# Messis im Oberland

Wettermesstationen im Oberland - Erfassung von Klimadaten

# Projektbeschreibung

Wettermesstationen im Oberland - Erfassung von Klimadaten

[![Messi_Symbolbild.png](https://wiki.oberlab.de/uploads/images/gallery/2024-09/scaled-1680-/XsbJK31IhPNc3Foz-messi-symbolbild.png)](https://wiki.oberlab.de/uploads/images/gallery/2024-09/XsbJK31IhPNc3Foz-messi-symbolbild.png)

Wir übernehmen ein Projekt, welches ursprünglich an der FU Berlin entwickelt wurde.

Die autarken Wettermesstation "MESSI" erfasst verschiedene Messgrößen, überträgt sie per [LoRa](https://wiki.oberlab.de/books/allgemeines-wissen/page/lora-ttn "LoRa & TTN") and das [TTN Netzwerk](https://wiki.oberlab.de/books/allgemeines-wissen/page/lora-ttn "LoRa & TTN").

Von dort aus sammeln wir sie auf unserem Server und können sie zB visuel in einem [Dashboard](https://wiki.oberlab.de/books/messis-im-oberland/page/grafana-dashboard "Grafana Dashboard") darstellen.

Ferner können die Daten exportiert werden, um mit anderen Programmen verarbeitet und ausgewertet werden.

# Grafana Dashboard

Die Messdaten können in einem [Grafana](https://wiki.oberlab.de/books/allgemeines-wissen/page/grafana "Grafana") Dashboard visualisiert werden, zu erreichen unter [https://messi.oberlab.de/d/b6bffa31-9fdd-4617-8413-ea71e8204715/messi?orgId=1&refresh=1m&from=now-2d&to=now](https://messi.oberlab.de/d/b6bffa31-9fdd-4617-8413-ea71e8204715/messi?orgId=1&refresh=1m&from=now-2d&to=now)

Folgende Daten werden angezeigt:

<table border="1" id="bkmrk-messwert-beschreibun" style="border-collapse: collapse; width: 100%;"><colgroup><col style="width: 33.3731%;"></col><col style="width: 51.6064%;"></col><col style="width: 15.0206%;"></col></colgroup><thead><tr><td>Messwert</td><td>Beschreibung</td><td>Einheit</td></tr></thead><tbody><tr><td>RR</td><td>Regenmenge</td><td>?</td></tr><tr><td>IR</td><td>Strahlungssensor für das unsichtbare Spektrum (Infrarot)</td><td>?</td></tr><tr><td>P1</td><td>Luftdruck</td><td>mBar</td></tr><tr><td>Lux</td><td>?</td><td>?</td></tr><tr><td>RH</td><td>Relative Luftfeuchtigkeit</td><td>%</td></tr><tr><td>SF</td><td>[LoRa](https://wiki.oberlab.de/books/allgemeines-wissen/page/lora-ttn "LoRa & TTN") [Spreading Factor](https://www.thethingsnetwork.org/docs/lorawan/spreading-factors/)</td><td> von 7 bis 12</td></tr><tr><td>T1</td><td>Temperatur (Sensor im Gehäuse)</td><td>°C</td></tr><tr><td>T2</td><td>Temperatur (Fühler auf dem Gehäuse)</td><td>°C</td></tr><tr><td>UV</td><td>? UV Einstrahlung ?</td><td>?</td></tr><tr><td>Vbat</td><td>Batteriespannung</td><td>Volt</td></tr><tr><td>Vis</td><td>Strahlungssensor für das sichtbare Spektrum</td><td>?</td></tr></tbody></table>

Zur Bedienung von Grafana, siehe das Kapitel "Bedienung der Oberfläche auf der [Grafana](https://wiki.oberlab.de/books/allgemeines-wissen/page/grafana "Grafana") Seite

## Altes Dashboard

Vorherige Projekte hatten ebenfalls ein [Dashboard](https://klimalabor.energiewende-oberland.de/public_devices) erstellt.

# Messi aufstellen

Genauere Anleitung - siehe [https://klimaanpassung-oberland.de/download/af9adhse9breplsle9lo69s7cc0/Bauanleitung.pdf](https://klimaanpassung-oberland.de/download/af9adhse9breplsle9lo69s7cc0/Bauanleitung.pdf) ab Seite 119.

Der Messi und seine Wippe sind über einsteckbare Rohre verbunden. Die Konstruktion sollte im Freien aufgestellt werden, mit ca. 1,5m Abstand zu Wänden, Büschen, und in 1,5m Höhe um zu vermeiden dass die Messungen beinflusst werden.

