Meranie teploty vzdialeného jazera

[rooobertek]

Ahojte

Dlhodobo mám problém nájsť na internete teplotu vody jazier v mojom okolí. Tak mi napadlo, že by som to mohol vyriešiť, ale nie som zatiaľ rozhodnutý ako.

1. nápad - dron. Obidve jazerá sú cca 3km od môjho bydliska. Vyslal by som dron, ktorý by prišiel nad jazero, odmeral teplotu a priletel by naspäť. Toto by asi narazilo na zákonné obmedzenia, obzvlášť keď je pomerne blízko letisko a cestou frekventovaná dopravná tepna. Tiež by bol problém pri akomkoľvek zhoršení počasia.

2. nápad - nejaké zariadenie, ktoré by som nechal na mieste a občas tomu menil baterky. Celý deň by spalo, raz za deň by sa zobudilo a poslalo hodnoty cez gsm modul. Neviem zatiaľ aké, pravdepodobne by išlo o arduino. Okrem toho musím doriešiť, ako ho zabezpečiť proti krádeži, ako ho ukotviť, vodotesnosť, čo spraviť v prípade zamrznutia jazera... Baterky a mráz asi tiež nie sú kamaráti http://batteryuniversity.com/learn/article/discharging_at_high_and_low_temperatures

3. nápad - najmem zberača kovov, aby raz za deň zabehol na jazero a teplotu odmeral (vtip, aj keď nakoniec by to možno vyšlo lacnejšie). Otázna je spoľahlivosť.

Neexistuje rozumné odôvodnenie, prečo to chcem riešiť a prečo som ochotný na to vytrieskať peniaze. Proste ma to zaujíma. Okrem toho rád otužujem a chcem vedieť, do čoho leziem

Máte ešte niekto nejaký nápad? Ku ktorej možnosti by ste sa priklonili?

[Reklama]

[Jenda]

Máte ešte niekto nejaký nápad? Ku ktorej možnosti by ste sa priklonili?

Použil bych to Arduino, které se bude občas budit. Důležité je, aby ten budící obvod měl malou spotřebu. Možná by stačilo přímo to AVR, mělo by jít uspat tak, aby mělo spotřebu v mikroampérách. Potom to podle mě na pár alkalických tužkovek nebo li-ionku z notebooku vydrží rok.

Pro komunikaci můžeš použít to GSM, případně APRS (pokud jsi HAM). Tam ti to dokonce nejspíš někdo v okolí automaticky přepošle do internetu. Na eBay se dají sehnat modemy za nějakých $10-20. V ČR dokonce máme sdílené frekvence na datové přenosy, které můžeš používat.

[robotron]

Zprostredkovaci clovek je vylozene blbej napad. Po urcity dobe to velkou vetsinu lidi prestane bavit, viz podpisy z bezpecnostnich proverek v pozarnim deniku Narodniho divadla v den pozaru. Dron je opravdu hodne velkej nesmysl na tuhle ulohu (uvadim vetu bez dukazu).

Kontaktni mereni RTD (Pt1000, dneska za babku) je nejlepsi mozne. Zalezi, jak moc je treba resit rozdilnost teplot v ruznych hloubkach, nad ruznym podkladem dna (tmave/svetle kameni atd.). Pokud to z nejakeho duvodu nemusi byt u okraje, pak bych jako nejlepsi zabezpeceni proti kradezi videl zajet si clunem doprostred jezera a na nejakou kotvu typu silonovy provaz + zavazi a plovouci korek na hladinu bych to umistil. Na korku muze bejt postarsi GSM modul, IrDa s optikou, ultrazvukovy pipac,... Jako obzvlaste levny a dobry prenos telemetrie by mohla slouzit dobre svitiva LED a blikani morseovky, ale to by chtelo primou viditelnost dalekohledem (zase, kilometry nejsou problem, neni-li hutna mlha).

[JardaP .]

@robotron: Kdyz to blika, nekdo si toho vsimne a jestli to neni na kotevnim retezu, tak to ukradne. A kdyz to neblika, ukradne to asi take.

@rooobertek: Co na to jit trochu od lesa? Predpokladam, ze na to, abyste se sel vymachat do jezera, nepotrebujete vedet teplotu vody s presnosti na desetinu stupne. Mohl byste tedy aplikovat teorii regulacnich soustav, jezero prohlasit za regulovanou soustavu, kde akcnim vstupem je teplota okoli.

