Die Wetterstation
Die angezeigten Daten auf https://heiligensee-wetter.de basieren größtenteils auf ermittelten Werten der Wetterstation IBERLINB43 und werden durch errechnete Werte und statische Informationen ergänzt. Teile dieser Werte werden direkt von der Wetterstation (Hardware) gemessen oder berechnet, andere hingegen durch ein entsprechendes Skript (Software) automatisch berechnet.
Der Hersteller der Wetterstation ist die Firma Fine Offset Electronics. Es handelt sich hierbei um das Modell HP1000SE Pro WIFI. Die Wetterstation wurde mit zusätzlichen Sensoren erweitert, um die Bodenfeuchte zu messen und Blitze im Umfeld von bis zu 40 Km Entfernung zu erkennen. Zur Ermittlung der Feinstaubwerte kommt ein Nova Fitness Laser zum Einsatz.
Der Hersteller der Wetterstation ist die Firma Fine Offset Electronics. Es handelt sich hierbei um das Modell HP1000SE Pro WIFI. Die Wetterstation wurde mit zusätzlichen Sensoren erweitert, um die Bodenfeuchte zu messen und Blitze im Umfeld von bis zu 40 Km Entfernung zu erkennen. Zur Ermittlung der Feinstaubwerte kommt ein Nova Fitness Laser zum Einsatz.
Die Wetterstation ermittelt* nachfolgende Werte:*Hier wird nicht von „gemessen“ gesprochen, da die Wetterstation einige der angegebenen Werte intern aus Messwertkombinationen errechnet bzw. dargestellte Messwerte umrechnet.
Das dargestellte Display zeigt alle diese Daten an und ist in der Lage mittels WIFI (WLAN, also kabellos) über einen WLAN-Router die Werte zu einem konfigurierbaren Zielserver (im Internet oder auch dem eigenen Netzwerk) zu versenden. Hier stehen verschiedene Wetterdienste zu Auswahl. Wir beschicken den Wetterdienst Wunderground und einen eigenen Zielserver. Ein eigener Zielserver wie ihn https://heiligensee-wetter.de verwendet, muss entsprechend konfiguriert und programmiert werden. Beim Wetterdienst Wunderground (WU) muss man die Wetterstation anmelden um eine Kennung zu erhalten. Mehr zur Anmeldung ist direkt auf den Webseiten des Wetterdienstes WU zu erfahren. Die Stationskennung IBERLINB43 stammt also von dort.
Zusätzliche Sensoren
Die Wetterstation HP1000SE Pro kann mit unterschiedlichen Sensoren erweitert werden. Die in den Beschreibungen genannten Bezeichnungen WXNN und DPNNN sind die jeweiligen Bezeichnungen zweier unterschiedlicher Hardware-Anbieter bzw. Vertriebspartner des Herstellers.
WH51(DP100): Wir haben zwei Sensoren zur Bodenfeuchtemessung im Einsatz. Es handelt sich hierbei um den Sensortyp WH51 (DP100). Während ein Sensor die Bodenfeuchte einer meist in der Sonne liegenden Fläche misst, ist der andere Bodenfeuchtesensor auf einer meist schattigen Fläche aufgestellt. Die gemessenen Werte (in %) werden alle 70 Sekunden an die Wetterstation über ein Funksignal (868Mhz Frequenz) übermittelt und wie später beschrieben zur Ansicht gebracht.
WH57(DP60): Neben diesen Sensoren kommt auch ein Blitzdetektor vom Typ WH57(DP60) zum Einsatz. Der Sensor sendet ebenfalls per Funk an die Wetterstation. Der Sensor ist in der Lage Blitze in bis zu 40 Kilometer Entfernung zu erkennen. Er sendet Anzahl, Datum und Uhrzeit (als Unix-Timestamp) und Entfernung an die Wetterstation. Da der Sensor im Hochfrequenzbereich arbeitet, ist er relativ anfällig auf elektromagnetische Störungen (electromagnetic interference, EMI) und sollte bezüglich des Aufstellortes deshalb möglichst fernab von Störquellen platziert werden und bezüglich der Empfindlichkeit justiert werden. Letzteres erfolgt über entsprechende DIP-Schalter. Die gemessenen Werte werden alle 79 Sekunden an die Wetterstation übermittelt.
