短時天氣預報系統

2020-2021年安森美和安富利物聯網創新設計大賽 一等獎 (作者:ljj3166)

 
設計簡介

作者地處坐標對流天氣比較多,天氣悶熱潮濕地區。默默盯了下,一天晾曬的衣物進進出出五六趟,心中萬馬奔騰,手機app天氣預報?氣象預警短信?只能算做遲報。基操懶噴,自己動手,豐衣足食,回憶了一下小時候常聽到的諺語:燕子低飛要下雨,然后,放狗惡補了一下,習得一句話:高壓輻散,低壓輻合。大概意思就是,氣壓下降表示壞天氣即將到來。反之則是好天氣要到來,氣壓變化斜率越大,天氣變化越劇烈,盤它!然后就出來這么個縫合怪(作品),其實就是想預測一下,周圍幾公里范圍內可能的天氣情況。

outDoor端置于室外,定時采集氣壓濕度數據,通過藍牙廣播四處發射,indoor端置于室內,不斷掃描周邊藍牙設備,獲得特定設備的廣播數據,然后分析預測天氣,送屏顯示。這里outDoor和inDoor并不進行藍牙連接,僅通過一定格式的藍牙廣播數據來傳遞數據。類似一個beacon。

基于RSL10的特性,設計為室外太陽能取電:BQ25570+3v太陽能滴膠板+70F法拉電容的組合,通過反饋電阻的配置,電容充電電壓設置為3.8v,后級供電電壓為1.8v,正午陽光充足條件下,充電電流大約20mA,每180秒進行一次來自BME280氣壓、濕度、溫度的天氣數據采集,然后進行間隔40ms的強力廣播,持續6秒,實測平均電流小于12uA,70F鋰離子電容器可維持80天以上的續航,只要不是極夜情況,應該可以持續工作到壞。

室內端相對比較簡單:1200mAh鋰電池+充電及LDO電路+三向按鍵+eink屏的組合,本來想通過三向按鍵做一些交互,但是eink的顯示速度實在是難以忍受,放棄。indoor裝置會配置為間隔100ms掃描,掃描窗口50ms,持續不斷,實測平均工作電流大約是1mA,預計續航時間大約一個月。

其實有些特種領域也是比較多用到這種短時小范圍的天氣預報系統,比方民航機場,不過考慮的氣象參數更多,需要比較深入地去理解各種氣象參數的含義。
項目作者本人認為Outdoor端感覺勉強堪用,如果能夠使用小型的百葉箱,可能氣象數據會更加準確,但是Indoor端部分設計有一定的遺憾,譬如eink模組的性能、RSL的待機處理等,應該可以進一步提升待機時間,另外天氣的預測,只是完全拍腦瓜的處理,并且是用最基礎的氣壓變化來粗暴預測,還有濕度變化等很多因素沒有考慮進來,其實仔細想想,或許搞個MPU,整點機器學習算法,RSL10純負責數據的采集,廣播給MPU去運算,可能效果會更好。

想和設計作品的作者交流,可前往作品發布帖:http://bbs.eeworld.com.cn/thread-1171837-1-1.html

參考設計圖片

解決方案框圖

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