Agiler Ansatz zur Entwicklung des
Datenmanagements beim Ruhrverband
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (9/2020)
Die ständig anwachsenden, immensen Datenmengen können mit manuellen und klassischen Methoden der Datenverarbeitung nur begrenzt ausgewertet werden. Wie kann das enorme, verborgende Erkenntnispotenzial der Daten besser genutzt werden? Dieser Herausforderung stellt sich der Ruhrverband in dem Projekt Datenmanagement, das aufgrund der hohen Komplexität mit einem agilen Ansatz umgesetzt wird. In iterativen Entwicklungszyklen sollen frühzeitig Erfahrungen gesammelt, weitere Anforderungen definiert und nutzbare Zwischenergebnisse geliefert werden.
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Die ständig anwachsenden, immensen Datenmengen können mit manuellen und klassischen Methoden der Datenverarbeitung nur begrenzt ausgewertet werden. Wie kann das enorme, verborgende Erkenntnispotenzial der Daten besser genutzt werden? Dieser Herausforderung stellt sich der Ruhrverband in dem Projekt Datenmanagement, das aufgrund der hohen Komplexität mit einem agilen Ansatz umgesetzt wird. In iterativen Entwicklungszyklen sollen frühzeitig Erfahrungen gesammelt, weitere Anforderungen definiert und nutzbare Zwischenergebnisse geliefert werden.
Bauwerkinspektion mit Sonar und Laserscan - Beispiel Talsperre Cranzahl
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VRT hat für die LTV Sachsen eine Untersuchung der Talsperre Cranzahl durchgeführt, um den Zustand des Damms, des völlig unter Wasser liegenden Vordamms und des Staubeckens zu ermitteln. Dabei wurde ein kombiniertes Verfahren aus Multibeam-Sonar und Laserscan eingesetzt, um zunächst ein digitales Abbild des Untersuchungsareals zu erstellen. Im Anschluss wurden die Daten ausgewertet und das Ergebnis war, dass an Damm und Staubecken keine Schäden bzw. kritischen Auffälligkeiten festgestellt und der Zustand des Vordamms ermittelt werden konnten.
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VRT hat für die LTV Sachsen eine Untersuchung der Talsperre Cranzahl durchgeführt, um den Zustand des Damms, des völlig unter Wasser liegenden Vordamms und des Staubeckens zu ermitteln. Dabei wurde ein kombiniertes Verfahren aus Multibeam-Sonar und Laserscan eingesetzt, um zunächst ein digitales Abbild des Untersuchungsareals zu erstellen. Im Anschluss wurden die Daten ausgewertet und das Ergebnis war, dass an Damm und Staubecken keine Schäden bzw. kritischen Auffälligkeiten festgestellt und der Zustand des Vordamms ermittelt werden konnten.
Bauwerksüberwachung 4.0 an der Ennepetalsperre mittels Big-Data-Analysen
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Wofür kann der riesige Datenberg der Bauwerksüberwachung genutzt werden? Warum sollen Umweltdaten noch weiter gemessen werden? Mit Methoden der Big-Data-Analysen können Antworten auf diese Fragen gegeben werden. Anhand der Bauwerksüberwachungsdaten der Ennepetalsperre wird das Potenzial von modernen Analysemethoden getestet. Die verschiedenen Messgrößen werden auf ihre Informationsgehalte und damit auf ihre gegenseitigen Erklärungspotenziale mit dem Ziel einer holistischen Bauwerksüberwachung untersucht und schlussendlich bewertet.
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Wofür kann der riesige Datenberg der Bauwerksüberwachung genutzt werden? Warum sollen Umweltdaten noch weiter gemessen werden? Mit Methoden der Big-Data-Analysen können Antworten auf diese Fragen gegeben werden. Anhand der Bauwerksüberwachungsdaten der Ennepetalsperre wird das Potenzial von modernen Analysemethoden getestet. Die verschiedenen Messgrößen werden auf ihre Informationsgehalte und damit auf ihre gegenseitigen Erklärungspotenziale mit dem Ziel einer holistischen Bauwerksüberwachung untersucht und schlussendlich bewertet.
Manuelle Lotdrahtpositionsbestimmung mittels LED-Pointer
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Talsperren-Monitoring-System TAMIS
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TaMiS ist ein webbasiertes Informationssystem, welches einen gesamtheitlichen Blick auf Stauanlagensysteme erlaubt sowie deren Berichtswesen und Datenfortführung unterstützt. Hierfür bündelt TaMiS entscheidungsrelevante Messdaten aus den fachspezifischen Softwareprodukten der Wasserwirtschaft. TaMiS ist modular aufgebaut. Um der Anforderung einer bestmöglichen Kompatibilität und Datentransparenz gerecht zu werden, basieren die Module soweit möglich auf offenen, standardisierten Webschnittstellen zur Datenübertragung.
