Projekt

Motivation

Extremwetterereignisse nehmen im Zuge des Klimawandels zu. Städtische Kanalnetze sind oftmals nicht für derart große Wassermengen, wie sie bei lokalen Starkregenereignissen anfallen, gewappnet. Infolge kann es nicht nur vermehrt zu umweltschädlichen Mischwasserentlastungen vor der Kläranlage kommen, auch Sach- und Personenschäden können durch Rückstau und Überflutungen verursacht werden.

Diesen Herausforderungen begegnet das Projekt RIWWER, das folgende übergeordnete Zielstellungen verfolgt:

Eine geringere Umweltbelastung im Regelbetrieb und bei Starkregen.

Verminderte Auswirkungen von Extremwetterereignissen mit Starkregen, die zu Hochwasserkatastrophen führen können.

Im Projekt RIWWER sollen Wasserwege digitalisiert werden, indem Sensorik und Aktorik mit weiteren technischen Komponenten vernetzt und in eine übergreifende KI-basierte Monitoring- und Steuerungslösung integriert wird. So wird für Städte und Kommunen nicht nur mehr Transparenz in ihren Entwässerungsnetzen geschaffen, auch wird wertvolle Unterstützung beim Umgang und der Verteilung von Wassermengen – vor allem im Notfall – geboten.

RIWWER soll als »Best Practice«-Beispiel zeigen, wie durch Smart City Anwendungen aktiver Umweltschutz betrieben werden kann.

Wissenschaftliche und technologische Ziele

• Transparenz schaffen durch eine optimierte Überwachung von Kanalsystemen.
• Umweltschädliche Mischwassereinleitungen reduzieren. So wollen wir zur Erreichung der Ziele der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie beitragen.
• Das Risiko von Überflutungen durch Rückstau in Kanalsystemen minimieren.
• Mehr Sicherheit durch Handlungsfähigkeit im Notfall schaffen.
• Die Bewirtschaftung von Kanalsystemen durch eine selbstlernende, effektive Steuerung optimieren.
• Skalierbarkeit sicherstellen, z.B. indem Offene Standards und Open Source-Lösungen generiert werden.

Wirtschaftliche Ziele 

• Unternehmen durch fortschrittliche Technologien wettbewerbsfähiger machen.
• Arbeitsplätze sichern, schaffen, und zur Standortsicherung beitragen.
• Geschäftsmodelle entwickeln, um die Projektergebnisse ökonomisch tragfähig zu transferieren.

Drei Funktionsebenen der RIWWER-Technologie

Die Edge-KI-Technologie des Projektes RIWWER gliedert sich in drei hierarchische Funktionsebenen.

• Cloud
  • Beinhaltet das Kontrollzentrum
  • Nimmt Daten aus Edge entgegen und sendet Befehle
  • Abbildung der großskaligen Systemprozesse
  • Trainingsgrundlage für die Edge
• Edge
  • Lokale Teilsysteme, in Form von wasserwirtschaftlichen Zentral- und Sonderbauwerken
  • Drahtlose Anbindung an das Kontrollzentrum (Cloud)
• Feld
  • Sensoren zur Erfassung des Wasserstands und der Wasserqualität in Kanalnetzen und Überlaufbecken sowie Niederschlag
  • Erkennen von Anomalien, mögliches Auslösen von Alarmen
  • drahtlose Anbindung an das Teilsystem (Edge)

Im Regelbetrieb werden Daten über die Teilsysteme vom Sensor an die Cloud übertragen, auf Plausibilität geprüft, in komplexere Messwerte übersetzt, und ggfs. auf einem Dashboard visualisiert. So können während des Betriebs mögliche Fehler frühzeitig detektiert werden.

Im Notbetrieb bei Starkregenereignissen gibt es zwei Szenarien. Im Falle, dass die Kommunikation zwischen den Funktionsebenen aufrechterhalten werden kann, verbleibt die Kontrolle im Kontrollzentrum. Wird die Kommunikation unterbrochen, findet die Entscheidungsfindung auf Basis eines erlernten Risikomodells dezentral auf lokaler Ebene statt.