Снегомерно-дистанционная рейка. Первый шаг к оперативности и точности лавинных прогнозов.
Несколько месяцев назад у меня родилась идея создания снегомерно-дистанционной рейки дня нужд нашей лавинной службы.
Основными требованиями были:
- оперативный сбор и дистанционная передача температурных данных в слоях снежной толщи в течении зимнего сезона.
Это позволяет в начале и во время зимы отслеживать температурный градиент ведущий к активным процессам метаморфизма (и как следствие - образованию слабых слоев глубинной изморози), а в весеннее время определить начало лавиноопасного периода схода мокрых лавин.
- бюджетность проекта. Сейчас на создание одной рейки нужно около 150$
-автономность и компактность.
-возможность снимать показания высоты снега.
Благодаря моему другу Роме Ткаченко - это всё было успешно реализовано и сейчас находится на стадии теста в полевых условиях (первая рейка была установлена 25 ноября на высоте 2200м).
Первый вариант (только температурный) и второй с ультрозвуковым дальномером
Процесс сборки
Технические характеристики и особенности:
Электронная основа проекта была реализована на платформе Arduino. Далее
- 10 термодатчиков расположенных с шагом в 20 см на 3-х метровой деревянной рейке (+1 датчик - внутренний в самом устройстве)
- 1 ультразвуковой сенсор для определения высоты снежного покрова.
- автономное питание устройства (сервера) на весь сезонный период работы (расчёты показывают, что аккумулятора должно хватить на 4 месяца работы)
- передача данных о температуре и уровне снега на приемное устройство (клиент) работающее в паре с Android смартфоном. Дальность передачи около 1км.
Алгоритм работы :
Сервер с помощью фотодатчика измеряет текущий уровень освещения и если снаружи день - начинает слушать радиоэфир на предмет запросов от «клиента». Если запроса нет в течении 1 секунды, сервер "засыпает" - включает режим энергосбережения на 1 минуту. Если запрос обнаружен - сервер производит измерения температуры и высоты снежного покрова и передает данные «клиенту». Временной интервал измерения и передачи примерно 3 секунды. После передачи данных сервер засыпает на 1 минуту.
цикл повторяется до тех пор пока данные от фотодатчика не будут интерпретированы как "темнота" - если получает такой ответ - сервер входит в режим сна.
Сервер данных
Приемник ("Клиент")
Вот так выглядят полученные данные на смартфоне. Где Т0 - температура на почве, далее через 20см - до 180см (Т9)
Небольшие выводы. Плюсы и минусы выявленные в ходе тестов:
1.Основная проблема - это конечно батарея (у нас она 3v). Мы расчитиваем что она проработает около 4 месяцев (пока все получается), но в других условиях климата вполне возможно, что на весь сезон заряда не хватит. Тогда придется выкопать сервер и сняв батарею, ее зарядить (2-3 часа)
2. Ультрозвуковой дальномер. Как выяснилось (хотя тесты еще идут) не всегда корректно показывает...Связано это с поверхностью снега, образованием на ней кристаллов изморози и т.д Пока не проверяно, как это будет в сильнй ветер и снегопады...Но все впереди и тесты его только начались!!!
Ну и результаты. За поледние дни (29.02 - 2.03) в Красной Поляне сильно потеплело, температура на высотах 2200-2300м даже в ночниые часы не опускаются ниже 0. Все это конечно же отражается на ходе температур в снежном покрове - почти по всему профилю около и нулевые температуры (что хорошо видно на фото выше), это говорит о том, что дальнеший приток тепла будет не отеплять снежные горизонты, а уже растапливать, появится свободная вода уменьшающая сцепление горизонтов и тем самым приведет к образованию мокрых лавин по грунту или по водоупорным коркам!
Собственно это и подверждается!
Курорт "Роза Хутор". Место: Обер Хутор, лавинный очаг 16А-7
Впереди еще много трудностей и путей их решения, но я надеюсь, что мы на верном пути и все это поможет в оперативности принятия решения и в повышении точноности лавинных прогнозов!
