Design and development of wireless communication systems for control and monitoring of an autonomous meteorological station

Abstract

The work detailed in the present document presents a part of an autonomous solarpowered weather station project of the Hamburg University of Applied Sciences. The project aims to demonstrate the skills acquired by students in the Faculty of Engineering and Computer Sciences at the end of their programs and to attract more students to the fields of Computer Sciences and Engineering. This thesis project aims to design and implement Wi-Fi and Bluetooth communication channels for the autonomous weather station and the building of a framework for the development of the weather station. The Wi-Fi link is intended for weather data upload to a remote server. In contrast, the Bluetooth link is dedicated for demonstration of the weather station capabilities and maintenance using a Bluetooth connected handheld device. An investigation on weather stations previously developed by other university students and analysis on commercially available digital weather stations is done to determine the expected behaviour of the currently developed weather station and its subsystem specifics.

Bei der hier vorgestellten Arbeit handelt es sich um einen Teil eines autonomen, solarbetriebenen Wetterstationsprojekts der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg. Das Projekt zielt darauf ab, die bis zum Studiumsende erworbenen Fähigkeiten der Studentinnen und Studenten der Fakultät für Ingenieurwissenschaften und Informatik zu demonstrieren und mehr Studierende für die Bereiche Informatik und Ingenieurwissenschaften zu begeistern. Das Ziel dieser Arbeit ist es, Schnittstellen für Wi-Fi- und Bluetooth-Kommunikationskanäle für die autonome Wetterstation zu entwickeln und zu implementieren, sowie eine entsprechende Programmiergrundlage für die weitere Entwicklung der Wetterstation zu schaffen. Die Wi-Fi-Verbindung ist für das Hochladen von Wetterdaten auf einen ortsfernen Server vorgesehen, während die Bluetooth- Verbindung vor Ort für die Demonstration der Fähigkeiten und zur Wartung der Wetterstation genutzt wird. Dies geschieht mit Hilfe eines über Bluetooth verbundenen mobilen Handgeräts. Die vorliegende Arbeit analysiert darüber hinaus sowohl Wetterstationen, die von anderen Studierenden der Universität entwickelt wurden, als auch kommerziell erhältliche digitale meterologische Stationen in Bezug darauf welche Subsysteme integriert wurden. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse konnte die Programmiergrundlage entsprechend derart entwickelt werden diese zu erwartenden Subsysteme ebenfalls zu berücksichtigen, also über die reine Unterstützung der Kommunikationsschnittstelle hinaus.