Mewn arsylwi meteorolegol a monitro amgylcheddol, mae'n hanfodol cael data cywir ac amserol. Gyda datblygiad technoleg, mae mwy a mwy o orsafoedd meteorolegol yn defnyddio synwyryddion digidol a phrotocolau cyfathrebu i wella effeithlonrwydd casglu a throsglwyddo data. Yn eu plith, mae'r protocol SDI-12 (Rhyngwyneb Data Cyfresol ar 1200 baud) wedi dod yn ddewis pwysig ym maes gorsafoedd meteorolegol oherwydd ei symlrwydd, ei hyblygrwydd a'i effeithlonrwydd.
1. Nodweddion y protocol SDI-12
Protocol cyfathrebu cyfresol ar gyfer synwyryddion pŵer isel yw SDI-12, sy'n addas ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau monitro amgylcheddol. Mae gan y protocol y prif nodweddion canlynol:
Dyluniad pŵer isel: Mae'r protocol SDI-12 yn caniatáu i synwyryddion fynd i mewn i fodd cysgu pan nad ydynt yn gweithio, a thrwy hynny leihau'r defnydd o ynni ac mae'n addas ar gyfer dyfeisiau sy'n cael eu pweru gan fatris.
Cymorth aml-synhwyrydd: Gellir cysylltu hyd at 62 o synwyryddion â bws SDI-12, a gellir adnabod data pob synhwyrydd gan gyfeiriad unigryw, sy'n gwneud adeiladu system yn fwy hyblyg.
Hawdd i'w integreiddio: Mae safoni'r protocol SDI-12 yn caniatáu i synwyryddion o wahanol wneuthurwyr weithredu yn yr un system, ac mae'r integreiddio â'r casglwr data yn gymharol syml.
Trosglwyddo data sefydlog: Mae SDI-12 yn trosglwyddo data trwy ddigidau 12-bit, gan sicrhau cywirdeb a dibynadwyedd y data.
2. Cyfansoddiad gorsaf dywydd allbwn SDI-12
Mae gorsaf dywydd sy'n seiliedig ar y protocol SDI-12 fel arfer yn cynnwys y rhannau canlynol:
Synhwyrydd: Y gydran bwysicaf o'r orsaf dywydd, sy'n casglu data meteorolegol trwy amrywiol synwyryddion, gan gynnwys synwyryddion tymheredd, synwyryddion lleithder, synwyryddion cyflymder a chyfeiriad y gwynt, synwyryddion dyodiad, ac ati. Mae pob synhwyrydd yn cefnogi'r protocol SDI-12.
Casglwr data: Cyfrifol am dderbyn data synhwyrydd a'i brosesu. Mae'r casglwr data yn anfon ceisiadau at bob synhwyrydd trwy'r protocol SDI-12 ac yn derbyn y data a ddychwelir.
Uned storio data: Fel arfer caiff y data a gesglir ei storio mewn dyfais storio leol, fel cerdyn SD, neu ei uwchlwytho i weinydd cwmwl trwy rwydwaith diwifr ar gyfer storio a dadansoddi tymor hir.
Modiwl trosglwyddo data: Mae llawer o orsafoedd tywydd modern wedi'u cyfarparu â modiwlau trosglwyddo diwifr, fel modiwlau GPRS, LoRa neu Wi-Fi, i hwyluso trosglwyddo data amser real i blatfform monitro o bell.
Rheoli pŵer: Er mwyn sicrhau gweithrediad sefydlog hirdymor yr orsaf dywydd, defnyddir atebion ynni adnewyddadwy fel celloedd solar a batris lithiwm fel arfer.
3. Senarios cymhwyso gorsafoedd tywydd SDI-12
Defnyddir gorsafoedd tywydd allbwn SDI-12 yn helaeth mewn sawl maes, gan gynnwys:
Monitro meteorolegol amaethyddol: Gall gorsafoedd meteorolegol ddarparu data meteorolegol amser real ar gyfer cynhyrchu amaethyddol a helpu ffermwyr i wneud penderfyniadau gwyddonol.
Monitro amgylcheddol: Mewn monitro ecolegol a diogelu'r amgylchedd, gall gorsafoedd meteorolegol helpu i fonitro newid hinsawdd ac ansawdd aer.
