Ανάλυση και αξιολόγηση εμπορικών και αυτοσχέδιων αυτόματων μετεωρολογικών σταθμών χαμηλού κόστους για εφαρμογές παρακολούθησης καιρικών φαινομένων
Weather conditions are volatile and can have a significant impact on all human activities. Therefore, accurate and prompt forecasting is of utmost importance and constitutes a field of research for many scientists. This thesis presents an analysis of low-cost homemade and commercial automated weather stations to evaluate their accuracy, reliability and performance. The study explores the growing trend of homemade weather stations and compares them with the commercially available alternative stations, studying the advantages and limitations of each. Key meteorological parameters, including temperature, humidity, wind speed, and precipitation, are analyzed to determine the level of consistency between homemade and commercial stations. The paper presents the basic parameters and numbers related to the science of meteorology. It identifies and analyses the basic characteristics of specific commercial weather stations by studying the manufacturers' technical specifications manuals and sellers' web pages and by examining a bibliography of an extensive sample of published research proposals of low-cost homemade weather stations. The main objective of the analysis is to draw conclusions concerning software, hardware, sensors and communication of the commercial and homemade weather stations and to document the advantages and disadvantages of using homemade versus commercial weather stations. Finally, using the Arduino microcontroller, an attempt is made to implement homemade weather station in order to identify the difficulties and limitations of its construction, as well as the possibilities it can offer to the manufacturer/user for personal and business use.
Τα καιρικά φαινόμενα είναι ευμετάβλητα και μπορούν να επηρεάσουν σε σημαντικό βαθμό το σύνολο των ανθρώπινων δραστηριοτήτων. Συνεπώς, η έγκυρη και έγκαιρη πρόγνωσή τους είναι ύψιστης σημασίας και πεδίο έρευνας μεγάλου αριθμού επιστημόνων. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, παρουσιάζεται μια ανάλυση των αυτοσχέδιων και εμπορικών αυτοματοποιημένων μετεωρολογικών σταθμών χαμηλού κόστους, με στόχο την αξιολόγηση της ακρίβειας, της αξιοπιστίας και της απόδοσής τους. Η μελέτη διερευνά την αυξανόμενη τάση των αυτοσχέδιων μετεωρολογικών σταθμών και τους συγκρίνει με τους εμπορικά διαθέσιμους εναλλακτικούς σταθμούς, μελετώντας τα πλεονεκτήματα και τους περιορισμούς κάθε τύπου. Αναλύονται βασικές μετεωρολογικές παράμετροι, συμπεριλαμβανομένης της θερμοκρασίας, της υγρασίας, της ταχύτητας του ανέμου και της βροχόπτωσης, για να καθοριστεί το επίπεδο συμφωνίας μεταξύ των αυτοσχέδιων και των εμπορικών σταθμών. Η εργασία παρουσιάζει τις βασικές παραμέτρους και τα φυσικά μεγέθη που σχετίζονται με την επιστήμη της μετεωρολογίας. Εντοπίζει και αναλύει τα βασικά χαρακτηριστικά συγκεκριμένων μετεωρολογικών σταθμών του εμπορίου με τη βοήθεια των τεχνικών φυλλαδίων των κατασκευαστών αλλά και των ηλεκτρονικών σελίδων των εμπόρων και εξετάζει, μέσω βιβλιογραφικής ανασκόπησης, ένα ικανό δείγμα δημοσιευμένων ερευνητικών προτάσεων αυτοσχέδιων μετεωρολογικών σταθμών χαμηλού κόστους. Βασικός στόχος της ανάλυσης είναι η εξαγωγή συμπερασμάτων που αφορούν το λογισμικό, το υλικό, τους αισθητήρες και τον τρόπο επικοινωνίας των υπό εξέταση εμπορικών και αυτοσχέδιων μετεωρολογικών σταθμών αλλά και την καταγραφή των πλεονεκτημάτων και μειονεκτημάτων της χρήσης των αυτοσχέδιων έναντι των εμπορικών μετεωρολογικών σταθμών. Τέλος, γίνεται μια προσπάθεια υλοποίησης ενός αυτοσχέδιου μετεωρολογικού σταθμού με τη βοήθεια του μικροελεγκτή Arduino, για να εντοπιστούν οι δυσκολίες και οι περιορισμοί κατασκευής του, καθώς και δυνατότητες που μπορεί να προσφέρει στον κατασκευαστή/χρήστη του για προσωπική και επαγγελματική χρήση