System acquisition and remote monitoring of environmental variables for weather forecasting applications

Numerous human activities such as agriculture, human supply, civil construction, civil defense and tourism, are strongly linked to climate. Predicting drought, rain and frost leads to a predictive control that prevents financial losses and social. Weather information is of fundamental importance for climate monitoring and weather forecasting. This paper presents the design of hardware and software system for acquisition and tracking of meteorological information. The system consists of a field station, a remote database server and a base station. The field station consists of a microcontroller that collects primary data through analog and digital channels. It manages the use of battery power, performs analog-digital conversion from the sensors, the measurements saved in a local memory bank, encodes and transmits data via the Internet to a data server. The remote database server is a computer connected to the internet that has a database system which receives the data and saved in tables that can be accessed remotely by base stations. Finally, the base station consists of a conventional PC running a free software. The monitoring software provides user-friendly interface, advanced features for managing the equipment, resources to generate graphs and reports and has interaction with social networks (facebook / twitter). Prototypes were developed, one installed at Pici campus of Federal University of Ceará. Correlations and performance tests are used to compare data collected by the prototype with data from a commercial equipment. The system is fully configurable and online monitoring of environmental parameters allows to generate a risk of disaster alerts. There is the possibility of using large-scale system for monitoring and data acquisition at strategic points in the state of Ceará.Inúmeras atividades do Homem tais como: agricultura, abastecimento humano, construção civil, defesa civil e turismo, estão fortemente ligados ao clima. Prever estiagem, chuvas e geadas leva a um controle que evita prejuízos financeiros e sociais. Informações meteorológicas são de fundamental importância para o monitoramento do clima e para previsão do tempo. O presente trabalho apresenta o projeto do hardware e do software de um sistema para aquisição e monitoramento de informações meteorológicas, inspirado na necessidade de dados para o uso em técnicas de redes neurais. O sistema é composto por estações de campo, um servidor de dados remoto e estações base. A primeira consiste de um microcontrolador que tem por função principal coletar dados através de canais analógicos e digitais. Ele gerencia o uso da bateria de alimentação, realiza conversões analógico-digitais proveniente dos sensores, salva as medições em um banco de memória local, codifica e transmite os dados via internet para um servidor de dados. O segundo é um computador ligado à internet que possui um sistema de banco de dados onde os dados enviados pelas estações base são salvos em tabelas. Finalmente, a estação base, consiste de um microcomputador convencional executando um software livre. O software supervisório apresenta interface amigável, possui recursos avançados de gerenciamento dos equipamentos, recursos de gerar gráficos e relatórios e possui interação com redes sociais (facebook/twitter). Foram desenvolvidos protótipos, um deles instalado nas dependências do campus do Pici da Universidade Federal do Ceará. Correlações e testes de desempenho são usados para comparar os dados coletados pelo protótipo com os dados de um equipamento comercial. Os dados armazenados servem como fonte de informação para alimentar redes neurais ou modelos que buscam a previsão do tempo. O sistema é totalmente configurável e o monitoramento online dos parâmetros ambientais possibilita gerar alertas de riscos de desastres. Há a possibilidade do uso do sistema em larga escala para o monitoramento e aquisição de dados em pontos estratégicos no estado do Ceará