WN34S(DP150): Hierbei handelt es sich um einen Bodentemperatursensor. Auch dieser Sensor sendet per Funk an die Wetterstation. Seine Messspitze liegt 5cm (justierbar bis 30cm) unterhalb der Oberfläche. Er sendet die gemessene Temperatur alle 77 Sekunden an die Wetterstation. Die Bodentemperatur kann für die Landwirstschaft, Botanik und die Zoologie von Bedeutung sein, aber auch Aufschluss über eine Bodenfrostgefahr und damit einhergehende Glätte geben.
WN34L(DP35): Der WN34L ist ein Flüssigkeitstemperatursensor der alle 77 Sekunden an die Wetterstation sendet. Er misst in ca. 30cm Tiefe die Wassertemperatur eines stehenden Klarwassers, das je nach Sonnenstand zeitweise in der Sonne und im Schatten steht.
WH51(DP100): Wir haben zwei Sensoren zur Bodenfeuchtemessung im Einsatz. Es handelt sich hierbei um den Sensortyp WH51 (DP100). Während ein Sensor die Bodenfeuchte einer meist in der Sonne liegenden Fläche misst, ist der andere Bodenfeuchtesensor auf einer meist schattigen Fläche aufgestellt. Die gemessenen Werte (in %) werden alle 70 Sekunden an die Wetterstation über ein Funksignal (868Mhz Frequenz) übermittelt und wie später beschrieben zur Ansicht gebracht.
WH57(DP60): Neben diesen Sensoren kommt auch ein Blitzdetektor vom Typ WH57(DP60) zum Einsatz. Der Sensor sendet ebenfalls per Funk an die Wetterstation. Der Sensor ist in der Lage Blitze in bis zu 40 Kilometer Entfernung zu erkennen. Er sendet Anzahl, Datum und Uhrzeit (als Unix-Timestamp) und Entfernung an die Wetterstation. Da der Sensor im Hochfrequenzbereich arbeitet, ist er relativ anfällig auf elektromagnetische Störungen (electromagnetic interference, EMI) und sollte bezüglich des Aufstellortes deshalb möglichst fernab von Störquellen platziert werden und bezüglich der Empfindlichkeit justiert werden. Letzteres erfolgt über entsprechende DIP-Schalter. Die gemessenen Werte werden alle 79 Sekunden an die Wetterstation übermittelt.
WN34S(DP150): Hierbei handelt es sich um einen Bodentemperatursensor. Auch dieser Sensor sendet per Funk an die Wetterstation. Seine Messspitze liegt 5cm (justierbar bis 30cm) unterhalb der Oberfläche. Er sendet die gemessene Temperatur alle 77 Sekunden an die Wetterstation. Die Bodentemperatur kann für die Landwirstschaft, Botanik und die Zoologie von Bedeutung sein, aber auch Aufschluss über eine Bodenfrostgefahr und damit einhergehende Glätte geben.
WN34L(DP35): Der WN34L ist ein Flüssigkeitstemperatursensor der alle 77 Sekunden an die Wetterstation sendet. Er misst in ca. 30cm Tiefe die Wassertemperatur eines stehenden Klarwassers, das je nach Sonnenstand zeitweise in der Sonne und im Schatten steht.
Das Anzeigen der Daten
Um die Daten der Wetterstation auf der eigenen Webseite anzeigen zu können, gibt es mehrere Möglichkeiten (3 davon mal aufgeführt):
Wie erwähnt findet die zuletzt aufgeführte Möglichkeit hier auf https://heiligensee-wetter.de Anwendung. Um dies zu realisieren muss die Wetterstation zunächst auf einen eigenen Zielserver konfiguriert werden. Dies kann man innerhalb der Konfigurationsseiten am Display einstellen.
