Automatizace v meteorologické měřicí technice

c) Konečně může převádět kódovací zařízení spojité údaje me­teorologických prvků na nespojité číselné údaje. Kódovací za­řízení pracující na tomto principu jsou zatím nejvíce rozšířena v automatických stanicích zejména pro svou mnohostrannou použitelnost. V tomto případě se činnost kódovacího zařízení rozpadá do dvou etap: nejdříve zařízení zpracuje údaj čidla do číselného tvaru (zpravidla v desítkové soustavě) a pak změní tento číselný údaj na tvar, který je možno předat do vysílače jako modulační signál. Pro první uvedenou funkci je zvykem používat reléových systémů bud jako sadu jednoduchých relé nebo jako krokových telefonních voličů. V těchto případech je poměrně jednoduché zpracovávat údaj, který se mění stále v témž smyslu (např. přibývání srážek nebo uběhnuté dráhy větru). Určité obtíže však vyvstanou při změnách prvku v obou směrech. Tyto' obtíže lze vhodnými úpravami zařízení odstranit.

Druhá funkce kódovacího zařízení bývá plněna převodem zaznamenaného údaje na údaj v Morseových znacích nebo na údaj v otevřené řeči. Údaj v Morseových znacích se získá po­měrně snadno pomocí vhodně upraveného krokového voliče nebo jiného periodicky otočného kontaktního systému. Údaj v otevřené řeči velmi jednoduchým způsobem získává jedna ze starších automatických stanic používaných v USA. Jednotlivé údaje mě­řených prvků jsou nahrány na gramofonové desce, kde každý vryp tvoří uzavřenou kružnici a obsahuje vždy jednu hodnotu prvku. Čidlo ovládá páčku pohybující se nad deskou a opatřenou miniaturní velmi lehkou přenoskou. V okamžiku měření dolehne jehla na desku v místě vrypu, který odpovídá poloze páčky, tj. měřenému údaji nahranému v daném vrypu. Konstrukčně komplikovanější jsou zařízení používající vícestopých magneto­fonových záznamů (s nahranými údaji meteorologických prvků) a několika snímacích hlavic. Speciální zařízení ovládané čidlem vyhledá pak na pásku to místo záznamu, na němž je nahrán údaj právě se vyskytující v místě stanice.

Automatické stanice předávají své údaje jednak bezdrátově, jednak po telefonních nebo telegrafních linkách. Těmto poža­davkům jsou přizpůsobeny i vysílače. U bezdrátového přenosu existuje velká rozmanitost v používaných frekvencích i způsobech modulace nosné frekvence vysílače. Celkem lze říci, že používané frekvence se pohybují řádově od jednotek do stovek Mc/s. Výstupní výkony kolísají od několika desetin do několika desítek W.

U drátových způsobů přenosu je zpravidla poslání celého za­řízení poněkud odlišné od zařízení s bezdrátovým přenosem. Tato zařízení se většinou instalují na různých místech letiště. Vysílače těchto stanic jsou upraveny tak, aby byly schopny pře­dávat do místní nebo státní telefonní sítě informace o stavu po­časí v otevřené řeči.

Programní zařízení je ve většině případů tvořeno jako hlavním dílem přesnými spínacími hodinami, které uvádějí v činnost stanici v nastavených termínech (zpravidla 4 x až 8 x denně). Dalším dilem je zařízení, které postupně uvádí v činnost jednotlivé funkce stanice (žhavení elektronek, vyslání indikativu stanice, snímání údajů jednotlivých prvků ve stanoveném pořadí, jejich zakódování a vyslání, uvedení stanice do klidové polohy). Zde se užívá zpravidla elektromotoru nebo speciálně upraveného krokového voliče. Tento díl stanice může být doplněn ještě spe­ciálním přijímacím zařízením, má-li stanice pracovat také na dálkovou výzvu.

Elektrické zdroje patří k velmi významným částem automatické stanice vzhledem k požadavku co nejdelší doby funkce bez zásahu člověka. Běžně se užívá akumulátorů nebo su­chých článků. První je třeba pravidelně dobíjet bud obvyklou elektrickou dobíječnou nebo na větrných místech větrným gene­rátorem. Druhé mají poměrně malou kapacitu, a proto je třeba většinou sestavovat je do objemných a finančně nákladných ba­terií. Obojí je třeba chránit před nízkými teplotami. Sluneční energie nebylo zatím v tomto oboru využito, v poslední době byl však učiněn úspěšný pokus o využití atomové energie pro získání potřebné elektrické energie pro napájení stanice. Rozpadajícího se radioaktivního isotopu se využívá jako zdroje tepla, které se přeměňuje na elektrickou energii prostřednictvím sady termo­článků. Takto vyrobeného elektrického proudu se užívá k dobíjení akumulátorů, které napájejí stanici.

