Inspektion und Ortung von verzweigten Grundstücksentwässerungen. mit IBAK NAVIGATOR

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1 Einleitung Einleitung Inspektion und Ortung von verzweigten Grundstücksentwässerungen mit IBAK NAVIGATOR Anschluss-Netzgrafik aus TV-Inspektionsdaten Die Aspekte rund um den Abwasser-Hauptkanal werden von zahlreichen Anbietern bedient. Es gibt eine recht hohe Inspektionsdichte, zahlreiche ausgeklügelte Kamerasysteme, Vermessungsmethoden, bis hin zu revolutionären Techniken wie Panoramo die sicher mit Fortschreiten der allgemeinen technischen Weiterentwicklungen noch so manchen "Sprung" für die Zustandserfassung von Abwassersystemen bieten wird. Auch die entstehenden Daten können mit unterschiedlichsten Ansätzen erfasst, transferiert und in Informationssystemen abgefragt werden. Es gibt zahlreiche Spezifikationen bezüglich der Kodierungen, Austauschformate, Klassifizierungen usw. Dabei fällt auf, dass die Schacht und Anschluss-Zustandserfassung bisher eher weniger im Fokus standen. Hier ist deutlich eine Trendwende zu beobachten. Mehr und mehr sind effektive Lösungen für eine einfache, schnelle und umfassende TV-Inspektion auch von Schächten und Anschlussleitungen mit ihren Besonderheiten gefragt. Im folgenden sollen die Besonderheiten der Anschlussleitungs-Inspektion aus technischer Sicht betrachtet werden. In der Hauptsache geht es um die Kanalnetzgrafik von Anschlussnetzen. Für die TV-Inspektion also um Daten, die zusätzlich zu den Inspektionsberichten, Inspektions- Datenexporten, Reports und TV-Filmungen erforderlich sind. Die Frage: wem gehört das zu inspizierende Netz? - kommunal oder privat und die sich daraus ergebenden Fragen zur Inspektions-Häufigkeit, Gebührenerhebung, etc., bleiben für folgende Darstellung unberücksichtigt. Der Unterschied Was ist eigentlich der Unterschied bei einer Inspektion von Hauptkanälen, Schächten oder Anschlussleitungen? ;

2 Der Unterschied Hauptkanal Schacht Anschlussleitung Wenn wir die zu untersuchenden Kanalnetz-Objekte in 3 Typen aufteilen Hauptkanal-Haltung, Schacht und Anschlussleitung so ist der Unterschied für den Schacht klar. Auf Grund der offensichtlich anderen Bauform und Konstruktion ist eine gesonderte Zustandskodierung und andere Technik der Filmung usw. zu definieren. Die Anschlussleitung ist erstmal wie eine Haltung. Nur kleiner im Durchmesser, "kurviger", also mehr Knickpunkte und nicht zwingend von Schacht zu Schacht. Aber der wesentliche Unterschied ist das Wo! Wo liegen sie unter der Erde? Für den Hauptkanal ist die geografische Lage überwiegend bekannt und wird in Informationssystemen verwaltet. Schon für die Vermögensverwaltung werden Schächte und damit die dazwischen liegenden Haltungen systematisch vermessen und kartografiert. Für Anschlussleitungen ist das die Ausnahme. I.d.R. ist eine Vermesser-genaue Erfassung auch nicht erforderlich und zu kostenintensiv. Ziel ist es, die Lage der Leitungen für Sanierungen und andere Baumaßnahmen zu kennen. Nur diesem Anspruch muss die Anschluss-Netzgrafik genügen. Inspektions-Software mit Kanalnetz-Komponente Dem Anschluss-Leitungsnetz am nächsten Vor-Ort ist der TV-Inspekteur. Ideal wäre es, wenn sich bei seiner Arbeit in Tateinheit auch ein Lageplan der untersuchten Anschlüsse ergibt. Um einen Netzplan zu erhalten bietet es sich an, die Informationen zu nutzen, die bei einer Kanalrohr-Zustandserfassung mit den üblichen Kodiersystemen (ISYBAU01, EN13508, etc) sowieso gesammelt werden. Im Idealfall sind keine zusätzlichen Eingaben und Messungen durch den Bediener erforderlich. Am Ende soll die Inspektion ja bezahlbar bleiben. Wir brauchen also eine Inspektionssoftware mit grafischer Netzplan-Komponente. Diese Software muss die Informationen der Leitungs-Zustandserfassung, bei optimal geringem Aufwand der Bediener, für die Generierung einer Netzgrafik umsetzen können. Diese Netzgrafik muss folgenden Ansprüchen genügen: ausreichende Genauigkeit für: Erfassung der verlegten Leitungen zur Werterhaltung, Hydraulik-Abschätzungen; auch bezogen auf den Hauptkanal. das Auffinden der Leitungen für Sanierungs- und andere Baumaßnahmen. Darstellung und Erzeugung beliebig komplexer Leitungs-Teilnetze Leitungen Nter Ordnung ;

