OGC Sensor Web (SWE - Sensor Web Enablement) als weiterer Meilenstein einer GDI

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1 VoGIS- Fachforum 2011 Geodaten Infrastruktur? 10. November 2011, Landesvermessungsamt Feldkirch (LVA) OGC Sensor Web (SWE - Sensor Web Enablement) als weiterer Meilenstein einer GDI Dipl.-Ing. Karl-Heinz Spies Wupperverband, Stabsstelle GIS, Wuppertal sps@wupperverband.de 10. November 2011 Agenda Sensor Web in der Wasserwirtschaft: 1 Kurzvorstellung Wupperverband 2 Anwendungsfälle Wupperverband 3 OGC Sensor Web im Wupperverband 4 Beispiele 5 Fazit

2 Wupperverband - Einzugsgebiet Gründung des Wupperverbandes am 8. Januar 1930 Düsseldorf Die Idee und die Notwendigkeit, die Wasserwirtschaft nicht nur kleinteilig zu betrachten, sondern das Flussgebiet über kommunale Grenzen hinweg zu bewirtschaften. Diese Grundidee verfolgt auch die EU-WRRL (EU-Wasserrahmenrichtlinie) Köln Fläche: 813 km² Gewässernetz: ca km Länge der Wupper: 113 km Einwohner : ca. 1 Million Höhenprofil: tiefster Punkt: 35 m höchster Punkt: 483 m Wupperverband - Aufgabenfelder Sondergesetzlicher Wasserverband in NRW Düsseldorf Hochwasserschutz Niedrigwasseraufhöhung Trinkwasserbereitstellung Gewässerunterhaltung Ökologische Entwicklung des Flussgebietes Abwasserbeseitigung Köln Bereitstellung von Basisdaten für die Wasserwirtschaft

3 Hydrologische Situation Niederschlagsverteilung im Verbandsgebiet ausgeprägter Anstieg der Niederschlagssummen von West nach Ost durchschnittswerte von bis zu 1400 mm jährlich, der Bundesdurchschnitt liegt bei etwa 700 mm Niederschlag Wupperverband - Technische Anlagen 11 Klärwerke 2 Trinkwasser-Talsperren 10 Brauchwasser-Talsperren 51 Pegel 40 meteorologische Messstationen

4 Administrationen im Wupperverbandsgebiet Wuppertal Sprockhövel Schwelm Ennepetal 22 Städte und Gemeinden Radevormwald Solingen Remscheid Hückeswagen Halver Wuppertal Ennepe-Ruhr-Kreis Langenfeld Leichlingen Burscheid Wermelskirchen Wipperfürth Kierspe Marienheide Remscheid Kürten Leverkusen Odenthal Köln Bergisch Gladbach Solingen Märkischer Kreis Oberbergischer Kreis Rheinisch-Bergischer Kreis # Leverkusen StUA Hagen Köln 10 Kreise und kreisfreie Städte # StUA Düsseldorf Düsseldorf Arnsberg Kö ln StUA Köln # 3 Bezirksregierungen Wupperverband Geodateninfrastruktur (GDI) FluGGS: -- seit 1999 Standardisierte OGC Schnittstellen: Web Mapping Service (WMS) Web Feature Service (WFS, WFS-T) Catalogue Service Web (CS-W) Proprietäre Schnittstellen: ESRI ArcIMS ESRI ArcGIS Server

5 OGC Sensor Web im Wupperverband Bisher Projektstudie zum OGC Sensor Observation Service (2004) Praxistest im Rahmen von EU Projekt, X-Border-GDI (2007) Integration in operative Prozesse (2008) Freischaltung Pegel Onlinedaten (2009) Gemeinsames Projekt mit der BAW (2010) Migration der Entwicklungsplattform Neuer Client und Benachrichtigungssystem (2011.) Wupperverband - Sensoren Umfangreiche Datenerfassung Geringe Interoperabilität zwischen fachlichen Domänen

6 OGC Sensor Web - Konzept OGC Sensor Web im Wupperverband Verankerung im Strategiepapier des Wupperverbandes Vereinbarung mit den Mitgliedern und Gremien Zielsetzungen: Standardisierte Integration von Sensordaten: in die GDI des Wupperverbandes - Vernetzung mit Kommunen, Landesbehörden und Unternehmen in weitere Unternehmensprozesse, z.b.: - in Betriebsführungs- und Anlagenüberwachungssystemen - Erweiterung des Hochwasser-Warnsystems - Steuerung von Sensoren (Wehre, Tore, Pumpen, ) - automatische Prozessierung

7 Beispiel 1 - Bereitstellung von Sensordaten Beispiel 1 - Bereitstellung von Sensordaten

8 Beispiel 1 - Bereitstellung von Sensordaten Beispiel 1 - Bereitstellung von Sensordaten

9 Mobiler Zugriff auf Bild-, Mess- und Geodaten Konzeption und Umsetzung der Systemanbindungen an die Mobile Infrastruktur, Zugriff auf aktuelle Pegel-, Füllstands-, Niederschlagsmessungen Zugriff auf Geodienste des Wupperverbandes Zugriff auf Webcams an Regenbecken & Talsperren Auswertung von Sensordaten Forschungsprojekt mit der TU München Aufgabenstellung: Automatische Berechnung der Niederschlagsverteilung im Verbandsgebiet und Bereitstellung über das FluGGS OGC Diensten (SOS, WPS, WMS) Die Herausforderungen dieses Projektes liegen sowohl in der Konzeption und dem Aufbau der Dienstekette als auch in der Gegenüberstellung & Auswahl der geeigneten Interpolationsverfahren 40 Niederschlagsstationen

