Robotergestütztes Binnengewässer Monitoring zur Untergrunderfassung, Wasserparametermessung und Respirationsmessung
Creators: name: Pose, Sebastian
name: Jarosch, Lisa
name: Dreier, Otto
name: Licht, Gero
name: Röder, Eric
name: Grab, Thomas
name: Fieback, Tobias
Publisher: name: Zenodo
Year: 2021
Subjects: RoBiMo
photogrammetry
scientific diving
Schwimmroboter
wissenschaftliches Tauchen
swimming robot
scientififc diving

description: <strong>Abstract nach Konferenz-Website:</strong> Durch die Schaffung neuer Binnengewässer im Zuge der Flutung stillgelegter Tagebauanlagen ist eine Weiterentwicklung des Gewässermonitorings mit einer größeren Abdeckung notwendig. Im Rahmen des RoBiMo-Projekts wird ein kontinuierliches und automatisiertes, tiefenaufgelöstes Messsystem zur ganzheitlichen, räumlichen Erfassung des Zustands und der Prozesse in Binnengewässern entwickelt. Dieses System misst tiefen und räumlich aufgelöste Parameter der Wasserqualität in stehenden Binnengewässern. Dafür wird eine eigens entwickelte Schwimmplattform der TU Bergakademie Freiberg mit einer selbstentwickelten Messkette aus Multiparametersensorknoten ausgestattet. Die modulare Plattform misst und analysiert die Gewässerbathymetrie, gängige Wassergüteparameter (z.B. Temperatur, elektrische Leitfähigkeit, Trübung, pH-Wert, Sauerstoffgehalt, …) sowie das Treibhausgasaustauschverhalten nacheinander, unabhängig von einander oder simultan. Die Navigation des Schwimmroboters erfolgt auf Grundlage einer netzwerkunabhängigen Verbindung autonom von einer Basisstation am Ufer. Zur Auswertung und Visualisierung der Messergebnisse werden die Methoden der künstlichen Intelligenz und der virtuellen Realität verwendet. Lokale und saisonale Veränderungen im Gewässer lassen sich so hochaufgelöst dokumentieren. Mit wissenschaftlichen Tauchern werden die Messwerte mit tiefenaufgelösten "ground truth"-Daten durch Wasserproben und In-situ-Messungen validiert. Der Einfluss von Grundwasser auf Tagebaurestseen soll durch den Schwimmroboter und die Taucher erfasst und untersucht werden. Darüber hinaus können die wissenschaftlichen Taucher die Sensoren gezielt manipulieren und so die Funktionalität vor Ort überprüfen. Ein Mikroplastikfilter für den Einsatz unter Wasser wird ebenfalls entwickelt und im Rahmen des Projektes getestet. Er soll in Kombination mit dem Robotersystem und ohne verwendet werden können. Bei Problemen mit dem Sensorsystem oder dem Roboter sind die Taucher vor Ort und begleiten die einzelnen Messkampagnen. Die Ergebnisse der Wasserparameter sollen verwendet werden, um die Grundlage für eine automatisierte Wasserüberwachung zu schaffen, Methoden und Ansätze zu entwickeln und zu testen. Die daraus ableitbaren Ergebnisse werden in den Bereichen Hydro(geo)logie, Maschinenbau, Umwelttechnik sowie Robotik und Informatik angewendet. -------- <strong>Abstract according to conference website:</strong> Due to the creation of new inland waters in the course of the flooding of disused opencast mines, a further development of water body monitoring with a larger coverage is necessary. Within the RoBiMo project, a continuous and automated, depth-resolved measurement system for the holistic, spatial recording of the status and processes in inland waters is being developed. This system measures depth and spatially resolved water quality parameters in standing inland waters. For this purpose, a specially developed floating platform from the TU Bergakademie Freiberg is equipped with a self-developed measurement chain of multi-parameter sensor nodes. The modular platform measures and analyses water bathymetry, common water quality parameters (e.g. temperature, electrical conductivity, turbidity, pH value, oxygen content, ...) as well as greenhouse gas exchange behaviour one after the other, independently of each other or simultaneously. The navigation of the swimming robot is based on a network-independent connection autonomously from a base station on the shore. Artificial intelligence and virtual reality methods are used to evaluate and visualise the measurement results. Local and seasonal changes in the water body can thus be documented in high resolution. With scientific divers, the measured values are validated with depth-resolved "ground truth" data through water samples and in-situ measurements. The influence of groundwater on opencast mining lakes will be recorded and investigated by the swimming robot and the divers. In addition, the scientific divers can manipulate the sensors in a targeted manner and thus check their functionality on site. A microplastic filter for use under water is also being developed and tested as part of the project. It should be able to be used in combination with the robot system and without. In case of problems with the sensor system or the robot, the divers will be on site and accompany the individual measurement campaigns. The results of the water parameters will be used to create the basis for automated water monitoring, to develop and test methods and approaches. The results that can be derived will be applied in the fields of hydro(geo)logic, mechanical engineering, environmental technology as well as robotics and computer science.
description: The project RoBiMo is funded by tax revenues based on the budget adopted by the Saxon State and the ESF of the European Union.