Wichtig ist, dass man den MESSI so ausrichtet, dass die Einkerbungen nach Norden zeigen. Dadurch verdeckt der Temperatursensor zu keiner Tageszeit die Solarzelle vor der Sonne.

Bei der Ausrichtung der Niederschlagswippe kann anhand einer kleinen Wasserwaage in der Wippe überprüft werden ob sie in Waage ist. Sollte die Wippe zu schräg angebracht werden, besteht die Gefahr dass sie die Batterie permanent entlädt.

# Messi zusammenbauen

siehe [https://klimaanpassung-oberland.de/download/af9adhse9breplsle9lo69s7cc0/Bauanleitung.pdf](https://klimaanpassung-oberland.de/download/af9adhse9breplsle9lo69s7cc0/Bauanleitung.pdf)

# Hardware Doku

Alles über der Hardware der Messis

# Obere Platine

## Strahlungssensors SI1145

[Datasheet](https://www.silabs.com/documents/public/data-sheets/Si1145-46-47.pdf)

VIS und IR sind die Strahlenwerte im sichtbaren und unsichtbaren (Infrarot) Lichtsprektrum - siehe Datasheet §2.3

Der Strahlungswert wie ihn das Auge wahrnimmt muß aus beiden Werten abgeleitet werden. Algorithmus?

UV Index von 1 bis 11+ - siehe Datasheet §2.4

[![image.png](https://wiki.oberlab.de/uploads/images/gallery/2024-09/scaled-1680-/UBzXvZkJvt29vOb2-image.png)](https://wiki.oberlab.de/uploads/images/gallery/2024-09/UBzXvZkJvt29vOb2-image.png)

Sensor muss kalibriert werden um genaue Daten zu liefern. Ab Werk wird er schon kalibriert.

# Untere Platine

Sie enthält den Akku, einen Mini-USB Anschluss um den Akku aufzuladen, sowie einen Stecker für die Niederschlagswippe.

<p class="callout danger">Der LiFePo Akku sieht zwar wie eine 1,5V AA Batterie aus, er hat allerdings eine nominelle Spannung von 3,3V</p>

Die Wippe wird über den Pfostenstecker verbunden. Der Stecker ist verpolungssicher.

Der Stecker verwendet die beiden äußeren Pins, die Polarität ist egal.

[![image.png](https://wiki.oberlab.de/uploads/images/gallery/2024-09/scaled-1680-/zJyuArcGjD6s7Emj-image.png)](https://wiki.oberlab.de/uploads/images/gallery/2024-09/zJyuArcGjD6s7Emj-image.png)

# Firmware Doku

Alles über die Firmware der Messis

# Original Firmware

> Zunächst einmal, Messi 2 und Messi 3 Firmware sind grundlegend verschieden. Messi 2 haben wir noch in Atmel Studio programmiert, aber schon mit dem ASF3. Messi 3 ist dann etwas einfacher zu kompilieren (zumindest auf einem Linux Rechner).  
>   
> single\_measurement ist direkt nach der Startphase, also so lange bis der Messi einen Time\_Fix per GPS bekommen hat. Falls das nicht möglich war, dann wird nach einer festen Zeitspanne auf den energiesparenden normalen Sammelmodus umgestellt.  
>   
> p1 ist der gemessene Luftdruck. Wir hatten auch mal 2 Sensoren auf dem Messi. vis und ir sind die 2 Kanäle des Strahlungssensors SI1145). Daraus lässt sich eine Beleuchtungsstärke in Lux berechnen. Wir hatten es beim Messi 2 mitgeschickt, es hätte vielleicht eine interessante Arbeit sein können, daraus evtl. die Globalstrahlung abzuleiten. Der Messi3 konvertiert direkt in Lux und schickt die beiden Kanäle nicht mehr. Auch kein UV-Index, weil es ein anderer Sensor ist. -99 kennzeichnet einen Fehlwert.  
>   
> Der Sensor zur Luftfeuchtemessung liefert sehr merkwürdige Werte, der ist eigentlich nicht für den Outdooreinsatz gemacht. Die Werte sind nicht wirklich sinnvoll. Beim Messi3 haben wir einen anderen Sensor verwendet.

