Description Station

Météo Le Sappey en Chartreuse

Avant Propos

Sur le site web, vous trouverez deux types de données : celles d'une station météo que l'on trouve dans le commerce, et, des données issues de mes propres développements.Ces derniers sont axés sur des données disponibles seulement en hiver (hauteur de neige,...)

Présentation de la station météo Davis

Dans le domaine de la météorologie grand public, plusieurs fabricants de materiels météo se distinguent : La Crosse Technology, Oregon, Pearl et Davis Instrument. Les trois premiers conçoivent des produits allant de la station basique à prix très accessible jusqu'à des modèles plus évolués. De son côté, Davis Instrument fabrique des stations météo dites "semi-professionnelles" réputées pour leurs fiabilité et robustesse.
Pour ma part, désirant obtenir des relevés les plus précis possible, j'ai opté pour une station météo Davis Vantage Pro2 (modèle 6153).

Pluviomètre

Le pluviomètre à augets basculant à vidange automatique mesure les précipitations liquides.

Fonctionnement
La positon des augets au repos est soit en appui à droite soit à gauche(à droite sur l'image ci-dessus). Lorsqu'il pleut, la pluie tombe à l'intérieur du cône du pluviomètre, qui canalise cette eau pour tomber au centre de l'auget qui est en cours de remplissage(celui de gauche sur l'image). Dès lors que le volume d'eau atteint 4,2 mL, l'auget bascule par effet de contre poids. Ces 4,2 mL rapporté à la surface du cône du pluviomètre (environ 200cm²), nous donne une résolution de 0,2mm équivalente par auget basculé. Côté électronique, ces basculements entraînent la fermeture d'un contact par effet magnétique.
La précision du pluviomètre repose sur des pièces mécaniques (vis de réglage),un étalonnage régulier est donc nécessaire afin d'éviter tout jeu avec le temps. Pour faire cet étalonnage, on joue sur l'effet contre poids en descendant ou en montant les vis de réglage (l'auget droit repose sur cette vis sur l'image).

Température/Hygrométrie
La sonde température-humidité se situe à l'intérieur de l'abri anti-rayonnement
Précision température : ± 0.5°C
Précision humidité relative : ± 3%

Le panneau solaire en face avant permet une d'alimenter le ventilateur de l'abri 24h/24h assurant ainsi un renouvellement de l'air à l'intérieur de l'abri même en l'absence totale de vent.

Conditions d'installation

Localisation
La station se situe sur la commune du Sappey en Chartreuse à 1030m d'altitude au bas du flanc sud de Chamechaude.

Installation
La station est installée à 1,3m au dessus d'un sol herbeux. L'installation correspond à une classe 3 (norme Météo-France): la première portion bitumée se situe à une quinzaine de mètres, les premiers obstacles se situent à 2 fois leur hauteur mis à part un petit arbre fruitier qui se situe à une fois sa hauteur.

Note: la mesure du vent est indisponible car pour avoir une mesure fiable, il faut avoir suffisament de dégagement, ce qui n'est pas le cas ici.

Réchauffeur de pluviomètre

Afin de mesurer en temps réel les précipitations solides, il faut assurer une température positive à la surface du cône du pluviomètre: c'est la fonction remplie par réchauffeur de pluviomètre.
L'un des problèmes majeurs est que le système nécessite une source 220V à proximité. En effet, la consommation électrique d'un réchauffeur est très variable,relativement faible en période calme (ni pluie, ni neige, ni vent) quelques 5W assurent le maintient d'une température de 5°C à l'intérieur du cône alors que la température extérieure est de -5°C. Dès que les conditions météo se dégradent, l'apport calorifique est décuplé. A titre d'exemple, pour faire fondre des précipitations solides à 5mm/h sous -2°C de température extérieure, il faut une vingtaine de Watt. Il n'y a donc pas d'autre solution que d'alimenter le système sur secteur.

La station Davis actuelle étant trop loin d'une source 220V, j'ai installé un deuxième pluviomètre indépendant de marque Davis sur mon balcon.
Note: le fait que le pluviomètre se situe sur mon balcon engendre une sous estimation des précipitations en présence de vent. Statistiquement, les pertes sont inférieures à 5%, hormis en cas de présence de vent où l'erreur peut atteindre 30%(si vent d'Est). Généralement, en période estivale, les pertes sont relativement importantes (vent tourbillonnant,par contre, en période hivernale, les pertes sont relativement faibles (flux principalement Nord-Ouest).
Merci d'en tenir compte, l'objectif n'est pas de donner des valeurs de grandes précisions mais d'avoir des données de type temps-réel .

Fonctionnement:

Pour assurer le maintient de cette température positive à la surface du cône, on insère un système de chauffage à l'intérieur du pluviomètre qui par convection chauffe le cône : une résistance chauffante est utilisée.
Constatation : l'apport calorifique pour faire fondre la neige dépend principalement du type de neige et de l'intensité des chutes.
Plus la température intérieure du pluviomètre est élevée, plus il est possible de fondre de fortes chutes de neige. Cependant, en cas de faible chute, il y a des pertes par évaporation.
A l'inverse, plus la température est maintenue relativement basse, meilleure est la précision en cas de faible chute de neige. Cependant, en cas de fortes chutes, l'information temps réel est biaisée.
Conséquence : mettre une résistance chauffante à l'intérieur du pluviomètre est une bonne solution, mais il faut surtout, et avant tout, contrôler et réguler la température afin de maintenir une température basse en cas de faible chute et chauffer d'avantage en cas de fortes chutes de neige

Présentation du réchauffeur:

Concernant l'achat d'un réchauffeur de pluviomètre, vous avez deux possibilités: soit vous l'achetez tout fait moyennant environ 250euros, soit vous le faites vous-même. Dans le cas présent,c'est un réchauffeur que j'ai réalisé moi même.
Rien de professionnel, tout est artisanal, vous en jugerez de part la photo suivante:

La fonction réchauffeur se présente en 3 parties: une partie chauffage, une partie régulation et une partie interface PC/web.

