Par : Mohamed Ebsim
Ingenium
Journal du projet #5 : des réunions et passages d’essai
5 m
17 août 2018
Médias
Il s’est passé beaucoup de choses dans notre projet de construction d’une station météorologique pour le Musée de l’aviation et de l’espace du Canada.
Dans mon dernier billet, je vous racontais la façon dont j’ai procédé pour la modélisation 3D de la station et je disais que nous étions prêts à imprimer. Cependant, en compagnie de Jesse, mon superviseur, je me suis entretenu avec Andrew MacDonald, qui est à la fois responsable des nouveaux médias à Ingenium et une sorte de grand maître des technologies. Andrew a déjà personnellement construit des stations météorologiques, alors il débordait d’idées intéressantes pour notre projet. Nous avons discuté de diverses choses, notamment des capteurs et de ce qu’il nous fallait pour protéger adéquatement des intempéries les capteurs et les autres dispositifs. Rappelons-nous que cette station météo doit pouvoir résister à la pluie et à la neige en plus de supporter des températures qui varient de 40 °C en été à -40 °C en hiver.
Nous avons aussi découvert que la boîte supérieure que nous avons créée était trop grande pour être imprimée en interne. Mais après avoir consulté Jonathan Cousineau, expert en électronique à Ingenium, nous avons déterminé que nous n’avions pas besoin d’imprimer ce boîtier. Notre nouveau plan consisterait donc à utiliser un boîtier pour matériel électronique, déjà prêt à l’emploi et étanche à l’eau, au lieu de la grande boîte que j’avais conçue. De cette façon, non seulement le matériel électronique serait préservé des éléments, mais nous pourrions nous procurer le boîtier beaucoup plus facilement (nous n’aurions pas besoin de consacrer une dizaine d’heures à son impression). Nous envisagions encore d’utiliser la plus petite boîte à évents, car elle répondait toujours à nos besoins.
Nouveau boîtier sur lequel a été placé le Raspberry Pi pour donner une idée de sa taille.
Pendant que nous nous occupions de la logistique, nous voulions également tester les systèmes à l’extérieur. J’avais déjà démontré que les capteurs pouvaient collecter des données à l’intérieur; en les plaçant à l’extérieur pour recueillir des données météorologiques réelles, je voulais tester leur fonctionnalité dans leur environnement extérieur réel. Pour réaliser les tests, nous avons obtenu un grand boîtier usagé pour matériel électronique auprès de Jason. Ce dernier nous a aidés à lui apporter les modifications nécessaires pour pouvoir le placer à l’extérieur; nous avons, entre autres, bouché des trous et tiré un câble d’alimentation. Dans le fond du boîtier, nous avons gardé une petite ouverture rectangulaire pour permettre à nos capteurs de sortir; elle servait aussi d’entrée pour l’électricité. J’ai même eu la chance de fabriquer une rallonge, car nous voulions qu’elle puisse entrer dans la boîte sans devoir y percer des trous supplémentaires pour y faire passer ses extrémités. Ensuite, nous avons ajouté un rebord sous la boîte pour nous assurer que l’eau ne coule pas sur le fond ni le long des capteurs. Jason a ajouté une structure en bois sur un côté du boîtier pour fixer celui-ci à un poteau, aussi fourni par Jason.
L’étape finale a consisté à placer l’équipement électronique à l’intérieur du boîtier. Nous nous sommes assurés que le vent et l’air en mouvement étaient suffisants autour des capteurs. Une fois le tout assemblé, nous avons apporté la station à l’extérieur et l’avons branchée à côté du bâtiment qui abrite l’atelier de menuiserie du Musée.
Moi, surpris par Jesse me photographiant pendant que j’installais la station météo.
