自動気象ステーション（AWS）の初心者向けガイド

気象が意思決定、安全、生活、そして研究に影響を与えるとき、推測の余地はありません。現代社会は、正確な気象情報を含むデータに依存しています。「データに基づく意思決定」はしばしば流行語のように扱われますが、現場では、不確実な状況下での対応と、自信を持って準備を整えることの違いを意味します。

ここで、自動気象ステーション (AWS) の出番です。これらの堅牢なシステムは、厳しい環境でも継続的かつほぼ独立して動作するように構築されており、常時監視を必要とせずに正確な気象データを収集します。

この記事では、AWSを構成するコンポーネントとその重要性、そしてデータロガーからセンサー、ソフトウェアに至るまで、主要な計測機能について解説します。まだ検討段階の方でも、導入の準備が整った方でも、このガイドは気象測定を効果的に活用するための出発点となるでしょう。

自動気象観測所とは何ですか?

AWSは、土壌、表層水、大気データなどの環境条件を、人的介入を最小限に抑えながら、高精度で継続的に監視・記録するように設計されたシステムです。多様なセンサーを搭載したAWSは、農業、道路気象、環境研究、悪天候監視、航空など、様々な用途において、情報に基づいた意思決定を支援する正確なリアルタイムデータを提供します。

AWS ソリューションは、データの収集と転送の両方を自動化することで、信頼性の高い 24 時間体制の洞察を提供し、ユーザーが変化する状況に積極的に対応できるようにします。

ほとんどの AWS セットアップには、次のようないくつかの主要コンポーネントが含まれています。

1. センサー– 気温やフラックスから降水量や視程まで、Campbell Scientific は、環境、インフラストラクチャ、再生可能エネルギーのアプリケーション向けに、堅牢で信頼性の高いさまざまなセンサーを提供しています。
2. データロガー– データロガーはAWS全体の頭脳であり、センサーからの測定値を収集する役割を担います。一部のデータロガーには、セルラー、Wi-Fi、イーサネット接続などの通信オプションが組み込まれています。
3. 電源– 気象ステーションを継続的に稼働させるには、電源が不可欠です。電力要件は、センサーの選択、AWSの設置場所、その他の要因によって大きく異なります。必要な電力が不明な場合は、営業エンジニアにご相談ください。電力予算についてご説明いたします。
   • 計測機器を過大な電力から保護するには、様々な方法があります。サージ保護、避雷器、充電レギュレータ、あるいはこれら3つを組み合わせた方法など、いずれの場合でも、計測機器を保護するための積極的なアプローチが一般的に推奨されます。
   • ソリューションによっては、ソーラーパネルとバッテリーの組み合わせが必要な場合もあれば、有線電源が必要な場合もあります。お客様の測定ニーズに合わせて最適なソリューションをご提案できるよう、セールスエンジニアがお手伝いいたします。
4. 通信/テレメトリ機器– データロガーからデータを手動で収集する場合でも、携帯電話、イーサネット、無線、Wi-Fi、衛星経由で通信する場合でも、データの受信方法を考慮することは AWS 設計の重要な要素です。
5. 取り付け機器と筐体– 適切な三脚、タワー、クロスアーム、筐体を選択することで、計測機器の安定性と保護を確保できます。正しい取り付け手順も、正確な測定を保証する上で非常に重要です。
6. ソフトウェア– データロガーのプログラミング、データ管理、可視化にはソフトウェアを使用し、実用的な洞察を提供します。CampbellCloud™からLoggerNet、さらにはアプリケーション固有のソフトウェアオプションまで、Campbell Scientificは豊富なソフトウェアオプションをご用意しており、お客様のニーズに合わせた最適なソリューションを提供します。

主要な測定項目とその重要性

特定のニーズに応じて監視ステーションにさまざまなタイプのセンサーを追加できますが、このセクションでは、環境監視で最もよく使用されるセンサーのいくつかに焦点を当てます。

• 気温センサー– AWSの中核コンポーネントとみなされることが多い気温センサーは、正確な気温測定によって他の多くのセンサーの測定値をサポートします。Campbell Scientificのすべての気温センサーには、互換性のある日射シールドの使用が推奨されます。
  
  おすすめ： 世界気象機関（WMO）の温度仕様を満たす必要がありますか？WMOガイドラインが重要な理由と、それを達成、あるいはさらに上回る方法についての詳細なガイドについては、「0.1℃の挑戦：WMOの推奨事項を満たす温度センサーの熱」をご覧ください。
  
  
• 気温・相対湿度（RH）センサー– これらのセンサーは、2つの測定項目を1つのデバイスに統合することで、省スペースとコスト効率を実現します。これらのセンサーには、互換性のある日射シールドのご使用をお勧めします。
• 気圧センサー– これらのセンサーは高精度で大気圧を測定し、天気予報、安全、環境モニタリングに関連する変化の検知に役立ちます。気圧センサーは、損傷を防ぐため、通気孔のある筐体内に設置する必要があります。
• 降水センサー– さまざまな設計があり、ほとんどは液体の降水量 (雨) を測定しますが、加熱モデルは固体 (雪など) も検出できます。
• 土壌水分センサー– これらのセンサーは土壌の体積水分含有量（VWC）を測定します。一部のセンサーは土壌温度と電気伝導率も測定します。設置要件は土壌によって異なります。硬い土壌や岩の多い土壌では、オーガーや設置ロッドなどの特殊な工具が必要になる場合があります。
• 日射センサー– 日射センサーには様々な種類があり、それぞれスペクトル範囲とISO規格が異なります。日射センサーを取り付ける際には、取り付けスタンドの使用をご検討ください。
• 風速センサー– 風速、風向、またはその両方を測定するために使用されます。風速センサーを選択する際には、環境条件と必要な測定精度を考慮してください。

