Wer im Frühling Wäsche in den Garten hängt, geht eine Wette ein: Stimmt der Wetterbericht? Löst sich die Regenwolke da hinten noch rechtzeitig auf? Das Forschungsprojekt “25square” macht aus diesem Glücksspiel eine planbare Sache.
Die Wettervorhersage ist eine enorm kritische Angelegenheit, Landwirte sind ebenso auf verlässliche Informationen angewiesen wie Stadtplaner. Das Problem: Wetterdaten sind lediglich Hochrechnungen aus drei Quellen: Satellitenbildern, Radardaten und Wetterschreibern. Sturmfronten können so gut vorhergesagt werden, bei lokal begrenzten Niederschlagsereignissen kommt die Technologie schnell an ihre Grenzen. Eine Auswertung aus New York habe gezeigt, dass es bereits auf Stadtteilebene große Unterschiede in der Verteilung der Starkregenintensität geben würde. “Diese Unterschiede lassen sich mit den vorhandenden Messnetzen kaum erfassen”, sagt Projektleiterin Tabea Röthemeyer, Ingenieurin der Auto-Intern GmbH. Deswegen taten sich das Bochumer Institut für Technologie (BO-I-T), Okeanos Consulting und die Auto-Intern GmbH zusammen, um mit “25square” ein kleinteiliges Sensorensystem zu etablieren – gefördert von der Stadt Bochum und dem Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur.
Bochum ist die Modellstadt für Regensensoren
“25square” ist ein engmaschiges Sensorennetzwerk, das in der Lage ist Daten zu sammeln und gebündelt zur Verfügung zu stellen. Herzstück ist ein Berechnungsmodell, das der Projektpartner Okeanos entwickelt hat, Augen und Ohren sind die Sensoren, die Tabea Röthemeyer mit ihrem Team gebaut hat. “Wichtig ist uns, dass unsere Regensensoren günstig zu produzieren sind, leicht zu installieren und robust genug für den Außeneinsatz sind”, sagt Tabea Röthemeyer. Der Sensor besteht daher nur ein drei Komponenten: Einem Messaufnehmer, einer Digitalisierungseinheit und dem Datenübertragungsmodul, das die Daten mit Zeitstempel in die Cloud sendet.
Die Software sammelt die Regendaten der Sensoren an einer zentralen Stelle und wertet diese aus. Durch das engmaschige Sensornetz kann die Software den präzisen Verlauf und die Intensität einer Regenwolke analysieren und vorhersagen. “Wir wollen einen Fahrplan für Wolken anbieten”, sagt Tabea Röthemeyer. In Kombination mit der Stadtkarte kann das Forschungsteam auch die Architektur der Stadt in die Berechnung einbeziehen. Das Team hofft auf Antworten auf Fragen wie “Beeinflussen versiegelte Flächen wie Parkplätze oder auch Gebäude die Intensität des Regens?” “Wo regnen Wolken eher ab?” und viele mehr.
Das Ziel: 580 Sensoren für Bochum
Der erste Sensor steht seit Mittwoch an der Sternwarte Bochum, im Idealfall folgen noch 579 weitere, sagt Tabea Röthemeyer: “Bochum ist 145km² groß und wir wollen einen Sensoren pro Viertel-Quadratkilometer aufstellen.” Teilweise suchen die Projektpartner noch Standorte, andere stehen dafür schon fest: So hat Thomas Heußen, Amts- und Institutsleiter Feuerwehr und Rettungsdienst Bochum, angeboten, die Dächer der Feuerwachen zu nutzen. Zwischen der Feuerwehr und der Auto-Intern GmbH bestehen seit dem Bochumer Hackathon “8IN48” ein enges Band.
