Mạng Thông tin Thời tiết Cộng đồng (Co-WIN) là một dự án hợp tác giữa Đài Quan sát Hồng Kông (HKO), Đại học Hồng Kông và Đại học Trung văn Hồng Kông. Dự án cung cấp cho các trường học và tổ chức cộng đồng tham gia một nền tảng trực tuyến để hỗ trợ kỹ thuật, giúp họ cài đặt và quản lý các trạm thời tiết tự động (AWS) và cung cấp cho công chúng các dữ liệu quan sát bao gồm nhiệt độ, độ ẩm tương đối, lượng mưa, hướng và tốc độ gió, áp suất không khí, bức xạ mặt trời và chỉ số tia cực tím. Thông qua quá trình này, học sinh tham gia sẽ có được các kỹ năng như vận hành thiết bị, quan sát thời tiết và phân tích dữ liệu. AWS Co-WIN đơn giản nhưng đa năng. Hãy cùng xem nó khác biệt như thế nào so với cách triển khai tiêu chuẩn của HKKO trong AWS.
Hệ thống Co-WIN AWS sử dụng nhiệt kế và ẩm kế điện trở rất nhỏ, được lắp đặt bên trong tấm chắn năng lượng mặt trời. Tấm chắn này có chức năng tương tự như tấm chắn Stevenson trên hệ thống AWS tiêu chuẩn, bảo vệ các cảm biến nhiệt độ và độ ẩm khỏi tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời và mưa, đồng thời vẫn cho phép không khí lưu thông tự do.
Trong một đài quan sát AWS tiêu chuẩn, nhiệt kế điện trở bạch kim được lắp đặt bên trong tấm chắn Stevenson để đo nhiệt độ bầu khô và bầu ướt, cho phép tính toán độ ẩm tương đối. Một số sử dụng cảm biến độ ẩm điện dung để đo độ ẩm tương đối. Theo khuyến nghị của Tổ chức Khí tượng Thế giới (WMO), các tấm chắn Stevenson tiêu chuẩn nên được lắp đặt ở độ cao từ 1,25 đến 2 mét so với mặt đất. Hệ thống Co-WIN AWS thường được lắp đặt trên mái nhà của một tòa nhà trường học, cung cấp ánh sáng và thông gió tốt hơn, nhưng ở độ cao tương đối cao so với mặt đất.
Cả hệ thống Co-WIN AWS và Standard AWS đều sử dụng máy đo mưa kiểu gầu lật để đo lượng mưa. Máy đo mưa kiểu gầu lật của Co-WIN được đặt trên đỉnh tấm chắn bức xạ mặt trời. Trong hệ thống AWS tiêu chuẩn, máy đo mưa thường được lắp đặt ở vị trí thoáng đãng trên mặt đất.
Khi những giọt mưa rơi vào ống đo mưa của xô, chúng dần dần làm đầy một trong hai chiếc xô. Khi nước mưa đạt đến một mức nhất định, chiếc xô sẽ nghiêng sang phía bên kia do trọng lượng của chính nó, làm chảy nước mưa ra ngoài. Khi điều này xảy ra, chiếc xô còn lại sẽ nổi lên và bắt đầu đầy nước. Lặp lại quá trình đổ đầy và đổ nước. Lượng mưa sau đó có thể được tính toán bằng cách đếm số lần xô nghiêng.
Cả Co-WIN AWS và AWS tiêu chuẩn đều sử dụng máy đo gió dạng cốc và cánh quạt gió để đo tốc độ và hướng gió. Cảm biến gió AWS tiêu chuẩn được gắn trên cột gió cao 10 mét, được trang bị cột thu lôi và đo gió ở độ cao 10 mét so với mặt đất theo khuyến nghị của WMO. Không nên có vật cản cao nào gần vị trí lắp đặt. Mặt khác, do hạn chế về vị trí lắp đặt, cảm biến gió Co-WIN thường được lắp đặt trên các cột cao vài mét trên mái nhà của các tòa nhà giáo dục. Cũng có thể có các tòa nhà tương đối cao ở gần đó.