既存のAWSまたはデータロガーとのセンサーの互換性は異なる場合があるため、セールスエンジニアにご確認いただくことをお勧めします。何が機能するかを確認したり、考慮すべきその他の詳細についてご相談いただけます。

データロガー: AWS を支えるインテリジェンス

あらゆる AWS またはデータ取得システムの中心となるのはデータロガーです。データロガーは、接続されたセンサーからのデータを継続的に収集、処理、管理できるようにシステム全体を機能させる重要なコンポーネントです。

データロガーは、プログラムされた間隔で測定値を収集した後、情報をローカルに保存するか、有線または無線通信チャネルを使用してデータ管理システムに送信します。これにより、農業、気象、水文学、環境モニタリングなどのアプリケーション分野における意思決定を支援する、リアルタイム監視、長期的な傾向分析、自動アラートが可能になります。

今日のデータロガーは非常に柔軟でプログラム可能です。特定の条件に基づいてアラートを発するなど、複雑なタスクにも対応できるようカスタマイズ可能です。この適応性により、過酷な屋外環境から管理された産業現場まで、あらゆる用途に最適です。

データロガーを選択するときは、アプリケーションに最適なものを見つけるために、次の要素を考慮すると役立ちます。

• 入力– データロガーがサポートできるセンサーの数とタイプ（アナログ、デジタルなど）を決定します。
• スキャンレート– データロガーがデータをサンプリングできる速度と頻度を定義します
• 動作温度範囲– データロガーが確実に動作できる温度範囲を指定します。これは屋外や過酷な条件で重要です。
• 通信ポート– ネイティブポート（例：RS-232、RS-485、SDI-12、CS I/O、USB、イーサネット）が含まれており、データの取得方法や送信方法を計画するのに役立ちます。
• 統合通信/充電レギュレータ– 一部のユニットには、セルラー モデムまたは無線モデム、および電力調整用の充電レギュレータが内蔵されており、追加のハードウェアの必要性を減らし、筐体のスペースを節約します。
• 電源要件– データロガーの動作を維持するために必要な電圧を示します
• データロガーのストレージ容量– 内部メモリはモデルによって異なるため、一部のデータロガーでは、損失を防ぐために定期的なデータオフロード用の外部メモリをサポートしています。
• 柔軟性と将来性– 将来性を備えたデータロガーは、多くの場合、複数のセンサーベンダーからのデータ取り込みをサポートし、異なる通信プロトコルを使用するオプションなどを備えています。 
• その他の要素– 独自のアプリケーションによっては、ニーズに最適なデータロガーを見つけて選択するために他の要素が重要になる場合があります。

適切なデータロガーを選択すると、システムは正確で信頼性の高いデータを取得し、効果的に通信し、アプリケーションと環境の特定の要求に応じて一貫して動作できるようになります。

ソフトウェアおよびデータ管理アプリケーション

気象データの収集には、気象ステーションを設置して立ち去るだけでは不十分です。設置時には、ソフトウェアを使用してデータロガーをプログラムし、センサーから一定の間隔でデータを収集し、必要に応じて通信ハードウェアを介してデータを送信できるようにします。

しかし、ソフトウェアの役割はプログラミングだけではありません。データの可視化、アラートの設定、システムの管理にも不可欠です。LoggerNetなどのサーバーベースのツールからCampbellCloudのようなクラウドベースのプラットフォームまで、お客様が選択するソフトウェアは、気象観測所の長期的な成功に重要な役割を果たします。Campbell Scientificは包括的なソフトウェアスイートを提供しています。お客様のニーズに最適なソフトウェアソリューションをお選びいただくために、担当のセールスエンジニアにご相談ください。

設置から再調整まで：ステーションをサポートするサービス

データロガーの設置やプログラミングに関する専門家のサポートをご希望の場合は、追加料金にて、気象ステーションの正しい設置をサポートする幅広いサービスをご提供いたします。また、継続的なサポートも提供しております。気象ステーションの経年劣化に伴い、一部のセンサーとデータロガーについては、再校正および修理サービスもご利用いただけます。システムのパフォーマンスを常に最高の状態に保つことができます

数十年にわたる専門知識をお客様に提供します

初めての気象観測所を設計する場合でも、100台目の気象観測所を設計する場合でも、大変な作業に感じることがあります。1974年の創業以来、Campbell Scientificは環境モニタリング業界の信頼できるリーダーとして、お客様をサポ​​ートいたします。

個別（無料）のコンサルティングでは、これらすべてに加え、さらに詳しいアドバイスをご提供いたします。世界中にオフィスを展開しているため、信頼性の高いデータを取得するための気象ステーションの構築において、地域に特化したサポートを受けることができます。

自信を持ってAWSの構築を始めましょう。セールスエンジニアリングチームにお問い合わせください。今すぐ専門家にご相談いただき、ステーションの構築をシンプルかつ成功させるための実用的なヒントを無料で入手してください。  

Credits: Dan Russell of Campbell Scientific, Inc. contributed to this article.