Intelligente Zustandserkennung und Prognose in Wasser- und Abwassernetzwerken mittels verteilter Schwarmsensorik (WaterGridSense 4.0)

Projektlaufzeit: 01.10.2018 - 30.09.2021

Grafik WaterGridSense

Schwarmsensoren sollen Systemzustände im Regen- und Mischwassernetz erkennen und den Betrieb verbessern helfen

Ingenieurgesellschaft Prof. Dr. Sieker mbH

Weltweit liegen hunderttausende Kilometer an Wasser- und Abwasserkanälen im Untergrund, Tendenz steigend. Allerdings haben deutsche und auch internationale Kanalnetzbetreiber keine oder nur wenig Kenntnis darüber, was täglich im Normalbetrieb oder bei starken Regenfällen im Kanalnetz passiert. Die vorhandenen Messeinrichtungen für eine Online-Überwachung und Zustandserkennung sind für einen flächendeckenden Einsatz zu groß und zu teuer. Weiterhin steht im Kanalnetz keine ausreichende Energie- und Kommunikationsinfrastruktur zur Verfügung; diese kann nur zu erhöhten Kosten installiert werden. Um mehr Informationen über den Zustand der Netze zu erhalten, entwickelt das Verbundprojekt WaterGridSense 4.0 eine Mikrosensorplattform. Sie soll den Betreibern bei der Bewertung, Überwachung und Betriebsplanung helfen.

Durch verteilte Sensoren und skalierbare Datenverarbeitung wird eine kontinuierliche Zustandsüberwachung des Abwassernetzes inkl. seiner Oberflächenwasserzuläufe ermöglicht. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer kleinen, weitgehend energieautarken, drahtlos kommunizierenden und einfach konfigurierbaren Sensorplattform für den Einsatz in Regen-- und Abwassersystemen. Diese Plattform mit einer Grundfläche von etwa 3cm x 5cm (“Streichholzschachtel”) soll je nach Einsatzszenario energieautark und mit verschiedenen Funkstandards betrieben werden können, und sowohl in stationären als auch schwimmenden Umgebungen einsetzbar sein.

Es sind dabei drei Einsatzszenarien vorgesehen:

●    der oberflächennahe Systemeinsatz in Regenwasserabläufen mit stationären aber manipulations- und wartungsrobusten Sensoren,

●    der stationäre, energieversorgte Dauereinsatz im Kanalsystem an ausgewählten Stellen wie Pumpwerken und

●    der mobile, sich energetisch selbstversorgende Sensor, der im Kanalsystem für temporäre Messkampagnen treiben soll.

Zur Auswertung und Visualisierung der Daten aus der Sensorplattform wird ergänzend eine internetbasierte Betriebs- und Wartungsplattform mit Auswertung von historischen und aktuellen Daten sowie einer Wartungsprognose für das Kanalnetz entwickelt und getestet. Ziel ist es hierbei, die Datenströme durch den Einsatz von Methoden des maschinellen Lernens zu analysieren und dem Anwender zur Verfügung zu stellen, um sowohl die Kenntnisse und das Verständnis über das System zu erweitern, welches bislang nur punktuell erfasst werden kann, als auch Wartung und Betrieb zu optimieren.

Projektträger

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