Digitalisierung

Wir arbeiten an der Entwicklung von neuartigen Validierungsmethodiken für dezentrale Wasseraufbereitungsanlagen mittels innovativer Überwachungs- und Steuerungskonzepte. Die geforderte Wasserqualität wird dabei mit mobiler Probenahme- und Messstation, neuartigen Sensortechniken sowie digitalen Cloud-Applikationen sichergestellt.

Die interdisziplinäre Verbindung von Verfahrenstechnik und Informatik eröffnet neue Möglichkeiten zur Effizienzsteigerung und Prozessoptimierung in der industriellen Anwendung. Durch die Kombination von datengetriebenen Methoden und ingenieurwissenschaftlichem Fachwissen können komplexe Prozesse besser verstanden, gesteuert und weiterentwickelt werden. Die Zusammenarbeit aus Verfahrenstechnik und Informatik verfolgt zwei Schwerpunkte: Erstens die Optimierung und (Weiter-)entwicklung verfahrenstechnischer Prozesse durch Identifizierung relevanter Einflussgrößen und Ermittlung von Alternativen, bspw. bei Flockungsprozessen. Zweitens die Echtzeitüberwachung mittels KI, die bspw. anhand optischer Flockeneigenschaften Rückschlüsse auf die Dosiermenge zulässt. Durch Nutzung Neuronaler Netze können weitere relevante verfahrenstechnische Eigenschaften identifiziert werden, die durch menschliche Analysen nicht ermittelbar wären (BlackBox). Hierdurch können neben Optimierung der Verfahrenstechnik auch neue Produkte entwickelt werden. 

Die Entwicklung und Anwendung moderner Sensortechnik und Steuerungskonzepte revolutioniert den Betrieb von Kanalnetzen. Hochpräzise Sensoren liefern Echtzeitdaten zu Abflussmengen, Schmutzfracht und Systemzuständen. Auf dieser Basis können modellgestützte Steuerungskonzepte erstellt werden, die durch dynamische Simulationen und KI-basierte Prognosen optimiert werden. Diese Ansätze ermöglichen eine volumen- und frachtbasierte Regelung, die Überlastungen verhindert, Kläranlagen effizienter nutzt und Emissionen reduziert. Durch Pilotprojekte und Praxispartnerschaften setzen wir die entwickelten Modelle in funktionsfähige Systeme um – für kosteneffiziente, nachhaltige und klimaresiliente Entwässerungslösungen.

Im Modellierungsumfeld beschäftigt sich das Team mit der hydrologischen, hydrodynamischen und hydrochemischen Modellierung, um unterschiedliche Überflutungs- und Dürreszenarien sowie Entwicklungen der Gewässergüte zu untersuchen und geeignete Maßnahmen abzuleiten. In aktuellen F&E-Vorhaben kommen dabei verschiedene Oberflächengewässer-, Wasserhaushalts-, Wassergüte- und Schadenspotenzialmodelle zum Einsatz. Darüber hinaus werden Modelle für Kanalnetze und Kläranlagen entwickelt und angewendet, um Stoffflüsse, Belastungsspitzen und Optimierungspotenziale im urbanen Wasserkreislauf besser zu erfassen und zu bewerten.

Zur Wissenschaftskommunikation und zielgruppenspezifischen Wissensvermittlung setzen wir Medien wie Virtual und Augmented Reality sowie 3D Druck und WebGIS ein.

Durch das IT-Sicherheitsgesetz, die KritisV und die NIS-2-Richtlinie wird der Schutz von kritischer Infrastruktur verschiedener Sektoren, darunter die Wasserversorgung und die Abwasserbehandlung gesetzlich vorgeschrieben. Da die Sicherheit gegenüber Ausfällen bedingt durch Cyberattacken aber auch für kleine bis mittelgroße Betreiber und deren Kunden essenziell ist, arbeitet das FiW mit Partnern an einer Bestandsaufnahme des Stands der IT-Sicherheit für diese Betreiber und unterstützt in der Identifizierung von Handlungsbedarf zur Herstellung einer sicheren IT-Infrastruktur.