Konstrukce pokročilé IoT meteostanice se sondami

Bc. Lukáš Kovář

Diplomová práce

Construction of an advanced IoT weather station with probes

Anotace:

Práce si klade za cíl popis konstrukce prototypu IoT meteostanice skládající se z bezdrátové sondy snímající neelektrické veličiny (teplota, tlak, vlhkost, osvětlení, UV index) a hlavní stanice, na kterou jsou tato data předávána. Přenos dat probíhá pomocí nově navrženého protokolu. Meteostanice umožňuje také jednoduchou předpověď počasí z naměřených dat, předpověď východu a západu Slunce a fází Měsíce. Naměřená data je možné prohlížet buď přes webové rozhraní meteostanice připojené k lokální Wi-Fi síti nebo fyzicky pomocí dotykového barevného displeje. V úvodní části práce jsou popsána teoretická východiska v oblasti meteorologie, astronomie, teoretické informace zahrnující popis vhodných architektur systému, firmwaru, přenos dat paketovým rádiem a šifrování dat. V praktické části jsou využity informace z části teoretické a na jejich základě je vybrána vhodná architektura systému, vytvořen nový komunikační protokol obsahující šifrovací nádstavbu, implementovány algoritmy meteorologických a astronomických předpovědí. Práce se rovněž zabývá postupem výroby hlavní stanice i sondy, ekonomickou stránkou a porovnáním s konkurencí. V diskuzi jsou zhodnoceny výsledky vlastní práce a navrženy možnosti dalšího rozvoje zařízení. V závěrečném ustanovení je zhodnocena celá práce a dosažení jejích vytyčených cílů.

Abstract:

The work aims to describe the design of a prototype IoT weather station consisting of a wireless probe sensing non-electrical quantities (temperature, pressure, humidity, lighting, UV index) and the main station to which these data are transmitted. Data transfer takes place using a newly designed protocol. The weather station also allows simple weather forecasting from measured data, Sunrise, Sunset and Moon phases calculation. The measured data can be viewed either via the web interface of the weather station connected to the local Wi-Fi network or physically using the touch color display. The introductory part of the thesis describes the theoretical basis in the field of meteorology, astronomy, theoretical information, including a description of suitable system architectures, firmware, packet radio data transmission and data encryption. In the practical part, the information from the theoretical part is used and on the basis of them a suitable system architecture is selected, a new communication protocol containing an encryption superstructure is created, algorithms of meteorological and astronomical forecasts are implemented. The work also deals with the production process of the main station and probe, the economic side and a comparison with the competition. The discussion evaluates the results of own work and suggests opportunities for further development of the device. The final provision evaluates the whole work and the achievement of its set goals.

Klíčová slova

bezdrátová senzorová stanice, meteostanice, sonda, atmosférický tlak, teplota, vlhkost, osvětlení, konstrukce, astronomie, Slunce, Měsíc

Keywords

astronomy, Sun, Moon, wireless sensor station, weather station, probe, atmospheric pressure, temperature, humidity, illumination, construction

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 31. 3. 2021

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Alexandr Vasilenko, Ph.D.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Provozně ekonomická fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Systémové inženýrství a informatika / Informatika