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Forschungsprojekt 25square zur Erkennung von Starkregenzellen in urbanen Gebieten

|   Auto-Intern

Starkregen verursacht in urbanen Räumen, in denen durch Bepflasterung und Bebauung Regen kaum versickern kann und die Bebauung Windströme verändert, Schäden im dreistelligen Millionenbereich. Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines Sensornetzwerks, deren Messaufnehmer die Datenbasis für die Vorhersage des Verlaufs von Starkregenzellen begründen.

Starkregen verursacht in urbanen Räumen, in denen durch Bepflasterung und Bebauung Regen kaum versickern kann und die Bebauung Windströme verändert, Schäden im dreistelligen Millionenbereich (*). Bisherige Möglichkeiten zur Vorhersage auf Grund von Wetterdaten sind wenig nützlich für eine Vorhersage von Starkregenzellen, da sie in der Regel auf Radar mit begrenzter räumlicher Auflösung beruhen. Ziel dieses durch das Land Nordrhein-Westfalen getragenen Forschungsprojektes ist die Entwicklung eines Sensornetzwerks, deren Messaufnehmer die Datenbasis für die Vorhersage des Verlaufs von Starkregenzellen begründen.

„Dieses Vorhaben wird in Zusammenarbeit zwischen Bochumer Firmen realisiert“, erzählt Projektleiterin Tabea Röthemeyer stolz im Interview. „Unsere Aufgabe bei Auto-Intern ist es, die Messhardware zur Verfügung zu stellen. Okeanos ist für die Modellbildung und Datenverarbeitung zuständig und BO-I-T ist für die Serverinfrastruktur verantwortlich.“

Der erste August als geplanter Projektstart markiert den Beginn des Baus der ersten Messzelle. Dieses Messgerät besteht aus einem runden Plattenkondensator mit einem Durchmesser von rund 15 cm, welcher waagerecht beispielsweise an einer Hauswand, einem Laternenpfahl oder einem Ampelmast angebracht werden kann. Prallt der Regen auf die obere Platte, verändert sich der Abstand zwischen den Platten und somit seine kapazitiven Eigenschaften. Eine am Kondensator montierte Messschaltung, beaufschlagt den Kondensator mit einer Spannung und wandelt die sich verändernde Kapazität über einen Analog-Digital-Konverter in ein digitales Signal.

Mit diesem Signal wird eine Frequenzanalyse der Schwingungen durchgeführt. Darauffolgend lässt sich ermitteln, welche Frequenzen charakteristisch für verschiedene Regenstufen sind. Maßnahmen infolge der gewonnenen Vorhersagen können dementsprechend auf die gemessene Regenmenge abgestimmt werden.

„Wird alle 500 Meter ein Messpunkt eingesetzt, lässt sich anhand der Bewegung des Regens von einem Messpunkt zum nächsten die Geschwindigkeit und Richtung sowie Veränderungen der Regenstärke erfassen“, sind sich die Okeanosgründer Dr. Benjamin Mewes und Dr. Henning Oppel einig. „So wird eine erhöhte Präzision der Vorhersage ermöglicht.“

Zum Quartal 1 2021 wird der Bau des ersten Prototyps abgeschlossen sein. Im ersten Feldtest werden auf einer Freifläche im Stadtgebiet Bochum mehrere dieser Geräte neben einem Regenmessschreiber platziert. Durch den Vergleich der Daten des Regenmessschreibers mit den 25square-Messzellen lässt sich ermitteln, wie verlässlich die Messung ist. Bei hoher Übereinstimmung der Messungen treffen die Vorhersagen, die auf Basis dieser getroffen werden, mit einer höheren Wahrscheinlichkeit zu. Dabei gestaltet sich die Sensorik der 25square-Messzellen im Vergleich mit einem Regenmessschreiber als sehr kostengünstig.

Da sowohl bei Auto-Intern als auch bei Okeanos Bochumer Studenten am Projekt beteiligt sind, wir so Nachwuchswissenschaftlern die Möglichkeit geboten, durch die Mitarbeit an einem Forschungsprojekt zu erfahren, wie Entwicklung funktioniert.

Der Abschluss der Projektphase bedeutet nicht den Abschluss der Entwicklung von 25square. Interessieren Sie sich an einer Zusammenarbeit oder aber am Einsatz des durch dieses Projekt ermöglichten Frühwarnsystems, nehmen Sie gern den Kontakt zu uns auf.

Kontakt
Tabea Röthemeyer, Projektleiterin
tabea.roethemeyer@gruppe.ai
 

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(*) www.gdv.de/de/medien/aktuell/unwet-ter-bi-lanz-2018--nrw-am-haer-tes-ten-getrof-fen-45400