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TaMiS ist ein webbasiertes Informationssystem, welches einen gesamtheitlichen Blick auf Stauanlagensysteme erlaubt sowie deren Berichtswesen und Datenfortführung unterstützt. Hierfür bündelt TaMiS entscheidungsrelevante Messdaten aus den fachspezifischen Softwareprodukten der Wasserwirtschaft. TaMiS ist modular aufgebaut. Um der Anforderung einer bestmöglichen Kompatibilität und Datentransparenz gerecht zu werden, basieren die Module soweit möglich auf offenen, standardisierten Webschnittstellen zur Datenübertragung.
Bewertung von Bauwerksmessungen mit Business Intelligence und Visueller Analyse
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Die Bauwerksüberwachung an Stauanlagen der EnBW AG wurde auf eine digitale Plattform umgestellt. Mit den im System vorhandenen umfangreichen Daten wachsen die Herausforderungen, die Vollständigkeit sowie Konsistenz zu überwachen und es ergeben sich neue Möglichkeiten der übergreifenden Datenanalyse. Parallel dazu haben sich die Anwendungen zur Analyse umfangreicher Daten von reinen IT-Expertensystemen zu intuitiven Fachanwenderprodukten gewandelt. Nachfolgend werden die Überwachung der Datenübertragung und -qualität mittels Microsoft Power BI sowie die visuelle Analyse von Korrelationen mit VRVis Visplore vorgestellt.
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Die Bauwerksüberwachung an Stauanlagen der EnBW AG wurde auf eine digitale Plattform umgestellt. Mit den im System vorhandenen umfangreichen Daten wachsen die Herausforderungen, die Vollständigkeit sowie Konsistenz zu überwachen und es ergeben sich neue Möglichkeiten der übergreifenden Datenanalyse. Parallel dazu haben sich die Anwendungen zur Analyse umfangreicher Daten von reinen IT-Expertensystemen zu intuitiven Fachanwenderprodukten gewandelt. Nachfolgend werden die Überwachung der Datenübertragung und -qualität mittels Microsoft Power BI sowie die visuelle Analyse von Korrelationen mit VRVis Visplore vorgestellt.
Neues faseroptisches Überwachungs-system am Damm Roßhaupten
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Im Zuge der Erneuerung der Dammdichtung am Staudamm Roßhaupten wurde ein neues - in Deutschland erstmalig eingesetztes - faseroptisches Temperaturüberwachungssystem implementiert. Der Einbau, der im sogenannten Retrofit-Verfahren durchgeführt wurde, erfolgte schon vor Beginn der Dichtungserneuerung, so dass der Erfolg des Einbaus der Dichtwand bereits überwacht werden konnte. Durch diesen frühen Einsatz des Systems konnten die vermuteten Zonen erhöhter Durchlässigkeit innerhalb der natürlichen Kerndichtung, während der Herstellung des neuen Dichtungselements eindeutig nachgewiesen werden. Nach Abschluss der Sanierungsmaßnahme wurde das faseroptische Leckortungssystem in den Regelbetrieb übergeführt. Um eine optimale Dammüberwachung zu gewährleisten, werden permanent Messungen in Echtzeit durchgeführt und diese automatisch evaluiert, so dass mögliche Durchsickerungsbereiche frühzeitig erkannt und entsprechend Alarme ausgelöst werden können. Die aktuellen Messwerte und allfällige Alarme können in einem Onlineportal visualisiert werden.
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Im Zuge der Erneuerung der Dammdichtung am Staudamm Roßhaupten wurde ein neues - in Deutschland erstmalig eingesetztes - faseroptisches Temperaturüberwachungssystem implementiert. Der Einbau, der im sogenannten Retrofit-Verfahren durchgeführt wurde, erfolgte schon vor Beginn der Dichtungserneuerung, so dass der Erfolg des Einbaus der Dichtwand bereits überwacht werden konnte. Durch diesen frühen Einsatz des Systems konnten die vermuteten Zonen erhöhter Durchlässigkeit innerhalb der natürlichen Kerndichtung, während der Herstellung des neuen Dichtungselements eindeutig nachgewiesen werden. Nach Abschluss der Sanierungsmaßnahme wurde das faseroptische Leckortungssystem in den Regelbetrieb übergeführt. Um eine optimale Dammüberwachung zu gewährleisten, werden permanent Messungen in Echtzeit durchgeführt und diese automatisch evaluiert, so dass mögliche Durchsickerungsbereiche frühzeitig erkannt und entsprechend Alarme ausgelöst werden können. Die aktuellen Messwerte und allfällige Alarme können in einem Onlineportal visualisiert werden.
