Meteorologisches Messsystem

	Physikalische Technik Meteorologisches Messsystem

Meteorologisches Messsystem

Seit 1985 wird im Labor für Solartechnik die Solarstrahlung messtechnisch erfasst. Mit diesen Daten kann der voraussichtliche Energieertrag von Solaranlagen im norddeutschen Ostseeraum ermittelt werden. Das Messsystem wurde 1993 erstmalig grundlegend überarbeitet. Im Dauerbetrieb stellte sich jedoch heraus, dass die Verfügbarkeit der PC-gestützten Messwerterfassung nur bei ca. 90% lag. Deshalb wurde das System 1997 durch einen leistungsfähigeren Aufbau ersetzt und erweitert. Mittlerweile besteht für das System eine Verfügbarkeit von 99 %.

Die Sensoren	Die Daten
Die Signale	Die Internetseite
Das Programm

Die Sensoren

Abb. 1 zeigt die Anordnung der Sensoren am Solarhaus der Fachhochschule. Der Windvektor, wird mit einem kombinierten Windgeber gemessen (4). Zwei Sensoreinheiten am Nordeingang (2) stellen Messwerte der Aussentemperatur, des Luftdrucks sowie der relativen Luftfeuchtigkeit zur Verfügung.

Solarhaus Südansicht und Anordnung der Wettersensoren

Abb.1 Solarhaus Südansicht und Anordnung der Wettersensoren

Die Signale

Durch Einsatz hochwertiger Feldbusmodule (Abb. 2) geht nur der Sensorfehler in den Gesamtfehler der Messung ein. Diese sog. "Intelligenten Sensormodule" digitalisieren die analogen Messsignale und stellen sie auf dem RS-485 Feldbus zur Verfügung. Als Kommunikationsprotokoll dient PROFIBUS.

Signalflussplan

Abb.2 Signalflussplan

Das Programm

Am Ende der Messkette befindet sich das Messprogramm WINMETEO. Es übernimmt die Messdaten-Visualisierung und - Speicherung (Abb. 3). Durch die Konfiguration des Programms mit einer Textdatei kann WINMETEO an jede Änderung des Messaufbaus schnell angepasst werden. Programmroutinen zur Fehlererkennung und das sofortige Speichern der meteorologischen Messgrössen gewährleisten eine hohe Datensicherheit.

Messdatenlogprogramm WINMETEO

Abb. 3: Graphikansicht WINMETEO

Die Daten

Mit Hilfe des Messprogramms werden die Messwerte im Sekundentakt abgefragt. Alle 300 Sekunden (5 Min.) wird ein Mittelwert, aber auch ein Minimal- und Maximalwert, für jeden Messkanal errechnet und in einer ASCII-Textdatei abgespeichert.

Die so gesicherten Rohdaten durchlaufen ein Prüfprogramm und können durch Mittelwertbildung weiter im Umfang reduziert werden. Für Berechnungen sind Stunden- oder Tageswerte eines Messkanals häufig ausreichend.

Die Tabelle 1 zeigt eine Übersicht der zur Zeit verfügbaren Messkanäle.

Meßkanal	Bedeutung	Einheit	Meßbereich	Maximalfehler

Gn00	Solarstrahlung Horizontal	W/m²	0...1200	11,3
Gn30	Solarstrahlung 30°-Süd	W/m²	0...1200	11,6
Gn60	Solarstrahlung 60°-Süd	W/m²	0...1200	11,6
Gn90	Solarstrahlung 90°-Süd	W/m²	0...1200	11,6
Gdir	Direkte Sonnenstrahlung	W/m²	0...1000	50
Tauss	Außentemperatur	°C	-20...40	0,2
Vw	Windgeschwindigkeit	m/s	0,5...35	0,5
Rw	Windrichtung	°	0...360	1
Frel	Relative Luftfeuchtigkeit	%	0...100	1
Pluft	Luftdruck	hpa	800...1200	2

Tab.1 Übersicht Messkanäle (siehe auch Standortkonstanten )

Die Internetseite

Grundlage der Online-Datenvisualisierung sind 5-Minuten-Mittelwerte des meteorologischen Messstandes. Ein eigener Server-PC übernimmt die Datenaufbereitung und - Weiterleitung. Dabei entsteht ein Zeitversatz von etwa 2 Minuten, d.h. die Uhrzeit, die im Fenster Aktuelle Werte erscheint, läuft nicht mit Ihrer PC-Zeit synchron.

Damit der letzte aktuelle Datensatz möglichst schnell auf Ihrem PC erscheint, lädt sich die Wetterseite automatisch alle 60 Sekunden neu. Dieser "Refresh" funktioniert allerdings nicht bei allen Browsern. Gute Erfahrungen haben wir mit den Browsern von Netscape und AOLPress gemacht. Funktioniert der automatische Refresh nicht, so muss die Internet-Seite manuell aktualisiert bzw. neu geladen werden.

Datenaufbereitung für den Internet-Server

Abb.4 Datenaufbereitung für den Internet-Server

Bitte haben Sie Verständnis dafür, dass ein Ausfall der Online-Visualisierung eintreten kann. Das Netzwerk der FH-Lübeck und auch die Struktur und Optik der Internet-Seiten werden ständig erneuert.

Im Labor für Solartechnik hat die Datensicherung auf Festplatte bzw. Diskette absoluten Vorrang. Fehlerwerte bei der Online-Visualisierung bedeuten also nicht zwangsläufig einen Datenverlust.

Postadresse:
Fachhochschule Lübeck
Labor für Solartechnik
Stephensonstraße 3
23562 Lübeck

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Prof. Dr. Kreußler kreussler@fh-luebeck.de

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