DESENVOLVIMENTO, IMPLEMENTAÇÃO E VALIDAÇÃO DE UMA ESTAÇÃO METEOROLÓGICA AUTOMÁTICA EMBARCADA BASEADA EM TECNOLOGIA IoT

Author:

Pontes de Araújo João Luiz,Castro Rodrigues Caio,Chase Otavio André,Pereira da Silva Katiane,Giuseppe Garcia Caldas Nunes Hildo,Madeira Beirão Antonio Thiago

Abstract

Este artigo descreve o desenvolvimento e implementação de uma estação meteorológica automática embarcada baseada no microcontrolador ESP8266 NodeMCU V3 e na plataforma IoT ThingSpeak, em Belém - PA. Foram coletados dados de temperatura e umidade, velocidade do vento e precipitação usando os sensores AM2301, SEN017 e PB10, respectivamente, durante o período de 13/05/2022-14/05/2022, realizando leituras horárias conforme a estação de referência do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) local, armazenando e visualizando os dados por meio da plataforma ThingSpeak. Para comparar os dados da estação desenvolvida com a estação de referência, foram aplicados métodos estatísticos como Coeficiente de Determinação (R²), Coeficiente de Nash-Sutcliffe (Ef), Índice de Concordância de Willmott (d), e indicadores de erro Erro Médio Absoluto (MAE), Raiz do Erro Quadrático Médio (RMSE) e Percentual Médio de Erro (PBias). Os resultados mostraram que os índices foram predominantemente classificados como 'Muito Bom' e 'Bom' para as variáveis de temperatura e umidade, com valores de R² de 0,95 e 0,89, respectivamente. No entanto, a variável de velocidade do vento apresentou um valor baixo de R² (0,03). As variáveis observadas, incluindo precipitação, mostraram comportamentos compatíveis com a área de estudo. Devido à distância geográfica das estações e a distribuição das variáveis, não é possível inferir a acurácia real dos sensores utilizados. No entanto, a análise realizada demonstrou a funcionalidade da estação, sugerindo para trabalhos futuros a validação da estação desenvolvida por meio da ampliação do período de observação e instalação próxima de uma estação meteorológica automática com erro instrumental conhecido, utilizando os dados desta como referência. Palavras-chave: monitoramento meteorológico; microcontroladores; ThingSpeak.   Development and implementation of an embedded automatic weather station based on IoT technology   ABSTRACT: This article describes developing and implementing an embedded automatic weather station based on the ESP8266 NodeMCU V3 microcontroller and the ThingSpeak IoT platform in Belém, PA. Temperature and humidity, wind speed and precipitation data were collected using the AM2301, SEN017 and PB10 sensors, respectively, during the period 13/05/2022-14/05/2022, taking hourly readings according to the reference station of the local National Institute of Meteorology (INMET), storing and visualizing the data using the ThingSpeak platform. To compare the data from the developed station with the reference station, statistical methods such as the Coefficient of Determination (R²), Nash-Sutcliffe Coefficient (Ef), Willmott Concordance Index (d), and error indicators Mean Absolute Error (MAE), Root Mean Square Error (RMSE) and Mean Percentage Error (PBias) were applied. The results showed that the indices were predominantly classified as 'Very Good' and 'Good' for the temperature and humidity variables, with R² values of 0.95 and 0.89, respectively. However, the wind speed variable had a low R² value (0.03). Due to the geographical distance of the stations and the distribution of the variables, it is impossible to infer the real accuracy of the sensors used. However, the analysis demonstrated the station's functionality, suggesting that future work should validate the station developed by extending the observation period and installing it near an automatic weather station with known instrumental error, using its data as a reference. Keywords: weather monitoring; microcontrollers; ThingSpeak.

Publisher

Nativa

同舟云学术

1.学者识别学者识别

2.学术分析学术分析

3.人才评估人才评估

"同舟云学术"是以全球学者为主线,采集、加工和组织学术论文而形成的新型学术文献查询和分析系统,可以对全球学者进行文献检索和人才价值评估。用户可以通过关注某些学科领域的顶尖人物而持续追踪该领域的学科进展和研究前沿。经过近期的数据扩容,当前同舟云学术共收录了国内外主流学术期刊6万余种,收集的期刊论文及会议论文总量共计约1.5亿篇,并以每天添加12000余篇中外论文的速度递增。我们也可以为用户提供个性化、定制化的学者数据。欢迎来电咨询!咨询电话:010-8811{复制后删除}0370

www.globalauthorid.com

TOP

Copyright © 2019-2024 北京同舟云网络信息技术有限公司
京公网安备11010802033243号  京ICP备18003416号-3