# Software Doku

Daten übermitteln, auswerten etc

# TTN Empfänger, Influx, Grafana

Code in unserem Repository [https://gitlab.com/oberlab/p\_messi](https://gitlab.com/oberlab/p_messi) (Zugang ggf bei den [Admins](https://wiki.oberlab.de/books/resourcen/page/gitlab "Gitlab") beantragen)

# Klimaanpassung Oberland

[https://klimalabor.energiewende-oberland.de](https://klimalabor.energiewende-oberland.de)

[https://klimaanpassung-oberland.de/de-de/schueler-innen-forschen/download-bereich-fuer-schueler](https://klimaanpassung-oberland.de/de-de/schueler-innen-forschen/download-bereich-fuer-schueler)

[https://klimaanpassung-oberland.de/de-de/schueler-innen-forschen/download-bereich-fuer-schueler/firmware](https://klimaanpassung-oberland.de/de-de/schueler-innen-forschen/download-bereich-fuer-schueler/firmware)

[https://klimaanpassung-oberland.de/de-de/schueler-innen-forschen/messungen-und-meldungen](https://klimaanpassung-oberland.de/de-de/schueler-innen-forschen/messungen-und-meldungen)

# Orignal Messi Projekt

## Git

<table border="1" id="bkmrk-hardware-https%3A%2F%2Fgit" style="border-collapse: collapse; width: 100%;"><colgroup><col style="width: 15.4979%;"></col><col style="width: 84.5021%;"></col></colgroup><tbody><tr><td>Hardware</td><td>https://gitlab.met.fu-berlin.de/wexicom/MESSI-PCBs</td></tr><tr><td>Firmware</td><td>https://gitlab.met.fu-berlin.de/wexicom/MESSI-Firmware</td></tr><tr><td>Web App</td><td>https://gitlab.met.fu-berlin.de/bianca1409/FESSTVal\_webapp</td></tr><tr><td>Extensions</td><td>https://gitlab.met.fu-berlin.de/wexicom/messi-extensions</td></tr></tbody></table>

## FAQ

[https://www.geo.fu-berlin.de/met/wexicom/MESSI/MESSI-FAQ/index.html](https://www.geo.fu-berlin.de/met/wexicom/MESSI/MESSI-FAQ/index.html)

# Aufgestellte Geräte

## Messis

<table border="1" id="bkmrk-ger%C3%A4te-id-standort-k" style="border-collapse: collapse; width: 100%;"><colgroup><col style="width: 15.2563%;"></col><col style="width: 55.5473%;"></col><col style="width: 29.1965%;"></col></colgroup><thead><tr><td>Geräte-ID</td><td>Standort</td><td>Kontaktperson</td></tr></thead><tbody><tr><td>13862</td><td>Fischbachau / Elbach</td><td>John</td></tr><tr><td>13875</td><td>Holzkirchen</td><td>Andras</td></tr><tr><td>13900</td><td>Penzberg</td><td>?</td></tr><tr><td>13921</td><td>Testgerät</td><td>Joel</td></tr></tbody></table>

## LoRa Gateways

<table border="1" id="bkmrk-ger%C3%A4te-id-standort" style="border-collapse: collapse; width: 100%;"><colgroup><col style="width: 50%;"></col><col style="width: 50%;"></col></colgroup><thead><tr><td>Geräte-ID</td><td>Standort</td></tr></thead><tbody><tr><td>  
</td><td>  
</td></tr><tr><td>  
</td><td>  
</td></tr><tr><td>  
</td><td>  
</td></tr></tbody></table>

# Verbesserungsvorschläge

Wir sammeln hier mögliche Verbesserungen, die in die Weiterentwicklung des Sensors gehen könnten.

Ziel wäre es, dazu ein dediziertes Hackathon zu veranstalten

## Verbessern

- Mangelnde Modularität (Batteriewechsel, andere Sensoren, Regensensor kann nur Impulse schicken)
- Batterie nicht winterfest - 18650 kann auch mal -10° aushalten
- Batterie geht bei Tiefentladung (zB weil Regenwippe klemmt) sofort kaputt
- Dickere Batterie, damit man im Winter besser durchkommt
- Regenwippe leert Batterie wenn sie mittig klemmt - Dauerstrom gezogen
- Alles eingeklebt, zB Solarmodule können nicht ausgetauscht werden
- Stecker schwer erreichbar, Flachbandstecker nciht wirklich outdoor-fähig
- Temperatursensor nicht für Minusgrade spezifiziert? Starke Abweichung von T2 im Vergleich zu T1 wenn Teperatur unter 5° fällt
- Tierchen im Gehäuse
- Luftfeuchtigkeitssensor meldet insb Nachts falsche Werte -&gt; Taupunkt ?
- Software-Updates - per Stecker oder OTA (wie Connecting Peaks ?)

## Behalten

Es ist ja nicht alles schlecht, was sollte definitiv beibehalten werden:

- Adaptives LoRa Spread Factor
- Einfache Bauweise Halterung mit 40mm Plastik-Rohre
- Test-Konzept auf PCB bevor die Platinen auseinander gebrochen werden
- Viele Testpunkte auf den Platinen
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