρησης : Single Ended Voltage (SE) Εύρος : ±25 mv, 50 Hz Rejection Σφάλμα : Θεωρείται ότι υπάρχουν δύο πηγές σφάλματος : 1. Αβεβαιότητα στην ευαισθησία, δε (%) 2. Σφάλμα data logger δv = ± 0.05%*Ευρος {[ Μετρηση δe] + [ δv 10 Ευαισθησια] } 1 2 ± ( W.m -2 ) Συχνότητα αποθήκευσης : 1 min Αποθηκευόμενη παράμετρος : Μέση τιμή από 60 μετρήσεις Πυρανόμετρο διάχυτης ακτινοβολίας. Όργανο : Πυρανόμετρο Kipp & Zonen CM 11 Λοιπός εξοπλισμός : Στεφάνη σκίασης Kipp & Zonen CM 121 Παράμετρος : Διάχυτη ηλιακή ακτινοβολία Χαρακτηριστικά οργάνου : Έτος κατασκευής : S.N. : Ευαισθησία : 8.64 μv.w -1.m² Χρονική απόκριση 95% : < 15 s Εύρος : W.m -2 Τροφοδοσία : - Αισθητήρας : Θερμοστήλη (μαύρος δίσκος Al 2 O 3 με 100 θερμοζεύγη). Συχνότητα δειγματοληψίας : 1 s Τύπος μέτρησης : Single Ended Voltage (SE) 27

28 Εύρος : ±25 mv, 50 Hz Rejection Σφάλμα : Θεωρείται ότι υπάρχουν δύο πηγές σφάλματος : 1. Αβεβαιότητα στην ευαισθησία, δε(%) 2. Σφάλμα data logger δv = ± 0.05%*Ευρος {[ Μετρηση δe] + [ δv 10 Ευαισθησια] } 1 2 ± (W.m -2 ) Συχνότητα αποθήκευσης : 1 min Αποθηκευόμενη παράμετρος : Μέση τιμή από 60 μετρήσεις Εξοπλισμός : Στεφάνη σκίασης Kipp & Zonen CM 121 Χαρακτηριστικά οργάνου : Ετος κατασκευής : S.N. : Διάμετρος δακτυλίου : 620 mm (εξωτερική) Πλάτος δακτυλίου : 55 mm Φαινόμενο πλάτος : 10.6 ± 2 % Προσανατολισμός : S ± Συνδεσμολογίες οργάνων Α τμήμα. Τα όργανα συνδέονται με το σύστημα συλλογής είτε μέσω της κύριας πλακέτας συλλογής σημάτων είτε απευθείας στον data logger CR1000. Στις υφιστάμενες συνδεσμολογίες έχει ληφθεί πρόνοια για την εγκατάσταση επιπλέον αισθητήρων, ενώ υπάρχουν επιπλέον, μερικά ελεύθερα κανάλια στον data logger. Τα όργανα που συνδέονται στην κύρια πλακέτα είναι : Α) Ανεμόμετρο A100R B) Ανεμοδείκτης W 200p Γ) Θερμοϋγρόμετρο MP 101A. Τα όργανα που συνδέονται απευθείας στον Data logger είναι: Δ) Βαρόμετρο και Ε) Βροχόμετρο Sensor Cable Channel Πλακέτα Καλώδιο-(επαφή) 28

29 Supply (+) Brown 12V Γκρι3-3 MP101A Supply (-) RH Black Yellow Gnd SE 2 Γκρι4-4 Γκρι2-2 Tair Green SE 1 Γκρι1-1 A100R (WS) Pulse output Pulse output Earth Yellow Green Shield P1 Gnd Gnd Λευκό1-9 Λευκό2-10 Λευκό3-11 Potentio Start Red Ex1 Κίτρινο2-6 W200P (WD) Potentio End WD signal Yellow/Blue Green G SE 7 Κίτρινο3-7 Κίτρινο kΩ Resistance between SE 7 & G Ext. Trig Blue 5V AGND White RPT410F Gnd Yellow G Supply Red SE9 Fout Green 12V Pulse output Yellow G ARG100 Pulse output Black P2 Earth Clear G 29

