Datenerfassung
Verarbeitung
Visualisierung
Geschäftsmodell
Überblick
- Was war der Auslöser für die Idee, was ist das Ziel?
Durch die Zunahme von lokalen Starkregen-Events treten lokale Hochwasser immer häufiger auf bzw. sind deren Auswirkungen weitaus stärker als noch vor ein paar Jahren. Man geht davon aus, dass Hochwasser, welche früher statistisch aller 10 Jahre aufgetreten sind (HQ10-Events), mittlerweile aller 2 bis 3 Jahre auftreten. Durch die heute verfügbare IoT-Technologie besteht nun erstmals die technische Möglichkeit, Messdaten auch in entfernten Orten und lokalen Einzugsgebieten aufzunehmen, um lokale Regen-Events besser einzuschätzen und damit die Hochwasser-Vorhersage zu verbessern.
Unser Ziel ist es, jeder Kommune (auch kleinen Gemeinden ohne technische Fachexpertise) die Möglichkeit zu bieten, aktiven Hochwasserschutz zu betreiben. Dafür setzen wir mit einem Abonnement-Service-Angebot bewusst auf eine „All-Inclusive-Lösung“, die das komplette Spektrum der technischen Realisierung abdeckt. Die zuständigen Behörden bekommen auf einfache Weise neue Informationen aus dem Einzugsgebiet, die vorher nicht verfügbar waren und die zur Situations-Einschätzung und Entscheidungsfindung einen wichtigen Beitrag leisten.
- Was war der Werdegang des Projektes?
In Zusammenarbeit zwischen der „Partnerschaft gegen Hochwasser“ und Bosch® bzw. Bosch Rexroth® wurde zwischen 2018 und 2019 ein Konzept-Test durchgeführt. Ziel war es herauszufinden, welchen Informationsgewinn man durch Pegelmessung an der Echaz erreichen kann, um eine Hochwasser-Gefährdung besser einschätzen zu können. Dieser sogenannte PoC (Proof of Concept) wurde Ende 2019 erfolgreich abgeschlossen. Seit 2020 wird das daraus entstandene Angebot „Pegelmessung als Service-Abo“ von der KWMSYS GmbH angeboten, einem Unternehmen, welches sich aus dem Ursprungs-PoC heraus gegründet hat.
- Was ist der Nutzen einer Pegelüberwachung im Einzugsgebiet?
Durch lokale Starkregenevents kommt es immer öfter zu starken, lokal begrenzten Zuflüssen in bestimmten Teilen des Einzugsgebiets. Die Folge kann ein starker Pegelanstieg innerhalb kürzester Zeit sein (mehrere Meter innerhalb von 10-20min). Gerade kleine Gerinne, die wenig Volumen aufnehmen können, treten dabei schnell über die Ufer. Die Folge ist eine Überschwemmung ohne Vorwarnzeit. Durch Überwachung des gesamten Einzugsgebiets erkennt man Pegelanstiege sowohl des Hauptflusses sowie aller Nebenflüsse im Auftretensfall. Man gewinnt damit wichtige Minuten vor Eintreffen der Hochwasser-Welle, um erste Maßnahmen vor Ort zu treffen und die Auswirkungen zu bekämpfen.
- Wie hoch ist die gewonnene Vorwarnzeit?
Das hängt natürlich stark vom Ort des lokalen Starkregenevents ab. Gerade die im Oberlauf oder am Gebirgsrand des Einzugsgebiets stattfindenden Regenevents formieren schnell steigende Hochwasser. Dort lohnen sich Pegelüberwachungen am meisten. Aber auch in tiefer liegenden Gemeinden können Pegelmesser durchaus nützlich sein: Selbst eine Minute vor dem Eintreffen der Hochwasserwelle können noch wichtige Maßnahmen getroffen werden wie z.B. Kellerfenster zu schließen und Wertsachen in Sicherheit zu bringen.
- Wie funktioniert die Messtechnik?
