Entwicklung einer kompakten Klimamessstation
Klimadaten messen und anschließend per LoRaWan verteilen
Studiengang
Elektrotechnik (B.Eng.)Projektbeschreibung
In diesem Projekt wird im Auftrag der Hochschule Augsburg, in Verbindung mit der Uni Augsburg, eine kompakte Klimamessstation entwickelt.
Das Projekt wird im Rahmen von Systems Engineering 1 durchgeführt und dabei von Prof. Dr. Schwaegerl betreut.
Zentrale Punkte sind die Kompaktheit der Messstation sowie die umweltschonende Befestigungsmöglichkeit, bei der Montage an verschiedenen Standorten wie dem Augsburger Stadtwald, im Wittelsbacher Park oder im Antonsviertel.
Des Weiteren wird darauf geachtet die Kosten möglichst gering zu halten, ohne jedoch Abstriche in Qualität und Funktion machen zu müssen.
Beteiligte Personen
| Studierendengruppe: | Thomas Christ, Daniel Kuban, David Kirchner |
| Betreuer: |
Veranstaltung
Systems Engineering 1 (IK)
Laufzeit
WS 2023/24
Anforderungen
MUSS Anforderungen
- Abmessungen ca. 6-er Eierkartongröße
- Strahlungsschutz des Sensors
- Einfache und umweltschonende Montage an Laternenmast oder Bäume
- Daten per LoRaWAN übermitteln
- Lokale Datenspeicherung (Nicht erfüllt)
- Interne Stromversorgung
KANN Anforderungen
- Informationen bzgl. des Akkustandes übermitteln
- Auslesen per App (Webapplikation „Datacake“)
- Akku per PV-Modul laden (Nicht erfüllt)
- Akku per USB-Type-C laden
Abschließend kann also gesagt werden, dass nahezu alle Muss- sowie Kannanforderungen umgesetzt wurden.
Umsetzung
Das Grundgerüst der Klimamessstation bildet ein handelsüblicher Anschlusskasten des Herstellers „f-tronic“. Es handelt sich hierbei um ein genormtes Produkt das Witterungsbeständig (IP 66) und somit für den Outdoor-Gebrauch geeignet ist.
Die Gummikappe der verbauten USB-C Buchse bietet laut Hersteller IP65.
Da der Anschlusskasten an keiner Stelle bearbeitet oder aufgebohrt wurde, bestimmt die niedrigste Schutzart die Witterungsbeständigkeit. Somit können wir IP 65 gewährleisten.
Für die Messung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit wird ein SHT31-Sensor aus dem Gehäuse herausgeführt.
Die Daten werden dann von einem ESP32 LoRa WiFi (V3) Modul aus dem Hause Heltec verarbeitet und an das öffetnliche TTN Netz gesendet. Hierfür wird lediglich ein neues Gerät innerhalb des Netzwerkes angelegt und registriert. Von Dort aus lassen sich die übermittelten Daten ganz bequem per Webapplikation "Datacake" auslesen und verbreiten.
Verwendung
Das Messgerät kann im gesamten Stadtgebiet Augsburg ohne besondere Anforderungen montiert werden und liefert dabei unter anderem der Uni Augsburg, Daten für die Untersuchung gesundheitsrelevanter Auswirkungen von urbanen Wäldern.
Dabei wird der Mikrocontroller alle 5 Minuten aus dem Deep-Sleep Modus geholt, um dann einen Messwert aufzunehmen und diesen anschließend via LoRaWAN zu übermitteln. Dieser Zyklus wiederholt sich dauerhaft.
Als Hauptvorraussetzung für die Verwendung ist eine ausreichend ausgebaute Infrastruktur von LoRaWAN erforderlich.
Die Messstation kann bei Temperaturen von -20 Grad Celsius bis 80 Grad Celsius betrieben werden. Dieser Temperaturbereich wird über den verwendeten Sensor festgelegt.