Метеорологиялық бақылауда және қоршаған ортаны бақылауда нақты және уақтылы мәліметтер алу өте маңызды. Технологияның дамуымен көбірек метеорологиялық станциялар деректерді жинау және беру тиімділігін арттыру үшін сандық сенсорлар мен байланыс хаттамаларын пайдаланады. Олардың ішінде SDI-12 (1200 boud бойынша сериялық деректер интерфейсі) протоколы өзінің қарапайымдылығы, икемділігі және тиімділігі арқасында метеорологиялық станциялар саласында маңызды таңдау болды.
1. SDI-12 хаттамасының сипаттамасы
SDI-12 - қоршаған ортаны бақылаудың әртүрлі қолданбаларына жарамды төмен қуатты сенсорларға арналған сериялық байланыс протоколы. Протоколдың келесі негізгі ерекшеліктері бар:
Төмен қуатты дизайн: SDI-12 протоколы сенсорларға белсенді емес кезде ұйқы режиміне өтуге мүмкіндік береді, осылайша қуат тұтынуды азайтады және батареямен жұмыс істейтін құрылғыларға жарамды.
Көп сенсорды қолдау: SDI-12 шинасына 62-ге дейін сенсорды қосуға болады және әрбір сенсордың деректерін бірегей мекенжай арқылы анықтауға болады, бұл жүйе құрылысын икемді етеді.
Біріктіру оңай: SDI-12 хаттамасының стандартталуы әртүрлі өндірушілердің сенсорларына бір жүйеде жұмыс істеуге мүмкіндік береді, ал деректер жинаушымен біріктіру салыстырмалы түрде қарапайым.
Тұрақты деректерді беру: SDI-12 деректердің дәлдігі мен сенімділігін қамтамасыз ете отырып, 12 биттік сандар арқылы деректерді жібереді.
2. SDI-12 шығыс метеостанциясының құрамы
SDI-12 протоколына негізделген метеостанция әдетте келесі бөліктерден тұрады:
Сенсор: Метеорологиялық деректерді әртүрлі сенсорлар, соның ішінде температура сенсорлары, ылғалдылық сенсорлары, жел жылдамдығы мен бағыты сенсорлары, жауын-шашын сенсорлары және т.б. арқылы жинайтын метеостанцияның маңызды құрамдас бөлігі. Барлық сенсорлар SDI-12 протоколын қолдайды.
Деректер жинаушы: сенсор деректерін қабылдауға және оны өңдеуге жауапты. Деректер жинаушы SDI-12 хаттамасы арқылы әрбір сенсорға сұрау жібереді және қайтарылған деректерді алады.
Деректерді сақтау блогы: Жиналған деректер әдетте SD картасы сияқты жергілікті сақтау құрылғысында сақталады немесе ұзақ мерзімді сақтау және талдау үшін сымсыз желі арқылы бұлттық серверге жүктеледі.
Деректерді жіберу модулі: Көптеген заманауи метеостанциялар қашықтан бақылау платформасына нақты уақытта деректерді беруді жеңілдету үшін GPRS, LoRa немесе Wi-Fi модульдері сияқты сымсыз тарату модульдерімен жабдықталған.
Қуатты басқару: Метеорологиялық станцияның ұзақ мерзімді тұрақты жұмысын қамтамасыз ету үшін әдетте күн батареялары және литий батареялары сияқты жаңартылатын энергия шешімдері қолданылады.
3. SDI-12 метеостанцияларының қолдану сценарийлері
SDI-12 метеостанциялары көптеген салаларда кеңінен қолданылады, соның ішінде:
Ауылшаруашылық метеорологиялық мониторинг: Метеорологиялық станциялар ауылшаруашылық өндірісі үшін нақты уақыттағы метеорологиялық деректерді қамтамасыз ете алады және фермерлерге ғылыми шешімдер қабылдауға көмектеседі.
Қоршаған ортаның мониторингі: Экологиялық мониторинг пен қоршаған ортаны қорғауда метеорологиялық станциялар климаттың өзгеруі мен ауа сапасын бақылауға көмектеседі.
Гидрологиялық мониторинг: Гидрологиялық метеостанциялар жауын-шашын мен топырақ ылғалдылығын бақылай алады, су ресурстарын басқару және су тасқынының алдын алу және апаттарды азайту үшін деректермен қамтамасыз етеді.
