DE19831317A1

DE19831317A1 - Mobile Wetterstation

Info

Publication number: DE19831317A1
Application number: DE1998131317
Authority: DE
Inventors: Ralph Oestreicher
Original assignee: UTK KLIMA CONSULT GmbH
Current assignee: UTK KLIMA CONSULT GmbH
Priority date: 1998-07-13
Filing date: 1998-07-13
Publication date: 2000-03-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine tragbare Wetterstation zur Messung und Aufzeichnung von Daten, die für die klimatische Beurteilung insbesondere schwer zugänglicher Landschaften geeignet ist. Die Wetterstation besteht dabei erfindungsgemäß aus einem festen, wetterbeständigen Gehäuse in einem Rucksack oder einem analogen Basisträger, in dem ein zentraler Datenlogger mit mehreren, den Anwendungsfall entsprechenden Sensoren sowohl zur Erfassung der klimatischen Umgebungsbedingungen allgemein als auch zur Erfassung spezieller meteorologischer, lufthygienischer, medizinischer oder physiologischer Meßwerte, ein zugeordnetes GPS-System sowie ein Energieversorger angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine tragbare Einrichtung zur Messung und Aufzeichnung von Daten, die für die klimatische Beurteilung insbesondere schwer zugänglicher Landschaften geeignet ist.

Im Rahmen der klimatischen Begutachtung ist es häufig erforderlich, Meßwerte entlang von Linien (z. B. Wegen) zu erfassen, die im Rahmen von Rastermessungen nicht von Meßfahrzeugen erreicht werden können. Dies kann beispielsweise im Innern von Tagebaulandschaften oder in stark gegliederten Wald- oder Berglandschaften der Fall sein. Darüber hinaus ist es im Rahmen baleoklimatischer und medizinmeteorologischer Untersuchungen verstärkt erforderlich, meteorologische und medizinische Meßdaten zeitgleich in unmittelbarer Nähe des Untersuchungsobjektes "Mensch" bzw. entlang seiner Hauptbewegungspfade zu erfassen. Zur Zeit ergeben sich solche Forderungen vor allem im Rahmen von Wärmebelastungsuntersuchungen in öffentlichen Verkehrsmitteln und bei der Ausweisung medizinisch sinnvoller Wanderrouten in der Umgebung von Heil- und Kurorten. Zukünftig sind weiterer Anwendungen aufgrund der stärkeren Beachtung der Auswirkungen von Ozon-, UV- und Blue-Light-Belastungen auf den Menschen denkbar.

Zur Weiterverarbeitung in heute verfügbaren Statistik- und GIS-Programmen ist eine saubere zeitliche und räumliche Zuordnung der Meßwerte unumgänglich. Neben einer genauen Erfassung der gewünschten Meßwerte muß das System in kurzer Zeit geänderten Aufgabenstellungen angepaßt werden können, erweiterungsfähig sein und aufgrund der Notwendigkeit seiner Mobilität durch ein geringes Eigengewicht leicht tragbar sein und sowie netzunabhängig betriebsfähig sein.

Im Stand der Technik ist dazu in der DE-OS 41 14 293 ein Gerät beschrieben worden, mit dem Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Beschleunigungskräfte, wie Stöße, Vibrationen und dgl., aufgezeichnet werden können, die in einer auswählbaren, zeitweise unzugänglichen Umgebung auftreten. Das in der DE-OS 41 14 293 beschriebene Gerät ist zwar tragbar gestaltet, kann jedoch nur zu einer punktuellen stationären und autarken Messung unter Ausschluß einer manuellen Bedienung eingesetzt werden. Darüber hinaus ist keine Raumkoordination gewährleistet. Von der Messung werden lediglich jeweils drei definierte Größen erfaßt, wobei der Einsatz eines PC erforderlich ist.

