Wetterstationen: Technische Umsetzung
Im Rahmen der Digitalisierung und Automatisierung unseres lokalen Systems wurden nach und nach verschiedene Sensoren integriert. Neben Umwelt- und Gebäudedaten kamen auch Wetter- und Temperatursensoren hinzu, um meteorologische Messwerte kontinuierlich erfassen und auswerten zu können.
Ziel war von Anfang an eine autarke Lösung auf eigener Hardware, unabhängig von Internetanbindung oder kommerziellen Cloud-Diensten. Durch die Einbindung in unser lokales Datennetz und das HAMNET stehen die Wetterdaten auch bei einem Ausfall externer Netze weiterhin vor Ort zur Verfügung.
Bei ersten Versuchen mit LoRa wurde zunächst der Bau einer eigenen Wetterstation erwogen. Nachdem die Wetterstation auf dem Modellflugplatz Aldingen ausgefallen war, suchten wir jedoch eine kurzfristig umsetzbare Alternative. Die Wahl fiel auf ein Projekt, das handelsübliche Funk-Wetterstationen nutzt und deren Funksignale direkt auswertet.
Inzwischen kommt am Standort Klippeneck-Hummelsberg und auf dem Flugplatz der Modellfluggruppe Aldingen dieselbe Wetterstation zum Einsatz. So lassen sich die Messwerte beider Standorte direkt vergleichen.
Funktechnische Umsetzung
Der Außensensor sendet seine Messdaten im 868-MHz-Bereich an das zugehörige Display. Diese Funkübertragung wird zusätzlich mit einem LilyGO TTGO T-Board auf ESP32-Basis empfangen und dekodiert. Dafür nutzen wir das Open-Source-Projekt OpenMQTTGateway, das die Sensordaten aus dem proprietären Funkprotokoll extrahiert.
Die dekodierten Messwerte – darunter Temperatur, Luftfeuchte, Windgeschwindigkeit, Windrichtung und Niederschlag – werden per MQTT an einen lokalen Server übertragen. Die gesamte Datenkette arbeitet unabhängig von externen Cloud- oder Internetdiensten.
Datenverarbeitung und Verteilung
Die weitere Verarbeitung übernimmt Node-RED. Dort werden die Messwerte ausgewertet, gefiltert und für unterschiedliche Ausgabekanäle aufbereitet. Die Daten stehen über folgende Zugänge zur Verfügung:
- im lokalen LAN,
- im HAMNET,
- über einen Internetzugang.
Die Wetterstation Hummelsberg liefert aktuelle Wetterdaten für die Piloten des Segelfluggeländes Klippeneck. Die zusätzliche Station in Aldingen ermöglicht den Vergleich lokaler Wettereffekte, insbesondere bei Windrichtung und Windstärke. Diese Unterschiede lassen sich auch an den Windsäcken beider Standorte beobachten.
Betrieb und Zuverlässigkeit
Die eingesetzten Wetterstationen sind weder geeicht noch als hochverfügbare 24/7-Systeme ausgelegt. In den ersten sechs Monaten Dauerbetrieb wurden jedoch keine Ausfälle beobachtet. Die Kombination aus kommerzieller Sensorik und Open-Source-Software hat sich dabei als stabil und zuverlässig erwiesen.
Eingesetzte Hardware und Software
Hardware
- BRESSER 5-in-1-Wetterstation mit Außensensor
- LilyGO TTGO T-Board mit ESP32 und 868-MHz-Empfang
- Lokaler Server zur Datenverarbeitung, beispielsweise ein Raspberry Pi
Software und Projekte
- OpenMQTTGateway zur Dekodierung der Funkdaten
- MQTT-Broker zur lokalen Verteilung der Messwerte
- Node-RED zur Datenaufbereitung und Visualisierung