どうも
数日前、自己紹介記事を投稿した小沼です。
今回はセンシングのプロジェクトの一環として、外の天気による温度と照度の変化、そしてこれらのデータでその時の天気を推測できるかを探っていきます。
計測方法
- 外気に近い場所、あるいは外に照度、温度センサーを配置する
- データを計測する
- データを分析する
- 結論！
仮説
「もし照度が下がったら（雨、雲等）、気温が下がる」と予想する
センサー
まずは外気温と照度に近いデータをとれるであろうブラインドの外の窓枠にセンサーをセット
うーむ、まぶしすぎてこのセンサーの限界照度に到達しているらしい。（温度変化はあるけど、照度は1020luxより上がらない）
フィルター（色を塗ったセロハンテープ）を乗せてみる
かなり差が見えるようになった
データ計測
データは 7/28 7/29の11:00~16:00で計測する、もう少し計測したかったがインターンの期間の都合上２日間に及んで行う。
7/28（曇り）
曇りなので、少なくとも上限より低い照度と温度に合わせた変動が見られるだろう。
12:30辺りで気温はピークを迎え、午後に向かって気温が低下している。
このオフィス外の写真（14:40撮影）より天気は12:30辺りから14:00に向けて曇りだし、14:40には雨が降っていることが見える。
7/29（晴れ）
本日は、晴れの予報ということで、昨日より高い温度と照度が見られるはず。
あれ？ 温度の割にはあんまり明るくない
先日の同時刻辺りと比べても同じどころか、昨日のほうが涼しいのに明るいかもしれない。どうしてだろう？センサーを置いた窓からの景色を撮っているカメラの画像を見てみよう。
あー、オフィスビルの影だ。
（7/23 11:56撮影)
数日前の写真を見てみるとこの影は正午辺りには動くらしい。
これで、暑い日のデータも取って比較ができる。ヨシ！
(14:40)
おおう、これは困った。
(15:00)
晴れた！ これは有難い。これで、晴れの時のデータも見れるはず。
7/29データ
ちゃんと、14:30から15:00にかけて温度と照度が急激に上がったことが分かる。
Excelでグラフ化
二日間のデータをExcelでグラフにしてみよう。
あれ、結構かけてる
データ間を線でつなぐと？
あーRealBoardで見たときは線で自動的に補完してくれたらしい
（青線の２点間で約一時間の差がある）
考察
照度計のデータはかなり欠けている所も見られるが、7/29 14:00 から 16:00 の照度は温度とともに上下している所が見られるその変化は実際の気候の変化を反映している。計測中の写真などから、気温と照度には強い相関関係があり、データは仮説に合っていると思われる。
予想される誤差の要因
- 照度計のフィルターによって照度の数値は本来より低くなった、フィルターの塗りのムラにより計測精度が落ちた可能性も
- 電力不足（センサーはソーラーパネルで給電されている）、あるいは通信の不調によりデータの感覚が空いている所がある
- 温度センサーの配置場所（窓と熱反射マットの間）により外気温より高い温度が計測された
- 長期の計測をしていないため、偏ったデータが記録された可能性がある
改善点
- 照度の計測範囲が広い照度計を使用する
- 通信、およびバッテリーの信頼性が高いセンサーを使用する
- 外気温は外で測る
- 記録期間を延ばしデータの偏りを抑える
将来の課題
- 照度、温度のみでどれほど正確に天気を推測できるか
- 温度、照度以外のデータも計測する（湿度、降水量、風速等）
- その他の気象関連のデータの関連性を探る（降水量と風速の関係等）
結論
データの少なさが所々見えるものの、全体的には仮説の通り照度と温度の相関が見え、仮説に合った結果になった。実際の天気もその変化を反映することが分かった、ある程度の天気を温度と照度で予測することは可能であることが分かった。
そして、現実世界における課題や問題は、シンプルな解決方法が通用するときもあるということも分かった。
使用ツール
RealBoard - 収集したセンサーのデータの可視化、csvファイルとしてエクスポート。
Microsoft Excel(2021) - 出力したデータの整理、グラフ制作に使用。
Claude - RealBoardマニュアルの要約に使用。