Kamencové jazero je zaujímavým prírodným úkazom na okraji Chomutova v Českej republike. Nie je presne známe, či jazero vzniklo iba prírodnou cestou, alebo aj s ľudskou pomocou, napr. zaplavením, názory sa rôznia. Vyznačuje sa predovšetkým vysokým množstvom minerálov obsiahnutých vo vode, najmä kamencom. V jazere preto nežijú žiadne ryby, voda je čistá, nakoľko v nej neprežijú ani riasy, či iné mikroorganizmy. Jazero by malo byť jediným svojho druhu na svete. Ľudia jazero využívajú na rekreáciu.
Jazero už niekoľko rokov trápi postupné vysychanie, čo sa prejavuje medziročnými badateľnými zmenami vo výške jeho hladiny. Vplyv má nato čiastočne aj odparovanie ale najmä slabnúce zdroje podzemných vôd a tiež jazero samo o sebe nemá prirodzený prítok. Koncom roka 2020 ma oslovil klient so záujmom o softvér hladinomer s požiadavkou na rozšírenie tohto systému o zrážkomer pre použitie na meranie hladiny vody Kamencového jazera a tiež pre monitorovanie zrážok skrz zrážkomer. Pri riešení projektu sme dospeli k zaujímavým výsledkom pri meraní hladiny a lepšie sme pochopili aj rôzne rušivé elementy, ktoré negatívne vplývajú na meranie hladiny.
Realizácia hardvéru a vyhotovenia meracieho zariadenia vykonával klient samostatne a mojou úlohou bolo dodať funkčný softvér. Samotné meranie hladiny vody klient prevádzkoval v kontrólnej PVC trubici s priemerom 40 cm, kde bol umiestnený ultrazvukový senzor hladiny vody. Spočiatku meranie fungovalo dobre, avšak vo vode v PVC skruži sa objavil vodný hmyz, ktorý mávaním krídel rozkmitá aj hladinu a senzor prakticky nedokáže zmerať hladinu. Zákazník toto operatívne vyriešil a to jemným sitkom v hornej časti PVC trubice.
Pre zrážkomer zákazník chcel použiť infračervený zrážkomer RG-11 od Hydreonu. Tento zrážkomer má rôzne prevádzkové režimy, medzi nimi najpoužívanejší - Preklápacie vedro, ktoré sme použili. Tento režim detekuje prírastok zrážok s krokom 0.01 mm. Preklápacie vedro na krátky moment spojí kontakt relé na čo reaguje v interrupte mikrokontróler, ktorý pripočíta +0.01 k počtu zrážok od štartu procesora. V tomto prípade mal procesor digitálny vstup s podporou interruptu nastaví na INPUT_PULLUP s interným rezistorom a relé zoplo na tento GPIO zem, teda ovládací signál bol active LOW. Keďže zákazník chcel Ethernet riešenie, toho času sme použili Arduino s Ethernet shieldom, buď to bol Wiznet W5100, prípadne W5500, alebo ENC28J60. Dnes by som pre Ethernet riešenie šiel určite do ESP32 a PHY Ethernetu s LAN8720, napr. aj s ESPlan doskou od Laskakitu s podporou PoE.
Nakoľko bol softvérový počet zrážok po štarte procesora vždy 0 mm (prednastavená hodnota premennej), urobil sa na strane servera v PHP mechanizmus, ktorý zrátal rozdiely medzi minimálnymi hodnotami a za nimi následujúcimi peakmi (maximálne hodnoty) v danom časovom horizonte z grafu, čím sa dosiahol požadovaný súčtový výsledok aktuálnych zrážok.
Klient si po dodaní aplikácie realizoval vo vlastnej réžii implementáciu kompletného webového rozhrania na jeho doménu, vrátane prekladov do českého jazyka a tiež realizoval aj určité úpravy webového rozhrania a vizualizácie, nakoľko prerátaval na základe hladiny vody, koľko m3 vody v jazere chýba voči normálu. Taktiež klient nemeral celkovú hladinu vody, ale chýbajúcu oproti štandardnému stavu, napr. ročnému priemeru. Ako môžeme vidieť, tak 19. Januára 2025 v Kamencovom jazere je hladina pod normál o 33 cm a v jazere tak chýba 510940 m3 vody.
Zaujímavosťou je, že projekt je dodnes aktívny a stále funguje, čo ma veľmi teší! Webové rozhranie beží, i keď pôvodne linkované ikony z externého servera už neexistujú. V grafickej reprezentácii je možné prezerať vývoj hladiny vody na Kamencovom jazere, alebo zrážok. Ako je zo štatistiky zrejmé. Za celé fungovanie projektu bolo do systému zapísaných doteraz 395366 záznamov. Štandardne senzorový uzol posiela dáta raz za 5 minút. To znamená, že systém "teoreticky nepretržite" bežal 1 372 dní, čo odpovedá 3,76 roku.
Samotné Arduino vykonalo 395366 záznamov, teda urobilo presne toľko fyzických HTTP requestov na túto webovú lokalitu. Ktovie či tam stále beží pôvodný hardvér, alebo je to postavené už na niečom úplne inom. Neviem presne odhadnúť čas, kedy bol oficiálne systém spustený na doméne klienta, ale prvý krát som sa k tomu dostal v Januári 2021, teda môžeme predpokladať, že to sú aktuálne 4 roky. Senzorový uzol tak zapisoval do aplikácie merania 94% možného času, čo je na Arduino projekt fakt slušný čas. Do zvyšných 6% môžeme zahrátať napríklad výpadok internetu, realizované opravy, výmena hardvéru, údržba systému a podobne.
Po tomto projekte som nechal zrážkomer zrážkomerom a orientoval som sa predovšetkým na hladinomer ako taký s doprogramovaním nových funkcionalít, čas od času. Aspoň jedna featura ročne. Vďaka tomu máme dnes v hladinomeri (Watmonitore) možnosť použitia rôznymi mikrokontrolérov a prenosových technológii. Webové rozhranie prešlo zásadnými znenami a používateľský zážitok sa veľmi zlepšil. Určite k atraktivite projektu pomohol aj QR skener, čím mohla aplikácia osloviť aj pre industriálne použitie s desiatkami až stovkami senzorových riešení.
Na danom jazere vykonávajú merania aj iné inštitúcie. Taktiež sa Kamencové jazero dopúšťalo aj z iných zdrojov, medzi nimi napr. z Ohře skrz Otvické jazero, ale nie je to celoročné riešenie. Rovnako tak sa aj skúma, či takýto prítok ovplyvní pH index vo vode a tiež aj jeho chemické zloženie. Ako vidíme v grafoch a vizualizáciách, hladina vody jazera je pod limit, aj keď už bola kompenzovaná prítokom počas roka. Otázne je, či k dopúšťaniu dochádza aj v týchto zimných mesiacoch, myslím si, že nie, alebo skôr minimálne. Hladina sa pohybuje rôzne a štandardne kolísa o 30 až 75 cm pod normálnu hladinu počas roka.
Počas posledných 30 dní je viditeľné, že hladina je síce pod limit, ale bola ustálená a kolísala lenv rozmedzí +-1cm, čo je aj zaokrúhlovanie, neprestnosť snímania a pod, teda môžeme hotoviť o plne ustálenej hladine za posledný mesiac.
PRIHLÁS SA
2 