Bergisches Hochwasserwarnsystem (HWS 4.0)
Das Projektkonsortium – bestehend aus der Bergischen Universität Wuppertal, dem Wupperverband, den WSW Wuppertaler Stadtwerken, der Heinz Berger Maschinenfabrik, der Bergischen Struktur- und Wirtschaftsförderungsgesellschaft und der Bergischen Industrie- und Handelskammer – entwickelt ein hochvernetztes, KI-basiertes Sensorfrühwarnsystem für das Städtedreieck Wuppertal-Solingen-Remscheid.
Pressemeldung
Die Pressemeldung zum Flagship-Projekt »Bergisches Hochwasserwarnsystem (HWS 4.0)« (10.4.2024)
Hochvernetzte Sensorik und Künstliche Intelligenz für ein Hochwasserwarnsystem im Bergischen Städtedreieck
Mit dem vom Wirtschaftsministerium NRW geförderten Projekt »Bergisches Hochwasserwarnsystem (HWS 4.0)« wird im Bergischen Städtedreieck Wuppertal-Solingen-Remscheid ein Vorhaben gestartet, um auf Starkregenereignisse und damit einhergehende Hochwassergefahren frühzeitig reagieren zu können.
Drohendes Hochwasser entlang von Flüssen früher erkennen und so Leben retten und Schäden vermeiden: Das ist das Ziel des HWS 4.0 unter Einsatz Künstlicher Intelligenz, das derzeit auf Initiative der regionalen Forschung und Wirtschaft im Bergischen Land entwickelt wird. Das HWS 4.0 soll Gefahren örtlich präziser als etablierte Warnsysteme erkennen und kann somit gezielt Alarm schlagen, wenn Gewässer über die Ufer zu treten drohen. Das Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen fördert das Vorhaben mit insgesamt 2,8 Millionen Euro.
Das Warnsystem soll die datengetriebene Vorhersage von regionalen Wasserpegeln und Hochwassergefahren unter Berücksichtigung der aktuellen Wetterlage und sonstiger Umweltfaktoren ermöglichen. Mit einem hochvernetzten Sensorsystem werden dafür unter anderem Pegelstände an Gewässern, Rückhaltebecken und Kanälen, aber auch Niederschlagsmengen, Unterwasserdruck, Luftfeuchtigkeit sowie die Windrichtung erfasst. In diesen Daten soll eine Künstliche Intelligenz, die am Lehrstuhl für Technologien und Management der Digitalen Transformation an der Bergischen Universität Wuppertal entwickelt wird, Muster erkennen, die im Zusammenhang mit einem Anstieg der Pegelstände stehen. Damit unterscheidet sich das Projekt von klassischen Verfahren, die auf Basis von hydrologischen Modellen berechnet werden. Informationen zu lokalen Wasserpegeln, Prognosen und Warnungen sollen an gefährdete Unternehmen künftig in Echtzeit über die HWS 4.0 App bereitgestellt werden, die vom Wupperverband entwickelt wird.
Bei der Entwicklung der neuen Technologien arbeiten die Projektteilnehmer auch mit dem Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen (LANUV) und weiteren Regionen Nordrhein-Westfalens zusammen. Schon während der Projektlaufzeit arbeiten die beiden Disseminationspartner, die Bergische Struktur- und Wirtschaftsförderungsgesellschaft sowie die Bergische IHK am Aufbau eines überregionalen Netzwerks für den Hochwasserschutz in NRW. Das System wird nach einer erfolgreichen Einführung im Bergischen Land allen Regionen in Nordrhein-Westfalen zur Verfügung stehen.