30 Β τμήμα Τα όργανα συνδέονται με το σύστημα συλλογής μέσω της κύριας πλακέτας συλλογής σημάτων. Στις υφιστάμενες συνδεσμολογίες έχει ληφθεί πρόνοια για την εγκατάσταση επιπλέον αισθητήρων,ενώ υπάρχουν επιπλέον, μερικά ελεύθερα κανάλια στον data logger. Τα όργανα που συνδέονται στην κύρια πλακέτα είναι : Α) Πυρανόμετρο ολικής ακτινοβολίας (CM 11) B) Πυρανόμετρο διάχυτης ακτινοβολίας (CM 11) Sensor Cable πλακέτα Channel CMP11_1 (s.n ) CMP11_1 (s.n ) Signal(+) Signal(-) Shield Signal(+) Signal(-) Shield Red Blue Black or shield Red Blue Black or shield Yellow I Yellow II Yellow III Red I Red II Red III SE1 SE2 Gnd SE3 SE4 Gnd. 30

31 Κεφάλαιο Προγραμματισμός τμημάτων Α και Β σταθμού. Για την λειτουργία του συστήματος (προγραμματισμός του Data Logger CR 1000 καθώς και μεταφορά και αποθήκευση των δεδομένων σε υπολογιστή ) απαιτείται η εγκατάσταση λογισμικού στον Η/Υ και ο προγραμματισμός του καταγραφικού(cr 1000). Το λογισμικό που χρησιμοποιήθηκε είναι το PC200W-4 της Campbell Scientific, ενώ ο προγραμματισμός του καταγραφικού έγινε σε CRBasic της ίδιας εταιρίας Λογισμικό PC200W-4 Το PC200W-4 είναι ένα λογισμικό της Campbell Scientific που υποστηρίζει την άμεση επικοινωνία μεταξύ ενός υπολογιστή και ενός καταγραφικού. Το PC200W επιτρέπει την: Αποστολή προγραμμάτων στα καταγραφικά. Συγκέντρωση στοιχείων από τα καταγραφικά. Ρύθμιση του ρολογιού του καταγραφικού. Προβολή σε πραγματικό χρόνο των μετρήσεων. Επεξεργασία Δεδομένων Το PC200W συλλέγει και αποθηκεύει αρχεία δεδομένων χωρισμένα με κόμμα στον υπολογιστή. Περιλαμβάνει ένα πρόγραμμα προβολής που εμφανίζει τα αρχεία δεδομένων σε πίνακα ή γραφική μορφή. Κάρτα Μετατροπής Μια CardConvert χρησιμοποιείται για τη μετατροπή και την αποθήκευση δυαδικών δεδομένων από μια κάρτα PC ή κάρτα CompactFlash. Προγραμματισμός Προγράμματα που δημιουργήθηκαν με την CRBasic μπορούν να σταλούν στην καταγραφικό. Απαιτήσεις Windows XP, Vista ή 7 31

