科学研究下一代天气报告:多功能、灵活且经济的传感器

易橙学术 2022-05-14 11:08:56

你有没有被困在一场意想不到的倾盆大雨中?天气预报系统一直试图预测不利的天气事件。然而,这些系统严重依赖笨重、固定、昂贵的设备,例如气象雷达,阻碍了个人使用的当地天气状况的及时更新。为了解决知识和实用性方面的差距,大阪城市大学和东京大学的一个研究小组开发了一种可连接的轻型传感器板,该板具有灵活的电阻传感器和储层计算分析功能。

多功能、灵活的传感器板可以轻松地固定在各种表面上,以同时监测雨量和风速

这个单一的设备可以同时实时测量雨滴量和,并在连接到雨伞、汽车或房屋时报告报告开辟了一种有前景的经济方法,有助于和提高社区安全。”

为了确定雨量,传感器测量雨滴撞击其表面时产生的它由聚二甲基硅氧烷 (PDMS) 的超疏水硅胶片保护,其中注入石墨烯并用激光进一步加工。超疏水硅胶排斥水滴,确保传感器的耐用性和稳定性。的行为进行持续控制和测量,无论它们在传感器表面停留、滑动、弹跳还是分裂。

传感器可以很容易地固定在各种表面上,并且在平坦或弯曲时保持功能。测试以不同角度安装的传感器对雨量估计的变化没有显着差异,这表明传感器可以连接到雨伞等手提物品上。如果被广泛采用,将有可能获得大量数据,从而能够开发实时当地天气图。

风速对水滴行为有显着影响,表明需要在测量雨滴量的同时测量风速。传统上,测量多个天气数据需要多个传感器,从而增加了功耗。超越这种传统做法,研究人员利用称为水库计算 (RC) 的机器学习算法来分析输出数据。雨的变化导致电阻变化,这些变化被传感器检测到,然后记录为时间序列数据。这些数据用于训练机器,机器预测模式并报告雨量和风速作为输出信息。

尽管要进一步提高其准确性还有很多工作要做,但该传感器有望成为下一代天气传感的支柱。该研究发表在Advanced Materials上,推进了联合国可持续发展目标,包括弹性基础设施、可持续城市和气候行动。武井教授总结道:“我们相信这款设备可以为实现最终的物联网社会做出贡献,即安全、安心、舒适和无灾难,”我们希望积极参与行业-政府-学术界促进这种实际应用的合作。”

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