Extremwetter mit KI vorhersagen

Um auf Extremwetter vorbereitet zu sein, gibt es in Oldenburg die Plattform OIDD (Oldenburger Internet Der Dinge). OIDD bündelt Umwelt- und Wetterdaten aus Sensoren, Datenbanken und früheren Projekten. Die Stadt Oldenburg hat in den vergangenen Jahren vermehrt extreme Wetterereignisse erlebt, sowohl Trockenheit im Sommer als auch Hochwasser im Winter. Um zukünftig früher gewarnt zu sein und rechtzeitig entsprechende Maßnahmen zur Abmilderung der Folgen einzuleiten, sammeln bereits verschiedene Stakeholder aus Forschung, Wirtschaft und Kommunen relevante Daten.

Neben der Aufzeichnung von Starkregen liefern auch verschiedene wasser- und wetterbezogene Daten, wie der Feuchtigkeitsgehalt und die Bodentemperatur wichtige Informationen. Sie geben Aufschluss darüber, wie viel Wasser die Böden speichern können und wann die Aufnahmekapazität überschritten wird. Obwohl diese Daten bereits vorliegen, werden sie noch nicht effizient genutzt und veröffentlicht. Sie sind häufig in voneinander getrennten Systemen gespeichert und können daher nicht übergreifend analysiert werden.

Daher entwickeln die Forschenden des Transferprojektes „Oldenburg Internet Der Dinge – Anwendungsfall Wasser“ eine Plattform, die Wasserdaten der Region zusammenführt, visualisiert und analysiert. Das Projekt soll es der Stadt Oldenburg ermöglichen, datenbasierte Entscheidungen bezüglich anstehender Extremereignisse zu treffen. Außerdem soll der Wissenstransfer zwischen verschiedenen Stakeholdern aus Forschung, Wirtschaft und Kommunen gefördert werden.

Grundlage ist ein Projekt aus Hannover

Die Plattform wird auf der technischen Grundlage der HIDD-Plattform aufbauen, die im Rahmen des Projektes "Hannover Internet der Dinge (HIDD)" unter Leitung der UVN entwickelt und erfolgreich getestet wurde. Die HIDD-Plattform eignet sich, da sie verschiedene Protokolle für den Datenaustausch sowie Standards (z. B. einheitliche Datenformate und Schnittstellen) unterstützt. Auf diese Weise ermöglicht die Plattform Interoperabilität, also die reibungslose Zusammenarbeit unterschiedlicher Systeme und Geräte. Zudem erleichtert sie die Integration bestehender Lösungen.

Neben neu erfassten Umweltdaten werden auch Daten aus vergangenen Forschungsprojekten des OOWV (Oldenburgisch-Ostfriesischer Wasserverband) und der Carl von Ossietzky Universität in die OIDD-Plattform übertrage, sodass eine breite Datengrundlage entsteht, die kontinuierlich erweitert wird. Umweltdaten werden hierzu aus Guerilla Sensing, einem Umwelt-Kontrollsystem der Abteilungen „Softwaretechnik“ und „Systemsoftware und verteilte Systeme“ der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg übertragen. Guerilla Sensing setzt auf einfach erweiterbare (Umwelt-)Sensorik und Aktorik, die Kampagnen-orientiert, projektspezifisch genutzt werden kann. Außerdem werden extern verfügbare Daten, wie z.B. Wetterdaten des Deutschen Wetterdienstes in die Plattform integriert.

Auswertung mit Künstlicher Intelligenz

Sensordaten können über LoRaWAN, W-Lan und weitere Funktechnologien übermittelt werden. Die Analyse der Umweltdaten erfolgt auf der OIDD-Plattform auch mittels künstlicher Intelligenz. Ebenso kann durch die aus Guerilla-Sensing übernommene Benachrichtigungsfunktion über kritische Umweltsituationen gewarnt werden. "Wir werden die Daten mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) analysieren und auswerten", sagt Prof. Dr.-Ing. Jorge Marx Gómez, vom Department für Informatik der Universität Oldenburg. "KI-basierte Verfahren können Muster in umfangreichen Datensätzen erkennen, Zusammenhänge herstellen und Prognosen daraus ableiten. So können zukünftig datenbasierte Entscheidungen getroffen werden, um Maßnahmen für anstehende Extremwetterereignisse vorzubereiten."

Durch die Verarbeitung verschiedener Umweltdaten wie Niederschlag, Temperatur und Bodenfeuchte  können Extremwetterereignisse vorhergesagt und die Wasserhaltekapazität der Böden ermittelt werden. Dies unterstützt die Stadt beim akuten Katastrophenschutz (z. B. Verstärkung von Deichen) und bei der langfristigen Stadtentwicklung (z. B. Planung von neuen Rückhaltebecken). Dem OOWV helfen die Informationen beim Wassermanagement und der Steuerung der Wasserinfrastruktur. Die OIDD-Plattform soll zunächst unterschiedliche wasserbezogene Anwendungsfälle abbilden. Zukünftig soll sie durch interoperable Schnittstellen erweiterbar sein, um Daten auch aus anderen Domänen, wie z. B. dem Agrar- oder Mobilitätsbereich integrieren zu können.

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