Wetterdaten per SMS und Sattelit

Philippe aus Frankreich hat uns ein interessantes Projekt vorgestellt wie man als Blauwasser-Segler mit einem günstigen Satteliten-Kommunikationsgerät per SMS an Wetterdaten an jedem Punkt der Erde herankommt. Wir wollen es hier einmal vorstellen. Wer weitab vom Festland mit seinem Boot unterwegs ist benötigt täglich verlässliche Wetterdaten zur Routenplanung. Die Wetterdaten lassen sich auf unterschiedliche Art und Weise beschaffen:

  • Internetverbindung über Sattelit
  • Kurzewelle Pactor-Verbindung zum Festland
  • Kurzewelle Wetterfax
  • Langwelle Kurzform-Wetterdaten

Im Zeitalter von überall verfügbaren Internet besteht aber der hohe Kostenaufwand für eine Sattelitenanlage mit entsprechendem Datendurchsatz. Sowohl die Hardware ist teuer als auch die Datenvolumen. Funkgeräte für Kurzwelle sind ähnlich teuer wie Sattelittenanlagen und benötigen viel Strom. Allen ist gemeinsam, dass sie viel Platz und Energie für die Datenübertragung der Wetterdaten benötigen.

Abb. Kurzwelle-Wetterdaten

Philippe hat einen günstigen und einfachen Weg gefunden wie man mit einem günstigen Sattelitten-Kommunikationsgerät Wetterdaten beziehen kann. Satteliten-Kommunikationsgeräte wie das InReach mini  von Garmin sind kleine Satteliten-Handys mit eingeschränkter Funktionalität mit denen kein Sprachbetrieb möglich ist, aber ein niedrig priorisierter langsamer Datenaustausch möglich ist. Solch ein Gerät bekommt man ab ca. 350 Euro. Es lassen sich damit bidirektional Kurznachrichten wie SMS, Mail, versenden. Neben der Übertragung der GPS-Position als Position-Tracking kann das kleine Gerät auch zum Empfang einfacher Wetterdaten und als SOS-Notrufsender verwendet werden. Aufgrund der eingeschränkten und einfachen Funktionalität werden zum Gerät günstige Datenvolumen angeboten mit einer Monatsgebühr von ca. 60 Euro.

Abb. InReach mini Satteliten-Kommunikationsgerät

Die Gundidee der Wetterdatenbeschaffung besteht darin eine SMS mit der GPS-Position und dem gewünschten Geobereich der Wetterdaten an eine Landstation zu senden, die dann als Antwort die gewünschten aktuellen Wetterdaten oder Daten der Wettervorhersage per SMS zurücksendet. Als Landstation fungiert ein gewöhnliches Handy, dass mit Hilfe einer Server-App auf SMS Nachrichten antworten kann und Wetterdaten aus dem Internet bezieht. Eingehende SMS mit Anfragen werden vom Server bearbeitet und die nötigen Wetterdaten bei stormglass.io herunter geladen und in einzelne SMS Mitteilungen zerlegt und zum anfragenden Handy zurück gesendet. Da eine SMS-Nachricht nur 160 Zeichen übertragen kann, müssen die Anfragedaten und Antwortdaten entsprechend kompakt aufbereitet werden. Dazu hat Philippe drei Apps geschrieben die eine Kodierung bzw. Dekodierung der SMS-Nachrichten ermöglichen als auch eine Serveranwendung zur Bereitstellung der Wetterdaten. Als Anfragedaten werden der aktuelle GPS-Standort, der Seebereich und die Art der Darstellung in Form eines Distanzfaktors übermittelt. Mit dem Distanzfaktor kann die Darstellungsform der Wetterdaten verändert werden. Entweder auf den Orts zentriert oder vorausschauend in Fahrtrichtung.

