Rubrik Wasser / Abwasser

Ausfallsicherheit und Übertragungsintervalle optimiert

Neue Pegel und Sensoren: Wupperverband erweitert das Messnetz

04.12.2024 – Lesezeit ca. 3 Minuten 91

Die Messung von Wasserstand und Abfluss bildet die Grundlage nachhaltiger Wasserwirtschaft – in der Bewirtschaftung von Talsperren, Kläranlagen und insbesondere im planenden und akuten Hochwasserschutz. Im Zukunftsprogramm Hochwasserschutz des Wupperverbandes ist der Ausbau des bestehenden Messnetzes deswegen ein zentraler Aspekt. Durch die Aktivitäten im Themenfeld KI-Vorhersage (Forschungsprojekt Hochwasserschutzsystem 4.0) wird der Bedarf nach aktuellen, verlässlichen Daten verstärkt. Deswegen setzt der Wupperverband zukünftig auch auf smarte IoT-Sensoren (Internet of Things) zum Ausbau und zur Verdichtung seines Messnetzes.

IoT-Sensoren sind kompakte, gekapselte Geräte, die die Anforderungen an eine Messstelle (Energieversorgung, Messung, Datenübertragung) in einem Gehäuse vereinen. Dabei sind die Sensoren in jedem Teilaspekt auf eine schnelle und unkomplizierte Ausbringung und Inbetriebnahme optimiert. Die Energieversorgung wird mittels Batterie, standortabhängig unterstützt durch Solarenergie, sichergestellt und ist somit unabhängig von der Energieverfügbarkeit vor Ort. Die Messung findet mit kontaktlosen Verfahren (Ultraschall, Radar) statt und benötigt keine Sonden in der Gewässersohle oder sonstigen Installationsmaßnahmen. Bei Bedarf sind Messungen im Medium (z. B. mit Drucksonden) aber trotzdem möglich. Die Datenübertragung findet im bergischen Städtedreieck über die LoRa-WAN-Netze der Städte Solingen, Remscheid und Wuppertal statt. Weitere Kommunen im Verbandsgebiet planen eigene Netzwerke, die dann ebenfalls genutzt werden können. Stehen diese nicht zur Verfügung, kann über ebenfalls energiesparende Übertragungswege wie NB-IoT oder LTE-M auch über die Reichweiten des klassischen Mobilfunknetzes hinaus und von der Auslastung des klassischen Handynetzes unabhängig die Datenübertragung sichergestellt werden. In Summe ist es somit möglich, eine Messstelle in wenigen Stunden auszubringen und in Betrieb zu nehmen.

Die aktuell im Einsatz befindlichen Sensoren sind für den Hochwasserfall optimiert und bieten Genauigkeiten < 10 cm bei Übertragungsintervallen von 10 Minuten im Hochwasserbetrieb. Deren Standorte wurden anhand bekannter Hotspots aus dem Hochwasserereignis von 2021 sowie Modellberechnungen ermittelt. Hierzu hat der Wupperverband auch Gespräche mit dem Katastrophenschutz und der Feuerwehr geführt. Vorrangig wurden die Messpunkte in der Nähe von urbanen Flächen installiert, da diese Ballungs- und Wohnraum für viele Menschen sind und der Schutz dieser sensiblen Orte klares Ziel der laufenden Projekte ist. Speziell die Messung kleinster und kleiner Gewässer kann mit Sensoren besser oder überhaupt erst realisiert werden.

Die Kombination von Sensoren mit bestehenden und geplanten Hochwasserwarnpegeln stellt eine vollständige Redundanz in sowohl Messung als auch Übertragung dar. So profitieren bestehende Pegelstandorte im Sinne einer verbesserten Ausfallsicherheit von der Sensortechnologie.

Den aktuellen Stand der Sensortechnik für die Wasserwirtschaft entwickelt der Wupperverband mit Partnern aus der Industrie aktiv mit. Die Anforderungen und Erfahrungen aus der Praxis finden direkten Einzug in die verfügbaren Produkte und verbessern so die Anwendbarkeit im Hochwasserkontext.

Ankerpunkte des Sensornetzes sind klassische Pegel und Klimastationen als Referenz. Deren Ausbau wird deswegen parallel fortgeführt: Im vergangenen Jahr wurden an 4 neuen Standorten Pegel installiert, über 10 Pegelstandorte optimiert (Übertragungsgeschwindigkeit, Ausfallsicherheit) und 4 neue Klimastationen in Betrieb genommen.

Durch die Erweiterung der klassischen Wege mit neuen Technologien baut der Wupperverband für die Zukunft ein hochwertiges, flächendeckendes und verlässliches Messsystem auf. Neben der zukünftigen Verbesserung der Vorhersage stehen alle Daten jetzt schon für Bürger*innen und Einsatzkräfte wie gewohnt im Hochwasserportal¹ zur Verfügung.

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