El monitoreo del clima juega un papel importante en la vida diaria de las personas, especialmente en las actividades económicas, de protección civil, ambientales, agrícolas y de transporte. ¿Alguna vez se preguntó de dónde procedían las observaciones? Los datos de superficie provienen de estaciones meteorológicas sobre la tierra o en boyas sobre el océano, y la fuente más importante de observaciones del aire superior proviene de globos meteorológicos. La gente usa una radiosonda, que cuelga de una cuerda debajo del globo, para medir los datos atmosféricos y hacer un pronóstico meteorológico preciso. La radiosonda lleva sensores para recopilar observaciones, incluida la recopilación de la presión del aire, la temperatura y la humedad relativa. En la actualidad, muchos globos de gran altitud utilizan la tecnología LoRa debido a sus características de bajo costo, baja potencia y largo alcance, que ofrecen funciones adicionales, como enlaces ascendentes, que son difíciles de lograr. En este proyecto piloto, las puertas de enlace Milesight LoRaWAN® proporcionan una red de transmisión para recibir datos climáticos cruciales del globo.

Desafíos
La observación en altitud es una de las observaciones meteorológicas implementadas en todo el mundo. Utiliza instrumentos tradicionales como radiosonda y globos meteorológicos para medir la meteorología desde el suelo hasta la parte superior de la troposfera inferior para comprender el estado del aire.

La mayoría de los fenómenos meteorológicos del mundo ocurren a una altitud de 6 a 11 kilómetros de la superficie terrestre. Sin embargo, la transmisión de los datos atmosféricos enfrenta desafíos.

Transmisión de datos a larga distancia
Debido a que el globo trabajaba a gran altura, era difícil transmitir datos en el sistema de tierra del receptor, por lo que se usaban instrumentos para la recepción de señales celulares o la LAN Wi-Fi de la universidad para transmitir datos.

Menor eficiencia energética
Debido al uso frecuente de globos meteorológicos, una o dos veces al día para obtener un ciclo diario de temperatura, el transmisor de la radiosonda debe tener una buena modulación y una antena de alta ganancia, además de soportar un bajo consumo de energía.

Con respecto al peso, el costo, la distancia y la potencia, nuestros clientes han realizado muchos tipos de investigaciones. Finalmente, se ha realizado la radiosonda con transceptor LoRaWAN® y se ha construido el sistema de transmisión LoRa para globos meteorológicos.

Productos destacados
Kanda Group está desarrollando tecnología de radiosondas con estudiantes en África Occidental para la recopilación de datos meteorológicos y atmosféricos. Están personalizando placas de circuito impreso y soluciones de batería por sí mismos para reducir el peso de los sensores y del globo y encerrarlos en un contenedor impreso en 3D impreso localmente por los estudiantes.

Proyecto de globos meteorológicos de radiosonda de Kanda
Kanda Weather Group completó dos lanzamientos de prototipos en los Estados Unidos y Nigeria desde enero de 2020, cada uno de ellos alcanzando más de 32,000 pies con un tiempo de vuelo de más de 1,5 horas, mientras que el globo viajó unos increíbles 20 kilómetros desde el lugar de inicio.

Este proyecto intentó integrar la tecnología LoRa avanzada en esta era moderna. Se realizan pruebas ambientales y pruebas reales de vuelo en globo para determinar el rendimiento de la transmisión de datos.

Milesight Vida.ip

Solución
El sistema consta de un globo meteorológico y una estación terrestre. El globo meteorológico consiste en la carga útil y el propio globo. Las puertas de enlace Milesight LoRaWAN® funcionan como estación terrestre. Se instalaron seis unidades de puertas de enlace en versión exterior Milesight UG87 y UG67 que funcionan en la frecuencia US915 o EU868 en EE. UU., Nigeria, Ghana y Camerún.

Los datos atmosféricos deben transmitirse, recibirse y guardarse de forma segura. Para recopilar los datos del aire superior, nuestro cliente transmite la temperatura, la presión, la humedad y las coordenadas GPS del globo a una puerta de enlace LoRaWAN® ubicada en el suelo. La puerta de enlace reenvía el paquete de red a The Things Network en Europa, donde se decodifica. Desde allí, los datos se envían al servidor del cliente a través del protocolo MQTT, donde controlan el flujo de mensajes en Node-RED y finalmente colocan los datos en una cadena de bloques pública. La cadena de bloques alberga los datos meteorológicos públicamente y envía recompensas de $15 en moneda digital a la cuenta del lanzador de globos.

Realmente hace un buen uso de una aplicación menor conectada a TTN y Telos blockchain para almacenar los datos meteorológicos. Los datos se utilizan para generar un pronóstico de lluvia de 12 horas para proteger contra inundaciones repentinas en áreas con niños vulnerables y para pronosticar el tiempo y el clima de forma remota para ayudar a los agricultores en África occidental. Los ingresos de esta actividad provienen de las suscripciones de SMS de los agricultores y las personas que necesitan atención meteorológica sin servicio de Internet.

Por el bien de los recursos y la seguridad ambiental, se adjunta un paracaídas de doce pulgadas para un aterrizaje seguro sin causar accidentes en las áreas donde aterriza el globo de hidrógeno o helio.

Diseño de firmware
Los datos de muestra consisten en la temperatura del aire en grados Celsius (°C), la humedad relativa en porcentaje (%) y la presión del aire en hectopascales (hPa). Estos datos atmosféricos se ingresarán en el programa del sensor BME280. Junto con las coordenadas GPS y la altitud del módulo TTGO LoRa 32, la MCU Catena4610 también procesa simultáneamente con los datos de muestra. El lenguaje que utilizará el lenguaje Java, y el programa se basa en las bibliotecas de Arduino.

El firmware del dispositivo se puede cargar en las placas de hardware MCCI y TTGO a través de la aplicación Arduino, y están escritos bajo las licencias MIT y GPL de código abierto, respectivamente. El firmware, cargado por el equipo de Kanda o por los estudiantes, está diseñado para dispositivos IoT con claves TTN LoRaWAN®. Una vez que los globos se llenan con hidrógeno o helio, los estudiantes encienden los dispositivos y luego se envía un enlace ascendente confirmado para verificar que la puerta de enlace Milesight LoRaWAN® funciona en el alcance y se conecta con TTN.

Luego, los estudiantes se conectan a los dispositivos IoT basados ​​en ESP32 a través de Wi-Fi. Ingresan su ID de «minero» de blockchain en una página HTTP simple para autenticarse con nuestro servidor. Una vez autenticados, conectan el dispositivo al globo con un clip impreso en 3D, lo que permite que el dispositivo transmita la temperatura, la humedad, la presión del aire y las coordenadas GPS a través de la tecnología LoRa a la puerta de enlace.