Kooperationspartner

• Prof. Dr. Christof Hübner, Hochschule Mannheim
• IMKO Micromodultechnik GmbH
• Karlsruher Institut für Technologie

Beschreibung

Im Zuge des Klimawandels kommt es vermehrt zu Starkniederschlägen, die insbesondere in kleinen und mittleren Einzugsgebieten zu schnell einsetzenden Hochwassergefahren führen können. Die Hochwasserfrühwarnung für diese Gebiete stellt eine besondere Herausforderung dar und kann nicht durch eine alleinige Beobachtung von Pegelständen gelöst werden. Vielmehr ist der Feuchtezustand des Bodens die maßgebliche Größe, die darüber entscheidet wie viel Niederschlagswasser obenflächennah abfließt und zu einer schnellen Hochwasserentstehung führt.

Aus diesem Grund wurde in dem WEBBOS-Projekt ein komplettes System zum Monitoring des Bodenwassergehalts auf Indikatorflächen von hochwassergefährdeten Einzugsgebieten entwickelt. Dazu wurde eine neue Bodenfeuchteprofilsensorik erarbeitet, mit der eine tiefenaufgelöste Wassergehaltsbestimmung ermöglicht wird. Die Messdaten lassen sich mit im Boden vergrabenen Kurzstreckenfunkmodulen zu einer Zentrale übertragen, die die Daten über das Internet an einen Server weiterleitet. Dort findet dann die weitere datenbankgestützte Verarbeitung mit Auswertung, Visualisierung und Alarmierung mittels standardbasierter Webdienste und Web Clients statt. An zwei Messstandorten wurde das System über einen Zeitraum von 2 Jahren erfolgreich betrieben, optimiert und die Feldtauglichkeit nachgewiesen.

Die Vorteile des Systems sind:

• kostengünstige neuartige Bodenfeuchteprofilsonden,
• eine Kurzstreckenfunktechnik, bei der der Funkmodule sogar in den Untergrund bis zu einer Tiefe von etwa 20 cm eingegraben werden können,
• eine Zentralstation mit einem robusten linuxbasierten Embedded PC und Mobilfunkanbindung über sichere Kommunikationsprotokolle,
• die Nutzung eines umfangreichen Framework zur georeferenzierten Speicherung und Verarbeitung der Messdaten auf der Basis neuester Sensor-Web-Standards des Open Geospatial Consortiums und
• ein flexibler, kartenorientierter Web Client zur Visualisierung der Sensoren, Sensorbeobachtungen und Alarmzustände.

Das System kann primär für die Hochwasserfrühwarnung in kleinen und mittleren Einzugsgebieten eingesetzt werden. Darüber hinaus sind die entwickelte Messtechnik, Funkübertragung, Datenerfassung und georeferenzierte Datenverarbeitung auch für andere Einsatzzwecke einsetzbar, wie z.B. Umweltmonitoring, Landwirtschaft, Deponieüberwachung und Tagebergbau.