Satellitenüberwachung der Verformungen von Staumauern und Staudämmen
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Seit 2014 beobachtet der Satellit Sentinel-1A des ESA-Erdbeobachtungsprogramms Copernicus die Erdoberfläche. Die mit Hilfe der Persistent-Scatterer-Interferometrie erhobenen Daten werden durch den BodenBewegungsdienst Deutschland zur Verfügung gestellt. An Staumauern und Staudämmen können so mögliche Bewegungen überwacht werden. Im Vergleich mit trigonometrischen Messungen und Lotmessungen an der Möhnestaumauer zeigt sich, dass die Genauigkeit der Satellitendaten für die Überwachung einer Staumauer noch nicht ausreicht. Für Staudämme bieten sie jedoch die erforderliche Präzision.
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Seit 2014 beobachtet der Satellit Sentinel-1A des ESA-Erdbeobachtungsprogramms Copernicus die Erdoberfläche. Die mit Hilfe der Persistent-Scatterer-Interferometrie erhobenen Daten werden durch den BodenBewegungsdienst Deutschland zur Verfügung gestellt. An Staumauern und Staudämmen können so mögliche Bewegungen überwacht werden. Im Vergleich mit trigonometrischen Messungen und Lotmessungen an der Möhnestaumauer zeigt sich, dass die Genauigkeit der Satellitendaten für die Überwachung einer Staumauer noch nicht ausreicht. Für Staudämme bieten sie jedoch die erforderliche Präzision.
HIPPO - In-situ-Messgerät zur Analyse der Mobilisierbarkeit von Feinsedimenten
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (8/2020)
Vorgestellt wird ein innovatives In-situ-Messsystem zur Bestimmung des Erosionsbeginns von Feinsedimenten in Flüssen bzw. Stauräumen, welches im Zusammenhang mit einem aktuellen BMBF-Projekt am KIT entwickelt wurde. Die modulare Bauweise ermöglicht eine Anpassung an verschiedene örtliche Bedingungen. Das Messsystem basiert auf einer Fließgeschwindigkeitsmessung in einem Unterwasserströmungskanal in Kombination mit Trübungsmessungen. Der Versuchsablauf sowie die Erosionsprozesse werden zur Validierung der Messdaten zusätzlich mit Kameras aufgezeichnet.
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Vorgestellt wird ein innovatives In-situ-Messsystem zur Bestimmung des Erosionsbeginns von Feinsedimenten in Flüssen bzw. Stauräumen, welches im Zusammenhang mit einem aktuellen BMBF-Projekt am KIT entwickelt wurde. Die modulare Bauweise ermöglicht eine Anpassung an verschiedene örtliche Bedingungen. Das Messsystem basiert auf einer Fließgeschwindigkeitsmessung in einem Unterwasserströmungskanal in Kombination mit Trübungsmessungen. Der Versuchsablauf sowie die Erosionsprozesse werden zur Validierung der Messdaten zusätzlich mit Kameras aufgezeichnet.
Auswertungen und weiterführende
Untersuchungen von ADCP-Messungen
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Bei einer Ringmessung wasserwirtschaftlicher Behörden, Verbände und Institutionen wurden unterschiedliche ADCP-Systeme an einem Pegel miteinander verglichen. Aufgrund von starker Verkrautung in bestimmten Bereichen des Querprofils und sehr niedrigen Fließgeschwindigkeiten sind zum Teil erhebliche Abweichungen der Messsysteme untereinander aufgetreten. Diese wurden anhand unterschiedlicher Auswertemöglichkeiten und mittels verschiedener zusätzlicher Untersuchungsschritte differenziert betrachtet. Dabei wurde zunächst festgestellt, dass die Messsysteme in der Lage sind, die niedrigen Fließgeschwindigkeiten zuverlässig zu erfassen, diese jedoch bei starkem Krautbewuchs an ihre Grenzen stoßen. Durch zusätzliche Filter-Algorithmen konnten fehlerhafte Samples automatisiert aus den Messdatensätzen entfernt und die weiterführende Auswertung somit deutlich verbessert werden.
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Bei einer Ringmessung wasserwirtschaftlicher Behörden, Verbände und Institutionen wurden unterschiedliche ADCP-Systeme an einem Pegel miteinander verglichen. Aufgrund von starker Verkrautung in bestimmten Bereichen des Querprofils und sehr niedrigen Fließgeschwindigkeiten sind zum Teil erhebliche Abweichungen der Messsysteme untereinander aufgetreten. Diese wurden anhand unterschiedlicher Auswertemöglichkeiten und mittels verschiedener zusätzlicher Untersuchungsschritte differenziert betrachtet. Dabei wurde zunächst festgestellt, dass die Messsysteme in der Lage sind, die niedrigen Fließgeschwindigkeiten zuverlässig zu erfassen, diese jedoch bei starkem Krautbewuchs an ihre Grenzen stoßen. Durch zusätzliche Filter-Algorithmen konnten fehlerhafte Samples automatisiert aus den Messdatensätzen entfernt und die weiterführende Auswertung somit deutlich verbessert werden.
