Fraunhofer IDMT и Pan Acoustics измерили слабый дождь по звуку на солнечных панелях с ошибкой 1,88 мм/ч

Исследователи Фраунгоферовского института цифровых медиатехнологий (Fraunhofer IDMT) и компании Pan Acoustics GmbH в Германии разработали систему, которая оценивает количество осадков по вибрациям от ударов капель о солнечные панели, сообщает Interesting Engineering. При интенсивности дождя от 2 до 5 мм в час средняя ошибка составила 1,88 мм в час interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗. В системе нет подвижных частей, её создали в рамках недавно завершённого проекта lokalRAIN interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗.

Датчики структурного звука крепятся к фотоэлектрическим модулям. Каждая капля, попадая в панель, вызывает микроскопические вибрации, а их акустическая сигнатура зависит от интенсивности дождя interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗.

Как устроено измерение

Необработанные данные датчиков на удалённые серверы не отправляются. Модель машинного обучения работает на энергоэффективном микроконтроллере прямо на месте измерения, а передаются только рассчитанные значения осадков. Это снижает энергопотребление и требования к пропускной способности беспроводной связи interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗.

Pan Acoustics разработала аппаратную и программную часть беспроводной сети. В полевых испытаниях дальность передачи составила около 4 км в городе и более 35 км в сельской местности при прямой видимости, говорится в сообщении interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗. Данные с нескольких узлов объединяются в центральной инфраструктуре и формируют локальные карты осадков interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗.

Испытания и дальнейшие шаги

Сначала эксперименты провели в имитаторе дождя, меняя размер капель, интенсивность осадков, фотомодули и расположение датчиков. Затем три уличные системы установили в Fraunhofer IDMT в Ильменау, в Pan Acoustics в Вольфенбюттеле и в метеосаду Технического университета Ильменау. Данные сопоставили с эталонными измерениями осадков, чтобы обучить и проверить модели interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗. По сообщению исследователей, результат соответствует требованию класса C Всемирной метеорологической организации к точности измерения слабых осадков interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗.

Авторы подчёркивают, что технология призвана дополнять высокоточные осадкомеры, а не заменять их interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗. Обычные станции со специальными осадкомерами дороги в установке и обслуживании, поэтому сети наблюдений во многих регионах разрежены interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗.

«Мы доказали работоспособность подхода для слабого дождя», — заявил Якоб Бергнер, научный руководитель проекта в Fraunhofer IDMT. Данные о более редких сильных ливнях ещё предстоит собрать interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗. Команда ищет промышленных партнёров для дальнейших пилотных установок и планирует доработать корпус датчика, электронику и процессы контроля качества. В другом проекте Fraunhofer IDMT также изучает применение сети датчиков в агровольтаических системах interestingengineering.comInteresting Engineeringinterestingengineering.comОткрыть источник ↗.