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SENSARE - Warnung und Resilienzverbesserung der Verkehrsinfrastruktur

spritzendes Wasser ausgelöst durch den Bus

© Berliner Wasserbetriebe

Ziel/Nutzen der Lösung

Im Rahmen des Projekts SENSARE wurde ein Echtzeit-Informationssystem entwickelt, das bei Überschwemmung von Straßen und Kanälen Alarm schlägt und den Verkehr entsprechend umleitet. Verkehrsbeeinträchtigungen werden somit vermindert. Die entwickelte Online-Plattform ermöglicht zudem bei Starkregen eine verbesserte Einschätzung der Gefahrenlage sowie die Planung von Akutmaßnahmen und Einsätzen. Dies ermöglicht, überflutungsbedingte Sach- und Personenschäden zu reduzieren. Die Daten zu den Überschwemmungsflächen bieten zudem die Grundlage für zukünftige Stadtentwicklungsentscheidungen.

Lösungsbeschreibung

Die Projektkosten umfassen 3.549.006 Millionen Euro. Davon werden 69 % durch den Modernitätsfond (mFUND) des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) gefördert.
Ein Sensornetzwerk stellt die Echtzeit-Informationen zur Überflutungssituation bereit. Eine Online-Plattform verarbeitet die Daten zukünftig für Informations- und Warndienste. Neben der Echtzeit-Überflutungssituation werden simulationsbasierte Kurzfrist-Vorhersagen zu Überflutungen und daraus resultierende Verkehrsauswirkungen berechnet. Diese werden über die Online-Plattform grafisch dargestellt.
Ein Geoinformationssystem identifiziert auf Basis von Risiko- und Vulnerabilitätskriterien, wie beispielsweise dem Vorhandensein von kritischer Infrastruktur, besonders gefährdete Überflutungsgebiete. Ein Geoinformationssystem ermöglicht es, räumliche Daten zu erfassen und anschließend zu bearbeiten, zu analysieren und zu präsentieren. So werden für ausgewählte Überflutungshotspots durch hydrodynamische Abflusssimulationen Überflutungsprognosen errechnet. Diese dienen als Grundlage für das Verkehrsmodell, welches die Auswirkung überfluteter Straßen und Kanäle auf den Verkehrsbetrieb simuliert und entsprechende Routenempfehlungen ableitet. In den vier identifizierten gefährdeten Überschwemmungsgebieten wurden Sensoren verbaut, die den Wasserstand in den Kanälen und auf den Straßenoberflächen messen. Über ein LoRaWANLong Range Wide Area Network-Sensornetzwerk werden die Wasserstände aufgezeichnet. Das LoRaWANLong Range Wide Area Network-Funknetz wurde im Rahmen des Projekts aufgebaut. Insgesamt wurden vier LoRaWANLong Range Wide Area Network-Gateways dafür in der Stadt aufgestellt. Über die LoRaWANLong Range Wide Area Network-Gateways werden die Sensordaten an die Online-Plattform übermittelt. Das LoRaWAN-Funknetz zeichnet sich durch eine hohe Energieeffizienz aus und ermöglicht die Wartungskosten zu minimieren. An sieben Kanalschächten wurde auf das Mobilfunknetz IoT-Narrowband zurückgegriffen, um auch Daten aus tiefergelegeneren Kanalschächten an die Online-Plattform zu übermitteln. In einem nächsten Schritt wurden die berechneten Szenarien und Sensordaten in eine Online-Plattform integriert und mit Regenprognosen zu kurzfristigen Vorhersagen von Überflutungshöhen und -flächen weiterverarbeitet. Berliner Infrastrukturunternehmen sowie den behördlichen Sicherheitsapparaten wird es ermöglicht, eigene Aktionsschwerpunkte festzulegen und Maßnahmen abzuleiten. Beispielsweise ermöglicht die Online-Plattform verschiedene Grenzwerte für eine Alarmierung festzulegen. Bislang laufen die Daten der Online-Plattform nicht in die Leitsysteme der Stadt. Dies befindet sich in Planung. Derzeitig wird u. a. in Stakeholderworkshops geklärt, welche Informationen von den Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (z. B. Feuerwehr, Polizei, Technisches Hilfswerk) benötigt werden. Zudem wird geprüft, wie die Schnittstelle zu dem Leitsystem der Stadt technisch umsetzbar ist.
Das interdisziplinäre Konsortium besteht aus Infrastrukturunternehmen, Wissenschaft und Firmen aus der IT- und Digitalbranche. Zusätzlich wird das Projekt durch die assoziierten Partner, wie unter anderem die Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz, unterstützt.
Das Projekt wird von den Berliner Wasserbetrieben geleitet. Die Technische Universität Kaiserslautern führt die Überflutungs- und Verkehrsmodellierung mit Unterstützung der Urban Institute GmbH. Die Partner Smart City Solutions GmbH und e.sigma GmbH sind verantwortlich für das Sensornetzwerk und die Online-Plattform. Die Infrastrukturunternehmen formulieren als wesentliche Endnutzer die Anforderungen. Zudem beteiligen sie sich aktiv mit der Bereitstellung von Daten und dem Aufbau sowie Betrieb des Sensornetzwerks. Die Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz, das InfraLab und die Infrest estrasse GmbH sind im Projektkonsortium als assoziierte Partner beteiligt. Darüber hinaus werden über regelmäßig stattfindende Stakeholderworkshops Anforderungen von anderen wichtigen Akteuren, wie Feuerwehr, Technisches Hilfswerk, Polizei oder Verkehrslenkungsbehörde, in das Projekt aufgenommen.
Im Rahmen des Projekts wurden in einem ersten Schritt die gefährdeten Überschwemmungsgebiete identifiziert. In vier überschwemmungsgefährdeten Senkengebieten wurden anschließend Sensoren verbaut, die den Wasserstand in den Kanälen und an der Straßenoberfläche messen. Zudem wurde im Rahmen des Projekts ein LoRaWAN-Funknetz aufgebaut, über welches die Sensordaten an die Online-Plattform übermittelt werden. Über die Online-Plattform ist beispielsweise einsehbar, wo die Sensoren verbaut wurden. Die Plattform stellt zudem dar, wie hoch die Überflutungswahrscheinlichkeit ist. Außerdem werden Prognosen zur Überflutungsfläche und zur Überflutungshöhe sowie mögliche Auswirkungen auf den Verkehr angezeigt.
Verwaltungsmitarbeiter*innen sowie Vertreter*innen aus Wirtschaft und Wissenschaft werden im Rahmen von Workshops in das Projekt eingebunden.
Aufgrund der Analyse zu Risiko- und Vulnerabilitätskriterien mithilfe des Geoinformationssystems stehen für ganz Berlin Informationen zu potenziellen Überflutungshotspots zur Verfügung. Sie dienen als Grundlage für Entscheidungen zum Entwicklungs- und Planungsprozess der Stadt.

