Fraunhofer entwickelt akustische Sensorik zur lokalen Niederschlagsmessung

Regentropfen versetzen Oberflächen in Schwingung. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Digitale Medientechnologie IDMT nutzen diesen Effekt, um Niederschlagsintensitäten mithilfe akustischer Sensoren zu bestimmen. Das Verfahren könnte bestehende Messnetze ergänzen und künftig eine genauere Erfassung lokaler Starkregenereignisse ermöglichen.

Wie stark regnet es an welchem Ort? Diese Information lässt sich künftig aus den Strukturschwingungen z. B. eines Photovoltaikmoduls gewinnen. Treffen Regentropfen auf eine Oberfläche, versetzen sie diese in Schwingung. Das IDMT und der Audio- und Akustikspezialist Pan Acoustics GmbH haben daraus eine Methode zur Niederschlagsmessung entwickelt. Die dafür eingesetzten Sensoren sollen ohne bewegliche Komponenten besonders langlebig und wartungsarm sein.

Im abgeschlossenen Forschungsprojekt "lokalRAIN" haben die Partner den Ansatz im Labor und unter realen Wetterbedingungen erprobt und zu einem funktionsfähigen Demonstrator weiterentwickelt. Körperschallsensoren erfassen die durch Regentropfen ausgelösten Schwingungen der Photovoltaikmodule. Statt umfangreicher Rohdaten müssen so nur kompakte Ergebnisdaten übertragen werden. Ein Machine-Learning-Modell bestimmt daraus die Niederschlagsintensität. Messgeräte zur Niederschlagserfassung, etwa an Wetterstationen, stehen aufgrund von Wartungsaufwand und Kosten häufig nur an ausgewählten Standorten zur Verfügung. Zusätzliche, räumlich verteilte und vernetzte Messpunkte können helfen, die lokale Niederschlagsverteilung genauer abzubilden. Ein wichtiges Anwendungsszenario könnte beispielsweise die Einbindung lokaler Niederschlagsdaten in Urban Digital Twins – digitale Zwillinge von Städten – sein. Dort lassen sich Niederschlagsinformationen räumlich darstellen und mit weiteren Daten verknüpfen. In der Landwirtschaft können die lokalen Niederschlagsinformationen hingegen für eine bedarfsgerechtere Bewässerung eingesetzt werden.

Das Forschungsprojekt "lokalRAIN – Lokale Regenmessung mit Akustischer Sensorik in IoT-Netzwerken" lief von Oktober 2024 bis Juni 2026.