Цивилизация
Современные метеорологические станции по наблюдению за количеством выпавших осадков имеют весьма точные приборы, однако их удаленность друг от друга не позволяет порой делать краткосрочные достоверные прогнозы. Немецкие инженеры в поисках решения проблемы попробовали взглянуть на автомобили как на возможные устройства для сбора такой информации.
Аналогичным образом сегодня интернет-сервисы получают информацию о пробках, опираясь на скорость движения отдельных машин.
Всем известно, что частота, с которой водители включают дворники лобового стекла, зависит от того, насколько сильный идет дождь.
На этот факт и обратили внимание ученые из Университета Ганновера, которые начали экспериментировать с автомобильными дворниками в лабораторных условиях.
«Если движущиеся автомобили cмогут служить для сбора данных о дожде, то сеть наблюдений может увеличиться разительно», — рассказал автор проекта Уве Хаберландт. По его словам, изначально эта идея родилась во время мозгового штурма на встрече специалистов в области геоинформатики и гидрологов.
В своем исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Hydrology and Earth System Sciences, инженеры создали лабораторный дождь. Для этого был сооружен специальный разбрызгиватель, который имитировал осадки разной интенсивности путем изменения диаметра отверстий в трубах и давления.
Сначала в качестве анализатора интенсивности дождя ученые решили использовать дворники, точнее, частоту их работы. В первой серии экспериментов за рулем машины был человек, который включал дворники и выбирал их режим работы исходя из оценки прозрачности лобового стекла, как это делают все водители в мире.
«Эксперименты показали, что уровень переднего обзора — хороший индикатор интенсивности дождя. Однако результаты измерений могут зависеть от того, как водитель выбирает режим работы дворников, поэтому они не очень надежны», — считает участник эксперимента Ейсан Раби.
Было отмечено, что скорость работы дворников под одним дождем может зависеть от модели машины, ее скорости, характера дождя и угла наклона лобового стекла.
Отказавшись от живых водителей, ученые сделали ставку на автоматические датчики дождя, которые сегодня ставятся на многие современные автомобили. Эти датчики испускают лучи инфракрасного лазера и по степени их отражения от внешней поверхности, которая зависит от наличия там капель воды, дают сигнал об интенсивности дождя. Эксперименты показали, что такого рода датчики являются самыми точными определителями интенсивности дождя, хотя их показания и зависят от индивидуальной прошивки и геометрии автомобиля, которая также может влиять на скорость осаждения капель. «Оптические сенсоры измеряют количество воды на лобовом стекле более точно и непрерывно, поэтому они являются лучшим детектором дождя для машин», — уверен Хаберландт.
Одной из главных задач экспериментов было выяснить, как скорость машины влияет на количество собираемой лобовым стеклом воды, а значит, и на показания датчиков. Для имитации езды датчик закрепили на подвижной раме, которая могла вращаться с разной скоростью под имитатором дождя.
Анализ результатов показал, что фактор скорости сильно зависит от величины капель и угла наклона лобового стекла машины.
Теоретически количество падающей на стекло воды должно линейно зависеть от скорости движения машины. Однако в экспериментах эта линейность наблюдалась лишь до скорости 20 км/ч, на больших скоростях количество ударяющих капель почти не росло.
Однако скорость не единственный фактор, который влияет на измерения. «Наши эксперименты проводились в идеальных контролируемых условиях. В естественных условиях работают такие факторы, как ветер, брызги от других машин или деревья, заслоняющие дождь, поэтому характер дождя может отличаться от свойств разбрызгивателя», — пояснил Хаберландт. Однако здесь, говорят ученые, не так важна точность отдельного измерителя осадков.
Еще в в 2010 году было доказано, что большое число неточных измерителей уровня осадкой дает куда более точное представление обо всей картине, чем небольшое число точных приборов. В планах исследователей начать сбор данных о реальных осадках вблизи Ганновера, помогать ученым уже вызвались местные таксисты и волонтеры.