3 Inspektions-Software mit Kanalnetz-Komponente Darüber hinaus ist natürlich ein qualifizierter Inspektionsbericht gemäß den Vorgaben und Definitionen der Datenschnittstelle mit entsprechender Zustandskodierung, Inspektions- Datenexport, Reports und Filmung zu erstellen denn darum geht es ja eigentlich. IKAS32 mit grafischer Kanalnetz-Komponente Befahrung einer Leitung Wir machen nun eine TV-Befahrung einer Anschlussleitung, i.d.r. mit einem Schiebesystem und nicht mit einer Fahrwagen-Kamera. Am besten eignet sich die Orion L mit Vorrichtung, um in Abzweiger/Stutzen 'abbiegen' zu können, hierzu später mehr. Dieser Arbeitsvorgang bleibt für den Bediener unverändert. Entsprechend den Vorgaben durch Auftraggeber, Schnittstellen und Kodiersysteme werden Schäden und Zustände für die Bestandsaufnahme erfasst. ;

4 Prinzip -> Abzweiger, Krümmer,... Für die Erzeugung des grafischen Leitungsverlaufs sind die Angaben zu Abzweigern/Stutzen und Krümmern (Bögen) mit: wichtig. Entfernung zum Bezugspunkt i.d.r. der Startpunkt der Untersuchung Krümmungswinkel für Krümmer (Bögen) Richtung des folgenden Rohrverlaufs als Projektion auf der Rohrwandung im Uhrzeitschema. Bei den gängigen Kodiersystemen (ISYBAU2001 ff, EN usw.) sind die definierten Angaben in den Zustandsdaten (Krümmungswinkel und Lage am Umfang) für die Berechnung des Leitungsverlaufs ausreichend. Einzig die Genauigkeit dieser Angaben ist, so wie in den Kodiersystemen definiert, nicht immer ausreichend. Eine Richtungsänderung im Uhrzeitschema deckt beispielsweise einen Winkelbereich von 30 pro Stunde ab. Daher ist die Verwendung des IBAK NAVIGATOR das richtige Werkzeug. Prinzipieller Aufbau der Leitungsabschnitte mit Sohlhöhen aus Hauptkanal ;

5 IBAK NAVIGATOR Zusammengefasst ist der IBAK NAVIGATOR ein Assistent zur IKAS32 TV-Inspektion zur: optische Bestimmung der Lage-Änderung von Anschlussleitungen in einem Arbeitsgang mit der TV-Inspektion Berechnung des 3D-Rohrleitungsverlaufs mit der IKAS32-Kanalnetzkomponente für ein digitales Kanalnetz mit X-,Y- und Z-Koordinaten aller Leitungspunkte Georeferenziert oder relativ Eine Softwarelösung für die Kanal-TV-Inspektion der gesamten Grundstücksentwässerung mit automatisch erzeugtem georeferenzierten Lageplan. Der IKAS32 NAVIGATOR ist ein Assistent zur Erfassung von Richtungsänderungen des Leitungsverlaufs während der TV-Befahrung. Durch die optische Auswertung des Videobildes werden die vom Bediener zu machenden Angaben für Krümmer/Bögen durch einfache und schnell gesetzte Mausklicks ersetzt.

