14.12.2018

Intelligenz im Untergrund: mit Schwarmsensoren den Netzzustand erfassen

Im Rahmen des Projekts WaterGridSense 4.0 wird eine Mikrosensorplattform für die Zustandserkennung in Wasser- und Abwassernetzen entwickelt. Ziel dieses Verbundprojekts ist es, kleine, weitgehend energieautarke und drahtlos kommunizierende Sensoren für den Einsatz in Regen- und Abwassersystemen zu entwickeln. Die Sensoren können in Schwärmen zusammenarbeiten und werden auf einer für diesen Zweck neu entworfenen, etwa streichholzschachtelgroßen Plattform angeordnet. Geplant sind drei Anwendungsfälle der Plattform: Zum einen soll sie oberflächennah in Regenwasserabläufen eingesetzt werden. Bestückt wird sie dort mit fest eingebauten, manipulations- und wartungsrobusten Sensoren. Diese melden den Status des Ablaufs und werten den Reinigungsbedarf aus. Zweitens testen die Forschenden die Sensorplattform im stationären Dauereinsatz im Kanalsystem an ausgewählten Stellen wie Schächten oder Regenüberläufen. Die Plattform bestimmt dort Volumenströme, Wasserqualität, Fremdwasser oder Fehleinleitungen. Und schließlich soll die Plattform aus mobilen, sich energetisch selbstversorgten Sensoren im Kanalsystem für temporäre Messkampagnen treiben. Sie liefert Online-Sensordaten von Orten oder Rohrstrecken im Kanal, an denen normalerweise nicht gemessen werden kann. Die Sensorplattform soll diese Szenarien in definierten Zeitbereichen skalierbar und kostenoptimiert abbilden und per Funk in das Internet übertragen. Mithilfe spezieller Verarbeitungssysteme werden die Sensordaten zusammengeführt und analysiert. Eine auf dieser Datenplattform aufgebaute Betriebs- und Wartungsplattform wird Statusmeldungen und den aktuellen Zustand des Abwassersystems auswerten und präsentieren. Dabei sollen durch moderne Methoden des maschinellen Lernens auch Vorschläge zur vorausschauenden Wartung ausgegeben werden. Als Ergebnis des Forschungsvorhabens wird eine neue robuste Mikrosensorplattform für die Zustandserkennung in Kombination mit einer Betriebs- und Wartungsoptimierungsplattform zur Verfügung stehen. Diese kann von Kanalnetzbetreibern zur Bewertung, Überwachung und Betriebsplanung verwendet werden. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das Verbundprojekt mit rund 1,7, Millionen Euro mit einer Laufzeit von drei Jahren im Rahmen der Fördermaßnahme „Industrie 4.0 - Kollaborationen in dynamischen Wertschöpfungsnetzwerken” (InKoWe). Verbundpartner sind die Ingenieurgesellschaft Prof. Dr. Sieker mbH (IPS), die Hochschule für angewandte Wissenschaften Hamburg, Technische Informatik (HAW), Walter Tecyard (WTY),die TU Berlin, Fachgebiet für Komplexe und Verteilte IT-Systeme (TUB). Assoziierte Partner sind Hamburg Wasser, die Berliner Wasserbetriebe, Funke Kunststoffe und ACO.