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Eine Innovation zur Überwachung des Volumenstroms in Wasserläufen ohne Beeinträchtigung der natürlichen Umgebung
Mit Unterstützung von BlueArk, CSEM und das Neuenburger KMU Precidata haben ein System zur Überwachung, Messung und Warnung für den Wasserstand und die Durchfluss¬menge in Flüssen, Bächen und traditionellen offenen Wasserkanälen im Gebirge entwickelt. Das mobile, leichte, autarke und per Funk mit einem separaten Server verbundene System, das seine Entstehung der BlueArk Challenge 2021 verdankt, beobachtet mit seinen drei Kameras das Flussbett das ganze Jahr über und rund um die Uhr. Es erfordert keinerlei Eingriffe in die Natur und kann für Gemeinden eine wertvolle Entscheidungshilfe sein, wenn es um die Optimierung der Wassernutzung und den Schutz vor Hochwasserschäden geht.
Dieses Projekt hat seinen Ursprung in der BlueArk Challenge, der 2021 ausgelobten Projektausschreibung von BlueArk, einem in Le Châble ansässigen Innovationszentrum, das sich der Innovation im Bereich Wasser und natürliche Ressourcen widmet. Das Neuenburger KMU Precidata und CSEM wurden für ihr Lösungskonzept ausgezeichnet, das es ermöglicht, die Durchflussmenge von Bergflüssen, Wildbächen und traditionellen offenen Wasserkanälen berührungslos und ohne grobe Eingriffe in das Flussbett zu messen.
Eine kostengünstige Lösung zur Erfassung der Wasserdurchflussmenge in Echtzeit und im Verlauf
Die von Precidata und CSEM geplante Anlage war 2022-2023 Gegenstand einer Machbarkeitsstudie, erhielt die Unterstützung des Kantons Neuenburg, und führte im Ergebnis zu einem Bildverarbeitungssystem mit mehreren Kameras und einem speziellen Beleuchtungssystem, das eine unterbrechungsfreie Erfassung ermöglicht. Die Lösung arbeitet mit energiesparenden Kameras (zwei Infrarotkameras und eine Farbkamera), die den Wasserstrom aus zwei verschiedenen Winkeln filmen und ihn so dreidimensional rekonstruieren können. Dank der Solarpaneele und einer Batterie arbeitet das System völlig autonom. Das System wird am Rand des Wasserlaufs installiert, erfasst und speichert die Daten und überträgt sie an einen Überwachungsserver, das ganze Jahr über und rund um die Uhr.
Zusätzlich zur kontinuierlichen Überwachung können sich die Anwender direkt einloggen, um den Wasserlauf in Echtzeit zu beobachten. Das System kann darüber hinaus bei aussergewöhnlichen Ereignissen wie starkem Regen oder Sturzfluten unmittelbar Überschwemmungswarnungen generieren und vor hohen oder niedrigen Wasserständen/Durchflussmengen, Trockenheit usw. warnen.
Optimierung der Wassernutzung ohne Veränderung der natürlichen Umgebung
CSEM nutzte sein algorithmisches Fachwissen in den Bereichen KI und Computer Vision, um verschiedene Algorithmen für die Segmentierung, 3D-Kartierung und Durchflussmenge anzupassen und zu integrieren. Precidata seinerseits sorgte für die Integration der verschiedenen Komponenten. Das Ergebnis: eine integrierte, mobile und nachhaltige Lösung, bereit für den Einsatz vor Ort. Das Überwachungssystem ist leicht und schnell zu installieren, auch an schwer zugänglichen Orten, und dient dazu, die Durchflussmenge eines Wasserlaufs genau und regelmässig zu ermitteln und die in Echtzeit gesammelten Daten mit älteren Messungen zu vergleichen. «Dank unseres Systems verfügen Gemeinden, Kantone, der Bund und Naturschützer über eine wichtige Entscheidungshilfe, die es ihnen ermöglicht, Hochwasser- und Trockenperioden zu modellieren. So können sie Konzepte entwickeln, um die Wassernutzung zu optimieren und Hochwasserschäden zu verhindern», erläutert Cédric Berger, CEO von Precidata.
Ein Prototyp wurde in den Kantonen Neuenburg und Wallis im Feldversuch getestet; angesichts der hervorragenden Resultate ist die Lösung nun bereit, potenziellen Anwendern präsentiert zu werden. Bei entsprechender Nachfrage werden die Forschungsarbeiten fortgesetzt und das System weiterentwickelt.