Kommunen

Das Projekt wird in folgenden Kommunen umgesetzt:

Berlin, Berlin

über 500.000 Einwohner

Stadt

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Mithilfe der Risiko- und Vulnerabilitätsanalyse steht ein Werkzeug bereit, um potenzielle Überflutungshotspots zu identifizieren und diese in Stadtplanungsprozessen zu berücksichtigen. Die entwickelte Informations- und Warnplattform ermöglicht im Starkregenereignisfall eine verbesserte Einschätzung der Gefahrenlage und Planung von Akutmaßnahmen und Einsätzen. Damit lassen sich die überflutungsbedingten Sach- und Personenschäden sowie die Beeinträchtigung des Verkehrs vermindern.

Die Umleitung der Verkehrsteilnehmer*innen auf nicht überschwemmte Straßen hilft, Unfälle bei Starkregen zu vermeiden. Es werden zudem Erkenntnisse in der Praktikabilität verschiedener Mess- und Übertragungsmethoden öffentlicher Infrastruktur erlangt.

Anderen Städten wird ermöglicht, auf den gewonnen Erkenntnissen aus dem Projekt SENSARE aufzubauen. Das Konzept wird nach erfolgreichem Projektabschluss öffentlich zur Verfügung gestellt. Die topografische Senkenanalyse innerhalb der Berliner Landesgrenzen nach Risikokriterien wird ebenfalls veröffentlicht. Die gefährdetsten Überflutungsgebiete werden darin identifiziert.

Neben der Senkenanalyse werden zudem die Sensordaten, die den Wasserpegel ermitteln, in der mCLOUD öffentlich zur Verfügung gestellt. Die mCloud des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) ist ein offenes Datenportal. Es ermöglicht den zentralen Zugang zu Mobilitäts-, Geo- und Wetterdaten. Die Fortschritte des Projekts werden zudem auf der Projektwebseite dokumentiert. Die Online-Plattform basiert auf Open-Source-Komponenten.

Beteiligte Partner*innen

Weiterführende Informationen