Takove jezero by se do znacne miry chovalo jako regulacni soustava prvniho radu. Cili potrebujete urcit zesileni a casovou konstantu do rovnice, viz napriklad http://web.spscv.cz/~madaj/skra4.pdf , odstavec 1.3.1.2 . Doma byste pak mel nejake RPi, ktere by vzorkovalo teplotu vzuchu okolo baraku a dopocitavalo by, jaka je teplota jezera. Samozrejme, bude tam rada rusivych vlivu. Treba zvyseny pritok vody z roztateho snehu na jare, ale to se asi koupat nebudete. Dest ci krupobiti vam s tim take zamava, ale snad dokazete sam uvazit, ze tyden prselo a tak v jezere bude asi zima. Vitr take snizi teplotu vody, i kdyz teplota vzduchu sedi, odparovani vody a tim ochlazovani jezera bude zaviset i na vlhkosti vzduchu. Ale ve vetsine pripadu byste mel byt schopen znat teplotu jezera s odchylkou, ktera by vas pri koupani moc drasat nemusela.

Ted uz jen urcit zesileni soustavy a casovou konstantu kazdeho jezera. Na to byste se musel jednou obetovat a napriklad po 24 hodin vzorkovat treba 2x za hodinu teplotu vzduchu a teplotu vody. Nasledne sestavit rovnici tak, aby to sedelo s tim, co jste nameril.

BTW, mohl byste narazit na nejaky ten zajimavy jev, kdy se jezero chova jinak, nez kus betonu. Napriklad bych cekal, ze chovani bude ponekud nelinearni, protoze pri vyssi teplote se odpari vic vody a tak zmena teploty pri nizsich teplotach vyvola vetsi odezvu nez pri vyssich teplotach. Ale je mozne, ze tohle ma zanedbatelny vliv.

Ted uz jen zjistit, jak dobry jste v matematice.

[robotron]

Jardovi:

1. ukradne blikajici: predpokladal jsem, ze to blikne (serizeno DCF nebo GPS, nebo proste dobrym TCXO) 1x za 24h na min nez minutu. Tim se pravdepodobnost odhaleni cumilem ponekud snizi.

2. ukradne neblikajici: ano, dost mozna. Kdyz to bude stat 300Sk/ks, v bazaru za to hnedoslovak nedostane nic, pravdepodobnost, ze to nekdo zamerne slohne podruhy se dost snizi. Ano, zustavaji kleptomani a sberatele kuriozit. GPS sledovac je dneska uz pomerne bezna vec, koupitelna v krame. Pokud by to nekdo kradl uz podruhe, sledovac by se patrne zaplatil ;-) (naklady spojene s rizenim ...bla bla). Klicove samozrejme je, jestli je to nejake pleso kdesi v horach, kam sotva nekdo pachne bez lodky, natoz s lodkou/vorem. A nebo "jezero", kde se prohaneji rodinky na slapadlech (takovych moc neznam, ale uz jsem dlouho nebyl na Slovensku.)

3. ad modelovani soustavy a okolni teplota: shodou okolnosti jsem taky regulovcik a jmenovite teorie a praxe estimace je mi velmi blizka, neni za posledni roky snad mesic zivota, kdy bych neco takoveho prumyslove nebo vyzkumne neresil. Takze, povazuju to za absurditu. Ne ani tak modelovani dynamiky jezera -- i kdyz, ty tepelne vymeny s okolim, zejmena v pripade zmen skupenstvi (odparovani, mlhy), nebo dokonce pr(i/o)tekajici voda by asi i to dynamicke modelovani ucinily hodne nespolehlivym. Ale predevsim naprostou nemoznost rozumne urcit i tu nejjednodussi vec, to jest, kolik vykonu do jezera proudi ze Slunce. Odrazivost dna, pruhlednost vody, jevy totalniho odrazu na hladine. To vse v zavislosti na konkretni oblacnosti (zprumerovane hodnoty v aspon dnes pouzivanych meteo ctvercich podle me nepouzitelne hrube). To bych teda nominoval na zlatyho Kalmana, kdo by tohle urcil s presnosti lepsi, nez stupnice "brusle / plavky".