32 4.1.2 Δημιουργώντας ένα πρόγραμμα CRBasic Εισαγωγή Η CRBasic είναι η γλώσσα προγραμματισμού η οποία ελέγχει τη λειτουργικότητα ενός καταγραφέα δεδομένων της Campbell Scientific. Το πρόγραμμα ελέγχει όλες τις διεργασίες στο καταγραφικό που σχετίζονται με τη συλλογή των δεδομένων, συμπεριλαμβανομένων των ονομάτων μεταβλητών, πινάκων δεδομένων μετρήσεων, ορισμών αισθητηρίων και τον έλεγχο λειτουργίας των θυρών. Σε κάθε CRBasic κώδικα, υπάρχουν τρία βασικά τμήματα: i) δήλωση μεταβλητών ii) ορισμός πίνακα iii) συλλογή μετρήσεων. Δήλωση μεταβλητής Το πρώτο μέρος του κώδικα ορίζει όλες τις μεταβλητές που θα συλλέγονται από το καταγραφικό, χρησιμοποιώντας την public εντολή. Για παράδειγμα: Public Rain (Δηλώνει την μεταβλητή για το βροχόμετρο). Δήλωση πίνακα. Μόλις οι μεταβλητές έχουν οριστεί, υπάρχει η δυνατότητα να χωριστούν σε πολλούς πίνακες δεδομένων για ευκολότερο χειρισμό των δεδομένων. Στην περίπτωση αυτή, όλες οι μεταβλητές είναι το προϊόν σε ένα ενιαίο πίνακα, που ονομάζεται Table 1. Επιπλέον, είναι δυνατή η αποθήκευση μέσων όρων τιμών συγκεκριμένων χρονικών διαστημάτων για περιορισμό χρησιμοποιούμενης μνήμης. Αυτό θα επιτρέψει τη συλλογή των δεδομένων, για παράδειγμα, ανά 1 λεπτό, αλλά την αποθήκευση των μέσων όρων 5 λεπτών των εν λόγω στοιχείων του πίνακα. Ο πίνακας των δεδομένων δηλώνεται χρησιμοποιώντας τις ακόλουθες δύο γραμμές: DataTable (Table 1, True, -1) DataInterval (0,5, Min, 10) Αυτές ορίζουν την χρήση της μνήμης και τα διαστήματα καταγραφής για τον πίνακα δεδομένων. Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των πινάκων σε ένα σύστημα Campbell Scientific είναι η χρήση της μνήμης βρόχου. Η μνήμη της βάσης της μονάδας είναι σχετικά περιορισμένη σε 4MB όπου πρέπει να αποθηκευτούν το πρόγραμμα και όλα τα δεδομένα. Σε περίπτωση που η συλλογή των δεδομένων υπερβαίνει το διαθέσιμο χώρο στη μνήμη του συστήματος, τα δεδομένα του βρόχου θα αποθηκευτούν στην κορυφή του πίνακα δεδομένων, διαγράφοντας τα παλαιότερα δεδομένα πρώτα. Συλλογή δεδομένων Η συλλογή των στοιχείων γίνεται σε ένα επαναλαμβανόμενο loop του προγράμματος. Η αρχή αυτού του βρόχου καθορίζεται από τις ακόλουθες δύο γραμμές κώδικα: BeginProg Scanning (5, minutes, 1.0) Ξεκινά το loop και θέτει η σάρωση να γίνεται κάθε 5 λεπτά, ανάλογα με το καταγραφικό ρολόι. Κάθε εντολή μετά από αυτό εκτελείται διαδοχικά όταν η σάρωση ξεκινά. Κάθε μέτρηση ξεκινά από τη δική της σειρά στο πρόγραμμα, η οποία δηλώνει το είδος της μέτρησης που έκανε, το κανάλι εισόδου θα γίνεται ανάγνωση και 32