Áp kế Co-WIN AWS là loại áp kế điện trở và được tích hợp vào bảng điều khiển, trong khi một hệ thống AWS tiêu chuẩn thường sử dụng một thiết bị riêng biệt (chẳng hạn như áp kế điện dung) để đo áp suất không khí.
Các cảm biến bức xạ mặt trời và tia cực tím Co-WIN AWS được lắp đặt cạnh máy đo lượng mưa kiểu gầu lật. Mỗi cảm biến đều được gắn một thiết bị đo độ nghiêng để đảm bảo cảm biến nằm ở vị trí nằm ngang. Nhờ đó, mỗi cảm biến đều thu được hình ảnh bán cầu rõ nét của bầu trời để đo bức xạ mặt trời toàn cầu và cường độ tia cực tím. Mặt khác, Đài quan sát Hồng Kông sử dụng các máy đo bức xạ toàn phần và máy đo bức xạ tia cực tím tiên tiến hơn. Chúng được lắp đặt trên một trạm quan trắc khí tượng tự hành (AWS) được chỉ định đặc biệt, nơi có khu vực mở để quan sát bức xạ mặt trời và cường độ bức xạ tia cực tím.
Dù là hệ thống đo lượng mưa tự động (AWS) kiểu "cùng có lợi" hay hệ thống AWS tiêu chuẩn, đều có một số yêu cầu nhất định về vị trí lắp đặt. AWS nên được đặt cách xa máy điều hòa không khí, sàn bê tông, bề mặt phản chiếu và tường cao. Nó cũng nên được đặt ở nơi không khí có thể lưu thông tự do. Nếu không, các phép đo nhiệt độ có thể bị ảnh hưởng. Ngoài ra, không nên lắp đặt máy đo lượng mưa ở những nơi nhiều gió để tránh nước mưa bị gió mạnh thổi bay và ảnh hưởng đến máy đo. Máy đo gió và cột chỉ hướng gió nên được lắp đặt đủ cao để giảm thiểu sự cản trở từ các công trình xung quanh.
Để đáp ứng các yêu cầu lựa chọn vị trí lắp đặt trạm quan trắc không gian mặt đất (AWS) nêu trên, Đài quan sát luôn nỗ lực lắp đặt AWS ở khu vực thoáng đãng, không bị cản trở bởi các tòa nhà lân cận. Do những hạn chế về môi trường của tòa nhà trường học, các thành viên Co-WIN thường phải lắp đặt AWS trên mái nhà của tòa nhà trường học.
Co-WIN AWS tương tự như “Lite AWS”. Dựa trên kinh nghiệm trước đây, Co-WIN AWS có hiệu suất cao nhưng chi phí thấp – nó thu thập thông tin thời tiết khá tốt so với các trạm AWS tiêu chuẩn.
Trong những năm gần đây, Đài quan sát đã cho ra mắt mạng lưới thông tin công cộng thế hệ mới, Co-WIN 2.0, sử dụng các vi cảm biến để đo gió, nhiệt độ, độ ẩm tương đối, v.v. Cảm biến được lắp đặt trong một vỏ hình cột đèn. Một số thành phần, chẳng hạn như tấm chắn nắng, được sản xuất bằng công nghệ in 3D. Ngoài ra, Co-WIN 2.0 tận dụng các giải pháp mã nguồn mở trong cả bộ vi điều khiển và phần mềm, giúp giảm đáng kể chi phí phát triển phần mềm và phần cứng. Ý tưởng đằng sau Co-WIN 2.0 là sinh viên có thể học cách tạo ra “AWS tự chế” và phát triển phần mềm. Để đạt được mục tiêu này, Đài quan sát cũng tổ chức các lớp học chuyên đề cho sinh viên. Đài quan sát Hồng Kông đã phát triển một AWS dạng cột dựa trên AWS Co-WIN 2.0 và đưa vào vận hành để giám sát thời tiết thời gian thực tại địa phương.
Thời gian đăng bài: 14/09/2024