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Sensor- und risikobasiertes Frühwarnsystem für Seedeiche

Deiche sind die wichtigsten Küstenschutzanlagen Deutschlands und ein Versagen dieser Bauwerke hat meist schwerwiegende Folgen. Allein in den deutschen Küstengebieten schützen Seedeiche mit einer Gesamtlänge von 1.200 km mehr als 2.4 Millionen Menschen. Ein frühzeitiges Erkennen von Gefahren und das rechtzeitige Verhindern eines möglichen Deichversagens sind demzufolge elementar für einen zuverlässigen Küstenschutz.

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines sensor- und risikobasierten Frühwarnsystems, welches mehrere Belastungsgrößen (z.B. Wasserstand, Wind und Wellen) sowie die Widerstandsfähigkeit des Bauwerks berücksichtigt. Am Beispiel von Seedeichen soll der Aufbau eines Geoportals erfolgen, welches dem Endnutzer zuverlässige Echtzeitdaten zum Zustand des Bauwerks und zu allen äußeren Belastungen zur Verfügung stellt. Auf Grundlage dieser Daten kann unter Einbeziehung aller relevanter Prozesse rechtzeitig gewarnt und im Katastrophenfall ein effektives Katastrophenmanagement durchgeführt werden.

Das gia entwickelt zusammen mit der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) eine Sensor- und Geodateninfrastruktur (SSDI), die als Schnittstelle zwischen existierenden räumlich-temporalen Daten und Echtzeitmessungen durch Geosensornetze dient. Die Datenfusion aus unterschiedlichen Quellen ist entscheidend für ein ganzheitliches Monitoring von Deichen, da nur so die Validität der Modelle und Simulationen gewährleistet werden kann. Gleichzeitig werden die berechneten Modelle aus den anderen Teilprojekten z.B. des Deichsimulators oder des Überflutungssimulator durch Software-Schnittstellen in der SSDI integriert.

Die Implementierung dieser SSDI erfolgt nach dem Muster eines serviceorientierten Architekturmusters (SOA), sodass Web Services entwickelt werden können, die den Zugang zu den Daten und den Modellen bieten. Zur Wahrung der Interoperabilität werden internationale Geoinformationsstandards des Open Geospatial Consortiums (OGC) und der INSPIRE-Richtlinie der EU eingesetzt. Diese Standards umfassen Dienste zum Abrufen von Geodaten wie Web Map Services (WMS) und Web Feature Services (WFS) aber auch Prozessierungsdienste (Web Processing Service). Des Weiteren werden neue Mechanismen und Dienste erforscht, die Geodatenströme in Echtzeit erfassen, analysieren und prozessieren können. Nur so lassen sich gleichzeitig Sensordaten und Echtzeitsimulationen anbinden und integrieren. Eine besondere Bedeutung kommt dabei leichtgewichtigen Austauschprotokollen wie dem Internet of Things (IoT) Protokoll MQTT zu, da hiermit ein einfaches Messaging zwischen den unterschiedlichen Plattformen umgesetzt werden kann.

Als zentraler Zugang zu jedweder Information wird ein web-basiertes Deich-Geoportal aufgebaut, welches sowohl den direkten Zugriff auf die in Echtzeit erfassten Sensordaten als auch auf die ergänzenden Daten Dritter mittels stationärer und mobiler Endgeräte (z.B. Smartphone) erlaubt. Des Weiteren werden die Ergebnisse der wasserbaulichen Analyse- und Simulationswerkzeuge und auch Melde- bzw. Alarmierungsfunktionalitäten integriert.

Ansprechpartner

Dr.-Ing. Ralf Becker
Tel.: +49-241-80-95288
Fax: +49-241-80-92142