33 οποιαδήποτε ειδική επεξεργασία που απαιτείται για μετά τη μέτρηση. Για παράδειγμα: VoltDiff (SlrW, 1, mv25, 1, true, 0, _60Hz, 1,0) Διαβάζει τη μέτρηση διαφορικής τάσης από το κανάλι 1 και το αποθηκεύει στη μεταβλητή SlrW, με μια τάση της τάξης του 25 mv. Για μετρήσεις μέσω πολυπλέκτη, απαιτείται πιο σύνθετος κώδικας. Τα βασικά βήματα για τη μέτρηση είναι: i) Αρχικοποίηση της μονάδας με τη ρύθμιση της θύρας RES σε υψηλό PortSet (2,1) Delay (0150, msec) ii) Εισαγωγή σε έναν βρόχο σάρωσης και να στείλει ένα παλμό CLK στην θύρα που θέτει το ρελέ για την πρώτη είσοδο SubScan (0, μsec, 32) PulsePort (1,10000) Delay (0100, μsec) iii) Καταγραφή της μετρούμενης τιμής στη σωστή θέση της στήλης του πίνακα. Αν από τα δύο μονά κανάλια ενός διαφορικού λαμβάνονται ανά κανάλι μετρήσεις, τότε κάθε δήλωση των εγγραφών VoltSe σε δύο διαδοχικές τιμές θα αποθηκευτεί σε διαδοχικές στήλες στον πίνακα μετρήσεων. Αυτό γίνεται με τον καθορισμό των «επαναλήψεων» (δεύτερο πεδίο της δήλωσης αυτής) σε 2, το οποίο λαμβάνει μια μέτρηση από το δηλωθέν κανάλι (στην προκειμένη περίπτωση 13) και την τοποθετεί στην πρώτη στήλη του πίνακα, και στη συνέχεια παίρνει μια μέτρηση από το επόμενο κανάλι, στην προκειμένη περίπτωση 14, και την τοποθετεί στην επόμενη στήλη. VoltSe (SEvolt (LCount), 2, mv5000, 13, True, 0, _60Hz, 1,0) iv) Επιστροφή στην αρχή και επανάληψη της σάρωσης έως ότου όλες οι θύρες του πολυπλέκτη έχουν καταγραφεί. NextSubScan v) Ρύθμιση της θύρας RES σε low για να απενεργοποιηθεί το καταγραφικό PortSet (2,0) Σημείωση : οποιαδήποτε γραμμή με πρόθεμα " αντιπροσωπεύει ένα σχόλιο κώδικα. Οι εντολές που χρησιμοποιούνται και στα δύο τμήματα του σταθμού για τις μετρήσεις είναι: 1) VoltSe 2) VoltDiff 3) BrHalf 4) PulseCount 5) PeriodAvg Για την επιλογή και εξήγηση των παραμέτρων των εντολών αυτών ακολουθούν οι πίνακες κάθε εντολής: 33

34 34

35 35

36 36

37 37

38 4.2 Πρόγραμμα μέτρησης /συλλογής δεδομένων Α τμήμα. Πρόγραμμα για λογισμικό PC200W_4.0, με το οποίο πραγματοποιείται η διαδικασία συλλογής μετρήσεων στον μετεωρολογικό σταθμό Πίνακας συντομογραφιών. Measurement Ονομασία Μονάδες Tair Θερμοκρασία Αέρα C RH Σχετική Υγρασία % WS Ταχύτητα Ανέμου m/sec WD Διεύθυνση Ανέμου Rain Βροχόπτωση Συνολική mm Patm Ατμοσφαιρική Πίεση hpa Stn_Code Κωδικός Σταθμού 554 Batt Μπαταρία Volts TMSTAMP RecNbr Καταγραφή Ημερομηνίας/Ώρας Αύξων αριθμός καταγραφών Array_ID_1min Αναγνωριστικό χρονοσειράς 1 min 101 Array_ID_24Hours Αναγνωριστικό χρονοσειράς 24 Hours 144 (av) (max) (min) (s) (tot) Average (Μέσος όρος) Maximum (Μέγιστο) Minimum (Ελάχιστο) Sample (Δειγματοληψία) Totalize (Σύνολο) Κώδικας προγράμματος πραγματοποίησης/συλλογής μετρήσεων 'CR1000 Series Datalogger 'Program:Argyriou_Meteo.cr1 38

39 'Operator Name: 'Operator Phone number: 'Telecommunication: RAD-SRM 'Orismos metavlitwn kai loipwn parametrwn 'Supply:220V 'PakBusAddress = 'Declare Public Variables 'Example: Public Bat Public Stn_Code Public Array_ID_1min Public Array_ID_24Hours Public Tair Public RH Public Rain Public Patm Public WS Public WD ' ' 'Orismos monadwn twn parametrwn Units Bat=Volt Units WS=m/sec Units WD=deg Units Tair=deg C Units RH=% Units Rain=mm Units Patm=hPa '

