Der Elsebach in Schwerte
Hochwasserschutz in Echtzeit – so hilft das Internet der Dinge mit
Forschungsprojekt datenFLUT simuliert Starkregenereignisse / Sensoren liefern stets aktuelle Daten
Das Internet der Dinge (IoT) ist für Stadtwerke und kommunale Unternehmen ein wichtiger Baustein der Digitalisierung und zur Umsetzung nachhaltiger Smart City-Projekte. Auch im Bereich der Wasserwirtschaft können viele intelligente Lösungen umgesetzt werden, beispielsweise im Hochwasserschutz.
Egal, ob Hochwasser in einer Unterführung, ein kurz vor dem Überlauf stehendes Regenrückhaltebecken oder das Eindringen von Hochwasser in Geschäfts- und Wohnhäuser – die Herausforderungen infolge des Klimawandels steigen auch für die Wasserwirtschaft.
Um die Aufgaben zu lösen benötigen Städte und Kommunen eine Bereitstellung von Daten in Echtzeit über eine IoT-basierte Plattform. „Mit der LoRaWAN-gestützten Überwachung von Pegelständen lassen sich diese – und viele andere Szenarien – mit einer geplanten Ausbringung von Sensoren an neuralgischen Orten automatisch erfassen und mit ergänzenden Daten wie zum Beispiel der erwarteten Niederschlagsmenge abgleichen. Die Informationen können bei Bedarf an die entsprechenden Stellen weitergeleitet werden“, berichtet René Claussen, Leiter des Geschäftsbereichs IoT und digitale Lösungen bei der ZENNER International GmbH & Co. KG.
Stadtwerke, Feuerwehr oder technisches Hilfswerk können durch die aktuellen Informationen im Bedarfsfall sofort eingreifen und aktiv Gegenmaßnahmen einleiten – bestenfalls noch bevor größere Schäden entstehen oder Menschen in Gefahr geraten.
Auch die Messung von Grundwasser-Pegelständen lässt sich durch die LoRaWAN-Infrastruktur künftig einfacher handhaben. „Gerade Sensoren an unzugänglichen Orten können aufgrund der Möglichkeiten von LoRaWAN zuverlässig ausgelesen werden. Zudem können Stadtwerke, Städte und Gemeinden die Öffentlichkeit in Verbindung mit weiteren Applikationen über diverse Kommunikationskanäle über die aktuelle Situation informieren. Dies kann beispielsweise über eine Bürger-App oder über urbane Datenplattformen realisiert werden“, führt Claussen aus.
Der Bierbach in Schwerte: Einflussstellen sind im Falle eines Hochwassers neuralgische Punkte, die überwacht werden.
Beispiel Stadtwerke Schwerte
Um die zahlreichen Mehrwerte der Digitalisierung für sich zu nutzen, haben die Stadtwerke Schwerte mit Unterstützung von ZENNER im Rahmen des Starkregen- und Hochwasserschutzes ein Projekt zur Echtzeit-Überwachung von Pegelständen von stehenden Gewässern, Fließgewässern sowie an problematischen Punkten gestartet. Eine wichtige Rolle spielen dabei die smarten IoT-Sensoren.
Ziel des Projektes im Anwendungsfeld Starkregen- und Hochwasserschutz ist es, die Pegelstände für Hochwasser- und Regenrückhaltebecken zu erfassen, neuralgische Punkte von Fließgewässern zu überwachen, Niederschlagsmessungen zu erheben sowie die Zustände von Schrankenanlagen zur Sperrung von potenziellen Überflutungsbereichen zu identifizieren.
So sollen auch die Vor-Ort-Kontrollen seltener notwendig werden. In einem ersten Schritt wurden repräsentative Standorte, unter anderen der Stausee Gehrenbach und das Fließgewässer Mühlenstrang, bereits frühzeitig mit entsprechenden Sensoren ausgestattet.
In einem zweiten Schritt werden weitere Sensoren im gesamten Stadtgebiet ausgerollt. So lassen sich „die Daten der Geräte und Sensoren über weite Strecken schnell, sicher und mit minimalem Energieverbrauch übertragen“, so IoT-Experte Claussen. Die verbauten Sensoren senden die Zustandsdaten mittels LoRaWAN über das Internet der Dinge an die installierten Gateways.
Mit Blick auf die Datensicherheit erklärt der Leiter IoT und digitale Lösungen: „Alle Daten werden vor der Übermittlung verschlüsselt.“ Die übertragenen Daten sollen zudem auf einem Dashboard visualisiert und auf diese Weise potenziellen Anwendern wie Feuerwehren oder Baubetriebshöfen zugänglich gemacht werden.
Fließgewässer: Der Pegelstand des „Mühlenstrang“ in Schwerte wird mit einem Pegelsensor erfasst.
Verwaltung und Visualisierung in ELEMENT IoT
Die Verwaltung der Geräte und Datenströme erfolgt in ELEMENT IoT, der Plattform der ZENNER IoT Solutions GmbH. Hier stehen den Nutzern über die integrierte Anwendung Idaflex verschiedene Monitoring-Funktionen zur Verfügung. „Die einfache Bedienbarkeit und die anschauliche Darstellung versprechen eine hohe Akzeptanz“, so Claussen. „Zudem können ungewöhnliche Betriebszustände über spezielle Alarm-Dashboards angezeigt werden.
Über entsprechende Schnittstellen ist es außerdem möglich, die Daten unkompliziert an die bestehende IT-Landschaft und damit zum Beispiel an Geoinformationssysteme anzubinden.“
Stehendes Gewässer: Der Pegelstand des Gehrenbach-Stausees in Schwerte wird mit einer Pegelsonde erfasst.
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