Hochwasserschutz aus der Cloud: wie Landkreise und Kommunen sich mit künstlicher Intelligenz besser vor Katastrophen schützen können
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Reinach BL, Schweiz (ots)
Durch die Ahrtal-Katastrophe am 14./15. Juli 2021 sind sie wieder in den Fokus gerückt: Unwetterfrühwarnsysteme. In Momenten, in denen jede Minute zählt, sind sie entscheidend, um rechtzeitig Schutzmaßnahmen ergreifen zu können. Welche Vorteile die Digitalisierung beim Schutz der Menschen gegen Hochwasser bietet und wie wichtig es ist, auch kleinere Gewässer und Faktoren wie die Bodenfeuchte zu monitoren, zeigt ein Modellprojekt im Schwarzwald.
Wenn Wasser nicht mehr abfließen kann, ist der Mensch in Gefahr. Insbesondere in gebirgigen Regionen, aber auch in Landschaften, die von Tälern oder Schluchten geprägt sind, stellen andauernde heftige Regenfälle ein großes Risiko für die Bevölkerung dar. 2021 schossen die Pegel von Bächen und Flüssen in vielen Gebieten in Deutschland unerwartet schnell nach oben und zahlreiche Gemeinden wurden überschwemmt.
Die Herausforderung für Landkreise und Kommunen ist groß und der Einsatz verlässlicher moderner Technik ein Muss. Einen Lichtblick könnte das neue Frühwarnsystem Floodlight - Netilion Flood Monitoring bieten, das mit Hilfe von Sensormessungen und künstlicher Intelligenz (KI) Prognosen erstellt und so frühzeitige Schutzmaßnahmen ermöglicht.
Modellprojekt im Schwarzwald sammelt Erfahrungen mit der neuen Technik
Die Gemeinde Lenzkirch im Schwarzwald testet das Frühwarnsystem bereits seit Januar 2021. Zwei Flüsse schlängeln sich mitten durch den Ort, der sich in einer Kessellage befindet. Zuletzt kam es dort 2018 zu einer Überschwemmung. Sie riss damals eine Brücke mit und richtete Schäden in Höhe von mehreren hunderttausend Euro an. Jetzt sind rund um den Ort mehr als ein Dutzend Sensoren installiert, sie füttern die KI von Floodlight mit Daten. "Das System kann ein Hochwasser natürlich nicht vermeiden", sagt der Bürgermeister der Gemeinde Lenzkirch, Andreas Graf. "Aber wir gewinnen durch die frühe Warnung wertvolle Zeit, um die nötigen Maßnahmen einzuleiten. Bei einer Überschwemmung zählt schließlich jede Minute."
Datenbasierte Entscheidungshilfe für alle, die in öffentlichen Ämtern mit dem Thema Hochwasser zu tun haben
Entwickelt wurde das innovative Frühwarnsystem gemeinsam von Endress+Hauser und Okeanos Smart Data Solutions, einem Start-up mit Wurzeln an der Ruhr-Universität Bochum. Die Mess- und Wassertechnikexperten haben sich zum Ziel gesetzt, Hochwasserschutz neu zu definieren und zu einem selbstständig lernenden System zu entwickeln.
"Wir möchten mit unserer Lösung dafür sorgen, dass die Anwender das Überschwemmungsrisiko für ihr Gebiet genau einschätzen und zielgerichtet die nötigen Schutzmaßnahmen einleiten können", sagt Florian Falger, der zuständige Marketingmanager bei Endress+Hauser. Ob Bürgermeisterinnen und Bürgermeister, Feuerwehrleute, das THW oder Mitarbeitende von Bauhöfen oder Ingenieurbüros: Mit Floodlight können sie sich alle online per Smartphone oder Computer in Echtzeit darüber informieren, wie sich Gewässer in ihrem Gebiet entwickeln. "Das gelingt uns mit Hilfe von Pegelmessgeräten, Starkregensensoren, Regenmengenmessern und Bodenfeuchtesensoren", erklärt Falger. Zum Beispiel erkenne die Sensorik, ob die Böden im Umkreis der Bäche noch Regenwasser aufnehmen können oder bereits zu stark gesättigt sind. "Gewässer zweiten und dritten Grades werden von den bestehenden Systemen in Deutschland bislang quasi nicht überwacht", so Falger. Sie im Blick zu behalten, sei jedoch essenziell, um böse Überraschungen zu vermeiden.
Cloudbasierte Messtechnik, die mit jedem Tag mehr über das Gebiet lernt
Die verschiedenen Sensoren von Floodlight senden ihre Messwerte in die zertifizierte Cloud-Plattform Netilion von Endress+Hauser. Dort verrechnet die KI sie und setzt sie in Zusammenhang. "Auf Basis der Werte und weiterer Daten wie der Wetterprognose kann unsere KI vorhersagen, ob ein Hochwasser droht und an welchen Stellen die Ursachen dafür liegen", sagt Henning Oppel, der gemeinsam mit Benjamin Mewes Okeanos gegründet hat. Wenn kritische Werte erreicht werden, informiert das System alle Nutzerinnen und Nutzer automatisch über jedes internetfähige Gerät und auch offline via SMS oder Anruf.
"Der große Vorteil einer künstlichen Intelligenz liegt darin, dass sie sich selbstständig optimiert. Unser Algorithmus lernt mit der Zeit dazu und versteht ein Gebiet somit immer genauer. Die Digitalisierung ermöglicht also nicht nur schnellere Entscheidungen, sondern auch langfristige Verbesserungen der Hochwasserschutzkonzepte", sagt Mewes.
Floodlight ist bei Bedarf innerhalb von einem Tag installiert und einsatzbereit. Fast alle Sensoren sind batteriebetrieben und bedürfen keiner Infrastruktur. Aufwendige Baumaßnahmen und Genehmigungen sind für die Installation nicht nötig. Bestehende Systeme wie die Landespegelmessstellen werden in die Analyse integriert. Kommunen können auf Antrag Zuschüsse vom Land erhalten, um ihren Hochwasserschutz zu optimieren.
Die Endress+Hauser Gruppe
Endress+Hauser ist ein weltweit tätiger Anbieter von Mess- und Automatisierungstechnik für Prozess und Labor. Das Familienunternehmen mit Sitz in Reinach/Schweiz erzielte 2021 mit 15.000 Beschäftigten rund 2,9 Milliarden Euro Umsatz. Kunden in vielen Branchen nutzen Geräte, Lösungen und Dienstleistungen von Endress+Hauser, um ihre Prozesse und damit ihre Produkte zu verbessern, wirtschaftlicher zu arbeiten und zugleich Mensch und Umwelt zu schützen. 8.600 Patente zeugen von der Innovationskraft der Firmengruppe.
Mehr Informationen unter www.endress.com/medienzentrum oder www.endress.com
Die Okeanos Smart Data Solutions GmbH
Okeanos ist eine junge Ausgründung aus der Ruhr-Universität Bochum und ein führender Technologieentwickler für die Digitalisierung in der Wasserwirtschaft und der Hydrologie. Die Hydrologen Henning Oppel und Benjamin Mewes haben das Start-up gemeinsam gegründet und sind auf die Entwicklung von Algorithmen spezialisiert, die in der Hydrologie und Wasserwirtschaft angewendet werden. Sie entwickeln Lösungen für die wasserbezogenen Probleme unserer Zeit, um unsere Gesellschaft klimaresilienter zu gestalten.
Mehr Informationen unter www.okeanos.ai
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Martin Raab
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