Το έργο
Ο μετεωρολογικός σταθμός του 1ου ΤΕΕ ΕΠΑΛ Αργυρούπολης δημιουργήθηκε κατά το Σχολικό Έτος 2004-2005 στα πλαίσια του προγράμματος ΤΕΧΝΟΜΑΘΕΙΑ IV που απευθύνονταν σε μαθητές και καθηγητές Ενιαίων Λυκείων και ΤΕΕ, καθώς και σε Σχολικές Μονάδες Ειδικής Αγωγής. Οι μαθητικές ομάδες κλήθηκαν να μελετήσουν ένα τεχνολογικό θέμα της επιλογής τους και να εφαρμόσουν τα αποτελέσματα σε σχετικό λειτουργικό μηχανισμό ή τρισδιάστατη κατασκευή.
Στόχος του προγράμματος ήταν να έρθουν οι μαθητές σε μια πρώτη επαφή με την έρευνα, ώστε να αναπτύξουν τη δημιουργικότητα, την εφευρετικότητα και το ομαδικό πνεύμα εργασίας, να γνωρίσουν τις τεχνολογικές εξελίξεις και να κατανοήσουν τη σύνδεσή τους με τις παραγωγικές διαδικασίες της βιομηχανίας, την οικονομία, την κοινωνία, τον πολιτισμό και την καθημερινή ζωή.
Το έργο παρουσιάστηκε στην Έκθεση Νέων Ερευνητών που διοργανώθηκε στις εγκαταστάσεις του ΝΟΗΣΙΣ – Κέντρο Διάδοσης Επιστημών και Μουσείο Τεχνολογίας στην Θεσσαλονίκη.
Δείτε εδώ τις μετρήσεις του μετεωρολογικού σταθμού
Το Υλικό
Εφόσον η ομάδα μας αποτελείται κυρίως από μαθητές Πληροφορικής που ασχολούνται με την επεξεργασία των δεδομένων και όχι με την κατασκευή του υλικού συλλογής τους, αποφασίσαμε να προμηθευτούμε έτοιμους αισθητήρες και να ασχοληθούμε με την κατασκευή του λογισμικού για την απεικόνιση και επεξεργασία των δεδομένων που αυτοί θα μας παρείχαν.
Ύστερα από έρευνα αγοράς καταλήξαμε στο μοντέλο Vantage Pro 2 που κατασκευάζει η εταιρία Davis Instruments. Το μοντέλο αυτό επιλέχθηκε ανάμεσα σε αντίστοιχα μοντέλα άλλων εταιριών διότι προσέφερε μία σειρά από σημαντικά πλεονεκτήματα, μερικά από τα οποία είναι:
- Σύνδεση με ηλεκτρονικό υπολογιστή για την απεικόνιση των μετεωρολογικών δεδομένων
- Ανοιχτό πρωτόκολλο επικοινωνίας με το σταθμό ώστε να είναι δυνατή η συγγραφή δικής μας εφαρμογής για την επεξεργασία των δεδομένων
- Βελτιωμένα χαρακτηριστικά σε σχέση με τα μοντέλα του ανταγωνισμού.
- Προσιτή τιμή αγοράς
Ο σταθμός αποτελείται από τρία βασικά τμήματα: την μονάδα των εξωτερικών αισθητήρων, την κονσόλα απεικόνισης των αποτελεσμάτων και την μονάδα σύνδεσης με ηλεκτρονικό υπολογιστή.
Η εξωτερική μονάδα
Η εξωτερική μονάδα περιλαμβάνει αισθητήρες θερμοκρασίας, υγρασίας, ταχύτητας και κατεύθυνσης ανέμου και βροχόπτωσης. Οι αισθητήρες της θερμοκρασίας και της υγρασίας βρίσκονται μέσα σε έναν προστατευτικό κλωβό που φροντίζει να μην επηρεάζονται από την ηλιακή ακτινοβολία, αλλά και από τη θερμότητα που ανεβαίνει από το έδαφος.
Τροφοδοτούνται με ρεύμα από ένα ενσωματωμένο ηλιακό συλλέκτη, ενώ υποστηρίζονται και από επαναφορτιζόμενη μπαταρία που μπορεί να παρέχει τροφοδοσία για τρεις περίπου μήνες χωρίς να χρειάζεται ηλιοφάνεια.
Η εξωτερική μονάδα επικοινωνεί με την κονσόλα απεικόνισης των δεδομένων ασύρματα, χρησιμοποιώντας ραδιοκύματα, με εμβέλεια 300 περίπου μέτρα σε ανοιχτό χώρο. Όπως είναι φυσικό, όταν παρεμβάλλονται σταθερά αντικείμενα η απόσταση αυτή μειώνεται.