U automatických stanic používaných na moři je odlišně vyře­šeno snímání údajů čidla pro směr větru vyvolané nemožností stanici pevně orientovat na moři. Řešení spočívá v tom, že stanice předává kromě polohy směrovky udané relativně k bóji nesoucí stanici také údaj polohy bóje vzhledem k magnetické střelce kom­pasu. Z uvedených dvou údajů lze směr větru stanovit jako di­ferenci nebo součet. Další rozdíl se vyskytuje v konstrukci vysí­lací antény. Vzhledem k pohyblivosti stanice je třeba užívat výhradně všesměrových antén a počítat s tím, že při neklidném větrném počasí je anténa stále smáčena vodní tříští, takže se její elektrické vlastnosti zhoršují.

Automatické klimatologické stanice se liší od výše popsaných stanic hlavně v kódovací části a v tom, že vy­sílací část u nich vůbec odpadá. Kódovací část musí být upravena tak, aby stanice poskytovala nejméně měsíční úhrny a průběhy jednotlivých meteorologických prvků pokud možno ve tvaru vhodném pro děrování na děrné štítky.

Záznamy, které jsou stanicí pořizovány, jsou v nejjednodušším případě křivkové nebo bodové. Křivkový záznam je možno po­řídit i zařízením pracujícím jen na mechanickém principu (jde v zásadě o registrační meteorologické přístroje s dlouhou dobou otočky válce). Bodové záznamy pořízené registračními galvanoměry jsou získávány obvykle na zařízeních používajících elek­trických čidel. Další variantou jsou záznamy na metalizovanou papírovou pásku, na niž se záznam provede elektrických prou­dem o výkonu několika desítek wattů, proběhnuvšího z ukazate­le spojeného s čidlem a volně pohyblivého nad páskou. Tento proud vyvolá zčernání metalické vrstvy.

Další možnost záznamu údajů je děrování do děrné pásky. Tento způsob bude mít velkou přednost při dalším zpracování klimatologického materiálu na statických strojích, poněvadž pásku bude možno použít přímo pro řízení děrovače s minimální lidskou prací. Dosud však tento způsob nebyl v automatických klimatologických stanicích využit. Rovněž nebylo použito zázna­mu údajů na magnetofonový pásek, kterýžto způsob by také byl poměrně jednoduchý.

Závěrem uvedeme několik údajů o automatických stanicích vyráběných v současné době. V ČSSR se zatím nevyrábějí auto­matické stanice pro meteorologické účely, hydrometeorologická služba však užívá pokusně sovětské automatické stanice pro mě­ření kapalných srážek. Tyto stanice mají jako čidlo překlopný člunek, který svým překlopením po spadnutí dvou milimetrů srážek uvede stanici v činnost. Kódovací zařízení i programní zařízení jsou konstruovány pomocí krokových voličů, vysílač je jednolampový, vysílaný signál je nemodulovaný ve tvaru Mor­seových značek. Jako zdroje jsou použity suché články. Vysílač má optimální dosah asi 50 km, provozní v našich podmínkách asi 30 km.

Další automatická stanice vyráběná v SSSR je konstruována pro měření tlaku, teploty a vlhkosti vzduchu, rychlosti a směru větru, množství srážek a trvání slunečního svitu. Své údaje pře­dává 4 x až 8 x denně v dvouminutových relacích pomocí dvou krátkovlnných vysílačů o výkonu 20 W na vzdálenost 400 až 1000 km. Stanice používá jako zdrojů baterií dobíjených větr­ným generátorem. Trvanlivost baterií je zaručena po dobu 1 roku za normálních provozních podmínek. Stanice je určena pro pouštní, horské a pobřežní oblasti. Její cena je přibližně 59 000 rublů.

SSSR vyrábí rovněž automatickou mořskou stanici, která předává na dálku 400 km údaje teploty vzduchu a vody, vlhkosti vzduchu, rychlosti a směru větru.

Ze zbývajících pěti států vyrábějících automatické stanice je na prvním místě v počtu vyráběných typů Japonsko, které vy­vinulo 4 pozemní automatické stanice a 3 automatické klima­tologické stanice. O druhé místo se dělí USA a Francie se čtyřmi typy stanic, na třetím místě je NSR se třemi typy stanic a na posledním místě Švédsko s jedním typem pozemní automatické stanice.

Celkem je tedy vidět, že přestože v oboru automatických stanic pro meteorologické účely byl za posledních 20 let učiněn značný pokrok, nejsou zdaleka odhaleny všechny možnosti jejich použití ani všechny konstrukční možnosti, které by při maximální jedno­duchosti zařízení umožnily jeho nejvyšší využití. Také omezení jejich použití na těžko dostupné nebo neobydlené končiny je prozatímní a během času jistě dojde k rozšíření automatických stanic i do jiných oblastí.

B. Sobíšek, MZ 1962/3-4, ročník 15, str. 108-109