Основными требованиями были:
- оперативный сбор и дистанционная передача температурных данных в слоях снежной толщи в течении зимнего сезона.
Это позволяет в начале и во время зимы отслеживать температурный градиент ведущий к активным процессам метаморфизма (и как следствие - образованию слабых слоев глубинной изморози), а в весеннее время определить начало лавиноопасного периода схода мокрых лавин.
- бюджетность проекта. Сейчас на создание одной рейки нужно около 150$
-автономность и компактность.
-возможность снимать показания высоты снега.
Благодаря моему другу Роме Ткаченко - это всё было успешно реализовано и сейчас находится на стадии теста в полевых условиях (первая рейка была установлена 25 ноября на высоте 2200м).
Первый вариант (только температурный) и второй с ультрозвуковым дальномером
Процесс сборки
Технические характеристики и особенности:
Электронная основа проекта была реализована на платформе Arduino. Далее
- 10 термодатчиков расположенных с шагом в 20 см на 3-х метровой деревянной рейке (+1 датчик - внутренний в самом устройстве)
- 1 ультразвуковой сенсор для определения высоты снежного покрова.
- автономное питание устройства (сервера) на весь сезонный период работы (расчёты показывают, что аккумулятора должно хватить на 4 месяца работы)
- передача данных о температуре и уровне снега на приемное устройство (клиент) работающее в паре с Android смартфоном. Дальность передачи около 1км.
Алгоритм работы :
Сервер с помощью фотодатчика измеряет текущий уровень освещения и если снаружи день - начинает слушать радиоэфир на предмет запросов от «клиента». Если запроса нет в течении 1 секунды, сервер "засыпает" - включает режим энергосбережения на 1 минуту. Если запрос обнаружен - сервер производит измерения температуры и высоты снежного покрова и передает данные «клиенту». Временной интервал измерения и передачи примерно 3 секунды. После передачи данных сервер засыпает на 1 минуту.
цикл повторяется до тех пор пока данные от фотодатчика не будут интерпретированы как "темнота" - если получает такой ответ - сервер входит в режим сна.
Сервер данных
Приемник ("Клиент")
Вот так выглядят полученные данные на смартфоне. Где Т0 - температура на почве, далее через 20см - до 180см (Т9)
Небольшие выводы. Плюсы и минусы выявленные в ходе тестов:
1.Основная проблема - это конечно батарея (у нас она 3v). Мы расчитиваем что она проработает около 4 месяцев (пока все получается), но в других условиях климата вполне возможно, что на весь сезон заряда не хватит. Тогда придется выкопать сервер и сняв батарею, ее зарядить (2-3 часа)
2. Ультрозвуковой дальномер. Как выяснилось (хотя тесты еще идут) не всегда корректно показывает...Связано это с поверхностью снега, образованием на ней кристаллов изморози и т.д Пока не проверяно, как это будет в сильнй ветер и снегопады...Но все впереди и тесты его только начались!!!
Ну и результаты. За поледние дни (29.02 - 2.03) в Красной Поляне сильно потеплело, температура на высотах 2200-2300м даже в ночниые часы не опускаются ниже 0. Все это конечно же отражается на ходе температур в снежном покрове - почти по всему профилю около и нулевые температуры (что хорошо видно на фото выше), это говорит о том, что дальнеший приток тепла будет не отеплять снежные горизонты, а уже растапливать, появится свободная вода уменьшающая сцепление горизонтов и тем самым приведет к образованию мокрых лавин по грунту или по водоупорным коркам!
Собственно это и подверждается!
Курорт "Роза Хутор". Место: Обер Хутор, лавинный очаг 16А-7
Впереди еще много трудностей и путей их решения, но я надеюсь, что мы на верном пути и все это поможет в оперативности принятия решения и в повышении точноности лавинных прогнозов!