Климатты зерттеу: Зерттеу мекемелері SDI-12 метеостанцияларын ұзақ мерзімді климаттық деректерді жинау және климаттың өзгеруі туралы зерттеулер жүргізу үшін пайдаланады.
4. Нақты жағдайлар
1-жағдай: Қытайдағы ауылшаруашылық метеорологиялық бақылау станциясы
Қытайдағы ауылшаруашылық аймағында SDI-12 хаттамасы арқылы ауылшаруашылық метеорологиялық мониторинг жүйесі салынды. Жүйе негізінен дақылдардың өсуіне қажетті метеорологиялық жағдайларды бақылау үшін қолданылады. Метеорологиялық станция температура, ылғалдылық, жел жылдамдығы, жауын-шашын және т.б. сияқты әртүрлі датчиктермен жабдықталған, олар SDI-12 хаттамасы арқылы деректер жинағышқа қосылған.
Қолдану әсері: Ауыл шаруашылығы дақылдарының өсуінің маңызды сәтінде фермерлер метеорологиялық мәліметтерді нақты уақытта және суда ала алады және уақытында тыңайтады. Бұл жүйе ауыл шаруашылығы дақылдарының шығымдылығы мен сапасын айтарлықтай жақсартып, шаруалардың кірісі шамамен 20%-ға өсті. Деректерді талдау арқылы фермерлер ауылшаруашылық іс-шараларын жақсы жоспарлай алады және ресурстардың қалдықтарын азайта алады.
2-жағдай: Қалалық экологиялық мониторинг жобасы
Филиппиннің бір қаласында жергілікті үкімет қоршаған ортаны бақылау үшін, негізінен ауа сапасы мен метеорологиялық жағдайларды бақылау үшін бірқатар SDI-12 метеостанцияларын орналастырды. Бұл метеостанциялардың келесі функциялары бар:
Сенсорлар температура, ылғалдылық, жел жылдамдығы, PM2.5, PM10 және т.б. сияқты қоршаған орта параметрлерін бақылайды.
Деректер нақты уақыт режимінде SDI-12 хаттамасы арқылы қаланың экологиялық мониторинг орталығына беріледі.
Қолдану әсері: Деректерді жинау және талдау арқылы қала менеджерлері тұман және жоғары температура сияқты төтенше климаттық құбылыстармен күресу үшін дер кезінде шаралар қабылдай алады. Сондай-ақ, азаматтар саяхат жоспарларын уақытында түзетіп, денсаулығын сақтау үшін ұялы телефон қосымшалары арқылы жақын маңдағы метеорологиялық және ауа сапасы туралы ақпаратты нақты уақыт режимінде ала алады.
3-жағдай: Гидрологиялық бақылау жүйесі
Өзен бассейніндегі гидрологиялық мониторинг жобасында SDI-12 хаттамасы өзен ағынын, жауын-шашын мен топырақ ылғалдылығын басқару және бақылау үшін қолданылады. Жоба әртүрлі өлшеу нүктелерінде нақты уақыт режимінде бақылау үшін бірнеше метеорологиялық станцияларды орнатты.
Қолдану әсері: Жоба тобы осы деректерді талдау және жақын маңдағы қауымдастықтарға ерте ескертулер беру арқылы су тасқыны қаупін болжай алды. Жергілікті өзін-өзі басқару органдарымен жұмыс істей отырып, жүйе су тасқыны салдарынан болатын экономикалық шығындарды тиімді азайтты және су ресурстарын басқару мүмкіндігін жақсартты.
Қорытынды
Ғылым мен техниканың үздіксіз дамуымен метеостанцияларда SDI-12 протоколын қолдану жиірек болды. Оның төмен қуатты дизайны, көп сенсорлы қолдауы және тұрақты деректерді беру сипаттамалары метеорологиялық мониторинг үшін жаңа идеялар мен шешімдерді ұсынады. Болашақта SDI-12 негізіндегі метеостанциялар дамуын жалғастырады және әртүрлі салалардағы метеорологиялық мониторингті дәлірек және сенімді қолдауды қамтамасыз етеді.
Жіберу уақыты: 16 сәуір-2025 ж