Η κονσόλα απεικόνισης
Η κονσόλα απεικόνισης τοποθετείται σε εσωτερικό χώρο, δέχεται τα δεδομένα από τους εξωτερικούς αισθητήρες και τα απεικονίζει στην LCD οθόνη που διαθέτει. Εκτός αυτού, διαθέτει και δικούς της αισθητήρες θερμοκρασίας, υγρασίας και πίεσης (που είναι ίδια εσωτερικά και εξωτερικά). Σε αυτήν εξάλλου συνδέεται και η συσκευή καταγραφής με την οποία γίνεται και η σύνδεση με τον ηλεκτρονικό υπολογιστή.
Η εξωτερική και η εσωτερική μονάδα επικοινωνούν ασύρματα μεταξύ τους χρησιμοποιώντας συχνότητες στην περιοχή των ραδιοκυμάτων.
Η μονάδα σύνδεσης με PC
Η μονάδα αυτή συνδέεται στο πίσω μέρος της κονσόλας απεικόνισης και παρέχει 128ΚΒ μνήμης για την αποθήκευση των μετεωρολογικών δεδομένων, αλλά και τη θύρα USB μέσω της οποίας γίνεται η σύνδεση του σταθμού με ηλεκτρονικό υπολογιστή.
Η εγκατάσταση
Η εγκατάσταση του σταθμού πραγματοποιήθηκε στην ταράτσα του σχολείου. Το σημείο που επιλέχθηκε είναι πλήρως εκτεθειμένο στις καιρικές συνθήκες, ενώ δεν υπάρχουν γειτονικά κτίρια σε κοντινή απόσταση. Αυτό είναι πολύ σημαντικό διότι έτσι δεν επηρεάζονται οι μετρήσεις, κυρίως αυτές της ταχύτητας και της κατεύθυνσης του ανέμου.
Αφού ολοκληρώθηκε η εγκατάσταση των εξωτερικών αισθητήρων έγινε δοκιμή της επικοινωνίας τους με τη μονάδα απεικόνισης η οποία ήταν επιτυχής. Στη συνέχεια η διαδικασία επαναλήφθηκε στο εργαστήριο πληροφορικής στον 1ο όροφο, αλλά και στο γραφείο της Διεύθυνσης στο ισόγειο. Και οι δύο αυτές δοκιμές ήταν επιτυχείς, κι έτσι διαπιστώσαμε ότι η ασύρματη επικοινωνία ήταν εφικτή σε οποιοδήποτε σχεδόν σημείο του Σχολείου.
Το επόμενο πρωί διαπιστώσαμε ότι ο σταθμός λειτούργησε κανονικά όλη τη νύχτα, εφόσον η μπαταρία των εξωτερικών αισθητήρων είχε φορτιστεί από τον ηλιακό συλλέκτη και τροφοδοτούσε με ρεύμα τους αισθητήρες.
Το λογισμικό
Για την κατασκευή του λογισμικού επικοινωνίας με τον μετεωρολογικό σταθμό χρησιμοποιήθηκε η γλώσσα προγραμματισμού Visual Basic η οποία παρέχει τη δυνατότητα εύκολης κατασκευής του γραφικού περιβάλλοντος επικοινωνίας, αλλά και ισχυρές εντολές για επεξεργασία δεδομένων.
Το πρόγραμμα που κατασκευάστηκε έχει τη δυνατότητα εμφάνισης των δεδομένων του μετεωρολογικού σταθμού σε πραγματικό χρόνο, αλλά και τη δημιουργία διαγραμμάτων των σημαντικότερων παραμέτρων για τις 3 τελευταίες ώρες, προκειμένου να είναι δυνατή η παρακολούθηση της εξέλιξης των μεταβλητών αυτών.
Εκτός αυτού, η εφαρμογή στέλνει μέσω FTP τις μετρήσεις και τα διαγράμματα στην ιστοσελίδα του Σχολείου μας στη διεύθυνση http://1tee-argyr.att.sch.gr https://1epal-argyr.att.sch.gr/?p=2471 όπου υπάρχει ενημέρωση σε πραγματικό χρόνο για τις συνθήκες που επικρατούν στην περιοχή της Αργυρούπολης, αλλά και πρόβλεψη για τις επόμενες 24-48 ώρες. Τα δεδομένα της σελίδας ανανεώνονται αυτόματα κάθε 4 λεπτά. Επίσης μέσω του ασύρματου δικτύου του σχολείου μπορούμε να έχουμε πρόσβαση στα δεδομένα του σταθμού σε πραγματικό χρόνο, απ’ οποιοδήποτε σημείο του σχολείου.
