Применение платформы Raspberry Pi для автоматизации натурных измерений морской среды, передачи и хранения полученных данных

А. Ф. Розвадовский

Морской гидрофизический институт РАН, Севастополь, Россия

* e-mail: rozvadovsky@yandex.ru

Аннотация

Описана технология реализации рабочего места на основе аппаратно-программной платформы Raspbery Pi в качестве управляющего персонального компьютера метеостанции Davis Vantage Pro 2 и представлен пример ее использования для контроля и мониторинга морской среды. Рабочее место позволяет собирать данные системы датчиков, измеряющих характеристики морской среды в натурных условиях, и передавать их в удаленный центр сбора данных через Интернет, хранить и выполнять резервное копирование. Рабочее место обеспечивает пользователям доступ к данным и может быть использовано как средство удаленного управления работой датчиков. Представлены алгоритмы организации рабочего места, опирающиеся на современные технологии сбора и передачи данных. Детально описана реализация рабочего места на примере удаленного контроля метеостанции Davis Vantage Pro 2, установленной на стационарной океанографической платформе ФГБУН ФИЦ МГИ в пгт Кацивели для непрерывных измерений параметров приводного слоя атмосферы. Удаленный контроль организован на базе аппаратно-программной платформы одноплатного персонального компьютера Raspberry Pi. Двухлетние испытания системы позволяют сделать вывод о ее надежности и высокой эффективности. Предлагаемые принципы и алгоритмы могут быть использованы при организации удаленных рабочих мест для выполнения океанологических измерений в прибрежных зонах с доступом к Интернету.

Ключевые слова

автоматизация, натурные измерения, морская среда, удаленное рабочее место, аппаратно-программная платформа, Raspberry Pi, метеостанция, Davis Vantage Pro 2, облачные хранилища, океанографическая платформа, Кацивели

Благодарности

Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБУН ФИЦ МГИ FNNN-2024-0001 «Фундаментальные исследования процессов, определяющих потоки вещества и энергии в морской среде и на ее границах, состояние и эволюцию физической и биогеохимической структуры морских систем в современных условиях».

Для цитирования

Розвадовский А. Ф. Применение платформы Raspberry Pi для автоматизации натурных измерений морской среды, передачи и хранения полученных данных // Экологическая безопасность прибрежной и шельфовой зон моря. 2024. № 4. С. 117–130. EDN NDHYGJ.

Rozvadovskiy, A.F., 2024. Application of the Raspberry Pi for In Situ Measurement Automation and Data Transfer and Storage. Ecological Safety of Coastal and Shelf Zones of Sea, (4), pp. 117–130.

