Die Technik hinter den Wetterseiten

Ursprünglich wollte ich 'nur' ein System entwickeln, mit dem man die Raumtemperatur und relative Raumluftfeuchte abrufen kann. Das Abrufen der aktuellen Daten sollte automatisiert erfolgen können, um gegebenenfalls per SMS das Über-/Unterschreiten von Schwellwerten melden zu können. Mit anderen Worten, eine einfache, automatisierte Raumklimaüberwachung.
Das ist mit der Klimaüberwachung des städtischen Rechenzentrums Mülheim an der Ruhr geschehen.
Herausgekommen ist aber noch eine komplette Wetterstation, die allen Anforderungen gerecht wird und nötigenfalls noch mit weiteren Sensoren ausgestattet werden kann (Windrichtung, Windstärke, Regenmesser, ...).
Durch Einsatz eines Terminalservers ist es sogar möglich, die C-Control Unit von dem lesenden / auswertenden PC zu trennen und irgendwo im Intra-/Internet zu plazieren.

ACHTUNG! - Die hier angebotenen Programme sind unter GPL gestellt und kommen OHNE Support!
Wer diese Programme benutzt und deren Ergebnisse verbreitet, sollte wenigstens den Urheber nennen... :-)

1.) Die Hardware

Die Hardware besteht aus einer C-Control/Basic Unit, einem dazugehörigen Applicationboard und zur Zeit insgesamt 7 Sensoren. Von den Sensoren sind 3 selbstentwickelt. Alle anderen Hardwarekomponenten sind fertig bei Conrad Elektronik erhältlich. Um die Kapazität der 'Offlinemessungen' zu erhöhen, wurde die C-Control Unit noch mit einem anderen Eeprom von 8 auf 32 kByte umgerüstet. Dieses Eeprom stammt von der Fa. Modul-Bus.

Ansicht aller Bauteile

Stückliste:

1 C-Control/Basic Unit (Conrad)
4 Mhz getakteter Signalprozessor mit
diversen digitalen / analogen Ein-/Ausgängen,
Conrad Basicinterpreter,
8 kByte Programm-/ Datenspeicher und
serieller RS232 Schnittstelle.
1 32 kByte Eeprom (Modul-Bus - ersetzt das 8 kByte große Original)
1 Applicationboard (Conrad) mit
2x16 Zeichen LCD-Display,
10-Tasten Folientastatur (wurde hier durch einen einfachen Taster erstetzt),
8 Analog/Digitalwandlereingängen,
8 digitalen Ein-/Ausgängen.
2 Feuchtesensoren (Conrad)
1 Luftdrucksensor (Conrad)
1 Temperatursensor (Conrad)
1 Temperatursensor (Eigenentwicklung)
1 Lichtsensor (Eigenentwicklung)
1 Spannungssensor (Eigenentwicklung)
2 Leuchtdioden für Statusmeldungen (Eigenentwicklung)
1 Taster zum scrollen der Anzeige (Conrad)
1 externe Spannungsversorgung 9 Volt (Conrad)
1 Gehäuse (Conrad)

Ansicht der C-Control Basic Unit mit 32k Eeprom

Ansicht der fertigen Wetterstation

2.) Die Software

Die Software besteht aus insgesamt 8 selbstentwickelten Programmen, die die Steuerung der C-Control Unit, das Auslesen der Sensoren, die Darstellung der Werte auf dem Display, die Kommunikation mit einem angeschlossenen Computer, die Erstellung von grafischen Auswertungen und das Erstellen der Webseiten übernehmen.
Ein weiteres Programm ist in der Lage, die Unit mit neuen Programmen zu versorgen.
Auch ein Internetdaemon ist realisiert, mit dem die Unit über das Internet Ausgelesen werden kann.

Ansicht der C-Control Basic Unit mit Messwertdarstellung

Im Einzelnen:

wetter.bas (Source-Code)
Das eigentliche Herzstück. Ein BASIC-Programm, das auf der C-Control Unit folgende Aufgaben übernimmt:
- Auslesen und Umrechnen der Sensoren
- Ansteuerung des LCD-Displays und Darstellung der einzelnen Werte
- Stellen der internen Uhr mit einer von der seriellen Schnittstelle gelesenen Datum/Uhrzeit
- Senden der aktuellen Werte an die serielle Schnittstelle
- Speichern aller Werte im Eeprom, wenn keine Daten abgerufen werden (Offlinemessung). Gespeichert werden:
  Datum, Uhrzeit, Digitalwerte aller Sensoren.
  Bei Anschluß von bis zu 8 Sensoren und einem Aufzeichnungsabstand von 20 Minuten, können so Daten über einen Zeitraum von insgesamt 31 Tagen aufgezeichnet werden.
  (Bei Anschluß von nur 2 Sensoren, erhöht sich dieser Zeitraum auf 61 Tage!)
- Setzen der Aufzeichnungsabstände über die serielle Schnittstelle.
- Senden der gespeicherten Werte über die serielle Schnittstelle
- Setzen der Statusled's für:
  grüne LED blinkt: Warnung - Uhrzeit nicht gestellt
  grüne LED an: OK - Uhrzeit gestellt
  rote LED an: gespeicherte Daten liegen vor
  rote LED blinkt: Warnung - Datenspeicher voll

readwetter.c (Source-Code)
Ein C-Programm, das die Kommunikation und Steuerung der C-Control Unit von einem Linux-PC übernimmt:

Auslesen der aktuellen Sensorwerte
Auslesen von eventuell gespeicherten Sensorwerten
Auslesen von Statusmeldungen
Stellen der internen Uhr der Unit
Setzen des Logabstandes für Offlinemessungen

Aufruf:

Usage: readwetter [-option] [-option] [...] [device]
       This is readwetter running version: 1.0.1.
       Valid options are:
              -?/-h = print this message and exit
              -g = get value(s) from controller (default)
              -t = set time on controller
              -l = set logtime on controller
              -s = get status from controller (or start if in progmode)
              -v = be verbose (for debugging to tty)
              -p = run progmode
              -halt = stop a running controller
       device = device file (def: /dev/ttyS1)

wettergif.c (Source-Code)
Ein C-Programm, das auf einem Linux-PC die grafische Darstellung der ausgelesenen Werte übernimmt:

Erstellung eines GIF-Bildes mit allen Außen-/Innendaten
Erstellung eines GIF-Bildes mit den Außen-/Innendaten eines bestimmten Monats
Erstellung eines GIF-Bildes mit den Außen-/Innendaten eines bestimmten Tages
Erstellung eines GIF-Bildes mit den Außen-/Innendaten der letzten x Stunden
Alle dargstellten Werte / Texte sind über eine Configurationsdatei frei einstellbar

Aufruf:

Usage: wettergif [-option]
       This is wettergif running version: 1.0.0.
       Valid options are:
              -?         = print this message and exit
              -f configf = read 'configf' instead of './wettergif.conf'
              -o outfile = Ausgabedatei
              -i infile  = Eingabedatei
              -innen     = plot Innentemp./-feuchte (default)
              -aussen    = plot Aussentemp./-feuchte
              -h 24      = plot the last 24h
              -d 09.2000 = plot the month 09.2000
              -all       = plot all data (default)
              -v         = be verbose (for debugging to tty)

Hier das dazugehöhrige Configfile.

Hier eine Beispielauswertung.

mkwetterhtml.sh (Source-Code)
Ein Shell-Programm, das auf einem Linux-PC die Erstellung verschiedener grafischer Auswertungen und die Erstellung einer per WWW aufrufbaren Zusammenstellung übernimmt (siehe vorherige Seite).
wettergif.cgi (Source-Code)
Ein Shell-Programm, das die individuelle Auswertung der aufgezeichneten Daten per WEB-Formular ermöglicht.
wettersms.sh (Source-Code)
Ein Shell-Programm, das die aktuellen Daten der C-Control Unit liest und bei Über-/Unterschreiten eines Grenzwertes per SMS eine einmalige Meldung an ein Handy sendet.

cccontrol.c (Source-Code)
Ein C-Programm, das in der Lage ist, neue Basicprogramme auf die Unit unter UNIX zu schicken.
Aufruf:

Usage: cccontrol [-option]|[-option file] [...] [device]
       This is cccontrol running version: 1.0.0.
       Valid options are:
              -?/-h    = print this message and exit
              -g       = get version from controller (default)
              -t       = set time on controller
              -sb file = send BASIC-object (and SYS) file to controller
              -db      = dump BASIC-object file from controller to stdout
                         (CCBASIC format)
              -so file = send Motorola S19 object file to controller
              -bdi     = binary dump internal EEPROM to stdout
                         (Motorola S19 format)
              -bde     = binary dump external EEPROM data file to stdout
                  (WARNING - Controller must be reset! - Bug in C-Control-os)
              -v       = be verbose (for debugging to tty)
              device   = device file (default: /dev/ttyS1)

readwetterd.sh (Source-Code)
Ein Shell-Programm, das per 'inetd' gestartet wird und Remoteabfragen/-administration per Telnet oder Webbrowser erlaubt. Quasi ein kleiner Webserver nur fuer die Unit.
Beispiel (Benutzereingaben in fett):

    welt$ telnet localhost 6001
    Trying 127.0.0.1...
    Connected to localhost.
    Escape character is '^]'.
    GET /readwetter+-g
    HTTP/1.1 200 OK
    Content-type: text/plain
    Connection: close
    Pragma: no cache
    Expires: now
    Date: Sat Mar 17 11:28:40 CET 2001
    Content-length:      74
     
    17.03.2001 11:28:40;20,0 °Ci;999 hPa;57 %i;79,3 kLux;8,4 °Ca;98 %a;9,0 V
    Connection closed by foreign host.
    welt$

Die URL im Browser waere: http://localhost:6001/readwetter+-g

oder (Benutzereingaben in fett):

    welt$ netcat localhost 6001
    readwetter -s
    17.03.2001 12:32:04;v0.4 ;0 rows, 2218 rows free (26624 Bytes) conn:1 Log:20 Min
    welt$