6 Mit dem NAVIGATOR-Assistenten und dem lagerichtigen Bild der IBAK-Kameras erfolgt die Datenerfassung ohne zusätzlichen Zeitaufwand bei der Inspektion und dies unabhängig von der individuellen Einschätzung durch den Bediener. Alle gängigen Kodiersysteme (ATV-M143, ISYBAU01, DWA M149-2,...) verlangen diese Richtungsangaben, die bisher geschätzt werden mussten. Der NAVIGATOR-Assistent ersetzt die Schätzung dieser Angaben durch eine Auswertung des Videobildes. Zusätzlich wird die Richtungsänderung nicht nur im Uhrzeitschema (Kodiersysteme, mit 15 -Bereichen), sondern auch in grad-genauer Auflösung gespeichert. Die so gewonnenen Richtungsdaten einer Leitung ergeben automatisch deren dreidimensionalen Verlauf. Über einen geo-referenzierten Bezugspunkt lässt sich dieser Leitungsverlauf in einen Lageplan des Leitungsnetzes einpassen und ergänzt so den Inspektionsbericht. Der Leitungsverlauf ergibt sich in wenigen Schritten: Bediener fährt mit Kamera einen Krümmer/Bogen an Kamera stellt automatisch lagerichtiges Bild ein Mit einfachen Mausklicks im NAVIGATOR-Assistenten Winkel und Richtung auswerten Die IKAS32-Plan-Komponente generiert dann automatisch den Leitungsverlauf. Dessen dreidimensionale X-,Y,-Z-Koordinaten werden in der IKAS 32-Kanaldatenbank gespeichert und können direkt an beliebige GIS-Datenbanken weitergegeben werden. IKAS 32 NAVIGATOR Option zum IKAS 32 mit Plan Komponente Vollständige Integration in den IKAS 32 Analyse-Assistenten (IKAS 32 EDE-Betrieb) Erfassung von Richtungsänderungen im Leitungsverlauf durch Videobild-Auswertung Mit einfachen Mausklicks für: Richtung im Uhrzeitschema Winkel in Grad

7 3D-Verlaufsbestimmung ohne aufwendige Messtechnik im Kanalrohr Grafik einer Leitung Nach der TV-Befahrung wird mit einem Maus-Klick der grafische Verlauf der Leitung vom IKAS32 berechnet. Den Zustandsdaten gegen Fließrichtung folgend, werden alle Krümmer (Bögen) für eine 3D-Lage im Raum ausgewertet. Wenn die geografischen Daten des Entwässerungspunktes bereits bekannt sind, wird die Leitung automatisch an diesen angeschlossen. Die 3 Fälle für die Position des Anschlusspunktes: Leitung an Schacht Leitung an Abzweiger/Stutzen einer Haltung oder Leitung. Leitung frei platzieren Leitung an einem Schacht Für den Fall, in dem eine Leitung in einen Schacht entwässert, liegt ihr Anschlusspunkt also der untere- oder Bis-Punkt bei den gleichen Koordinaten wie der Schacht. Der Anschlusspunkt erhält auch den gleichen Bezeichner wie der Schacht. Damit ist er der Bezugspunkt, von dem aus der Leitungsverlauf berechnet wird.

8 Leitung an einem Abzweiger oder Stutzen Entwässert die Leitung über einen Abzweiger(Stutzen) in eine untere Haltung oder Leitung, so kann im IKAS32 diese Haltung/Leitung mit dem Abzweiger/Stutzen ganz einfach als 'Bezugs- Information' für die untersuchte Leitung angegeben werden. Ist die geografische Lage der 'Bezugs-' Haltung (oder Leitung) bekannt, wird die neue Leitung vom IKAS32 automatisch dort eingezeichnet. Der Bediener macht das automatisch schon vor der TV-Befahrung, in dem er im IKAS32 einen Abzweiger oder Stutzen auswählt, dessen Leitung er dann untersucht. So wird ein geografisch bekanntes Kanalnetz direkt mit dem neu untersuchten Leitungsobjekt erweitert. Der Leitungsverlauf wird dreidimensional berechnet. So kann jederzeit auch die X/Z-Ansicht, der Höhenverlauf einer Leitung, dargestellt werden. Teilnetz; Befahrung mehrerer Leitungen In der Praxis wird der Bediener nach der Befahrung EINER Leitung direkt die nächste Untersuchung durchführen wollen. Enthält die erste Leitung Abzweiger und Stutzen, können diese direkt als Vorgabe für die hier angeschlossenen Leitungen dienen: Import aus Leitungsuntersuchung. Die Befahrung geschieht durch Abbiegen mit der Orion L in den