[Reklama]

[Bla]

A) Použít ponorný dron model "Nautilus", který bude data posílat balistickou raketou 1x za den!
Nebo odvysílá depeši zašifrovanou pomocí původního kódu námořní verze ENIGMA!

To by bylo geekovsky kruté řešení!

B) A nebo použít primitivní solární panel:
http://www.dx.com/cs/p/solar-power-panel-89-57mm-5v-130ma-17441
Třeba to arduino a data bych pípal morzeovkou na nějaké vhodné frekvenci.

Jak se to dělá?
Vezmeš železnou tyč, do ní schováš ten svůj zázrak a zakopeš jí pomocí vrtáku do země.
http://www.srovnanicen.cz/q/RUCNI%20ZEMNI%20VRTAK/?z=60

Ven vedou dráty do malé svorkovnice, ke které je připojený ten solární bazmek a další dráty třeba přímo do vody k teploměru.
A pak už jen měníš (hodně občas) ten solární panel.
Když se dobře schová (třeba na strom), vydrží ti tam roky.

Verze, kdy k solárnímu panelu přiděláš přímo ten bazmek a do vody hodíš jen teploměr(y) je méně funkční, protože led a mráz v zimě.

[robotron]

Bla na to myslim temer kapnul. Zakopat recenou trubku pod vodu mereneho jezera.

Na solarni blbosti bych kaslal, spotreba bude nula nic, kdyz se to zapne jednou denne. Je slusna pravdep, ze u dna budou 4Celsie i v zime, takze reseni dlouhodobyho prezivani baterky v mrazu odpada. Zbyva podivat se, ktere frekvence nejlip prochazeji vodni hladinou. Velkou nadeji bych vkladal do radioamateskeho pasma v oblasti DV, tusim 136kHz? S ohledem na nutnost prenest jen par bitu by to mohl byt idealni provoz i na velmi dlouhy dosah. Bastleni trivialni, zejm. vysilac, krasne by to slo vysilat PWM pinem jednobrouka, a to i v pripade pouziti hodne vymakanych modulaci (PN kody...).

Tohle mi z hlediska zlodejskeho, signaloveho, cenoveho... pripada jako nejdokonalejsi reseni.

[robotron]

Pozn.: pokud se nepredpokladaji prilis velke proudy (vodni :-))) u dna jezera, mozna netreba nic vrtat ani zatloukat: normalne (VLF?) vysilaci teplomer zalit do epoxidu ci akrylatu i s baterkou a hodit na dno. Pripadne pak casem vylovit, protoze ochrana prirody. Rozumne naprogramovanej jednocip takhle vydrzi hlasit mnoho let bez dobiti.

[Jenda]

Prostupnost signálu vodou bude dost mizerná.

Pripadne pak casem vylovit

Zkoušel jsi někdy hledat pod sedimentem bahna na dně věc, která mezitím odplavala kus neznámým směrem? Leda tak tam dát bójku.

[robotron]

Eh, nevim proc, ale nejak mi to slovo "jezero" v spojitosti se slovencinou vnutilo predstavu, ze jde o nejake pruzracne horske pleso. Jasne, bahno a proudeni => nesmysl. Zamerovaci civky na VLF fungovat budou, nabizi se skvela moznost propojit doposud asi zatim nekombinovane sporty hon na lisku a potapeni ;-). Bojka -- to byl ten plavajici korek, ale byl vyhodnocen jako lakadlo na zlodeje.

[robotron]

Prostupnost signálu vodou bude dost mizerná.

Zde trochu rozboru jeste z dob, kdy radioamateri nemeli VLF pasmo: http://web.archive.org/web/20071123004456/http://www.qsl.net/vk5br/UwaterComms.htm
Myslim, ze v sladke vode a na 136kHz to bude v pohode. Taky to jezero asi nebude n kilometru hluboke...

[JardaP .]