Die aufnehmende Seite muss im Falle der PHP-Nutzung entsprechend der Übertragungsmethode GET oder POST die Daten entgegennehmen. Hierzu muss ein enstprechendes PHP-Skript bereitgestellt werden. Das hier verwendete Skript nimmt die Daten entgegen, rechnet sie teilweise um und ordnet sie definierten Variablen zu. Im Anschluss werden die Variablen dann in eine lokale XML-Datei geschrieben und an WU weitergeleitet. Dies geschieht gesteuert durch das Display der Wetterstation ca. alle 16 Sekunden. Dies ist der kürzeste einstellbare Zeitintervall. Ein weiteres lokales Skript, welches per cronjob durch ein sh-Skript aufgerufen wird, liest alle 5 Minuten die XML-Datei aus und schreibt die Daten in eine lokale MySQL-Datenbank zur Langzeitspeicherung und Statistikerstellung. Gleiches geschieht auch auf dem Webspace von https://heiligensee-wetter.de nur das die dort beim Domain-Hoster angelegte MySQL-Datenbank nicht der Langzeitspeicherung, sondern ausschließlich zur Anzeige des 24-Stunden oder 7-Tage Rückblicks dient. Ältere Daten werden regelmäßig gelöscht. Zur Anzeige der Daten greift die Startseite dann lesend auf die XML-Datei zu und schreibt sie zur Darstellung in entsprechend platzierte Variablen. So wird die Dynamik, die Aktualität der Webseite hergestellt. Angezeigte Daten sind im Normalfall, nicht älter als 16 Sekunden.
- Manueller Export einer csv-Datei über die micro-SD-Karte und Einlesen am heimischen Computer (absolut ungeeignet für „sekundenaktuelle“ Daten).
- Skriptgesteuerter Re-Import der zu Wunderground gesendeten Daten über eine bereitgestellte XML-Schnittstelle des Wetterdienstes WU (die ursprüngliche Lösung der Webseite).
- Eigener Zielserver als primärer Empfänger der gesendeten Daten, optional mit sekundärer automatisierter Weiterleitung der Daten zum Wetterdienst WU (die derzeitige Lösung der Webseite).
Wie erwähnt findet die zuletzt aufgeführte Möglichkeit hier auf https://heiligensee-wetter.de Anwendung. Um dies zu realisieren muss die Wetterstation zunächst auf einen eigenen Zielserver konfiguriert werden. Dies kann man innerhalb der Konfigurationsseiten am Display einstellen.
Die aufnehmende Seite muss im Falle der PHP-Nutzung entsprechend der Übertragungsmethode GET oder POST die Daten entgegennehmen. Hierzu muss ein enstprechendes PHP-Skript bereitgestellt werden. Das hier verwendete Skript nimmt die Daten entgegen, rechnet sie teilweise um und ordnet sie definierten Variablen zu. Im Anschluss werden die Variablen dann in eine lokale XML-Datei geschrieben und an WU weitergeleitet. Dies geschieht gesteuert durch das Display der Wetterstation ca. alle 16 Sekunden. Dies ist der kürzeste einstellbare Zeitintervall. Ein weiteres lokales Skript, welches per cronjob durch ein sh-Skript aufgerufen wird, liest alle 5 Minuten die XML-Datei aus und schreibt die Daten in eine lokale MySQL-Datenbank zur Langzeitspeicherung und Statistikerstellung. Gleiches geschieht auch auf dem Webspace von https://heiligensee-wetter.de nur das die dort beim Domain-Hoster angelegte MySQL-Datenbank nicht der Langzeitspeicherung, sondern ausschließlich zur Anzeige des 24-Stunden oder 7-Tage Rückblicks dient. Ältere Daten werden regelmäßig gelöscht. Zur Anzeige der Daten greift die Startseite dann lesend auf die XML-Datei zu und schreibt sie zur Darstellung in entsprechend platzierte Variablen. So wird die Dynamik, die Aktualität der Webseite hergestellt. Angezeigte Daten sind im Normalfall, nicht älter als 16 Sekunden.
Der Tagesverlauf, die Diagramme
Die Diagramme des Tagesverlaufs werden mittels der JavaSkript Stock Charts der Firma amcharts (http://www.amcharts.com) erstellt. Wie das genau funktioniert kann man, nach der Installation auf dem Webserver, sehr gut an den Beispieldateien nachvollziehen.
