Mạng lưới Thông tin Thời tiết Cộng đồng (Co-WIN) là một dự án chung 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 lắp đặt và quản lý các trạm thời tiết tự động (AWS) và cung cấp cho công chúng dữ liệu quan sát bao gồm nhiệt độ, độ ẩm tương đối, lượng mưa, hướng và tốc độ gió, điều kiện không khí, áp suất, bức xạ mặt trời và chỉ số UV. Thông qua quá trình này, sinh viên tham gia sẽ được trang bị 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 với việc triển khai HKKO tiêu chuẩn trên AWS như thế nào.
Co-WIN AWS sử dụng nhiệt kế điện trở và ẩm kế rất nhỏ gọn được lắp đặt bên trong tấm chắn năng lượng mặt trời. Tấm chắn này có cùng chức năng với tấm chắn Stevenson trên AWS tiêu chuẩn, bảo vệ các cảm biến nhiệt độ và độ ẩm khỏi tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời và lượng mưa, đồng thời cho phép không khí lưu thông tự do.
Trong 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), màn chắn Stevenson tiêu chuẩn nên được lắp đặt ở độ cao từ 1,25 đến 2 mét so với mặt đất. Co-WIN AWS thường được lắp đặt trên mái của tòa nhà trường học, cung cấp ánh sáng và thông gió tốt hơn, nhưng ở độ cao tương đối so với mặt đất.
Cả Co-WIN AWS và AWS tiêu chuẩn đều sử dụng thiết bị đo lượng mưa dạng thùng nghiêng để đo lượng mưa. Thiết bị đo lượng mưa dạng thùng nghiêng Co-WIN được đặt trên đỉnh tấm chắn bức xạ mặt trời. Trong AWS tiêu chuẩn, thiết bị đo lượng mưa thường được lắp đặt ở vị trí thoáng đãng trên mặt đất.
Khi những giọt mưa rơi vào ống đo lượng mưa của xô, chúng sẽ dần dần lấp đầy một trong hai xô. Khi nước mưa đạt đến một mức nhất định, xô sẽ nghiêng sang phía bên kia dưới sức nặng của chính nó, làm nước mưa chảy ra ngoài. Khi đó, xô còn lại sẽ nổi lên và bắt đầu đầy. Lặp lại thao tác đổ đầy và rót. Lượng mưa sau đó có thể được tính 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 hướng gió để đo tốc độ và hướng gió. Cảm biến gió AWS tiêu chuẩn được lắp trên cột gió cao 10 mét, được trang bị dây dẫn sét và đo gió ở độ cao 10 mét so với mặt đất theo khuyến nghị của WMO. Không nên có chướng ngại vật cao gần vị trí lắp đặt. Mặt khác, do hạn chế về vị trí lắp đặt, cảm biến gió Co-WIN thường được lắp trên cột cao vài mét trên mái các tòa nhà giáo dục. Cũng có thể có các tòa nhà tương đối cao gần đó.
Áp kế Co-WIN AWS là loại áp điện trở và được tích hợp vào bảng điều khiển, trong khi AWS tiêu chuẩn thường sử dụng một thiết bị riêng (như áp kế điện dung) để đo áp suất không khí.
Cảm biến năng lượng mặt trời và tia cực tím Co-WIN AWS được lắp đặt bên cạnh máy đo mưa kiểu thùng lật. Mỗi cảm biến được gắn một chỉ báo mực nước để đảm bảo cảm biến ở vị trí nằm ngang. Nhờ đó, mỗi cảm biến đều có hình ảnh bán cầu rõ nét về 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 hồng ngoại và tia cực tím tiên tiến hơn. Chúng được lắp đặt trên một AWS được chỉ định đặc biệt, nơi có một khu vực mở để quan sát bức xạ mặt trời và cường độ bức xạ tia cực tím.
Dù là AWS win-win hay AWS tiêu chuẩn, đều có những yêu cầu nhất định về lựa chọn địa điểm. 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, việc đo nhiệt độ có thể bị ảnh hưởng. Ngoài ra, không nên lắp đặt máy đo mưa ở những nơi có gió mạnh để tránh nước mưa bị gió mạnh thổi bay và rơi vào máy đo mưa. Máy đo gió và cánh 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 địa điểm nêu trên cho AWS, Đài quan sát cố gắng hết sức để lắp đặt AWS ở khu vực thoáng đãng, không bị cản trở bởi các tòa nhà lân cận. Do hạn chế về môi trường của tòa nhà trường học, các thành viên Co-WIN thường phải lắp đặt AWS trên mái của tòa nhà trường học.
Co-WIN AWS tương tự như “Lite AWS”. Dựa trên kinh nghiệm trước đây, Co-WIN AWS “tiết kiệm chi phí nhưng hiệu quả cao” – nó nắm bắt điều kiện thời tiết khá tốt so với AWS tiêu chuẩn.
Trong những năm gần đây, Đài quan sát đã ra mắt mạng thông tin công cộng thế hệ mới, Co-WIN 2.0, sử dụng các cảm biến vi mô để đo gió, nhiệt độ, độ ẩm tương đối, v.v. Cảm biến được lắp đặt trong vỏ hình cột đèn. Một số thành phần, chẳng hạn như tấm chắn năng lượng mặt trời, được sản xuất bằng công nghệ in 3D. Ngoài ra, Co-WIN 2.0 tận dụng các giải pháp thay thế nguồn mở trong cả 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 "AWS DIY" của riêng mình và phát triển phần mềm. Để đạt được mục đích này, Đài quan sát cũng tổ chức các lớp học nâng cao 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 theo dõi thời tiết theo thời gian thực tại địa phương.
Thời gian đăng: 14-09-2024