Die eigene Online-Wetterstation mit Arduino One und OpenSenseMap

Die Sensebox ist ein Do-it-Yourself-Bausatz für stationäre und mobile Sensorstationen aus verschiedenen Hardwarekomponenten, welcher den Aufbau einer einfachen Umweltmessstation ermöglicht. Auf dem Balkon oder im Garten können Umweltdaten gesammelt und als Open Data publiziert werden. Die erhobene Daten von Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Lichteinstrahlung und Lärm werden in Echtzeit auf die OpenSenseMap übertragen und dargestellt.

Durch Erweiterungen der Hardware mit anderen Sensoren, lässt sich die SenseBox auf bestimmte Umweltphänomene, wie z.B. Wetter oder Luftqualität, spezialisieren. Mit dem Photonik-Upgrade kann die SenseBox z.B. Beleuchtungsstärke, UV-Strahlung, Himmelsfarbe oder Wolkenbedeckung über eine RGB-Kamera messen. Durch ein standardisiertes Datenmodell und eine Internetanbindung überträgt die SenseBox ihre Messungen automatisch an die OpenSenseMap. So wird ein einfaches Aufsetzen eines beliebig dichten Sensornetzwerkes möglich.

Hardware

Verwendet wird ein Mikrocontroller namens Arduino ONE. Ein Mikrocontroller ist im Grund nichts anderes ein kleiner Prozessor, der immer nur ein Programm ausführen kann. Der enthaltene Chip ist sowohl mit analogen als auch digitalen Ein- und Ausgänge bestückt. Zusätzlich besitzt er einen kleinen Timer. Im wichtigsten Teil, dem Speicher, werden die Programmierungen abgespeichert, welche später ausgeführt werden. Der Speicher kann verschieden groß sein, die Speicherzahl liegt in der Größenordnung von wenigen hundert kByte. Damit das Programm auch nach mehrmaligem Einschalten immer noch vorhanden ist, wurde ein kleiner Festplattenspeicher integriert. arduino

Inhalt der Box:

  • Arduino Uno
  • Grove Base Shield
  • W5500 Ethernet Shield
  • Grove Barometer Sensor (BMP085)
  • Grove Temp & Humi Sensor (DHT11)
  • Grove Sound Sensor
  • Grove Light Sensor
  • Grove Kabel
  • USB Kabel
  • Netzteil

Software

Das Arduino-Sketch Programm kann kostenlos auf der offiziellen Homepage für Arduino herunter geladen werden. Das Programm läuft auf allen bekannten Betriebssystemen: Windows, Mac OS X und Linux (32bit und 64bit) werden unterstützt. Daneben gibt es weitere Programme auf GitHub.

Das passende Handbuch kann hier heruntergeladen werden: Arduino Programmier-Handbuch
Eine Anleitung zum Aufbau der SenseBox Basic befindet sich unter https://github.com/sensebox/OER/

Das OpenSenseMap-Projekt

Die OpenSenseMap zeigt aktuelle sowie vergangene Daten an, die nach Raum, Zeit und Phänomen gefiltert werden können. Ein nachträglicher Upload von Messdaten ist auch möglich. Ein kurzes Video erläutert die Funktionsweise.

-> zur Karte opensensemap.org

Anwendungsbereiche

Durch die Visualisierung und den freien Zugang zu den Messdaten auf einer Karte, können Interessierte aus vielen Bereichen für Umweltfragen sensibilisiert werden. Im Bildungsbereich eröffnen diese Ansätze die Möglichkeit, von der Theorie in die Praxis zu springen und gleichzeitig einen Mehrwert zu schaffen, der über das eigentliche Projekt hinausgeht. Messnetze können aufgesetzt und zu einer nationalen bzw. globalen Umweltdatenbank beitragen. Die gewonnenen Daten stehen als Open Data bereit und können analysiert, weiterverarbeitet und interpretiert werden. Lärmbelastungen, UV-Einstrahlung, Luftqualität etc. können gemessen und kartiert werden. Jede an das Netz angeschlossene SenseBox erhöht die Messdichte und trägt dazu bei, genauere Aussagen in Bezug auf das lokale Wetter oder Umweltbelastungen treffen zu können.

Open Science und Citizen Science

Das Projekt folgt den Open Science-Prinzipien  (Daten, Code, Anleitungen, Hardware sind mit offenen Lizenzen versehen) als auch Citizen Science. Open Science möchte Wissenschaftskommunikation zu in einem offenen Diskurs gestalten, an dem sich alle relevanten Gruppen beteiligen. Insbesondere  sollen neben der Wissenschaft möglichst viele interessierten Laien beteiligt werden. Das Ideal lautet: Wissenschaftliche Ergebnisse sollen kostenfrei und weitgehend ohne rechtliche Hürden und so zeitnah wie möglich (Open Data), allen potentiellen Nutzern zur Verfügung stehen. Der Wert von Daten erhöht sich durch ihren Gebrauch. Wissenschaftliche Daten lassen sich in verschieden Kontexten sinnvoll und kreativ einsetzen (Kunst/Zivilgesellschaft/Wirtschaft/etc.).

Die wirklich interessante Anwendungsbereiche werden sich dann eröffnen, wenn die Kits außerhalb ihres ursprünglich gedachten Kontextes eingesetzt werden. Das Hackpotenzial dieser Technik scheint außergewöhnlich groß. Und außerdem: Open Hardware, Open Source Software und Open Data. Was will man mehr? :-)

 

Damian Paderta
Damian Paderta
WebGeograph