Goedkope regenmeter luistert naar druppels

Land, Lucht en Water

TU Delft krijgt honderd disdro's

woensdag 2 november 2011Een relatief goedkope akoestische regendetector registreert bijna net zo nauwkeurig neerslag als de zeer dure sensoren van instellingen als het KNMI, stelt promovendus ir. Rolf Hut van de TU Delft. Het systeem herkent individuele regendruppels en bepaalt voor elke spat het volume.

Disdro-meters heten de geavanceerde regensensoren in jargon: distribution of drops. De sensoren meten niet alleen hoeveel water er valt, maar registreren ook het volume en de verdeling van de druppels. Ze kunnen zo onderscheid maken tussen fijne motregen of een bui met relatief weinig, maar dikke druppels.

Er zijn twee types op de markt. Optische disdro-meters gebruiken een vlakke laserbundel en een ontvanger ter detectie van passerende druppels. Uit de verstoring van de bundel is op te maken hoeveel druppels van welke grootte er vallen. De meeste systemen detecteren de druppels echter met een akoestische sensor. Op basis van de trillingen die druppels vallend op een vlak plaatje produceren, kan de sensor zowel het aantal druppels als het individuele volume bepalen.

De akoestische variant wordt het meeste toegepast. ‘Het zijn heel nauwkeurige apparaten’, vertelt ir. Rolf Hut, promovendus Water Resource Management aan de TU Delft. ‘Maar de akoestische systemen zijn ook erg duur. De apparaten die het KNMI gebruikt, kosten gauw 20 000 euro.’ Door de hoge kosten staan er in Nederland maar 35 disdro-meters. ‘Eigenlijk is het veel interessanter met een iets lagere nauwkeurigheid op heel veel locaties te meten’, meent Hut. ‘De ruimtelijke variaties zijn namelijk erg groot, zodat een beperkt aantal metingen relatief weinig zegt.’

Met het oog op een fijnmazig sensornetwerk heeft Hut samen met ir. Stijn de Jong een disdro-meter ontwikkeld, die voor ongeveer 50 tot 100 euro te leveren is. Het apparaat bestaat uit een pvc-behuizing met een licht aflopend dakje. Onder dit bovenste vlak bevindt zich een piëzo-elektrisch element, dat de trillingen omzet in een elektrisch signaal.

Hut: ‘Elektronica filtert de signalen en zet ze om in bruikbare data. De regeling is zodanig dat het systeem het begin en einde van een druppel herkent. Tevens wordt het volume direct bepaald, waarbij de sensor onderscheid maakt tussen 120 druppelgrootten. Elke spat levert één byte aan informatie op, die draadloos wordt verzonden.’

De goedkope disdro-meter doet in nauwkeurigheid nauwelijks onder voor de exemplaren van 20 000 euro, meent Hut. ‘Over een etmaal bedraagt de nauwkeurigheid ongeveer 0,1 mm. Dat is vergelijkbaar met de meters van het KNMI.’ Nog voor het eind van het jaar moeten er op de campus van de TU Delft honderd meters staan. ‘Ze zullen echt een netwerk vormen, doordat ze de data via elkaar naar een centraal punt zenden. Hierdoor is er weinig infrastructuur nodig.’

Een cruciale hindernis is nog het kalibratieproces, waarin een verband wordt gelegd tussen de verschillende druppelgrootten en het akoestische signaal. Het huidige proces neemt een halve dag in beslag, waardoor de meters niet voor 20 euro te leveren zijn. Met een alternatieve methode verwacht Hut de kalibratie in enkele seconden uit te voeren. Hoe dat precies in zijn werk gaat wil hij nog niet zeggen, vanwege een eventuele patentaanvraag.

De pilot moet in de eerste plaats aantonen dat de goedkope meters daadwerkelijk functioneren. Hut hoopt de sensoren vervolgens op de markt te brengen. ‘Een fijnmazig netwerk van disdro-meters kan heel interessant zijn voor het beheer van riolen en afwateringssystemen’, zegt de promovendus. ‘Deze systemen zijn doorgaans overgedimensioneerd. Met nauwkeurige gegevens over de hoeveelheid neerslag en de spreiding ervan kan optimalisatie van het watermanagement plaatsvinden.’