Monitro hydrolegol: Gall gorsafoedd meteorolegol hydrolegol fonitro glawiad a lleithder pridd, gan ddarparu cefnogaeth data ar gyfer rheoli adnoddau dŵr ac atal llifogydd a lleihau trychinebau.
Ymchwil hinsawdd: Mae sefydliadau ymchwil yn defnyddio gorsafoedd tywydd SDI-12 i gasglu data hinsawdd hirdymor a chynnal ymchwil newid hinsawdd.
4. Achosion gwirioneddol
Achos 1: Gorsaf fonitro meteorolegol amaethyddol yn Tsieina
Mewn ardal amaethyddol yn Tsieina, adeiladwyd system monitro meteorolegol amaethyddol gan ddefnyddio'r protocol SDI-12. Defnyddir y system yn bennaf i fonitro'r amodau meteorolegol sy'n ofynnol ar gyfer twf cnydau. Mae'r orsaf dywydd wedi'i chyfarparu ag amrywiaeth o synwyryddion megis tymheredd, lleithder, cyflymder gwynt, glawiad, ac ati, sydd wedi'u cysylltu â'r casglwr data trwy'r protocol SDI-12.
Effaith y defnydd: Ar yr adeg dyngedfennol o dwf cnydau, gall ffermwyr gael data meteorolegol mewn amser real a dyfrio a gwrteithio mewn pryd. Gwellodd y system hon gynnyrch ac ansawdd cnydau yn sylweddol, a chynyddodd incwm ffermwyr tua 20%. Trwy ddadansoddi data, gall ffermwyr hefyd gynllunio gweithgareddau amaethyddol yn well a lleihau gwastraff adnoddau.
Achos 2: Prosiect Monitro Amgylcheddol Trefol
Mewn dinas yn Ynysoedd y Philipinau, defnyddiodd y llywodraeth leol gyfres o orsafoedd tywydd SDI-12 ar gyfer monitro amgylcheddol, yn bennaf i fonitro ansawdd aer ac amodau meteorolegol. Mae gan yr orsafoedd tywydd hyn y swyddogaethau canlynol:
Mae synwyryddion yn monitro paramedrau amgylcheddol fel tymheredd, lleithder, cyflymder gwynt, PM2.5, PM10, ac ati.
Caiff y data ei drosglwyddo i ganolfan monitro amgylcheddol y ddinas mewn amser real gan ddefnyddio'r protocol SDI-12.
Effaith y cymhwysiad: Drwy gasglu a dadansoddi data, gall rheolwyr dinasoedd gymryd camau amserol i ddelio â ffenomenau hinsawdd eithafol fel niwl a thymheredd uchel. Gall dinasyddion hefyd gael gwybodaeth am feteoroleg ac ansawdd aer gerllaw mewn amser real drwy apiau ffôn symudol, er mwyn addasu eu cynlluniau teithio mewn pryd a diogelu eu hiechyd.
Achos 3: System Monitro Hydrolegol
Mewn prosiect monitro hydrolegol mewn basn afon, defnyddir y protocol SDI-12 i reoli a monitro llif afonydd, glawiad a lleithder pridd. Sefydlodd y prosiect nifer o orsafoedd meteorolegol ar gyfer monitro amser real mewn gwahanol bwyntiau mesur.
Effaith y cymhwysiad: Roedd tîm y prosiect yn gallu rhagweld risgiau llifogydd trwy ddadansoddi'r data hyn a chyhoeddi rhybuddion cynnar i gymunedau cyfagos. Trwy weithio gyda llywodraethau lleol, lleihaodd y system golledion economaidd a achosir gan lifogydd yn effeithiol a gwella'r gallu i reoli adnoddau dŵr.
Casgliad
Gyda datblygiad parhaus gwyddoniaeth a thechnoleg, mae cymhwyso protocol SDI-12 mewn gorsafoedd tywydd wedi dod yn fwyfwy cyffredin. Mae ei ddyluniad pŵer isel, cefnogaeth aml-synhwyrydd a nodweddion trosglwyddo data sefydlog yn darparu syniadau ac atebion newydd ar gyfer monitro meteorolegol. Yn y dyfodol, bydd gorsafoedd tywydd yn seiliedig ar SDI-12 yn parhau i ddatblygu a darparu cefnogaeth fwy cywir a dibynadwy ar gyfer monitro meteorolegol mewn amrywiol ddiwydiannau.
Amser postio: 16 Ebrill 2025