40 ' ' to Output Table tou programmatos 'Data Table 'Mesoi oroi 1 min DataTable (Argyriou_Meteo_1min,1,-1) DataInterval (0,1,min,2) Sample (1,Array_ID_1min,FP2) Sample (1,Stn_Code,FP2) Average (1,Tair,FP2,False) Average (1,RH,FP2,False) WindVector (1,WS,WD,FP2,False,0,0,1) FieldNames ("WS:Wind Speed,WD:Wind Direction") Maximum (1,WS,FP2,False,False) Totalize (1,Rain,FP2,False) Sample (1,Patm,FP2) Minimum (1,Bat,FP2,False,False) EndTable 'Mesoi oroi 24wrou 'Data Table DataTable (Argyriou_Meteo_24H,1,-1) DataInterval (0,24,Hr,2) Sample (1,Array_ID_24Hours,FP2) Sample (1,Stn_Code,FP2) Maximum (1,Tair,FP2,False,True) Minimum (1,Tair,FP2,False,True) EndTable 'Define Subroutines 'Sub 40

41 'EnterSub instructions here 'EndSub 'Main Program BeginProg Scan (30,Sec,0,0) Battery (Bat) Array_ID_1min=101 'Orizoume to Array_ID ton 1min katagrafon katagrafon Array_ID_24Hours=144 'Orizoume to Array_ID ton 24Hours Stn_Code=554'Orizoume ton kodiko tou stathmou 'Metriseis ' ' Tair & RH MEASUREMENT ' ' 'MP101A-T7-W4W ' 'Connections 'Brown ---> 12V 'Black ---> Gnd 'Yellow --(Tair)---> SE2 'Green --(RH)---> SE1 'Tair Measurement VoltSe (Tair,1,mV2500,2,0,0,_60Hz,0.1,0) 'RH Measurement VoltSe (RH,1,mV2500,1,0,0,_60Hz,0.1,0) If (RH>100) AND (RH<108) Then RH=100 ' ' WD MEASUREMENT '

42 'W200P ' 'Connections 'Red ---> Ex1 'Green ---> SE7 'Yellow/Blue ---> Gnd 'Resistance 100k between SE7 & Gnd '1000mV <---> 357deg ---> 1mV <---> 0.357deg BrHalf(WD,1,mV2500,7,1,1,1000,True,0,_60Hz,357,0) If WD>=360 Then WD=WD-360 ' ' RAIN MEASUREMENT ' ' 'Rain ARG 100 ' 'Connections 'Yellow ---> Gnd 'Black ---> P2 'Clear ---> Gnd PulseCount (Rain,1,2,2,0,0.2,0) ' ' Patm MEASUREMENT ' ' 'RPT410F-3143 ' 'Connections 'Ext. Trig --- Blue --- 5V 42

43 'AGND 'Gnd --- White --- AG --- Yellow --- G 'Supply --- Red --- SE9 'Fout --- Green V 'Turn on the Control Port 1 which enables the sensor PortSet(1,1) Delay (1,1,Sec) PeriodAvg(Patm,1,mV250,9,0,1,10,20,1,0) 'Turn off the Control Port 1 which enables the sensor PortSet (1,0) SubScan (1,Sec,30) ' ' WS MEASUREMENT ' ' 'A100R ' 'Connections 'Yellow ---> Gnd 'Green ---> P_1 'Black ---> Gnd '1pulse=1.25m ---> 1Hz=1pulse/1sec=1.25m/sec ---> '---> 60pulses/60sec=60pulses/exec.int.=1.25m/sec ---> '---> 1m/sec=48pulses/interv. ---> mult=1/48= 'mult=1.25/ex.int.=1.25/1=1.15 PulseCount (WS,1,1,2,0,1.25,0) NextSubScan 'Enter other measurement instructions 43