Updates zum Flagship
Stimmen zum Projekt
Mona Neubaur
Ministerin für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen
© Land NRW/R. Sondermann
Stephan A. Vogelskamp
Geschäftsfüher Bergische Struktur- und Wirtschaftsförderungsgesellschaft mbH
»Mit dem Projekt führen wir die Potenziale des Bergischen Städtedreiecks in Wirtschaft und Wissenschaft zusammen. Mehr noch: In der anwendungsbezogenen Entwicklungsarbeit zum Hochwasserwarnsystem 4.0 entsteht mittels neuester Technologien ein Produkt, das in vielen anderen Regionen zum Einsatz kommen kann – KI-Hochwasserschutz ›Made im Städtedreieck‹!«
Dr. Andreas Groß
Geschäftsführer Heinz Berger Maschinenfabrik GmbH & Co. KG
»Starkregenereignisse werden in Zukunft sehr viel häufiger auftreten und ohne verlässliche Warnsysteme große Schäden durch Hochwasser anrichten und Menschen gefährden, wie dies im Juli 2021 in verschiedenen Regionen in NRW der Fall war. Die Überflutung der Produktionsflächen der Berger Gruppe in Wuppertal bedeutete die Initialzündung für die Entwicklung eines KI-gesteuerten und Sensor-basierten Pegel-Vorhersage- und Warnsystems für die Wupper und Bachläufe im Bergischen Land. Dazu werden Sensoren mit Ultraschall- und Druckmesstechnik weiterentwickelt, vernetzt und mit einer Künstlichen Intelligenz ausgewertet, so dass am Ende Pegelhöhen lokal an den gefährdeten Bereichen vorhergesagt und online mit einer APP durch die Bürger abgefragt werden können. Das Projekt ist damit eine innovative und nachhaltige Anwendung von Künstlicher Intelligenz.«
© Malte Reiter Fotografie
Dr.-Ing. Richard Meyes
Wissenschaftlicher Projektleiter HWS an der Bergischen Universität Wuppertal
»Künstliche Intelligenz (KI) und ihre Einsatzmöglichkeiten beforschen wir im akademischen Umfeld schon seit vielen Jahren. Mit dem HWS 4.0 Projekt haben wir erstmalig die Chance KI für den Schutz von Haus und Hof, und Leib und Seele der Bürgerinnen und Bürger in NRW eizusetzen. Die gesellschaftliche Verantwortung ist enorm und wir sind stolz uns dieser Herausforderung stellen zu dürfen, sodass eine Katastrophe, wie im Juli 2021, so kein zweites Mal passiert.«
Dipl.-Ing. Karl-Heinz Spies
Bereichsleiter: Wasserwirtschaftliche Grundlagen – Dienste und Zukunftsthemen. Wupperverband
»Im Projekt HWS 4.0 erforschen wir, wie künstliche Intelligenz dabei helfen kann, Daten schneller auszuwerten, auf ihrer Grundlage präzisere Vorhersagen für verschiedene Orte gleichzeitig zu treffen und daher die Menschen und Einsatzkräfte schneller zu informieren. Ein KI-gestütztes System könnte die datengetriebene Vorhersage von regionalen Wasserpegeln und Hochwassergefahren unter Berücksichtigung der aktuellen Wetterlage und sonstiger Umweltfaktoren verbessern. Unser Verbundprojekt, im Rahmen der KI -Spitzenclusterforschung NRW, setzt somit neue Maßstäbe für die intelligente Auswertung von Massendaten in einem Einzugsgebiet für eine zukunftsfähigere und übertragbare Hochwasserschutzvorsorge.«
Dr. Christian Temath
»Mit Blick auf den Klimawandel wird es nötig, Menschen, aber auch Infrastrukturen, Wohn- und Industrieanlagen zukünftig besser vor Extremwetterereignissen wie Hochwassern zu schützen. Das Projekt Bergisches Hochwasserwarnsystem HWS 4.0 zeigt, dass Künstliche Intelligenz dabei eine zentrale Rolle spielen kann. Modernste Sensorik und KI machen präzise Prognosen und damit frühzeitige Hochwasserwarnungen möglich. Wir sind überzeugt, dass dieses Vorhaben neue Maßstäbe bei der Einleitung von Schutzmaßnahmen setzen wird.«
Flagships powered by KI.NRW
Die Kompetenzplattform Künstliche Intelligenz Nordrhein-Westfalen unterstützt mit der Dachmarke »Flagships powered by KI.NRW« vom Land geförderte Vorhaben als KI-Leuchtturmprojekte, um einen effizienten Technologietransfer und die enge Zusammenarbeit von Mittelstand, Start-ups, Universitäten, Hochschulen und Forschungseinrichtungen in NRW zu unterstützen. Unter der strategischen Schirmherrschaft von KI.NRW begleitet die Kompetenzplattform die Vorhaben kommunikativ und positioniert den KI-Standort NRW durch die Vermarktung der Ergebnisse auf europäischer Ebene. Dabei liegt ein Fokus auf dem nachhaltigen Transfer und der Weiterverwertung der Projektergebnisse.
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