Il ne nous restait maintenant plus qu’à attendre. Comme la connexion Wi-Fi à l’extérieur n’est pas particulièrement bonne, c’était difficile de savoir si la collecte des données s’effectuait correctement. Il nous a fallu attendre au lendemain pour voir quelles données avaient été recueillies. Pour ce premier essai, j’avais accidentellement réglé le compteur de sorte qu’il effectue une collecte des données tous les quarts de seconde. Étant donné tous les programmes en cours d’exécution, un seul ensemble de données sur la température, la pression et le taux d’humidité a pu être enregistré chaque seconde. Comme nous avons laissé la station fonctionner toute la nuit, soit près de 24 heures en tout, vous pouvez imaginer l’énorme quantité de données qui a été collectée! Au total, nous avons recueilli 72 912 données pendant cet essai.
Graphiques indiquant la température (en haut), l’humidité relative (au centre) et la pression (en bas), générés à l’aide des données collectées durant le premier essai. Le bleu foncé correspond à nos données, tandis que le gris, le vert et le rouge représentent les données recueillies respectivement par Environnement et Changement climatique Canada à Gatineau, par la station Ottawa CDA et par l’aéroport international d’Ottawa. Toutes les données ont été collectées le 25 juillet.
Des données réelles! C’est agréable de constater des progrès concrets. À première vue, nos mesures de température et d’humidité correspondent dans l’ensemble à celles des stations avoisinantes exploitées par l’État. Cependant, vers 17 h, la température a grimpé en flèche, alors que l’humidité a chuté. Nous ne savons pas exactement pourquoi cela s’est produit, mais nous collecterons plus de données pour tenter de le découvrir. De plus, selon notre capteur de pression, celle-ci est demeurée exactement la même toute la nuit, ce qui ne correspond pas à l’information recueillie par les autres sources de données dans la ville.
Le 26 juillet, nous avons remis la station en marche, mais en veillant cette fois à ce qu’elle ne collecte des données qu’une fois toutes les cinq minutes.
Données collectées le deuxième jour, soit le 26 juillet.
Dans le graphique de température généré à l’aide des données du 26 juillet, la grande différence entre nos données et celles de la station gouvernementale se situe au début de la collecte, entre 17 h et 20 h environ. Au lieu de descendre de 28 °C à 22 °C comme c’est le cas pour les autres stations, la température a d’abord grimpé de 28 °C à 35 °C, puis elle a chuté rapidement à 22 °C, mesure qui correspond à celle mesurée par les autres stations. Nos données sur l’humidité diffèrent également des mesures des stations de l’État. Durant la même période, le taux d’humidité mesuré par les stations gouvernementales est lentement passé de 45 % à 60 %, alors que celui enregistré par notre station a fluctué, chutant d’abord à 30 % avant d’augmenter et de suivre ceux mesurés par les autres stations. Là encore, la pression est restée constante, contrairement à ce qu’indiquent les autres sources de données.
Comment expliquer ces différences entre nos données et celles du gouvernement? Telle est la question. Pourquoi nos données montent-elles en flèche quand celles des autres stations ne le font pas? Est-ce parce que les autres mesures sont effectuées à différents endroits dans la ville? D’autres tests devront être menés durant des périodes plus longues pour expliquer les différences entre les données.
Carte montrant l’emplacement des stations météorologiques. Le repère bleu indique l’emplacement du Musée de l’aviation et de l’espace du Canada, tandis que les repères gris, vert et violet désignent respectivement la station météorologique de Gatineau, la station Ottawa CDA et la station météorologique de l’aéroport international d’Ottawa.
Cette période s’est avérée passionnante. Tout cela a nécessité beaucoup de planification et de travail, mais dès le moment où nous sommes sortis pour commencer à collecter des données, les choses se sont accélérées. Jusqu’à présent, nous avons recueilli une bonne quantité de données, mais je désire quand même faire au moins un autre passage d’essai pour essayer de comprendre pourquoi nos données diffèrent à ce point de celles des autres stations météorologiques de la région. Nous nous apprêtons à fabriquer le produit fini, et cela m’enthousiasme encore plus que le reste.
Tout le code qui a été écrit se trouve sur la page GitHub du projet : https://github.com/CASM-WeatherStation
Mohamed Ebsim
Mohamed Ebsim is an intern at the Canada Aviation and Space Museum, working under Science Advisor Jesse Rogerson. He is also a high school student at Ashbury College.