Partie chauffage :
L'élément chauffant est une résistance 6 Ohms 50W. La résistance est montée sur une plaque métal pour assurer une diffusion de la chaleur. Le ventilateur (lui même aussi régulé en vitesse) assure une extraction et une répartition de la chaleur à l'intérieur du cône. En l'absence de ventilateur, la fonte s'effectue de façon dyssimétrique à la surface du cône du pluviomètre(un côté étant surchauffé par rapport à l'autre).

Partie régulation :
La carte éléctronique me sert de multi-développement (réchauffeur, transmission sans fil, ...).Le Processeur effectue la mesure de température, la régulation de la résistance, la prise en compte des basculements des augets et le transfert des données vers le PC.

Côté PC:
J'ai conçu un logiciel recueillant les données du réchauffeur et générant des graphes pour une diffusion sur la page web.

Conclusion:

Moyennant quelques notions, enfin .... quelques solides notions en électronique et en informatique et pour un budget économique, vous avez un réchauffeur de pluviomètre associant précision et fiabilité.

Nivomètre (Mesure hauteur de neige)

La mesure automatqiue de hauteur de neige est peu répandue. De nos jours, peu, pour ne pas dire quasiment aucun, site web ne vous fournit des données de hauteur de neige en temps-réel. La raison est très simple: étant particulier, si vous souhaitez investir dans ce type d'installation, en dessous des 3000€, je ne suis pas sûr que vous ayez du matériel de précision. Rassurerez-vous, mon installation ne m'a pas coûté une telle somme, même pas le 1/10ème de ce chiffre d'ailleurs. En effet, je n'ai acheté que le capteur ultrason (d'occasion), la partie acquisition des mesures, la transmission radio ainsi que l'archivage et la génération des graphes sont ma propriété.

Capteur ultrason:

Le capteur ultrason utilisé ici est un capteur industriel pour la mesure de liquide.
Précision du capteur : 3mm
Son installation est faite sur le même poteau que la station Davis. Il est monté à 1,60m.

Fonctionnement:
On cherche à determiner la distance entre le capteur et une cible.Une onde sonore est émise à intervalle régulier, cette dernière se propage dans l'air jusqu'à la cible. A la rencontre de la cible, une partie de l'onde est réfléchie, l'autre partie traverse la cible et poursuit son chemin jusqu'au prochain obstacle. Le rôle du capteur est de calculer le temps que met l'onde entre l'instant où elle est émise et le moment où sa partie réfléchie par la cible est réceptionnée par le capteur. A partir de ce moment, on est capable de calculer la distance entre le capteur et la cible: Distance = Vitesse de propagation des ondes sonores dans l'air / Temps.
Tout le monde connaît la vitesse du son dans l'air qui est de 340m/s ..... à un détail près, c'est que cette vitesse est fonction de la température. Elle augmente de 0,2% par degré au delà de 15°C et diminue d'autant en dessous de cette température. 0,2% peut parraître faible mais dans le cas d'une mesure de hauteur de neige, ce n'est pas si négligeable que celà. A titre d'information, une erreur de la température de 1°C biaise la mesure de 5mm.

Acquisition:
Une carte électronique gère l'alimentation du capteur et effectue l'acquisition du signal issu du capteur ultrason toutes les 10minutes. Elle assure aussi une retransmission des données vers un module récepteur.

Interface PC:
L'interface PC permet l'archivage des données sous Excel ainsi que la génération des graphes de hauteur de neige.

De la chaîne d'acquisition jusqu'à la génération des graphes tout est réalisé par mes soins. Quelques centaines d'heures de travail sont passées par là ......

Température du sol

Afin de développer les données disponibles sur le site web. J'ai ajouté une mesure de température du sol. S'en suivera d'autres mesures à terme.
La sonde de température utilisée pour faire cette mesure est la Davis 7817. L'électronique d'acquisition étant réalisé par mes soins, je me suis assuré que les données étaient fiables. Pour ce faire, j'ai installé la sonde 7817 dans le même abri que celui de la station Davis. Les résultats obtenus sont les suivants:

De manière générale, les données coïncident à plus ou moins 0,3°C ( les sondes Davis étant données pour une précision de plus ou moins 0,5°C). On notera qu'il y a des erreurs un peu plus conséquentes dès lors qu'il y a des variations rapides de température. Ces erreurs se justifient de par le fait que l'agorithme d'acquisition est surement différent entre la station Davis et mon système. Ce dernier utilise l'algorithme suivant : une acquisition par minute, puis c'est la moyenne de 10 de ces aquisitions qui est représenté sur le graphe(d'où un effet d'inertie évenuel). On notera ausi que les sondes ne sont pas identiques et que les temps de réponse peuvent différer dune sonde à l'autre.