44 'Call Output Tables 'Example: CallTable Argyriou_Meteo_1min CallTable (Argyriou_Meteo_24H) NextScan EndProg Β τμήμα. Πρόγραμμα για λογισμικό PC200W_4.0, με το οποίο πραγματοποιείται η διαδικασία συλλογής μετρήσεων στο B τμήμα του μετεωρολογικού σταθμού. Πίνακας συντομογραφιών. Measurement Ονομασία Μονάδες SolRad_1 Ηλιακή Ακτινοβολία 1 W/m -2 SolRad_2 Ηλιακή Ακτινοβολία 2 W/m -2 Stn_Code Κωδικός Σταθμού 555 Batt Μπαταρία Volts TMSTAMP RecNbr Καταγραφή Ημερομηνίας/Ώρας Αύξων αριθμός καταγραφών Array_ID_1min Αναγνωριστικό χρονοσειράς 1 min 101 (av) (max) (min) (s) (tot) Average (Μέσος όρος) Maximum (Μέγιστο) Minimum (Ελάχιστο) Sample (Δειγματοληψία) Totalize (Σύνολο) 44

45 Κώδικας προγράμματος πραγματοποίησης/συλλογής μετρήσεων 'CR1000 Series Datalogger 'Program:Argyriou_Solar.cr1 'Operator Name: 'Operator Phone number: 'Telecommunication: RAD-SRM 'Supply:220V 'PakBusAddress = 'Orismos metablitwn kai loipwn parametrwn 'Declare Public Variables 'Example: Public Bat Public Stn_Code Public Array_ID_1min Public SolRad_1 Public SolRad_2 ' ' 'Orismos monadwn twn parametrwn 45

46 Units Bat=Volt Units SolRad_1=W/m*2 Units SolRad_2=W/m*2 ' ' ' to Output Table tou programmatos 'Data Table DataTable (Argyriou_Solar_1min,1,-1) DataInterval (0,1,min,2) Sample (1,Array_ID_1min,FP2) Sample (1,Stn_Code,FP2) Average (1,SolRad_1,FP2,False) StdDev (1,SolRad_1,FP2,False) Average (1,SolRad_2,FP2,False) StdDev (1,SolRad_2,FP2,False) Minimum (1,Bat,FP2,False,False) EndTable 'Define Subroutines 'Sub 'EnterSub instructions here 'EndSub 'Main Program 46

47 BeginProg Scan (1,Sec,0,0) Battery (Bat) katagrafon Array_ID_1min=101 'Orizoume to Array_ID ton 1min Stn_Code=555'Orizoume ton kodiko tou stathmou 'CMP11 SolRad_1 (s.n ) Measurement ' 'Connections ' 'Cable Function Channel ' 'Red Signal(+) SE1 'Blue Signal(-) SE2 'Black Ground Gnd 'sens=8.64microvolt/(w/m2) 'so mult=1000/sens=1000/8.64= VoltDiff (SolRad_1,1,mV2500,1,True,0,250,1,0) 'CMP11 SolRad_2 (s.n ) Measurement ' 'Connections 47

48 ' 'Cable Function Channel ' 'Red Signal(+) SE3 'Blue Signal(-) SE4 'Black Ground Gnd 'sens=8.63microvolt/(w/m2) 'so mult=1000/sens=1000/8.63= VoltDiff (SolRad_2,1,mV2500,2,True,0,250,1,0) 'Enter other measurement instructions 'Call Output Tables 'Example: CallTable (Argyriou_Solar_1min) NextScan EndProg 48