Feuerwehren können die Daten nutzen…
Die Feuerwehr verspricht sich einen Nutzen aus den Daten, erläutert Stephan Bökelmann, COO der beteiligten AI-Gruppe. 25square kann die Rettungseinheiten mit dem präzisen Verlauf des Unwetter beliefern “So können die Leitstellen ihre Einheiten schon präventiv zum nächsten Einsatzort schicken”, sagt Bökelmann. Da 25square auch die Regenintensität misst – abnehmend, zunehmend, gleichbleibend – kann die Leitstelle Notrufe besser vorqualifizieren. “Es fehlen oft objektive Daten, um die Dringlichkeit bei Unwettern zu bewerten”, sagt Bökelmann. 25square könne diese liefern.
…aber auch alle anderen
Bochum will “Smart City” werden, dafür wurde nun das Smart City Innovation Unit gegründet. Und auch 25square ist Teil einer Smart City. Die Smart-City-Bewegung will die Stadt durch Innovationen effizienter, technologisch fortschrittlicher, grüner und sozial inklusiver gestalten. Dazu gehört auch das Sammeln und Weiterverarbeiten von Daten, die in einer Stadt erfasst werden können. “Deswegen stellen wir die relevanten Daten mittelfristig als Open Data kostenlos zur Verfügung”, sagt Tabea Röthemeyer.
25square-Standorte können noch viel mehr
Um das Wetter der Stadt noch besser zu analysieren, lassen sich die 25square-Standorte weiter ausbauen. “Warum sollen wir nur den Regen messen können”, fragt Tabea Röthemeyer. Sensoren können auch die Luftverschmutzung und die Lärmbelästigung messen, Lichtsensoren könnten die Bewegungen der Wolken aufnehmen und so noch präzisere Daten über Regenwolken liefern. “Im Idealfall können wir einen Flugplan für Wolken entwickeln”, gibt Tabea Röthemeyer einen Ausblick auf das, was noch kommt.
Über die 25square-Partner:
Auto-Intern
Die Bochumer Auto-Intern GmbH entwickelt und produziert bereits seit über 20 Jahren Diagnose-Elektronik. Unter der Leitung von Odin Holmes und Stephan Bökelmann hat sich das Unternehmen in den vergangenen sechs Jahren von einem reinen Kfz-Diagnoseunternehmen hin zu einem Dienstleister für Auftragsforschung und – Entwicklung gewandelt. Im Zentrum der Forschungs- und Entwicklungsarbeit der Auto-Intern steht die Anbindung von Messgeräten an Online-Datenbank-Infrastrukturen (Clouds), sowie die Auswahl geeigneter Messumformer zur Digitalisierung mittels FPGA und Mikrocontrollerschaltungen.
Bochumer Institut für Technologie BO-I-T
Das Bochumer Institut für Technologie wurde gemeinsam von Unternehmen, Hochschulen und der Stadt Bochum gegründet, um wissenschaftliche Erkenntnisse der Region vermehrt für wirtschaftliche Wertschöpfung zu nutzen. In einem interdisziplinären Team werden die passenden Partner zusammengebracht, Forschungs- und Entwicklungsprojekte initiiert und konkret umgesetzt. Somit arbeitet das Institut an der Schnittstelle zwischen Wissenschaft und Wirtschaft und moderiert zwischen diesen Bereichen. Übergeordnetes Ziel ist dabei, die vielfältigen Potenziale für technologische Entwicklungen der Region Ruhrgebiet zu nutzen und die Innovationsfähigkeit zu steigern.
Okeanos Consulting
Okeanos ist eine junge Ausgründung aus der Ruhr-Universität Bochum, die sich auf die Digitalisierung der Wasserwirtschaft spezialisiert hat. Die Gründer, Dr. Henning Oppel und Dr. Benjamin Mewes, haben sich in der Wissenschaft mit innovativen Publikationen in der Wasserwirtschaft und der Hydrologie international profiliert. Mit ihren Arbeiten bringt Okeanos Techniken des maschinellen Lernens, des Data-Minings und der Data Fusion in den Wassersektor und löst so praktische Probleme in der Versorgung und Aufbereitung von Wasser.