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Intelligentes Robotersystem verbessert Trinkwasserkontrolle in Binnengewässern

30.01.2020
Der mit Sensoren ausgestattete Schwimmroboter der TU Freiberg soll dank künstlicher Intelligenz komplett autonom auf dem Wasser fahren und dabei kontinuierlich verschiedenste Umweltparameter messen. So lässt sich die Wasserqualität von Talsperren und Stauseen jederzeit in Echtzeit überprüfen.

Binnengewässer haben in Deutschland und weltweit eine herausragende Bedeutung für die Trinkwasserversorgung, die Ökologie, den Tourismus und die Landwirtschaft. Allein in Sachsen befinden sich 23 Trinkwassertalsperren, 80 sonstige Staubecken sowie unzählige weitere Seen und Teiche. Mikroplastik, erhöhte Gehalte an organischem Kohlenstoff und der Zustrom von Nährstoffen belasten viele Gewässer. Zudem ist die bisherige Kontrolle der Wasserqualität durch punktuelle Probennahme vor Ort und anschließender Analyse im Labor sehr zeit- und kostenintensiv. Ein neues Roboter-Sensor-System der Technischen Universität Bergakademie Freiberg soll die Überprüfung in Trinkwassertalsperren und Staubecken sowie neu gefluteten Tagebaurestseen künftig in Echtzeit ermöglichen. So sind auch kurzfristige ökologische und hydrologische Veränderungen umgehend sichtbar.

Dafür entwickeln Wissenschaftler/innen im neuen ESF-Projekt „RoBiMo“ (Robotergestütztes Binnengewässer-Monitoring) ab sofort spezielle Sensoren, die unter anderem Temperatur, Druck, pH-Wert, Phosphat- oder Quecksilbergehalt, sowie Gas- und Feststoffanteile messen können. Ein Sonar soll die Gewässer vom Grund bis zur Oberfläche scannen. Angebracht werden soll das System am ebenfalls an der TU Freiberg entwickelten autonom fahrenden Schwimmroboter „Elisabeth“. Bei seiner Fahrt misst er dann kontinuierlich alle relevanten Daten und sendet diese an eine Basisstation am Ufer. Von dort können die Freiberger Wissenschaftler/innen sie mit Hilfe künstlicher Intelligenz aufbereiten und in der virtuellen Realität dreidimensional darstellen.

„Die so entstehenden Daten ermöglichen uns beispielsweise Rückschlüsse auf den Binnengewässerzustand, die Grundwasserzuflüsse sowie die CO2-Speicherfunktion von Seen. Mit diesen Erkenntnissen können wir das Wasser als Ressource noch besser verstehen, die hohe Qualität für Mensch und Umwelt gewährleisten und Konzepte für einen nachhaltigeren Umgang mit diesem entwickeln“, erklärt Prof. Yvonne Joseph, Koordinatorin des RoBiMo-Projektes.

Das im Januar offiziell gestartete interdisziplinäre Projekt fügt sich ein in das Zentrum für Wasserforschung Freiberg, das die vielfältigen Aktivitäten im Bereich der Forschung und Lehre an der Bergakademie bündelt. Es wird aus Mitteln des Landes Sachsen und des Europäischen Sozialfonds für drei Jahre (Januar 2020 bis Dezember 2022) gefördert. Beteiligt sind vier Nachwuchswissenschaftler/innen und insgesamt sieben Professuren aus verschiedenen Bereichen  der Umwelt-, Geo- und Ingenieurwissenschaft sowie der Mikroelektronik und der Informatik. Auch die Wissenschaftstaucher/innen des Scientific Diving Centers der TU Freiberg sind mit eingebunden. Sie ermitteln bei Tauchgängen sogenannte „Ground-Truth“-Daten, die zur Analyse der Fernerkundungsdaten wie der Messgrößen und der „realen“ Unterwassergeografie notwendig sind.

Ansprechpartner: Prof. Dr. Yvonne Joseph, Tel.: +49 3731 39 2146, M. Sc. Sebastian Pose, Tel.: +49 3731 39 3252