Die Messung erfolgt mittels Ultraschall-Technologie: Es wird ein Ultraschall-Signal zur Oberfläche gesandt, und durch die Laufzeit der Schall-Reflexion der Abstand zur Wasseroberfläche gemessen. Die Pegelmessung überwacht dabei den Wasserstand. Eine Abfluss-Messung ist nicht realisiert.
- Wie erfolgt die Datenübertragung?
Die Sensoren, welche die Pegelstände an der Messstelle überwachen, senden aller 4min die Messwerte an die Gateways und letztlich and die Daten-Empfangsstelle (sog. „Backend“). Dort erfolgt die Datenverarbeitung sowie die grafische Darstellung via Kartenübersicht und auch Detailansicht, welche wiederum zur Informationsgewinnung abgerufen werden kann.
- Wie erfolgt die Montage?
Im Einzugsgebiet werden in Zusammenarbeit mit den kommunalen Behörden wie Stadtentwässerung und Feuerwehr die Messpunkte festgelegt. Die Montage erfolgt mittels eigens dafür entwickelten Sensor-Haltern. Diese werden per Klemm-Bügel an die (meist) Brückengeländer montiert. Somit ist gewährleistet, dass keinerlei bleibenden Schäden (z.B. durch Bohrlöcher) entstehen.
- Wie erfolgt die Stromversorgung?
Die Stromversorgung erfolgt für die Sensoren mittels Batterie. Die Gateways benötigen einen 230V Anschluss. Die Batteriewechsel sind im Rahmen der Wartung im Abonnement bereits enthalten.
- Wie werden die Daten dargestellt?
Die Darstellung der Pegelstände ist in zwei Varianten realisiert:
- Darstellung im eigens entwickelten Dashboard in Echtzeit (4min): Überblick der Pegelstände in einer Kartenansicht, die Pegelpositionen werden bei Niedrigwasser grün angezeigt, sollte eine Warnschwelle erreicht sein, färben sich die Pegelstände gelb. In der Detailansicht lassen sich dann alle Pegel mittels Zeitdiagramm genau verfolgen, um rechtzeitig die richtigen Entscheidungen zu treffen.
- Daten-Upload nach FLIWAS: Zusätzlich werden alle Pegeldaten auf die FLIWAS Plattform übertragen, FLIWAS hat aktuell eine Aktualisierungs-Rate von 15min.
- Wie sieht das Geschäftsmodell aus?
Das Angebot ist ein Service im Abo-Modell. Das heißt, die Datenaufnahme und –darstellung des Pegelmesspunkts wird als Komplett-Service („All-Inclusive-Lösung“) abonniert. Dadurch sind seitens der Kommunen keinerlei Investitionen in Sachgüter erforderlich und es ist keine technische Fachexpertise notwendig. Die Laufzeit beträgt zu Beginn zwei Jahre, danach erfolgt jeweils eine automatische Verlängerung um ein weiteres Jahr, sollte nicht 3 Monate vor Ende der Laufzeit gekündigt worden sein.
- Was ist im Abonnement enthalten?
Enthalten ist alles, was zur Aufnahme, Darstellung und Betrieb des Pegelstands dazugehört:
- Vorarbeiten und Vorgespräche, Montage und Initial-Bedatung der Sensoren, Montage und Herstellung der Konnektivität der Empfangs-Gateways (aktuell LoRaWAN ®), Anbindung ans Daten-Backend, Einrichtung des Datenspeichers, Einrichtung der grafischen Oberfläche und evtl. Datenschnittstelle zu Kunden-Tools wie FLIWAS.
- Desweiteren alle zum Betrieb über Laufzeit notwendige Maßnahmen: Datenübermittlungs-Gebühren, Wartung und Pflege (Säuberung) der Sensoren, Batteriewechsel, Ersatz kaputter, gestohlener oder durch Vandalismus beschädigter Sensoren und Gateways, Sicherstellung der im technischen Rahmen möglichen maximalen Verfügbarkeit der Pegel-Informationen. Datenspeicherung aller Rohdaten max. 1 Jahr (auf bis zu 10 Jahre erweiterbar)
- Ebenfalls im Abonnement enthalten ist eine Schulungsmaßnahme für Mitarbeitern der Kommunen und Feuerwehr (max. 3 Stunden).
