2017年11月15日水曜日

気象計測センサー 積雪深計 その①

ここ一関市もだいぶ冷え込むようになりました。 11月も下旬になると平地でも降雪が観測されるようになります。

その積雪を5mm単位で観測できる積雪深計を気象計測センサーシリーズに加えました。

外筒ケースは耐候性に優れ安価に入手可能なPVC水道パイプ 内部構造材をABS3Dプリントしています。

用途としては、小規模なエリアでの雪害防止や監視などに応用できます。 特に温室やビニールハウスの上部に取り付け、警告を発する積雪深を設定すると警告や信号を出力することができます。
この警告をハウス内のヒーターのON/OFFの判断に利用することで雪害による倒壊などを防止することが可能になると思われます。 

測定原理は、一般的な超音波による距離計測を行い、平地の距離と積雪面の距離の差分を計測することになります。

音速は 1気圧(1013.25hPa)下なら331.5+0.6tが一般的に用いられますが、より厳密な式(20.055 (t + 273.15 )1/2 )もあります。 t=気温
どちらにしろ積雪深を計測するためには温度も同時に計測しないといけませんね。

計測可能な範囲は、雪の音圧反射率が10%前後ということでおそらく実力で2-3mといったところでしょう。

平地の一般住宅地での計測がとりあえずの目標です。

ただし実際にセンサー-対地間の距離を屋外で計測してみると風による影響が大きく、計測誤差として無視できない大きさになります。

この誤差は音波が伝搬し移動する伝搬路である大気の空間が風により歪み延びることが原因なのですが、風速計と組み合わせて補正するかフィルター処理で平滑化するなど対策が必要ですね。 とりあえず外筒とフレーム材に温度センサーと超音波センサーを組み込めるセンサーキットとして頒布いたします。 


新雪の中空(内部のスカスカな)構造の雪面をどれだけ正確に計測可能なのか今から楽しみです。
 雪が待ち遠しいです。  (はぁ?って声が多数聞こえたような 聞こえないような 笑)


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