10 Beispiel 2 Monitoring & Warnmeldungen 10 Bsp.: Eschbach, SG Unterburg Beispiel 2 Monitoring & Warnmeldungen

11 Eschbach = Höhe Wasserstand am Abend des Beispiel 2 Monitoring & Warnmeldungen Starkregenereignis Eschbach tritt über die Ufer SMS-Meldung an Feuerwehr bei 5 m 3 /s < ~ 80 min >

12 Beispiel 2 Monitoring & Warnmeldungen Beispiel 2 Monitoring & Warnmeldungen

13 Beispiel 2 Monitoring & Warnmeldungen Beispiel 2 Monitoring & Warnmeldungen Voraussetzungen: Verfügbarkeit von hochaktuellen Messreihen Plausibilisierung der Messwerte vor der Alarmierung Verfügbarkeit von hochaufgelösten meteorologischen, hydrologischen & hydraulischen Prognosemodellen Informationsfluss zu den potentiell Betroffenen muss gewährleistet werden

14 Wechsel der Entwicklungsplattform Sensor Web (Migration des SOS Client und SES Client) Migration Open Source Aktuelle externe Weiterentwicklung von verwendeten Bibliotheken für Java Programmierung Java-Programme sind plattformunabhängig, das heißt, sie laufen ohne weitere Anpassungen auf verschiedenen Rechnerarchitekturen und Betriebssystemen Migration und Weiterentwicklung Sensor Web, - Projektübersicht Pegel Onlinedaten Webcams Becken und Netze, Gewässer, Talsperren Forschungsprojekt mit der TU München & Runder Tisch GIS e.v. Weiterentwicklung der Sensor Web Technologie in den OGC Arbeitsgruppen beobachten

15 Migration und Weiterentwicklung Sensor Web Kooperationsprojekt mit BAW & 52 North Bundesverkehrsministerium und Firma 52 North. Finanzierung durch das Konjunkturpaket 2. Weiterentwicklung der SOS Clients zur Darstellung der Zeitreihen Fachliche & technische Projektleitung durch den Wupperverband Weiterentwicklung der Monitoring- und Alarmierungskomponenten, SES Kontext Beispiel 3 Sensoren steuern

16 Beispiel 3 Sensoren steuern Technische Kontrolle unter Wahrung des Datenschutzes! (Dienstvereinbarung mit dem Personalrat)

17 7, , , , , , , , , PH_WERT PH_WERT Beispiel 3 Sensoren steuern Anlagenüberwachung im Rahmen des Sensor Web Optischer Pegel zur Erfassung und Validierung von Zeitreihen Messdatenerfassung Prozessleitsystem: 363,34? Optischer Pegel: 364,40 Realer Füllstand: 364,40 Infrastrukturschema der Wasserwirtschaft Prozessleitsystem: - Vorortsituation unbekannt - Validierung des Messwertes erfordert hohen Aufwand Mitarbeiter muss zur Anlage fahren Optischer Sensor: - bekannte Vorortsituation - Validierung der Daten ist sofort möglich - kein zusätzlicher Aufwand Vorteile: - Steigerung der Messdatenqualität - Reduzierung des Aufwands

18 Beispiel 3 Sensoren steuern Beispiel 3 Sensoren steuern

19 Anwendungsbeispiel 1 kritisches Ereignis Sensor Web Datenerfassung 2 3a Messungen überschreiten Grenzwerte Sensor Web Monitoring 4 Messwerte überprüfen Anwender per SMS / informieren 5 Maßnahmen einleiten 3b Workflows anstoßen Anwendungsbeispiel Energie

20 System Hochwasser und Anlagenüberwachung Örtlichkeit FluGGS Behörden Feuerwehr Regenradar Betriebe WV Web-basierte Informationen Städt. Betriebe 40 Niederschlagsmessstationen Bürger 51 Pegel Kamera Fazit Die OGC Sensor Web Spezifikationen haben einen Reifegrad erreicht, der einen produktiven Einsatz erlaubt. Alle erforderlichen Komponenten stehen als Open Source Software zur Verfügung. Bei Inbetriebnahme einer OGC Sensor Web Infrastruktur fallen vor allem Aufwände bei der Definition der Datenmodelle für Zeitreihen und Sensoren sowie für die Vernetzung der Komponenten an. Zeit- und Kostenersparnis durch den Einsatz standardisierter Komponenten sowie mehr Interoperabilität. Die Verknüpfung von Zeitreihen mit Geodaten ermöglicht eine erweiterte und oftmals optimierte Bearbeitung raumbezogener Fragestellungen und Aufgaben.

21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dipl.-Ing. Karl-Heinz Spies Leiter Stabsstelle GIS und GDI 0202 /