Um Erkenntnisse für die Entwicklung eines Frühwarnsystems bei Starkregen-Ereignissen für Behörden und Bürger zu gewinnen, wurden entlang der Emmer in Steinheim (Kreis Höxter) für einen Langzeitversuch entsprechende Sensoren installiert, da es sich hier um ein hochwassergefährdetes Gebiet handelt.

Immer wieder werden durch Starkregen-Ereignisse und Überschwemmungen große Schäden angerichtet. Und das, obwohl viel in den Hochwasserschutz investiert wurde und die Modellrechnungen der Wetterdienste immer besser werden. Da Starkregen-Ereignisse aber häufig sehr lokaler Natur sind und auch nachts auftreten können, könnte es vorteilhaft sein, eine automatisierte sensorgestützte Lösung einzusetzen. Ziel ist es , dass Kommunen und Anwohner rechtzeitig eine Information bekommen und entsprechende Abwehrmaßnahmen ergreifen können. Für Einsatzkräfte der Feuerwehr ist es darüber hinaus für die Lagebeurteilung hilfreich zu erkennen, wie sich z.B. Scheitelpunkte der Pegelverlaufs vor Ort entwickeln.

Diese Anwendung ist ein klassischer Fall für das sogenannte Internet der Dinge (IoT). Im Rahmen eines Vorprojektes wurden erste Erkenntnisse für ein Frühwarnystem in einem Langzeitversuch gewonnen. Hierzu wurden ultraschall-basierte Pegelmesser an ausgewählten Stellen entlang des kleinen Flusses Emmer an Brückenbauwerken installiert. Die Messdaten werden von den batteriebetriebenen Sensoren mit Hilfe des Funkstandards LORAWAN über in der Nähe verfügbare Gateways zur Auswertung an einen Server am Fraunhofer-Institut und der TH OWL in Lemgo übertragen. Dort erfolgt die Speicherung, Verarbeitung und web-basierte Visualisierung der Daten.

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Hochwasser an einem Sperrwerk

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Einer der installierten Pegelsensoren in der Mitte der Brücke

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Messung der Niederschlagsmenge in der Nähe des Testfeldes

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gemessener Pegelgang mit unserem System

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Überflutete Straße am 23. Februar 2020

Weiterhin wurde eine Station für die geeichte Niederschlagsmessung in der Nähe zur Bestimmung der Korrelation zwischen lokalem Niederschlag und Pegelstand installiert, die ihre Daten ebenfalls per LORAWAN an den Server überträgt. In den Beobachtungszeitraum fiel auch ein mittleres Hochwasser am 23. Februar 2020.

Dieses Vorprojekt ergab Erkenntnisse in folgender Hinsicht:

  • Einblick in die hydrologische Dynamik und die Auswirkungen von Staustufen in dem Gewässerabschnitt; mit schon wenigen Sensoren ist eine automatisierte Lageerkennung möglich
  • Hinweise auf die Positionierung der Pegelmessungen
  • Stabilität von LoraWAN und der eingesetzten Sensorik
  • Prognosepotential der Daten für Vorhersagemodelle
  • Wert der Daten für die Lagebeurteilung durch die Feuerwehr bei Hochwasser-Ereignissen

Kontakt

«Lemgo Digital»
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