Wie die Scheibenwischer vernetzter Fahrzeuge Überschwemmungen verhindern könnten

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Analyse einer Einzelfahrzeugfahrt, die am 11. August 2014 von 21:46 bis 2:26 Uhr stattfand. Die oberen beiden Tafeln zeigen Videoaufnahmen während des regnerischen (links) und trockenen (rechts) Abschnitts der Fahrt. Das untere linke Feld zeigt eine Karte der Fahrt des Fahrzeugs, wobei die Wischerintensität farblich gekennzeichnet ist. Ein Radar-Overlay zeigt die durchschnittliche Niederschlagsintensität über den Zeitraum von 40 Minuten. Blaue Kreise stellen die Messgeräte dar, die dem Fahrweg am nächsten sind. Die beiden unteren rechten Felder zeigen die Niederschlagsintensität, wie sie durch Radar- und Messgerätmessungen geschätzt wurde (Mitte) und die durchschnittliche Wischerintensität von 1 Minute (unten). Kredit: Wissenschaftliche Berichte

Eines der ältesten Merkmale Ihres Autos wurde von Forschern der University of Michigan einer neuen High-Tech-Anwendung zugeführt.

Mit einer Testflotte in der Stadt Ann Arbor verfolgten Ingenieure den Einsatz von Scheibenwischern und glichen dies mit Video von Bordkameras ab, um den Niederschlag zu dokumentieren. Sie fanden heraus, dass die Verfolgung der Scheibenwischeraktivität schnellere und genauere Niederschlagsdaten liefern kann als Radar- und Regenmessersysteme, die wir derzeit haben.

Eine Gemeinschaft, die mit diesen Echtzeitdaten ausgestattet ist, könnte schneller handeln, um Sturzfluten oder Abwasserüberläufe zu verhindern, die eine zunehmende Bedrohung für Eigentum, Infrastruktur und Umwelt darstellen.

In Verbindung mit „intelligenten“ Regenwassersystemen – einer mit autonomen Sensoren und Ventilen ausgestatteten Infrastruktur – könnten Kommunen möglicherweise Daten von vernetzten Fahrzeugen aufnehmen, um Überschwemmungen vorherzusagen und zu verhindern.

„Diese Fahrzeuge bieten uns eine Möglichkeit, Niederschlagsinformationen mit noch nie dagewesenen Auflösungen zu erhalten“, sagte Branko Kerkez, UM-Assistenzprofessor für Bau- und Umweltingenieurwesen. “Es ist genauer als Radar und ermöglicht es uns, Lücken zu schließen, die von bestehenden Regenmesser-Netzwerken hinterlassen wurden.”

Unsere besten Warnungen vor Überschwemmungen stammen aus der Kombination von Radarverfolgung von Satelliten und Regenmessern, die über einen weiten geografischen Bereich verteilt sind. Beide haben eine schlechte räumliche Auflösung, was bedeutet, dass sie nicht in der Lage sind, das Geschehen auf Straßenebene zu erfassen.

„Radar hat eine räumliche Auflösung von einer Viertelmeile und eine zeitliche Auflösung von 15 Minuten“, sagt Ram Vasudevan, Assistenzprofessor für Maschinenbau an der UM. “Im Gegensatz dazu haben Scheibenwischer eine räumliche Auflösung von wenigen Metern und eine zeitliche Auflösung von wenigen Sekunden, was bei der Vorhersage von Sturzfluten einen großen Unterschied machen kann.”

Anfang dieses Jahres berichtete die Europäische Akademie der Wissenschaften, dass die Zahl der Überschwemmungen und extremen Regenfälle in diesem Jahrzehnt um mehr als 50 Prozent zugenommen hat und viermal häufiger vorkommt als 1980.

„Aufgrund der spärlichen Daten von Radar und Regenmessern haben wir nicht genügend Informationen darüber, wo oder wann Regen auftritt, um die Folgen von Überschwemmungen zu verringern“, sagte Vasudevan. “Wenn Sie genaue Vorhersagen haben, wo Überschwemmungen auftreten, können Sie Wassernetze effizient und effektiv steuern, um zu verhindern, dass alle Arten von gefährlichen Chemikalien durch Abfluss in unsere Wasserversorgung gelangen.”

Die Schaffung eines flächendeckenden Sensorsystems in einer ganzen Stadt für Straßendaten zu Regenereignissen wäre kostspielig. Durch den Einsatz vernetzter Fahrzeuge erschließt UM eine bereits vorhandene Ressource, die in Zukunft noch größer werden wird.

Die Forscher sammelten Daten von 70 Autos, die mit Sensoren ausgestattet waren, die in Scheibenwischer und Armaturenbrettkameras eingebettet waren. Die Fahrzeuge waren Teil eines Programms des UM Transportation Research Institute im Jahr 2014.

Dieses Programm namens Safety Pilot war damals mit rund 3.000 Teilnehmern das weltweit größte Testprogramm für vernetzte Fahrzeuge. Es geht weiter und ist jetzt die Ann Arbor Connected Vehicle Test Environment.

Kerkez und Vasudevan sagten, dass ihre Forschung einen ersten Schritt zur Schaffung eines intelligenten Infrastruktursystems darstellt, das von Daten gespeist wird und darauf reagiert, wenn sie von Fahrzeugen auf der Straße gesammelt werden. Aber es bedarf noch weiterer Arbeit, um das Konzept zu verwirklichen.

„Eines Tages, wenn alles verbunden ist, werden wir die Vorteile dieser Datenerfassung im Systemmaßstab sehen“, sagte Kerkez. “Im Moment haben wir Verbindungen zwischen Autos und Wasser hergestellt, aber es wird sicherlich mehr Beispiele für den Datenaustausch zwischen miteinander verbundenen Infrastruktursystemen geben.”

Die Forschung erscheint in Wissenschaftliche Berichte: “Scheibenwischer an vernetzten Fahrzeugen erstellen hochgenaue Niederschlagskarten.”


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