echte Männer kauen Bienen….

Im Ernst: hier geht es nicht um eine Massenvernichstungswaffe gegen Bienen oder andere Lebewesen, sondern um eine softwarebasierende Lösung, um Meßfehler am Thies Niederschlag-Detektor zu minimieren. Ich will also nicht Bienen filtern, sondern anders herum.

Nach einem halben Jahr Betrieb werden die ersten "Schwachstellen" des Meßprinzips (optisch durch IR-Lichschranke) zu Tage:

• Bis Anfang März verrichtet der Sensor klaglos seinen Dienst, die Detektion von Niederschlag ist dermassen empfindlich, dass man schon manchmal den Ergebnissen nicht traut. Diesbezüglich habe ich aber nie Fehlmessungen feststellen können

• Das "Erwachen" kam dann im Frühling: bedingt durch das Meßprinzip (optisch) machten sich die ersten Fehlmessungen bemerkbar. Es fing an mit Spinnen und deren vom Wind bewegten Netzen in der Lichtschrankengabel, irgendwann bekamen die ersten Insekten Flugfreigabe, insbesondere Bienen fanden die Lichtschranken-Gabel sehr interessant und verursachten den ein oder anderen meßtechnischen Wolkenbruch beim Durchflug durch die "Sperrzone". Aber auch biologische Flugkörper (Pflanzen-/Baumsamen) brachten den Sensor ab April reichlich aus der Ruhe.

Also habe ich lange gegrübelt, wie dem Problem beizukommen sei. Die Herausforderung hierbei ist, das man die Events in Echtzeit identifizieren muss: nachträgliche Korrekturen (z.B. rückwirkendes Löschen von bereits aufgezeichneten Daten) ist systembedingt nicht möglich. Trotzdem muss aber tatsächlich auftretender Niederschlag sicher detektiert werden.

Aktuell glaube ich, die finale Lösung gefunden zu haben: der Bienenfilter:

Identifikation

Im Grunde ist es immer das Gleiche: ein Objekt (z.B. die imaginäre Biene) fliegt durch die Lichtschrankengabel. Messtechnisch erzeugt das einen heftigen Meßwert-Anstiegt von 4.000mA (Ruhe) bis 9-14mA innerhalb eines Messintervalls (Bild1). Anschließend fällt der Meßwert kontinuierlich logarithmisch bis auf 4.000mA (Ruhestrom) ab . Der ganze Vorgang dauert etwa 1,5-3 Minuten. Das Ganze ist per Auswertelogik recht leicht zu identifizieren: steiler Anstieg und anschließende kontinuierlich abfallende Meßkurve. Niederschlag hingegen erzeugt eine ständig oszilierende Meßkurve.

Lösung

der Bienenfilter ist ein Teil des PHP-Auswertescripts in IP-Symcon. Er funktioniert wie folgt: wenn definierte Einschaltbedingungen des Bienenfilters erreicht sind, werden zwar noch die Rohdaten des Sensors ausgewertet, aber nicht mehr aufgezeichnet. Werden die definierten Ausschaltbedingungen erreicht, werden die ausgewerteten Messdaten wieder aufgezeichten. Die Ein- und Ausschaltbedingungen sind zusätzlich nach Status des Regenradars und und des bereits via Sensor/Auswertesoftware ermittelten Niederschlagstatus (Niederschlag ja/nein) differzenziert:

 Einschaltbedingungen Bienenfilter

wenn Regenradar unscharf

* Bienenfilter wird scharfgeschaltet, wenn via Sensor bisher kein Niederschlag detektiert wurde, der letze Meßwert < 4.08mA und der        Meßwert-Anstieg größer 0.200 mA beträgt

wenn Regenradar scharf

*  Bienenfilter wird scharfgeschaltet,  wenn via Sensor bisher kein Niederschlag detektiert wurde, der letze Meßwert < 4.08mA und der        Meßwert-Anstieg größer 0.600 mA beträgt

Auschaltbedingungen Bienenfilter

wenn Regenradar unscharf

*wenn die Messwert-Veränderung über  mehr als 4 Messintervalle  in Folge positiv war oder der Eingangsmesswert < 4.005 mA ist

wenn Regenradar scharf

*wenn  die Messwert-Veränderung über  mehr als  6 Messintervalle in Folge positiv war  oder die Messwert-Veränderung  < 0.005 mA ist

Zusätzlich erfolgt eine Absenkung der Empfindlichkeit des Bienenfilters ab einer Aussentemperatur <0,5°C, weil hier die Wahrscheinlichkeit eher gering ist, daß Bienen mit dem Sensor spielen. Vielmehr ist es so, dass Wasser in Form von Schneeflocken unterwegs ist (aber mit durchaus vergleichbarem Flugverhalten – zumindest aus Sicht des Sensors), und die sollen ja mitgezählt werden.

Ergebnis

Das Ergebnis ist ein über den gesamten Verlauf eines "Bienen-Events" (grüner Graph, ab Anstieg der Messkurve  gegen 22:00 Uhr) bis zum Zurückfallen der Messkurve auf den Nullwert (entspricht 4.000mA gegen 22:03 Uhr) einen aktivierten Bienenfilter (gelber Graph). Ein weiteres Beipiel, diesmal aber mit 3 kurz aufeinander folgenden "Bienen-Events": auch hier wird auf Grund der Mustererkennung ganz klar ein "Bienen-Event" und nicht "Niederschlag" identifiziert, der  Binenenfilter wird aktiv (gelb) und verhindert fehlerhafte Datenaufzeichnung für die Dauer des Events.

Einen Tag später die Gegenprobe bei geringem Niederschlag (Niesel): der Bienenfilter (gelb)wird nicht scharf geschaltet, da anhand der Kurvenmuster Niederschlag als solcher identifiziert wird: blass-rot ist der Status "scharf" nach Regenradar-Auswertung, schwarz-grau ist der Niederschlagstatus, grün ist der Ausgangspegel des Thies Niederschlags-Sensors. Die Auswertelogik arbeitet soweit perfekt.