49 Κεφάλαιο 5 Διαχείριση μετεωρολογικών δεδομένων. 5.1 Τήρηση αρχείου δεδομένων Α τμήμα. Τα συλλεγόμενα δεδομένα βρίσκονται, σε μορφή ASCII, χωρισμένα με κόμματα, στο αρχείο C:\METEODATA\Meteo.dat. Κάθε δέκα λεπτά, οπότε και ο Η/Υ συλλέγει τα δεδομένα από τον data logger, αυτά προστίθενται στο τέλος του αρχείου. Η μορφή του αρχείου αυτού είναι : Στήλη 1 Στήλη 2 Στήλη 3 Στήλη 4 : Ιουλιανή ημερομηνία ώρα(εεεε-μμ-ηη ωω:λλ:δδ) : Αύξων αριθμός μέτρησης : Αναγνωριστικό χρονοσειράς : Κωδικός σταθμού Στήλη 5 : Θερμοκρασία ( 0 C) Στήλη 6 : Σχετική υγρασία (%) Στήλη 7 : Ταχύτητα ανέμου (m/s) Στήλη 8 : Διεύθυνση ανέμου ( ο ) Στήλη 9 : Μέγιστη ταχύτητα ανέμου (m/s) 49

50 Στήλη 10 Στήλη 11 Στήλη 12 : Ύψος υετού (mm) : Ατμοσφαιρική πίεση (mbar) : Τάση τροφοδοσίας (Volt) Η διαδικασία επεξεργασίας και αποθήκευσης των δεδομένων είναι η εξής : 1. Το αρχείο μετρήσεων C:\METEODATA\Meteo.dat μετονομάζεται σε C:\METEODATA\ηημμεε.dat όπου ηη η ημέρα, μμ ο μήνας και εε το έτος της τρέχουσας ημερομηνίας. Καλό είναι η μετονομασία αυτή να γίνεται στο διάστημα μεταξύ του τρίτου και έβδομου λεπτού κάθε δεκαλέπτου (π.χ. 11:33 11:37 ή 19:53 19:57) ώστε να μην δημιουργείται πρόβλημα κατά το χρόνο συλλογής των δεδομένων και επικοινωνίας του εξυπηρετητή της ιστοσελίδας με τον σταθμό. 2. Το αρχείο C:\METEODATA\ηημμεε.dat εισάγεται στο MsExcel όπου ελέγχεται για διπλές ή ελλείπουσες εγγραφές και συμπληρώνονται τυχόντα κενά με Επίσης πραγματοποιούνται οι απαραίτητες μετατροπές μονάδων διατηρώντας μόνο τα σημαντικά δεκαδικά ψηφία. Το αρχείο το οποίο περιέχει τόσο τα αρχικά δεδομένα όσο και τα επεξεργασμένα σώζεται σαν αρχείο MsExcel. Συνιστάται κάθε αρχείο MsExcel να περιέχει έναν ολόκληρο μήνα και να ονομάζεται C:\METEODATA\μμ-εεεε.xls. Για λόγους οικονομίας χώρου συνιστάται να διατηρούνται οι εξισώσεις μετατροπής μόνο στην πρώτη γραμμή κάθε αρχείου. 3. Τα αρχικά αρχεία C:\METEODATA\ηημμεε.dat αποθηκεύονται σε συμπιεσμένη μορφή στο αρχείο C:\METEODATA\Meteorawεεεε.zip, όπου εεεε το έτος, τόσο στον υπολογιστή του σταθμού όσο και στον υπολογιστή εργασίας. 4. Τα αρχεία C:\METEODATA\μμ-εεεε.xls αποθηκεύονται σε συμπιεσμένη μορφή στο αρχείο C:\METEODATA\Meteoεεεε.zip, όπου εεεε το έτος. Από τα αρχεία C:\METEODATA\μμ-εεεε.xls υπολογίζονται ωριαίες τιμές των παραμέτρων και δημιουργούνται αρχεία με μορφή και ονοματολογία παρόμοια με αυτή των αρχείων του. Αρχείο δεδομένων σε Excel.(δείγμα) 50

