Digitalisierung hydrometeorologischer Messsysteme
Entwicklung standardisierter Infrastrukturen und Cloud-basierter Plattformen für hydrometeorologische Messstationen in NRW.
Projektentwicklung
Projektinformationen
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Entwicklung eines digitalen Mess- und Steuerungssystems für hydrometeorologische Anwendungen
Das Projekt beschäftigt sich mit der Digitalisierung und Modernisierung hydrometeorologischer Messnetze. Ziel ist die Entwicklung eines standardisierten Systems zur Erfassung, Übertragung und Verarbeitung von Messdaten. Die erhobenen Daten werden automatisiert in eine Cloud-basierte Plattform übertragen und dort für verschiedene Anwendungen bereitgestellt. Damit wird eine Grundlage geschaffen, um hydrometeorologische Daten effizienter zu erfassen und für Entscheidungen in Wasserwirtschaft, Umweltmonitoring und Landwirtschaft zu nutzen.
Ziel des Projekts ist die Standardisierung des Aufbaus und Betriebs hydrometeorologischer Messstationen sowie die Digitalisierung der Datenerfassung. Durch die Entwicklung moderner Sensor- und Datenübertragungstechnologien sollen Messdaten schneller und zuverlässiger verfügbar gemacht werden. Darüber hinaus wird eine Cloud-basierte Infrastruktur aufgebaut, in der die Messdaten gesammelt, analysiert und für unterschiedliche Anwendungen bereitgestellt werden.
- Digitalisierung eines landesweiten hydrometeorologischen Messnetzes mit rund 300 Stationen
- Entwicklung eines standardisierten Stationsdesigns für verschiedene Messstationstypen
- Einführung einer redundanten Datenübertragung für eine zuverlässige Messdatenverfügbarkeit
- Integration der Messstationen in ein zentrales Prozessleitsystem (SCADA.web)
- Aufbau einer cloudbasierten Dateninfrastruktur für die automatische Weiterverarbeitung der Messdaten
- Besonders innovativ ist die Kombination aus technischer Standardisierung der Messstationen und einer digitalen Dateninfrastruktur, die eine nahezu Echtzeit-Verfügbarkeit der Messdaten ermöglicht.
Hydrometeorologische Messnetze bilden die Grundlage für viele Anwendungen in der Wasserwirtschaft, im Hochwasserschutz und im Umweltmonitoring. Viele bestehende Messnetze basieren jedoch auf heterogenen technischen Lösungen, unterschiedlichen Datenformaten und teilweise veralteter Infrastruktur.
- Eingeschränkte Datenverfügbarkeit
- Zeitverzögerte Datenübertragung
- Hoher Wartungsaufwand
- Eingeschränkte Nutzbarkeit der Daten für moderne Analyseverfahren
Gleichzeitig steigt der Bedarf an hochauflösenden und zeitnah verfügbaren Messdaten, insbesondere im Zusammenhang mit zunehmenden Extremwetterereignissen wie Starkregen oder Dürreperioden. Das Projekt DMeStHyA adressiert diese Herausforderungen durch die umfassende Digitalisierung und Standardisierung eines landesweiten hydrometeorologischen Messnetzes.
Technologie, Daten & Ergebnisse
Im Projekt DMeStHyA wurde ein ganzheitlicher technologischer Ansatz zur Digitalisierung des hydrometeorologischen Messnetzes entwickelt.
- Standardisierte Messstationen mit modularer Sensorik
- Integrierte Schaltschranklösungen mit Datenlogger und Kommunikationsmodul
- Redundante Datenübertragung direkt von der Messstation
- Integration der Messdaten in ein zentrales Prozessleitsystem
- Cloudbasierte Speicherung und Weiterverarbeitung der Messdaten
Durch diese Architektur können Messdaten automatisiert erfasst, überwacht und nahezu in Echtzeit bereitgestellt werden. Zusätzlich umfasst das Projekt die Modernisierung und Digitalisierung der Großlysimeteranlage in Neuenkirchen Sankt-Arnold
Die Datengrundlage des Projekts bilden hydrometeorologische Messdaten aus dem landesweiten Messnetz des LANUK NRW. Erfasst werden unter anderem:
- Niederschlag
- Lufttemperatur
- Luftfeuchte
- Windrichtung und Windgeschwindigkeit
- Globalstrahlung
- Luftdruck
Darüber hinaus werden Daten aus der Lysimeteranlage Neuenkirchen-St. Arnold integriert, die detaillierte Informationen zu Wasserhaushaltsprozessen im Boden liefert.
Die technische Architektur verbindet verschiedene Komponenten der Datenerfassung, -übertragung und -verarbeitung:
- Hydrometeorologische Messstationen mit standardisierter Sensorik
- Datenlogger und Kommunikationsmodule
- Redundante Datenübertragung
- Zentrale Messnetzzentrale
- Prozessleitsystem SCADA.web zur Überwachung des Messnetzbetriebs
- Cloud- und Datenbanksysteme zur Speicherung und Analyse der Messdaten
Im Projekt DMeStHyA wurde das hydrometeorologische Messnetz NRW umfassend modernisiert:
- Modernisierung von rund 228 bestehenden Messstationen
- Aufbau von 78 neuen Messstellenstandorten
- Einrichtung von Klimareferenzstationen
- Standardisierung der technischen Infrastruktur
- Einführung eines zentralen digitalen Betriebsmanagements
- Aufbau einer Infrastruktur zur nahezu Echtzeit-Verfügbarkeit der Messdaten
- Modernisierung und Digitalisierung der Großlysimeteranlage in Neuenkirchen Sankt-Arnold
Die im Projekt geschaffene digitale Infrastruktur verbessert die Verfügbarkeit und Qualität hydrometeorologischer Daten erheblich. Dadurch ergeben sich zahlreiche Vorteile:
- Bessere Grundlagen für Hochwasserprognosen
- Unterstützung des Katastrophenschutzes
- Verbesserung hydrologischer Modelle
- Effizienterer Betrieb hydrometeorologischer Messnetze
- Bessere Entscheidungsgrundlagen für Behörden und Infrastrukturbetreiber
Das modernisierte Messnetz bildet die Grundlage für weiterführende Forschungsprojekte wie NIQKI.
© LANUKAnwendungsbereiche
Die im Projekt entwickelte digitale Infrastruktur des hydrometeorologischen Messnetzes ermöglicht die zuverlässige Erfassung und Bereitstellung hochauflösender Umwelt- und Klimadaten.
Projektphasen & Arbeitspakete
Projektpartner
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Fördermittelgeber
Gefördert durch öffentliche Institutionen und Bundesprogramme
