Mustan jään havaitsemisjärjestelmä

Opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää, pystyykö mustaa jäätä havaitsemaan mittaamalla kosteutta ja tienpinnan lämpötilaa. Kosteuden mittaamisessa käytettiin sadeanturia ja lämpötilan mittaamisessa käytettiin infrapuna-anturia, joka kohdennettiin mitattavaan tienpintaan. Nämä kaksi anturia yhdistettiin Raspberry Pi -mikrotietokoneeseen, joka sijoitettiin ulos tekemään mittauksia. Mittalaitteen tarkoitus on havaita jään muodostumista yhdessä mittauspisteessä kerrallaan. Tämä laite voidaan asentaa mihin vain, mistä se saa yhteyden internetiin. Yksi mittauspiste ei välttämättä riitä, sillä olosuhteet voivat vaihdella pitkillä välimatkoilla tai mittauspisteeseen voi vaikuttaa jokin mittauksiin kuulumaton tekijä. Laajemman alueen havaitsemiseen päätettiin käyttää Ilmatieteen laitoksen avointa dataa. Tallennettuja kyselyitä käyttämällä voidaan pyytää esimerkiksi havaintoasemien säähavaintoja avoimen datan palvelimelta. Parametrit, jotka olivat tämän työn kannalta oleellisia, olivat ilman lämpötila, sateen määrä ja kastepistelämpötila eli lämpötila, jossa kosteuden tiivistyminen alkaa. Työn tuloksena voidaan todeta, että tähän tarkoitukseen rakennettu mittalaite pystyy havaitsemaan mustan jään muodostumista. Ilmatieteen laitoksen datasta oli vaikea päätellä mustan jään muodostumista, koska ei voinut tietää, kuinka paljon kosteutta on tienpinnassa. Myös tienpinnan lämpötilan mittaaminen on oleellista, ja avoimen datan palvelusta sai haettua ainoastaan ilman lämpötilan. Jos järjestelmää laajentaisi suuremmalle alueelle, useamman mittalaitteen rakentaminen ja sijoittaminen sopiviin paikkoihin tuottaisi huomattavasti tarkempia tuloksia. Ilmatieteen laitoksen dataa voisi kuitenkin hyödyntää pyrkimällä ennustamaan mustan jään muodostumista ja varmistamaan tämä mittalaitteella.The objective of this thesis was to find out if it’s possible to detect the formation of black ice by measuring moisture and the temperature of a road surface. A rain sensor was used to measure moisture and an infrared sensor was used to measure the road surface’s temperature. These two sensors were connected to a Raspberry Pi which was placed outside to perform the measurements. The purpose of the measuring device is to detect the formation of ice in a single measurement point at a time and it can be placed anywhere it connect to the internet. One measurement point may not be enough though as the conditions can change over long distances or there may be some external factor influencing the measurements. The Finnish Meteorological Institute’s open data service was used to measure a wider area. Stored queries can be used to fetch data from observation stations. Relevant parameters for this thesis were air temperature, precipitation amount and dew point temperature, which is the temperate at which moisture begins to condense. The result of this thesis is that the measuring device can detect the formation of black ice. It was difficult to estimate the formation of ice based on the data from the Finnish Meteorological Institute as there was no way to know the amount of moisture on the ground. Also, knowing the road surface’s temperature is important and it was only possible to get the air temperature from the open data service. If this system were to be expanded it would produce much better results to build several measuring devices than to use the open data service. One way to make use of the open data service would be to try to forecast the formation of black ice and then use the measuring device to confirm this