Frühwarnsystem bei Starkregen Mit Künstlicher Intelligenz aus Wuppertal gegen Hochwasser

Wuppertal · In eigener Regie hat der Wuppertaler Andreas Groß ein Hochwasser-Frühwarnsystem entwickelt. Die Flutkatastrophe im Juli hatte in seiner Firma großen Schaden angerichtet. Nun existiert entlang der Wupper und ihrer Zuflüsse ein engmaschiges Pegelkontrollnetz. Das Projekt soll auch in andere Regionen übertragen werden.

 Die Wupper überflutete im Juli sogar einige Schwebebahnstationen.

Die Wupper überflutete im Juli sogar einige Schwebebahnstationen.

Foto: dpa/Christopher Neundorf

Als Andreas Groß in der Nacht vom 14. auf den 15. Juli knietief im Wasser steht, das seine Firma in der Wuppertaler Kohlfurth überflutet hat, fasst er einen Entschluss: Alles Menschenmögliche zu veranlassen, damit so eine Katastrophe sich nicht wiederholen kann. Rund 90 Prozent der Maschinenfabrik Heinz Berger hatte die Wupper damals überspült, etwa 7500 von 8000 Quadratmeter Betriebsfläche. Verzweifelt versuchte Geschäftsführer Groß gemeinsam mit Mitarbeitern schwere Maschinen vor die Tore zu schieben, um die Flut zurückzudrängen. „Ich dachte, dass wir die Firma verlieren“, sagt er. „Das war der schwierigste Tag in meinem Leben.“ Aber auch die Geburtsstunde seines Hochwasser-Frühwarnsystems.

 Ein Pegelsensor wird unter der Brücke am Islandufer in Wuppertal befestigt.

Ein Pegelsensor wird unter der Brücke am Islandufer in Wuppertal befestigt.

Foto: Heinz Berger

Dass er die Entwicklung eines derartigen Verfahren überhaupt erwägen konnte, ist aus Groß’ Sicht auf eine im Nachhinein betrachtet „günstige“ Konstellation zurückzuführen. Zum einen verzeichnete die Firma Heinz Berger eine der höchsten Schadenssummen im Bergischen; die Motivation, sich vor einer erneuten Krise zu schützen, war also hoch. Zum anderen handelt es sich um ein Unternehmen, das sich mit Maschinenbau beschäftigt, und zwar speziell mit vernetzter Sensorik und Künstlicher Intelligenz (KI). Groß selbst hat in den Bereichen KI und Mustererkennung promoviert, seine Firma stellt sogenannte intelligente Agenten her, untereinander vernetzte Maschinen. „Technisch gesehen war das Thema eines vernetzten Warnsystems damit nicht neu“, sagt Groß.

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 Auch in der Maschinenfabrik Heinz Berger in Wuppertal entstand hoher Sachschaden.

Auch in der Maschinenfabrik Heinz Berger in Wuppertal entstand hoher Sachschaden.

Foto: Heinz Berger

Bis dahin gab es insgesamt vier Sensoren im Verlauf der Wupper, zwei davon fielen während des extremen Hochwassers aus. Dadurch sei natürlich auch keine Information über steigende Pegelstände mehr möglich gewesen, erläutert Groß, der daraufhin sein eigenes Frühwarnsystem entwickelte. Seine unter Brücken angebrachten Sensoren messen die Wasserhöhe per Ultraschall, indem sie aus ihrer Position den wechselnden Abstand zur Wasseroberfläche registrieren. Angebracht werden die Sensoren mit einem starken Magneten, ausgestattet sind sie unter anderem mit einem GPS-Ortungssystem und Temperaturfühlern. Insgesamt 19 Sensoren hat Groß schon entlang der Wupper und ihrer Zuflüsse im bergischen Städtedreieck Wuppertal-Remscheid-Solingen installiert, bis zu 50 sollen es auf 116 Kilometer Flusslänge werden. Auch die Sensoren des Wupperverbands sind eingebunden. „Das ist das engmaschigste Pegelkontrollsystem in ganz Deutschland“, sagt der Geschäftsführer.

 Geschäftsführer Andreas Groß entwickelte das Hochwasser-Frühwarnsystem.

Geschäftsführer Andreas Groß entwickelte das Hochwasser-Frühwarnsystem.

Foto: IHK

Für eine vernünftige Vorhersage reichen die Sensoren alleine aber nicht aus. Daher fließen noch Daten zu aktuellen Niederschlagsmengen aus der gesamten Region mit ein, um die Entwicklung der Wassermengen in den Flüssen zu berechnen. Sowohl die Angaben zu den Pegelständen als auch die Regenmengen werden über ein sogenanntes Long Range Wide Area Network, ein in vielen Städten üblicher Standard zur Datenübertragung, an einen Computer übermittelt. Damit lässt sich in städtischen Bereichen ansonsten unter anderem etwa der Verkehr überwachen, die Straßenbeleuchtung steuern oder feststellen, ob Abfallcontainer voll sind. „Dieses System soll adaptiv sein, also selbstlernend, und aus den Angaben ein Gefährdungspotenzial errechnen“, sagt Groß. Dabei geht es vor allem darum, den betroffenen Regionen einen Zeitvorteil zu verschaffen, der es ihnen ermöglicht, noch Vorkehrungen gegen das erwartete Hochwasser umzusetzen. An dieser letzten Entwicklungsstufe werde gerade gearbeitet.

Groß möchte das Frühwarnsystem über eine App allen Bürgern zugänglich machen. „Es muss öffentlich und kostenlos sein“, sagt er, dazu sollte es für viele verschiedene Situationen anwendbar sein. So müssten etwa individuelle Warnstufen für Anrainer definiert werden und lokale Pegelstände online abrufbar seien. Auch in trockenen Phasen könnten die Pegelstände etwa bei Niedrigwasser optimiert werden. Groß, der auch Vizepräsident der Bergischen Industrie- und Handelskammer ist, hofft darauf, dass sein Vorhaben als Modellprojekt weite Kreise zieht und auch in anderen Flutregionen auf Interesse stößt. Bislang hat er rund 80.000 Euro in sein System investiert, Zuschüsse sind noch nicht geflossen. Mit im Boot sind aber schon die Wuppertaler Stadtwerke, dazu unterstützen die Oberbürgermeister der drei bergischen Städte das Vorhaben sowie die Bergische Universität. Demnächst will Groß auch das Wirtschaftsministerium des Landes ansprechen, um sein Projekt finanziell abzusichern. „Wir wollen einfach zeigen, was bei der Hochwasser-Vorsorge technisch möglich ist“, sagt der KI-Experte. „Das ist doch ein Thema, was immer wiederkehrt und viele Menschen betrifft.“

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