Måleprinsipper

Innsamlede måledata presenteres ved at en ny kurve påbegynnes og vises daglig. Fra førstesiden har man tilgang på data en uke tilbake i tid.

Datainnsamling foretas hvert 10. minutt og målingene blir presentert umiddelbart. Noen målinger krever at det samles inn data over tid og beregnes gjennomsnitt. Disse presenteres ved slutten av hver 10min. måleperiode.

Meteorologiske Data

Meteorologiske data blir målt med en Vaisala WX510 multi parameter sensor. Sensoren måler vind, atmosfærisk trykk, temperatur, nedbør og luftfuktighet. Sensoren er konfigurert for å rapportere data hvert 10. Min.

Sensoren er montert slik at den måler uforstyrret vind 7 meter over vannoverflaten og 4 meter over land.

Vind

Vindhastighet og -retning beregnes ved å måle ultrasonisk (lyd) forsinkelse mellom tre sensorpunkter plassert i triangelform. Hvert 10 min. vil instrumentet rapportere både gjennomsnitt og maksimalverdier.

Gjennomsnittsverdiene for vindhastighet og -retning blir beregnet som et skalært gjennomsnitt for alle verdier innsamlet i løpet av en valgt periode (10 minutter). Nye måleverdier avleses for øvrig hvert 4. sekund.

Den angitte maksimalverdien for vindhastighet representerer høyeste målte verdi i løpet av måleperioden. Informasjonen som presenteres er basert kun på data fra siste måleperiode, dvs. at den er uavhengig og ikke har noen overlapping med data fra foregående perioder.

Nedbør

Nedbørsensoren består av et piezoelektrisk element montert i overflaten av instrumentets deksel.

Denne sensoren detekterer hver enkelt regndråpe som treffer innenfor sensorens areal. Signalet som oppstår ved treff er proporsjonalt med regndråpens volum, og hvert treff representerer dermed en gitt nedbørsmengde. Avansert støyfiltrering fjerner evt. bidrag fra andre uønskede signalkilder.

Nedbørsintensitet beregnes med stor nøyaktighet og oppløsning og rapporteres hvert 10 sek. basert på data fra siste 60 sek.

Trykk-Temperatur-Luftfuktighet

Disse tre parameterne har individuelle sensorer basert på avansert elektronisk målemetodikk . (RC-oscillator med to referansekondensatorer ). Transmitterens mikroprosessor sammenligner referansekondensatorene med kapasitive sensorer basert på silisium, keramikk og tynnfilm polymer og beregner henholdsvis trykk, temperatur og luftfuktighet.

Praktisk bruk av data fra vindmåler

Som man kanskje kan forvente vil vindhastighets-profilen øke eksponensielt fra null ved overflaten til en maksimumsverdi i en gitt høyde over vannet. Denne profilen er vist i bildet "Steilene Wind Scaling Coefficient". Profilen er skalert med utgangspunkt i en faktor på 1.0 ved sensorens monteringspunkt 7 m over havets overflate.

For å beregne vindhastighet ved en gitt høyde justerer man målt verdi med skaleringskoeffisienten for denne høyden. Eksempelvis vil en målt verdi på 10m/s på sensoren (7m over overflaten) tilsvare 8m/s ved en høyde på 1.5m over overflaten.

Oseanografiske Data

Oseanografiske data blir målt med et Doppler-akustisk instrument med benevnelsen AWAC (Acoustic Wave And Currents), montert på 20,5 m dyp (gjennomsnitt) - ca. 150m øst for øya Steilene i Oslofjorden.

En AWAC er i stand til å presentere detaljert informasjon om et stort antall bølgeparametere, såvel som nøyaktig informasjon om strømningsforhold (strømstyrke/retning) i ulike dybder. Vi har her valgt å presentere kun tre parametere; a) Strøm nær overflaten b) Signifikant bølgehøyde og c) Overflatenivå.

Kommentarer til Oseanografiske Data

Strøm presenteres som et enkelt flo- og fjære diagram. Dette viser 1 minutts gjennomsnittsverdier for strøm inn-ut på 4m dyp (+/-1.5m)

Bølgehøyde presenteres som gjennomsnittet av de 1/3 største bølgene, også kjent som signifikant bølgehøyde. Fra tid til annen vil man kunne observere midlertidig høye verdier forårsaket av passerende skipstrafikk.

Estimatet for overflatenivå måles med AWAC’s trykksensor. Vi gjør oppmerksom på at denne verdien ikke er korrigert for atmosfærisk trykk og således noe unøyaktig i forhold til dette.

Funksjonsprinsipper

Teksten nedenfor gir en enkel beskrivelse av instrumentet AWAC. En mer detaljert beskrivelse av prinsipper og teknologi finner du på www.nortek-as.com og www.nortekusa.com.

AWAC måler strømprofiler, dvs. strømstyrke og -retning i ulike nivåer v. hj. a. Doppler-prinsippet. Enkelt forklart forgår dette ved at instrumentet sender ut signaler med en kjent frekvens, for så å lytte til refleksjoner fra partikler som beveger seg med vannet (alger, sedimenter, mineraler etc.) Dersom det reflekterte signalet har en noe annen frekvens enn det utsendte, vet man at partikkelen er i bevegelse. Hastigheten på partikkelen relativt til instrumentet er proporsjonal med denne forandringen i frekvens.

Bølgemåling er en mer komplisert materie, måleteknisk så vel som i forhold til prosessering av data. I datainnsamlingsfasen måler instrumentet bølger på tre forskjellige måter : (a) Trykk, (b) Lokale Bølgegenererte (orbitale) strømbaner , (c) Akustisk avstandsmåling til overflate (AST). Acoustic Surface Tracking fungerer som et omvendt ekkolodd som "fotograferer" overflaten nedenfra og gir eksakt informasjon om bølgehøyde over tid.

Ettersom bølger av natur er uregelmessige vil kvaliteten på målingene øke med mengden innsamlede data. I prinsippet trenger man data fra en periode lang nok til at enkeltvariasjoner ikke vil være utslagsgivende og statistiske betraktninger vil ha relevans. Eksempelvis vil man inne i en fjord kunne oppnå gode resultater med 10 min. måleserier mens man i havet kan ha behov for opptil 30 min. med data.

I det øyeblikk datainnsamlingen (wave burst) er komplett starter prosesseringen som frembringer mer forståelig og anvendbar informasjon om bølgehøyde, periode og retning. Denne etterprosesseringen gjøres med softwareløsninger spesial utviklet for formålet. På Steilene utføres disse beregningene av en NIP (Nortek Internal Processor), en spesialutviklet intern computer integrert i AWAC. Med dette oppsettet vil alle data som kommer fra selve instrumentet allerede være ferdig prosesserte og formatert.

Kamera

På nordsiden av Steilene er det montert et kamera som presenterer bilder av Oslofjorden - nordover retning Oslo - hvert 10. Minutt.

Kommunikasjon

All kommunikasjon foregår via GPRS.

Strømforsyning

Utfordringen med å drifte en selvforsynt målestasjon i Oslofjorden er at det ikke finnes noen kontinuerlig pålitelig naturlig kraftkilde tilgjengelig. Man kan forvente lange perioder med lite eller ingen vind og begrenset med solenergi, spesielt om vinteren. På steilene har vi løst dette ved å kombinere en vindgenerator med to store solcellepaneler og en solid batteribank med marine spesifikasjoner.