Abb. Funktion des Distanzfaktors (links: 0.0, mitte: 0.5, rechtes: 1.0)

Mit der Kodierung-App  werden die Anfragedaten Base64 kodiert und in Form eines Text-Strings ausgegeben, den man in das Sattelitten-Kommunikationsgerät InReach mini übertragen kann. Für das InReach mini gibt es eine weitere App mit der man die Bedienung des Gerätes vornehmen und die SMS übertragen kann. Nach einer gewissen Antwortzeit vom Sattelittensystem, die zwischen 5…20 min dauern kann, erhält man eine gewisse Anzahl von Base64 kodierten SMS-Antworten die man wieder mit der Dekodierungs-App umwandeln kann.

  

Abb. Kodierungs- und Dekodierungs-App

Abb. Nicht dekodierte SMS-Antworten für mehrere Datenpunkte

Die SMS-Antworten enthalten folgende Informationen in Form von KML-Daten:

  • Zeitstempel ( YYYY-MM-DD HH:mm UTC)
  • Luftdruck in hPa
  • Sicht in Seemeilen
  • Wolkendecke in 1/8 (0 = klarer Himmel, 8 = bedeckter Himmel)
  • Lufttemperatur in Grad Celsius
  • Richtung (Wind aus in °) und Windgeschwindigkeit mit Böen in kt
  • Richtung (Strömung kommend in °) und Geschwindigkeit der Meeresströmung in kt
  • Wellenrichtung und Dünung in Grad (ausgehend in °)
  • Wellenhöhe (gemessen zwischen Kamm und Tal) in Metern
  • Wellenperiode (Anzahl der Sekunden, die den Durchgang von 2 aufeinander folgenden Spitzen trennen) in Sekunden

Die KML-Daten lasen sich dann in beliebigen Programmen wie Google Maps, Google Earth o.ä. einfügen und visualisieren. Es gibt auch kostenlose Anwendungen für Android und iOS wie z.B. Guru Maps mit denen sich die Wetterdaten auch in Offline-Karten darstellen lassen.

Abb. Dekodierte KML-Daten

Abb. Guru Maps

Abb. Informationen des Datenpunktes

Zusammenfassung

Mit dem von Philippe vorgestellten System können kostengünstig Wetterdaten via Sattelit empfangen werden. Das Equipment besteht aus einem kleinen Sattelliten-Kommunikationsgerät und einigen Apps sowie einem Handy mit Internetzugang, das als Landstation zur Bereitstellung der Wetterdaten dient. Die Apps übernehmen sowohl die Kodierung als auch Dekodierung der Daten und ermöglicht die Anzeige der Wetterdaten in einer Offline-Karte auf einem Handy oder Tablett. An dieser Stelle sei aber erwähnt, dass keine umfangreichen großräumigen und detaillierten Wetterdaten empfangen werden können wie bei offiziellen Wetterkarten. Jede Antwort-SMS entspricht dann genau einem Datenpunkt in der Wetterkarte. Sinnvoller Weise kann man nur wenige Wetterdaten abrufen, die das nähere Umfeld abdecken in dem man sich mit seinem Boot bewegt. Das vorgestellte System lässt sich gut auf kleinen Booten verwenden wo wenig Platz zur Verfügung steht. Neben der SOS-Notruffunktion kann das InReach mini auch noch für andere Arten der Kommunikation oder des Trackings verwendet werden und ist eine sinnvolle Ergänzung des Equipments an Bord. Dadurch das die Server-App auf einem eigenen Handy an Land läuft, hat man das komplette System in der Hand und ist nicht auf fremde teure Dienstleister angewiesen.

Wer möchte, kann die Abfrage der Wetterdaten auch mit einem gewöhnlichen Handy machen und so die gesamte Funktionalität auch ohne Sattelitten-Kommunikationsgerät testen. Dazu schickt man eine SMS an das Handy mit der Server App und erhält die Wetterdaten als Rückantwort.

Das ist eine sehr, sehr coole Idee…. Viel Spaß beim Testen.

Link

Webseite: https://mikeno.fr/meteo-sms-en.html

Quellcode und App für Android

Quellcode für iOS