Automated Weather Observation Recorder

Abstract

Many fields, including aeronautics and transportation, require accurate real-time weather data for predicting hazardous conditions. These fields utilize present weather information, since precipitation and reduced visibility affect their operational safety. Due to variation in the severity of the conditions arising from different precipitation types, it is vital to reliably identify the type of precipitation.

Automatic systems have increasingly been used to classify precipitations, partially replacing human observers. Although current automatic systems are able to reliably classify some precipitation types, not all precipitation types can be distinguished. For evaluation of the current automatic systems, accurate weather data is vital. In order to achieve reliable evaluation results, measurements should be compared to weather observations performed by trained observers. However, observers are required to be present during the whole evaluation period.

The goal of this thesis is to develop an automated weather observation recorder (AWORe) for recording weather conditions. AWORe utilizes two network cameras, a high-speed camera, a microphone and numerous weather instruments. AWORe enables human observers to make reliable weather observations without requiring that observers be continuously present during evaluation of weather instruments. AWORe software is developed using LabVIEW (National Instruments). In addition, a web user interface is designed, which allows users to submit weather observations as well as monitor real-time and past weather conditions.

Monet alat tarvitsevat reaaliaikaista säätietoa eri tarkoituksiin. Säätietoa käytetään esimerkiksi ilmailussa turvallisten lento-olosuhteiden varmistamiseen. Sadetyypit tulee tunnistaa luotettavasti, sillä jotkut sadetyypit aiheuttavat enemmän vaaraa kuin toiset. Erityisesti jäätävät ja jäiset sateet ovat haitallisia ilmailulle sekä tieliikenteelle.

Sadetyyppien tunnistamisessa käytetään yhä enemmän automaattisia järjestelmiä. Automaattisilla järjestelmillä pystytään tunnistamaan osa sadetyypeistä luotettavasti, mutta kuitenkaan kaikkia sadetyyppejä ei nykyään pystytä tunnistamaan luotettavasti tai ollenkaan. Järjestelmien suorituskyvyn arvioimisessa tarvitaan tarkkaa tietoa vallitsevista sääolosuhteista, jotta mittaustuloksia voidaan arvioida luotettavasti. Koulutetut havainnoitsijat ovat tyypillisesti tehneet säähavainnot, joihin mittaustuloksia on voitu verrata luotettavasti. Tämä kuitenkin vaatii havainnoitsijan jatkuvaa läsnäoloa.

Tässä diplomityössä kehitettiin ja toteutettiin automaattinen säähavaintojen tallennusjärjestelmä (AWORe), joka hyödyntää kahta IP-kameraa, suurnopeuskameraa, mikrofonia sekä useita sääantureita. Järjestelmän tarkoituksena on mahdollistaa luotettavien säähavaintojen tekeminen jälkikäteen audiovisuaalisen materiaalin sekä päivittäisen raportin avulla, jolloin havainnoitsijan ei tarvitse olla jatkuvasti paikalla. Järjestelmän ohjelmisto toteutettiin National Instrumentsin LabVIEW-ohjelmalla. Ohjelmiston lisäksi järjestelmään suunniteltiin web-käyttöliittymä, jolla käyttäjät pystyvät lisäämään säähavaintoja järjestelmään sekä seuraamaan päivittäisiä säätapahtumia.