9 jeweiligen Abzweiger/Stutzen. Der Bediener macht die erste Befahrung Zieht die Kamera zum letzten Abzweiger/Stutzen zurück (in Untersuchungsrichtung letzter) lässt vom IKAS32 einen Leitungsdatensatz anlegen und wählt diesen für die nächste Befahrung aus. Dieser Ablauf wird wiederholt, bis alle Anschlüsse des Anschlussbereiches untersucht sind. Nach der Befahrung ein ganzes Teilnetz generieren Nach der Befahrung aller Leitungen, die in einen Hauptkanal-Anschluss entwässern, wird im IKAS32-Plan der Teilnetzgenerator aktiviert und damit der Verlauf aller Leitungen in einem einzigen Schritt automatisch dreidimensional berechnet. Der Anschlusspunkt des Teilnetzes ergibt sich dabei genauso wie oben für eine einzelne Leitung beschrieben automatisch. Im IKAS32 wird die geografische Lage des Leitungsnetzes gegen Fließrichtung berechnet. Es ist aber egal in welcher Richtung die Kamerabefahrung durchgeführt wurde in oder gegen Fließrichtung. Genauso ist es unwichtig, in welcher Reihenfolge die Leitungen untersucht wurden. Ein einmal untersuchtes und grafisch generiertes Leitungsnetz kann jederzeit mit weiteren später untersuchten Leitungen ergänzt werden. Das Ergebnis was kriegt der Auftraggeber? Das Ergebnis der TV-Inspektion ist natürlich zunächst wie gewohnt: Die Berichte und Statistiken Der Inspektions-Datenexport im vorgegebenen Format Die Inspektionsfilme als MPEG und/oder Panoramo Der Reportviewer für die Sichtung der Berichte und Filme Darüber hinaus können erzeugt werden: Pläne der Kanalnetzgrafiken inkl. der Grundkarten als DXF-Dateien oder auch auf Papier. Sämtliche Koordinaten zu Knickpunkten, Schächten, Anschlusspunkten etc. in einem

10 Das Ergebnis was kriegt der Auftraggeber? vereinbarten Datenformat. Der Reportviewer mit den Plänen zur Sichtung und Bedienung. Pläne im ReportViewer Darstellung von Kanalnetzplänen und diversen Hintergrundkarten Berichte aus dem Kanalnetzplan heraus aufrufen Kanalobjekte im Plan suchen und markieren Nachträgliches Ausblenden der Hintergrundkarten Berichte aus dem Plan heraus drucken Reportviewer einer TV-Inpektion mit IKAS32 erstellt Der IBAK Reportviewer ist als Lizenz freie Betrachtungssoftware mit jedem Inspektionsergebnis von einem IKAS32 erhältlich und kann ohne Installation verwendet werden. Bei Bedarf gibt es das Setup auch auf der IBAK Internetseite.

11 IBAK NAVIGATOR, Erfahrungen aus der Praxis IBAK NAVIGATOR, Erfahrungen aus der Praxis Unabhängige Untersuchungen wurden hierzu vom Institut für Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. So veröffentlichte Dipl.-Ing Hermann Stepkes seine Ergebnisse zum NAVIGAOR wie folgt: Erfahrungen in der Praxis, z. B. in Schwanau, haben gezeigt, dass die über den NAVIGATOR- Assistenten bestimmte Lage der Leitungen mit der Realität eine gute Übereinstimmung ergibt. Zur laufenden Kontrolle der Lage der Kamera werden zu Beginn und auch während der Messung Ortungen durchgeführt. Durch die Unterstützung des NAVIGATOR-Assistenten wird der Operator entlastet, und es entsteht nur ein unwesentlicher zeitlicher Mehraufwand im Vergleich zu einer herkömmlichen Untersuchung ohne Verlaufsmessung (FÖRSTER, 2008). Bei einer effektiven Einsatzdauer von 12 Stunden (Zweischichtbetrieb) und erfahrenem Personal können ca m Hausanschlussleitungen (60 bis 80 Stück vom Hauptkanal bis zur Grundstücksgrenze) gereinigt, inspiziert und in ihrer Lage erfasst werden (GUDERIAN, 2008). 1 Mit keinem anderen am Markt befindlichen, den Leitungsverlauf messenden System eine derartige Effektivität der Verlaufsbestimmung und damit auch der gleichzeitig stattfindenden TV-Inspektion erreichbar. Insbesondere, da die Kosten der Erfassung der Anschlussnetze nebst Dichtheitsprüfung direkt durch den jeweiligen Grundeigentümer zu tragen sind, dürfte die Wirtschaftlichkeit eines Systems für seine Akzeptanz von ausschlaggebender Bedeutung sein. 1 Stepkes, H. (2008): Entwicklung bei der Erfassung und Darstellung der Lage von Grundstücksentwässerungsanlagen, Kölner Kanal und Kläranlagen Kolloquium