Estação meteorológica Pico 2W + Raspberry Pi 3

Visão geral

Esta estação meteorológica pessoal se apoia em dois repositórios complementares.

O primeiro, weather_web_sensors, executa a aquisição em um Raspberry Pi Pico 2W com MicroPython. O segundo, rpi3-meteo, recebe as medições em um Raspberry Pi 3, armazena os dados, exibe tudo em uma interface local e acrescenta páginas de previsão.

O conjunto forma uma pequena cadeia autônoma de observação pensada para uso doméstico ou de proximidade, com uma arquitetura simples, reparável e fácil de fazer evoluir.

Arquitetura do projeto

A cadeia atual se organiza em quatro blocos:

1. aquisição local no Pico 2W
2. publicação das medições em MQTT
3. ingestão e armazenamento no Raspberry Pi 3
4. visualização local em tela ou navegador

O nó MicroPython lê vários sensores em paralelo, calcula uma medição agregada de referência, atualiza um pequeno visor OLED e também expõe uma interface web local leve. Em seguida, os dados úteis são publicados em um broker Mosquitto e consumidos pela aplicação FastAPI, que os armazena em PostgreSQL e os restitui em um painel local.

Parte weather_web_sensors

O repositório weather_web_sensors constitui a camada embarcada do projeto. Ele se apoia em:

• um Raspberry Pi Pico 2W
• um BME680 para temperatura, umidade, pressão e gases
• um DHT22
• um conjunto AHT20 + BMP280
• uma tela SSD1306
• um módulo DS3231 para o relógio de tempo real

O software gerencia:

• dois barramentos I2C distintos
• uma aquisição autônoma na inicialização
• uma sincronização NTP com gravação de volta para a RTC
• uma página web local com comparação entre sensores
• exportação por UDP ou MQTT

Essa parte é particularmente interessante para comparar vários sensores de temperatura, umidade e pressão em um mesmo conjunto, a fim de acompanhar melhor os desvios e escolher uma referência de trabalho.

Parte rpi3-meteo

O repositório rpi3-meteo constitui a camada de servidor local e a interface de visualização da estação meteorológica.

Ele se baseia em:

• um backend FastAPI
• um broker Mosquitto
• armazenamento em PostgreSQL
• uma interface adaptada a uma tela tátil
• páginas de previsão alimentadas especialmente por Open-Meteo

A aplicação consome dois fluxos MQTT publicados pelo Pico:

• um fluxo bruto para as aquisições detalhadas
• um fluxo agregado para a exibição sintética

Ela pode então:

• historizar as mensagens e as medidas individuais
• expor os últimos valores úteis
• calcular um indicador local de qualidade do ar a partir do BME680
• exibir páginas de previsão imediata, horária e diária
• gerar gráficos à distância a partir do WSL consultando o servidor PostgreSQL em Python

A seguir, alguns exemplos de capturas de tela das páginas disponíveis na interface do usuário:

Interesse do projeto

O principal interesse desta estação meteorológica é ligar de forma limpa a eletrônica leve e o software aplicativo:

• aquisição embarcada compacta com MicroPython
• transporte das medições por MQTT
• persistência e consultas com PostgreSQL
• interface local moderna com FastAPI
• possibilidade de fazer evoluir separadamente a parte dos sensores e a parte do painel

O projeto também mantém uma dimensão experimental útil: futura adição de um anemômetro, de um pluviômetro, melhoria das heurísticas de qualidade do ar, comparação entre sensores e enriquecimento das visualizações históricas.

Também se pode considerar a fabricação de um abrigo meteorológico em PETG com uma impressora 3D, assim como a substituição da transmissão de dados por Wi-Fi por dois transmissores seriais HC-12 em 433 MHz.

Público-alvo

Esta estação meteorológica se dirige às pessoas que querem:

• construir uma estação meteorológica pessoal aberta e modificável
• manter o controle local dos dados
• comparar vários sensores ambientais
• dispor de um painel autônomo em Raspberry Pi
• reutilizar blocos simples baseados em Python, MicroPython e MQTT

Links

• nó de sensores MicroPython: weather_web_sensors
• painel e armazenamento Raspberry Pi 3: rpi3-meteo