Im DE-Gebrauchsmuster 296 00 606 ist eine tragbare Einrichtung zum Erkennen von Gefahren beschrieben, die über Schaltungen zum Empfang elektromagnetischer Wellen in Verbindung mit einem akustischen Signalgeber im wesentlichen lediglich als Gewittermelder anwendbar und als mobile Wetterstation ungeeignet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine tragbare mobile Einrichtung zur ständigen stationären und nicht stationären Messung und Aufzeichnung von meteorologischen Daten aller Art in für die klimatische Beurteilung mittels üblicher Meßfahrzeuge schwer zugänglicher Landschaften zu entwickeln.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen zentralen Datenlogger mit mehreren dem Anwendungsfall entsprechenden Sensoren gelöst. Dies können sowohl meteorologische Meßwertgeber zur Erfassung der klimatischen Umgebungsbedingungen allgemein, spezielle meteorologische (z. B. UV-Licht) oder lufthygienische (z. B. Feinstaub oder Ozon) bzw. auch medizinische oder physiologische (z. B. Hauttemperaturen, Körpertemperaturen, Puls, Blutdruck etc.) sein. Zur Gewährleistung einer sauberen räumlichen Zuordnung der Meßwerte ist das System mit einem GPS-System ausgestattet, welches die horizontalen Koordinaten in hinreichender Genauigkeit liefert. In stärker orographisch gegliederten Gelände mit charakteristischen Höhenunterschieden kann das GPS mit einer luftdruckabhängigen Erfassung der Höhe über NN kombiniert werden. Der Datenlogger übernimmt dabei die Verarbeitung der Ausgangssignale zu physikalischen Größen, die Übernahme und Aufbereitung der Raumkoordinaten und die zeitliche Zuordnung bzw. Speicherung der gewonnenen Datensätze. Im Datenlogger sind auch erste Verarbeitungen der Meßwerte möglich. Dem Träger des Meßsystems bzw. Probanten ist es dabei möglich, eigenes subjektives Empfinden, wie zum Beispiel Schwitzen, Kältestreß, Blenden etc., zu dokumentieren.

Ein PC ist zur Meßwerterfassung selbst nicht erforderlich. Er dient lediglich der Programmierung der Messung im Vorfeld und der Datensicherung im Nachgang. Der Datenlogger und die Sensoren werden durch einen Akku mit Spannung versorgt, welcher wie auch der Logger in einem festen, wetterbeständigen Gehäuse in einem Rucksack mit Tragegestell untergebracht ist. Das Tragegestell selbst dient der Aufnahme der erforderlichen Sensoren, welche unter besonderer Berücksichtigung der Umgebungserfordernisse an diesem angebracht werden. Auf diese Weise wird der Einfluß des Menschen, beispielsweise als Wärmeemittent oder als Staubemittent beim Laufen über unbefestigte Wege, bei der Wahl des Anbringungsortes berücksichtigt. Erforderliche medizinische Sensoren müssen vor Beginn der Messungen am Probanden auf geeignete und bekannte Art und Weise befestigt werden und sind mittels Steckverbinder mit dem Datenlogger zu verbinden.

Die in der erfindungsgemäß vorgeschlagenen mobilen Wetterstation eingesetzten Sensoren und Zubehörteile sind dabei so ausgewählt, daß sie sowohl der mechanischen Belastung während der Meßvorgänge standhalten als auch Witterungseinflüssen wie Regen und Sonnenschein ausgesetzt werden können, ohne daß es zu einer Beeinträchtigung der Meßgenauigkeit kommt. Die Erfassung der subjektiven Wahrnehmungen kann beispielsweise mittels einer Reihe von Miniaturtastern erfolgen, die an einem Armband am Handgelenk des Probanten befestigt sind. Genauso denkbar ist jedoch auch der Einsatz eines kleinen umhängbaren Tableaus.

Gegenüber dem Stand der Technik ist die vorgeschlagene Wetterstation eine mobile Einrichtung für Messungen "unterwegs" mit bewußter Einbeziehung des Menschen in das Meßprogramm durch die Möglichkeit der Messung an der Person selbst. Darüber hinaus sind Messungen meteorologischer, lufthygienischer und medizinischer Parameter in einem System möglich. Gegenüber dem Stand der Technik ist dazu ein PC nicht erforderlich.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäß vorgeschlagene mobile Wetterstation in Form eines Meßrucksackes.

Der Meßrucksack besteht aus einer zentralen Datenlogger 3 zur Datenerfassung, einem Satelliten-Ortungssystem (GPS) 4 sowie einer Reihe meteorologischer 5 bis 7 und medizin physiologischer Sensoren 8 und 9, welche z. T. an einem Ausleger 2 am Meßrucksack, teilweise im Gehäuse 1 selbst bzw. am Körper des Trägers (Probanten) angebracht sind. Die elektrische Verbindung erfolgt über Anschlußkabel, die teilweise fest verdrahtet und teilweise steckbar ausgelegt sind. Die elektrische Versorgung erfolgt mittels eines Akku 12, der am Gehäuse 1 befestigt ist und mittels separatem Ladegerät geladen werden kann.