51 Β τμήμα. Τα συλλεγόμενα δεδομένα βρίσκονται, σε μορφή ASCII, χωρισμένα με κόμματα, στο αρχείο C:\SOLAR\Solar.dat. Κάθε δέκα λεπτά, οπότε και ο Η/Υ συλλέγει τα δεδομένα από τον data logger, αυτά προστίθενται στο τέλος του αρχείου. Η μορφή του αρχείου αυτού είναι : Στήλη 1 Στήλη 2 Στήλη 3 Στήλη 4 Στήλη 5 Στήλη 6 Στήλη 7 Στήλη 8 Στήλη 9 : Ιουλιανή ημερομηνία ώρα(εεεε-μμ-ηη ωω:λλ:δδ) : Αύξων αριθμός μέτρησης : Αναγνωριστικό χρονοσειράς : Κωδικός σταθμού : Μέτρηση πυρανόμετρου διάχυτης ακτινοβολίας.(mv) : Τυπική απόκλιση διάχυτης ακτινοβολίας : Μέτρηση πυρανόμετρου διάχυτης ακτινοβολίας(mv) : Τυπική απόκλιση ολικής ακτινοβολίας : Τάση τροφοδοσίας (Volt) 51

52 Η διαδικασία επεξεργασίας και αποθήκευσης των δεδομένων είναι η εξής : 5. Το αρχείο C:\SOLAR\Solar.dat μετονομάζεται σε C:SOLAR\ηημμεε.dat όπου ηη η ημέρα, μμ ο μήνας και εε το έτος της τρέχουσας ημερομηνίας. Καλό είναι η μετονομασία αυτή να γίνεται στο διάστημα μεταξύ του τρίτου και έβδομου λεπτού κάθε δεκαλέπτου (π.χ. 11:33 11:37 ή 19:53 19:57) ώστε να μην δημιουργείται πρόβλημα κατά το χρόνο συλλογής των δεδομένων και επικοινωνίας του εξυπηρετητή της ιστοσελίδας με τον σταθμό. 6. Το αρχείο C:\SOLAR\ηημμεε.dat εισάγεται στο MsExcel όπου ελέγχεται για διπλές ή ελλείπουσες εγγραφές και συμπληρώνονται τυχόντα κενά με Επίσης πραγματοποιούνται οι απαραίτητες μετατροπές μονάδων διατηρώντας μόνο τα σημαντικά δεκαδικά ψηφία. Το αρχείο το οποίο περιέχει τόσο τα αρχικά δεδομένα όσο και τα επεξεργασμένα σώζεται σαν αρχείο MsExcel. Συνιστάται κάθε αρχείο MsExcel να περιέχει έναν ολόκληρο μήνα και να ονομάζεται C:\SOLAR\μμ-εεεε.xls. Για λόγους οικονομίας χώρου συνιστάται να διατηρούνται οι εξισώσεις μετατροπής μόνο στην πρώτη γραμμή κάθε αρχείου. 7. Τα αρχικά αρχεία C:\SOLAR\ηημμεε.dat αποθηκεύονται σε συμπιεσμένη μορφή στο αρχείο C:\SOLAR\Solarrawεεεε.zip, όπου εεεε το έτος, τόσο στον υπολογιστή του σταθμού όσο και στον υπολογιστή εργασίας. 8. Τα αρχεία C:\SOLAR\μμ-εεεε.xls αποθηκεύονται σε συμπιεσμένη μορφή στο αρχείο C:\SOLAR\Solarεεεε.zip, όπου εεεε το έτος. Από τα αρχεία C:\SOLAR\μμ-εεεε.xls υπολογίζονται ωριαίες τιμές των παραμέτρων και δημιουργούνται αρχεία με μορφή και ονοματολογία παρόμοια με αυτή των αρχείων του. Αρχείο δεδομένων σε Excel.(δείγμα) Στήλη 1 Στήλη 2 Στήλη 3 Στήλη 4 Στήλη 5 Στήλη 6 : Ιουλιανή ημερομηνία ώρα(εεεε-μμ-ηη ωω:λλ:δδ) : Αύξων αριθμός μέτρησης : Αναγνωριστικό χρονοσειράς : Κωδικός σταθμού : Μέτρηση πυρανόμετρου διάχυτης ακτινοβολίας.(mv) : Τυπική απόκλιση διάχυτης ακτινοβολίας 52