Список литературы

  1. Наземно-космический мониторинг антропогенных воздействий на прибрежную зону Крымского полуострова / В. Г. Бондур [и др.] // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 1. EDN FGPURM С. 103–115. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2020-1-103-115
  2. Комплексный спутниковый мониторинг морей России / О. Ю. Лаврова [и др.]. Москва : ИКИ РАН, 2011. 480 с.
  3. Современные средства и методы океанологических исследований / Г. В. Смирнов [и др.] // IX Международная научно-техническая конференция «Современные методы и средства океанологических исследований» : материалы конференции. Москва : Изд-во Института океанологии РАН, 2005. Ч. 1. 146 c.
  4. Коротковолновая радиолокация в системе мониторинга прибрежных акваторий / В. И. Веремьев [и др.] // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2019. Т. 22, № 2. C. 31–43. EDN MKVBGT https://doi.org/10.32603/1993-8985-2019-22-2-31-43
  5. Смолов В. Е., Розвадовский А. Ф. Применение платформы Arduino для регистрации ветровых волн // Морской гидрофизический журнал. 2020. Т. 36, № 4. С. 467–479. EDN AKIIBG. https://doi.org/10.22449/0233-7584-2020-4-467-479
  6. Анализ системных решений портативных метеостанций / Е. Э. Головинов [и др.] // Наноиндустрия. 2018. № 9. С. 144–149. EDN URZHCS. https://doi.org/10.22184/1993-8578.2018.82.144.149
  7. Kusriyanto M., Putra A. A. Weather station design using IoT platform based on Arduino Mega // International Symposium on Electronics and Smart Devices (ISESD), Bandung, Indonesia, 2018. P. 1–4. https://doi.org/10.1109/ISESD.2018.8605456
  8. Arduino based automatic wireless weather station with remote graphical application and alerts / H. Saini [et al.] // 3rd International Conference on Signal Processing and Integrated Networks (SPIN), 11–12 February 2016, Noida, India. IEEE, 2016. P. 605–609. https://doi.org/10.1109/SPIN.2016.7566768
  9. Arduino-based weather monitoring system / J. Singh [et al.] // International Journal of Advanced in Management, Technology and Engineering Sciences. 2018. Vol. 8, iss. 3 P. 1076–1079. URL: https://www.ijamtes.org/gallery/29.%20mar%20ijamtes%20-%20317.pdf (date of access: 28.11.2024).
  10. Gao J., Ma H., Liu H. The intelligent weather station system based on Arduino // Proceedings of the 2016 International Conference on Engineering and Advanced Technology. Hong Kong, 22–23 December 2016. ICEAT, 2016. Vol. 82. P. 300–308. https://doi.org/10.2991/iceat-16.2017.61
  11. Katyal A., Yadav R., Pandey M. Wireless Arduino based weather station // International Journal of Advanced Research in Computer and Communication Engineering. 2016. Vol. 5, iss. 4. P. 274–276. https://doi.org/10.17148/IJARCCE.2016.5470
  12. Kishorebabu V., Sravanthi R. Real time monitoring of environmental parameters using IOT // Wireless Personal Communications. 2020. Vol. 112, iss. 2. P. 785–808. https://doi.org/10.1007/s11277-020-07074-y
  13. Rasal M. V., Rana J. G. Raspberry Pi based weather monitoring system // International Journal of Advanced Research in Computer and Communication Engineering. 2016. Vol. 5, iss. 10. URL: https://ijarcce.com/wp-content/uploads/2016/10/IJARCCE-24.pdf (date of access: 28.11.2024).
  14. Muck P. Y., Homam M. J. IoT Based Weather Station Using Raspberry Pi 3 // International Journal of Engineering and Technology. 2018. Vol. 7, iss. 4.30. Р. 145–148. https://doi.org/10.14419/ijet.v7i4.30.22085
  15. Vatsal S., Bhavin M. Using Raspberry Pi to sense temperature and relative humidity // International Research Journal of Engineering and Technology. 2017. Vol. 4, iss. 2. P. 380–385. URL: https://www.irjet.net/archives/V4/i2/IRJET-V4I276.pdf (date of access: 28.11.2024).
  16. Baste P., Dighe D. D. Low cost weather monitoring station using Raspberry Pi // International Research Journal of Engineering and Technology. 2017. Vol. 4, iss. 5. https://doi.org/10.5281/zenodo.2599637
  17. IoT based weather monitoring system using Raspberry Pi / S. R. Vilayatkar [et al.] // International Research Journal of Engineering and Technology. 2019. Vol. 6, iss. 1. P. 1187–1190. URL: https://www.irjet.net/archives/V6/i1/IRJET-V6I1220.pdf (data of access: 28.11.2024).
  18. Gheorghe A. C., Chiran M. S. Raspberry Pi based weather station // The Scientific Bulletin of Electrical Engineering Faculty. 2018. Vol. 18, iss. 2. P. 63–66. https://doi.org/10.1515/sbeef-2017-0037
  19. Weather station using Raspberry Pi / V. Mathur [et al.] // 2021 Sixth International Conference on Image Information Processing (ICIIP), India, Shimla, 26–28 November 2021. P. 279–283. https://doi.org/10.1109/ICIIP53038.2021.9702687
  20. Savić T., Radonjić M. One approach to weather station design based on Raspberry Pi platform // 2015 23rd Telecommunications Forum Telfor (TELFOR), Serbia, Belgrade, 24–26 November 2015. P. 623–626. https://doi.org/10.1109/TELFOR.2015.7377544
  21. Jenkins G. A comparison between two types of widely used weather stations // Weather. 2014. Vol. 69, iss. 4. P. 105–110. https://doi.org/10.1002/wea.2158
  22. Raspberry Pi based weather monitoring system / A. Bharadwaj [et al.] // International Journal of Research in Engineering, Science and Management. 2021. Vol. 4, iss. 8. P. 114–117. https://doi.org/10.13140/RG.2.2.23682.45763
  23. Татарчук И. А., Мамросенко К. А., Гиацинтов А. М. Обеспечение функционирования графических GLX приложений на промышленном оборудовании с использованием API EGL // Информационные технологии. 2024. Т. 16, № 3. С. 407–418. EDN LWMJDN. https://doi.org/10.17725/rensit.2024.16.407

Текст статьи

Русскоязычная версия (PDF)

Англоязычная версия (PDF)