Die horizontale Standorterfassung erfolgt mittels GPS 4, die vertikale unter Anwendung der barometrischen Höhenformel aus den mittels Luftdrucksensor 13 gemessenen Daten. Vor Beginn einer Messung ist dazu eine Korrekturgröße in den Datenlogger 3 einzugeben. Die Zeitzuordnung ergibt sich aus der Systemzeit des Datenloggers 3, welche zusammen mit den Raumkoordinaten und den Meßwerten in den Datensätzen abgelegt wird. Auf der optionalen Anzeige 15 des Datenloggers 3 können die Werte der einzelnen Meßstellen angezeigt und Systemparameter (Abfrageintervall, Mittelungszeit, Systemzeit etc.) eingestellt werden. Datenlogger 3, einige Sensoren, das GPS 4 sowie die Akku-Versorgung sind im Wetterschutzgehäuse 1 untergebracht. Die meteorologischen Sensoren für Strahlung 7, Strömung 6 sowie Temperatur und Feuchte 5 sind an dem am Gehäuse angebrachten Ausleger 2 befestigt. Der Lufttemperatur-/Feuchtesensor 5 ist zum Schutz vor Strahlung und Regen in einer Schutzhütte analog der Baumbachschen Kugelhütte untergebracht. Als Strömungs- bzw. Windsensor 6 kann sowohl ein kleines Schalenanemometer als auch ein Hitzdraht- bzw. ein Hitzkugelanemometer eingesetzt werde. Zur Erfassung der Strahlung dient ein kleines Pyranometer 7. Das Gehäuse selbst kann in beliebigen Tragegestellen bzw. Rucksäcken untergebracht werden.

Auf medizinisch-physiologischer Seite sind sowohl Hauttemperatur- 8 als auch Hautleitfähig keitsmessungen, aber auch Puls- und Blutdruckmessungen 9 anschließbar, soweit sie über eine elektrische Meßwertausgabe (Analog- oder Digitalsignal) verfügen. Im Rahmen von speziellen Untersuchungen ist auch die Bestimmung der Konzentration lungengängiger Staube mittels eines Feinstaubsensors 11 in die Meßapparatur integrierbar.

Zur Meßvorbereitung ist der Datenlogger 3 und das GPS 4 in Betrieb zu nehmen, die aktuelle Höhe einzugeben, die Meßapparatur im Rucksack zu verstauen, der Ausleger 2 mit den meteorologischen Sensoren in Meßstellung zu bringen und es sind die medizinisch physiologischen Sensoren am Probanten anzubringen. Während der Messung können Beobachtungen mittels Schalter 10 an die zentrale Datenerfassung weitergegeben werden. So können sowohl thermisches Empfinden (Wärmebelastung, Kältestreß) als auch Bewegungszustände (z. B. Zustand Halt/Warten) aufgezeichnet werden. Zur Ermittlung des zurückgelegten Weges dient ein im Gehäuse 1 integrierter Schrittzähler (Pedometer) 14. Nach Abschluß der Messungen können die Datensätze mittels PCMCIA-Karte oder direkt auf einem Laptop-PC gesichert und angezeigt werden. Entsprechende Schnittstellen sind am Datenlogger 3 bzw. am Gehäuse 1 vorhanden.

Der erfindungsgemäße Klimameßrucksack wurde im Rahmen von Begehungen von Wanderwegen in Kurgebieten zur Ausweisung medizinisch sinnvoller Wege im Rahmen der sogenannten Terrainklimatologie erfolgreich getestet und hat sich in vollem Umfang bewährt.

Bezugszeichenliste

1

Gehäuse

2

Ausleger

3

zentraler Datenlogger

4

Satelliten-Ortungssystem

5

meteorologischer Sensor für Temperatur und Feuchte

6

meteorologischer Sensor für Strömung

7

meteorologischer Sensor für Strahlung

8

medizinisch-physiologischer Sensor für Hauttemperatur

9

medizinisch-physiologischer Sensor für Puls- und Blutdruck

10

Empfindungsschalter

11

Feinstaubsensor

12

Akku

13

Luftdrucksensor

14

Schrittzähler

15

optionale Anzeige

Claims

1. Mobile Wetterstation, dadurch gekennzeichnet, daß in einem festen, wetterbeständigen Gehäuse in einem Rucksack oder analogen Basisträgern ein zentraler Datenlogger (3) mit mehreren, den Anwendungsfall entsprechenden Sensoren (5 bis 10) sowohl zur Erfassung der klimatischen Umgebungsbedingungen allgemein als auch zur Erfassung spezieller meteorologischer, lufthygienischer, medizinischer oder physiologischer Meßwerte, ein zugeordnetes GPS-System (4) sowie ein Energieversorger (12) angeordnet sind.

2. Mobile Wetterstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das GPS-System (4) mit einer luftdruckabhängigen Erfassung der Höhe über NN kombiniert ist.

3. Mobile Wetterstation nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch Anordnung eines PC zur Programmierung der Messung im Vorfeld und der Datensicherung im Nachgang.