Messung der Feinstaubwerte (PM)
Die angezeigten Feinstaubwerte (PM, particulate matter) werden mit einen Laser-Feinstaubsensor (Nova Fitness SDS011 Laser) gemessen. Der Sensor misst Partikelgrößen PM2,5 und PM10. Angesteuert wird der Feinstaubsensor von einem Single-Chip-Computer (NodeMCU ESP8266, CPU/WLAN.) der die gemessenen Daten alle 300 Sekunden (5 Minuten) per WLAN zunächst an ein lokales NAS-System bzw. einen PHP-Skript übermittelt. Dieses speichert alle Daten in eine XML-Datei und in eine lokale MySQL-Datenbank. Das Skript versorgt auch diese Website mit den angezeigten Daten indem wiederum eine beim Provider abgelegte XML-Datei beschickt wird. Die Startseite liest diese aus und bewertet die Luftqualität in Anlehnung an die Grenzwerte der World Health Organization (WHO). Wir haben uns entschieden, die niedrigeren Grenzwerte der WHO (https://www.who.int) anzuwenden, da die Grenzwerte in der Europäischen Union (EU) deutlich höher liegen (Informationen dazu findet man beim Umweltbundesamt (UBA)). Der technische Aufbau entspricht dem Citizen-Science-Projekt (Wikipedia: Citizen Science) des OK LAB Stuttgart (Projektwebseite: https://luftdaten.info). Unser Feinstaubsensor übermittelt die Messdaten auch zu Opensensemap.org (Projektwebseite: https://opensensemap.org) einem Projekt des Institut für Geoinformatik in Münster (Link: https://www.uni-muenster.de) welches vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) (Link: https://www.bmbf.de) gefördert wird.
Diese Webseite (https://heiligensee-wetter.de)
Das Internet ist mobil geworden. Deshalb ist diese Version der Website nun auch für mobil nutzbare Endgeräte wie Smartphones und Tablets optimiert. 
Hier kam das Responsive Webdesign (Erläuterung) zum Einsatz, das in Abhängigkeit der erkannten Displayauflösung, die Struktur der Webseite, Menüs und die Schriftgrößen anhand voreingestellter Regularien (sogenannte Media Queryies) anpasst. Dies funktioniert auch wenn man das Endgerät vom Landscape- (quer/horizontal) in den Porträtmodus (hochkant/vertikal) dreht. Demnach ist es völlig normal, dass die Webseite auf unterschiedlichen Geräten und nach der jeweiligen Halteart (Landscape- also quer bzw. horizontal oder im Porträtmodus, also hochkant bzw. vertikal) auch unterschiedlich aussehen kann. Dies gilt auch für unterschiedliche Bildschirmauflösungen gleicher Geräte. Wir sind stets bemüht, für neu erscheinende Geräte die Ansichten zu optimieren. Trotz der Vielfalt unterschiedlicher Geräte, versuchen wir die Anzahl der Media Queryies gering zu halten.
Hier kam das Responsive Webdesign (Erläuterung) zum Einsatz, das in Abhängigkeit der erkannten Displayauflösung, die Struktur der Webseite, Menüs und die Schriftgrößen anhand voreingestellter Regularien (sogenannte Media Queryies) anpasst. Dies funktioniert auch wenn man das Endgerät vom Landscape- (quer/horizontal) in den Porträtmodus (hochkant/vertikal) dreht. Demnach ist es völlig normal, dass die Webseite auf unterschiedlichen Geräten und nach der jeweiligen Halteart (Landscape- also quer bzw. horizontal oder im Porträtmodus, also hochkant bzw. vertikal) auch unterschiedlich aussehen kann. Dies gilt auch für unterschiedliche Bildschirmauflösungen gleicher Geräte. Wir sind stets bemüht, für neu erscheinende Geräte die Ansichten zu optimieren. Trotz der Vielfalt unterschiedlicher Geräte, versuchen wir die Anzahl der Media Queryies gering zu halten.Klimaneutraler Strom
Die Stromversorgung der Komponenten 100%ig CO2-Neutral!Der für den Betrieb, der zuvor erwähnten Technik, benötigte Strombedarf wird von uns als klimaneutraler Strom eingekauft und teilweise auch durch eine Mini-Photovoltaikanlage mit 600 Wp selbst erzeugt. Der Strombedarf unserer lokalen Technikkomponenten wird somit aus der eigenen PV-Anlage oder aus skandinavischen Wasserkraftwerken gedeckt, während die Webserver und Datenbankserver, die bei unserem Provider betrieben werden, mit Energie aus Wasserkraftwerken am Hochrhein gespeist werden.