图片:一个多功能的，灵活的传感器片可以很容易地固定在广泛的表面，同时监测降雨量和风速。该传感器测量雨滴以不同风速撞击其表面时产生的电阻，并提供传感器数据，这些数据通过水库计算进行分析。
资料来源:okuniharu Takei, OMU
你曾经被困在一场突如其来的倾盆大雨中吗?天气预报系统总是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，如天气雷达，阻碍了及时更新当地天气情况供个人使用。大阪城市大学和东京大学的一个研究团队解决了这一知识和实用性上的差距，开发了一种可附加的轻型传感器片，具有柔性电阻式传感器和油藏计算分析功能。这个单一的设备可以同时实时测量雨滴量和风速，当安装在雨伞、汽车或房屋上时，可以报告天气信息。大阪城市大学的首席研究教授武井邦治指出:“这些发现为天气预报开辟了一种很有前途的经济方法，有助于备灾和提高社区安全。”
为了确定降雨量，传感器测量雨滴撞击其表面时产生的电阻。它由聚二甲基硅氧烷(pDMS)的超疏水硅片保护，该硅片注入了石墨烯，并用激光进一步处理。超疏水硅胶防水滴，确保传感器的耐用性和稳定性。激光纹理允许恒定的控制和测量水滴的行为，无论是他们停留，滑动，反弹，或分裂的传感器表面。该传感器可以很容易地固定在广泛的表面上，并且在平面或弯曲时仍然有效。将传感器安装在不同的角度，测试降雨量估计值的变化没有显著差异，这表明传感器可以安装在雨伞等手持物品上。如果得到广泛采用，就有可能获得大量数据，从而能够编制实时的当地天气图。
风速对水滴的行为有显著的影响，这表明需要在测量雨滴体积的同时测量风速。通常情况下，测量多个天气数据需要多个传感器，这增加了功耗。研究人员超越了这种传统做法，使用了一种称为油藏计算(RC)的机器学习算法来分析输出数据。雨和风条件的变化导致阻力的变化，由传感器检测，然后记录为时间序列数据。这些数据被用来训练机器，机器预测模式，报告降雨量和风速作为输出信息。
尽管要进一步提高它的准确性还有更多的工作要做，但该传感器有望成为下一代天气传感器的支柱。这项研究是联合国可持续发展目标关于弹性基础设施、可持续城市和气候行动的进展。“我们相信，这款设备有助于实现安全、舒适、无灾难的终极物联网社会，”武井教授总结道，“我们希望积极参与产官学合作，促进这类实际应用。”
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A Multi-Tasking Flexible Sensor via Reservoir Computing