Jardovi:

3. ad modelovani soustavy a okolni teplota: shodou okolnosti jsem taky regulovcik a jmenovite teorie a praxe estimace je mi velmi blizka, neni za posledni roky snad mesic zivota, kdy bych neco takoveho prumyslove nebo vyzkumne neresil. Takze, povazuju to za absurditu. Ne ani tak modelovani dynamiky jezera -- i kdyz, ty tepelne vymeny s okolim, zejmena v pripade zmen skupenstvi (odparovani, mlhy), nebo dokonce pr(i/o)tekajici voda by asi i to dynamicke modelovani ucinily hodne nespolehlivym. Ale predevsim naprostou nemoznost rozumne urcit i tu nejjednodussi vec, to jest, kolik vykonu do jezera proudi ze Slunce. Odrazivost dna, pruhlednost vody, jevy totalniho odrazu na hladine. To vse v zavislosti na konkretni oblacnosti (zprumerovane hodnoty v aspon dnes pouzivanych meteo ctvercich podle me nepouzitelne hrube). To bych teda nominoval na zlatyho Kalmana, kdo by tohle urcil s presnosti lepsi, nez stupnice "brusle / plavky".

Na vykon, ktery leze do jezera, se muzu vykaslat. Proste se nam problem posouva na problem soustavy se dvema vstupy a jako druhy vstup budu merit intenzitu infrazareni doma na strese baraku. A zase budu potrebovat konstanty do rovnice na druhy vstup. Problem je jak urcit ty konstanty. Tohle by chtelo nejakeho manika z automatizace, kdo je dostatecne silny v matematice. A jak jsem napsal, vystupy by byly pouze priblizne, je tam prilis mnoho rusivych jevu a jevu, ktere lze tezko kvantifikovat. Respektive rada by asi sla, ale vysledkem by byl znacne komplexni matematicky model jezera a tazatel asi nema v umyslu stravit deset let jeho vyvojem. Proste by to byla takova pri trose stesti lepsi verze "tak minuly tyden bylo docela hezky, voda v jezere bude koupatelna". Porad nejak mi to pripada jednodussi, nez reseni prenosu dat pres tri kilometry a tahanice, kdyz to nekdo ukradne i s GPS lokatorem a ja budu chlupatejm vysvetlovat, proc mam jakesi drahe zarizeni v jezere, ktere neni moje.

[Bla]

Bla na to myslim temer kapnul. Zakopat recenou trubku pod vodu mereneho jezera.

Houby já, TYS NA TO KÁPNUL!

To fakt není blbý nápad to schovat do bójky!

Co budeš potřebovat:
- vhodné lano
- mičudu
- polyuretanovou pěnu za 100,- Kč
- cihlu za 60,- Kč http://katalog.betonserver.cz/790-ztracene-bedneni--vyska-25-cm

Lano přivážeš k bójce, což bude ta mičuda vypěněná polyuretanem a tvárnici.

Do bojky vhodně schováš svůj vysílač, takže vysíláš ve vzduchu a nemusíš prskat skrz vodu.
Kdo by kradl bójku?
Dovnitř schováš to arduino a primitivní vysílač.

A na bójku musíš napsat NAUTILUS, aby to bylo geekovské!

[karel]

Jeste by to slo umistit pobliz na strom a merit to infra teplomerem.

[rooobertek]

Ďakujem všetkým za odpovede. Nečakal som taký ohlas.
Doplnil by som pár informácií.
Matematika na úrovni atmosferických modelov počasia mi naozaj nehrozí. Fyziku som mal iba na základnej škole a to som ju ešte flákal.
Ide o jazerá v Bratislave, ale ak by sa mi osvedčilo nejaké zariadenie, ktoré by nevyšlo veľmi draho (aj čo sa prevádzky týka) a fungovalo by spoľahlivo, určite by som to chcel repertoár rozšíriť aj o ďalšie miesta, v podstate všade, kde sa ľudia zvyknú kúpať, obzvlášť v zime, ale aj v lete. Najviac ma zaujíma teplota na Zlatých Pieskoch. Tam poznám viacero miest, kde by sa stratila aj 5-metrová oceľová trúbka, pretože v jednej časti je hromada stavebného odpadu a iného bordelu. V strede jazera je ostrovček, ktorý nie je až tak frekventovane navštevovaný, ten by som tiež mohol nejako zakomponovať do projektu.
Ešte som nenapísal, že súčasťou mojich plánov je aj zverejňovanie nameraných hodnôt na webe (server aj pár vhodných domén mám), sám pre seba by to bolo oničom.