Η δική μας πρόβλεψη
Η δική μας πρόβλεψη κάνει χρήση ενός απλού αλγόριθμου που βασίζεται στην τιμή της βαρομετρικής πίεσης στην τάση της, στην ταχύτητα και κατεύθυνση του ανέμου και στην εποχή του χρόνου. Τα κυριότερα σημεία αυτού του αλγόριθμου περιγράφονται στον ακόλουθο πίνακα:
| ΠΙΕΣΗ | ΤΑΣΗ | ΑΝΕΜΟΣ | ΕΠΟΧΗ | ΠΡΟΒΛΕΨΗ |
| 1019-1023 | Σταθερή | ΝΔ έως ΒΔ | Όλες | Αίθριος χωρίς σημαντική αλλαγή της θερμοκρασίας |
| 1019-1023 | Ταχέως Ανοδική | ΝΔ έως ΒΔ | Όλες | Αίθριος, πιθανότητα βροχόπτωσης μετά από 48 ώρες |
| 1019-1023 | Πτωτική | ΝΔ έως ΒΔ | Όλες | Αύξηση της θερμοκρασίας, πιθανότητα βροχόπτωσης σε 24-48 ώρες |
| 1019-1023 | Ταχέως Πτωτική | ΝΔ έως ΒΔ | Όλες | Αύξηση της θερμοκρασίας, πιθανότητα βροχόπτωσης σε 18-24 ώρες |
| > 1023 | Σταθερή | ΝΔ έως ΒΔ | Όλες | Αίθριος χωρίς σημαντική μεταβολή της θερμοκρασίας |
| > 1023 | Πτωτική | ΝΔ έως ΒΔ | Όλες | Αίθριος με μικρή άνοδο της θερμοκρασίας |
| 1019-1023 | Πτωτική | Ν έως ΝΑ | Όλες | Πιθανότητα βροχόπτωσης σε 24 ώρες |
| 1019-1023 | Ταχέως Πτωτική | Ν έως ΝΑ | Όλες | Ενίσχυση των ανέμων με πιθανότητα βροχόπτωσης σε 12-24 ώρες |
| 1019-1023 | Πτωτική | ΝΑ έως ΒΑ | Όλες | Πιθανότητα βροχόπτωσης σε 12-18 ώρες |
| 1019-1023 | Ταχέως Πτωτική | ΝΑ έως ΒΑ | Όλες | Ενίσχυση των ανέμων με πιθανότητα βροχόπτωσης σε 12 ώρες |
| >1019 | Πτωτική | Α έως ΒΑ | Καλοκαίρι | Αίθριος |
| >1019 | Πτωτική | Α έως ΒΑ | Χειμώνας | Πιθανότητα βροχόπτωσης σε 24 ώρες |
| >1019 | Ταχέως Πτωτική | Α έως ΒΑ | Καλοκαίρι | Πιθανότητα βροχόπτωσης σε 12-24 ώρες |
| >1019 | Ταχέως Πτωτική | Α έως ΒΑ | Χειμώνας | Ενίσχυση των ανέμων, πιθανότητα βροχόπτωσης ή χιονόπτωσης |
| <=1016 | Πτωτική | ΝΑ έως ΒΑ | Όλες | Συνέχιση των βροχοπτώσεων για 24-28 ώρες |
| <=1016 | Ταχέως Πτωτική | ΝΑ έως ΒΑ | Όλες | Ενίσχυση των ανέμων με πιθανότητα βροχόπτωσης. Βελτίωση σε 24 ώρες με πτώση της θερμοκρασίας |
| <=1016 | Ανοδική | Ν έως ΝΔ | Όλες | Βελτίωση σε μερικές ώρες και αίθριος για αρκετές ημέρες |
| <=1009 | Ταχέως Πτωτική | Ν έως Α | Όλες | Ενίσχυση των ανέμων με πιθανότητα βροχόπτωσης ή χιονόπτωσης, βελτίωση σε 24 ώρες με πτώση της θερμοκρασίας |
| <=1009 | Ταχέως Πτωτική | Α έως Β | Χειμώνας | Πιθανότητα βροχόπτωσης ή χιονόπτωσης με πτώση της θερμοκρασίας |
| <=1009 | Ταχέως Ανοδική | Δ | Όλες | Αίθριος με πτώση της θερμοκρασίας |
Η ομάδα εργασίας
| ΜΑΘΗΤΕΣ | |
| 1. Πελεκάνος Θεόδωρος | Μηχανολογικός Τομέας |
| 2. Μώρος Ιωάννης | Μηχανολογικός Τομέας |
| 3. Μαυρομάτης Σωτήριος | Τομέας Πληροφορικής |
| 4. Καραγγιουλές Γεώργιος | Τομέας Πληροφορικής |
| 5. Παπαδόπουλος Γεώργιος-Αλέξανδρος | Τομέας Πληροφορικής |
| 6. Φα Δέσποινα | Τομέας Πληροφορικής |
| 7. Παναγιώτου Αλέξανδρος | Τομέας Πληροφορικής |
| 8. Πιπίνης Ιωάννης | Τομέας Πληροφορικής |
| ΣΥΝΕΡΓΑΖΟΜΕΝΟΙ ΚΑΘΗΓΗΤΕΣ | |
| 1. Τζανάκης Δημήτριος | ΠΕ20 – Πληροφορικής |
| 2. Χαριτωνίδης Αθανάσιος | ΠΕ17 – Μηχανολόγος |
| ΥΠΕΥΘΥΝΟΣ ΤΟΥ ΕΡΓΟΥ | |
| Βασιλάκης Βασίλειος | ΠΕ19 – Πληροφορικής |