Ein Studierendenteam aus der Informatik hat ein System zur Deichüberwachung entwickelt – kostengünstig, autark und flexibel. Gerade hat die Projektgruppe „Diek un dat“ ihre Ergebnisse präsentiert.
Anfang Januar 2024: Halb Niedersachsen ist überflutet, auch in Oldenburg kämpfen Einsatzkräfte gegen die Wassermassen. Deiche drohen zu brechen und müssen mit Sandsäcken verstärkt werden.
„Damals mussten Dutzende Deichwachen regelmäßig die Deiche ablaufen, um zu überprüfen, ob sie standhalten, insgesamt waren mehr als 200 Menschen im Einsatz“, erzählt Imke Korte. Gemeinsam mit sieben Kommilitonen hat die Wirtschaftsinformatikstudentin in der Projektgruppe „Diek un dat“ ein System entwickelt, das Deichläuferinnen und -läufern bei zukünftigen Hochwassern einige Kilometer ersparen könnte – eine Messvorrichtung, die die Stabilität von Deichen automatisch überwacht. Kürzlich stellten die acht Masterstudierenden der Informatik und Wirtschaftsinformatik ihr System bei einer Abschlusspräsentation vor.
Das Ergebnis des einjährigen Studienprojekts ist ein digitales, autarkes Messsystem zur Deichüberwachung, bestehend aus einer zentralen Sensorbox (GBox) mit integrierter Energieversorgung, Datenverarbeitung und Kommunikation sowie flexibel einsetzbarer Sensorik und einer Plattform zur Auswertung und Visualisierung der Messdaten. „Mit dieser Vorrichtung lässt sich bei einem Hochwasser kontinuierlich die Durchsickerung des Deiches messen“, erklärt Teammitglied Paul Tepe, der ebenfalls Wirtschaftsinformatik studiert. Die Daten werden alle 15 Minuten per Funk weitergeleitet und auf einer eigens weiterentwickelten Internetplattform übersichtlich präsentiert – etwa in Form von Kurven und Statusmeldungen. „So kann zum Beispiel die Feuerwehr auf einen Blick sehen, ob der Zustand des Deiches kritisch ist“, sagt Tepe.
Um sich ins Thema einzuarbeiten, traf sich das Projektteam zunächst mit Fachleuten des Niedersächsischen Landesamts für Brand- und Katastrophenschutz (NLBK), von Feuerwehr, Technischem Hilfswerk und NLWKN, dem Niedersächsischen Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz. „Wir mussten erst einmal eine Menge Grundlagenwissen zu Deichen aufbauen“, sagt Tepe.
Eine zentrale Rolle bei der Deichstabilität, erfuhr das Team, spielt die sogenannte Sickerlinie – die Grenze zwischen trockenem und mit Wasser gesättigtem Material im Deich. Ihr Verlauf innerhalb des Deiches bestimmt, ob das Bauwerk noch stabil ist oder nicht. Bei Hochwasser tritt am Deichfuß auf der Landseite auf Höhe der Sickerlinie Wasser aus, ähnlich wie bei einer Quelle. „Die Deichwachen können dies mit der Hand ertasten, das Erdreich ist dort etwas wabbelig“, erklärt Korte. Das Team entwickelte also Ideen, wie sich der Verlauf der Sickerlinie innerhalb des Deiches und an der Außenseite überwachen lässt.
Dafür setzten die Studierenden auf zwei verschiedene Methoden. Ein Verfahren bestand darin, den Austritt der Sickerlinie mithilfe mehrerer Feuchtigkeitssensoren zu lokalisieren, die wie kleine Schwerter aussehen und waagerecht in den Deich eingebracht werden.
Mit der zweiten Methode kann die Gruppe den Verlauf der Sickerlinie innerhalb eines Deiches mit Pegelsensoren erfassen, wie sie auch zur Grundwasserüberwachung verwendet werden. Um solche Pegelmesser zu installieren, muss allerdings in den Deich gebohrt werden, was dessen Stabilität nicht unbedingt zuträglich ist, insbesondere während eines Hochwassers. Die Methode könnte daher weniger für mobile Systeme geeignet sein, die im Katastrophenfall zum Einsatz kommen, sondern eher für fest Stationen. „Im Grunde müsste man ein solches Messsystem schon beim Bau eines Deiches mit einplanen“, sagt der Informatiker Prof. Dr. Andreas Winter, der gemeinsam mit seinem Kollegen Prof. Dr. Oliver Theel die Projektgruppe betreute.
Besonders spannend für die Studierenden waren verschiedene Praxistests, etwa am Osternburger Kanal und an der Hunte in Tungeln. Auf dem Gelände der Feuerwehrschule des NLBK in Loy in Rastede konnten sie ihr System sogar bei einem simulierten Hochwasser erproben: Mitarbeitende des NLBK fluteten dort einen Trockendeich, der für Katastrophenschutzübungen zur Verfügung steht. Das Fazit aus den Versuchen: Die Technologie funktioniert – die Lage der Sickerlinie lässt sich mit den erprobten Sensoren ermitteln. Die automatische Überwachung macht Deichwachen nicht überflüssig, kann Einsatzkräfte aber im Ernstfall unterstützen, etwa, um bekannte Schwachstellen in einem Deich kontinuierlich zu überwachen.
Mit dem Ergebnis waren nicht nur die Studierenden, sondern auch die Fachleute aus Wasserwirtschaft und Katastrophenschutz zufrieden: Das Team von „Diek un dat“ ist eingeladen, das System im Juni auf der Interschutz 2026 in Hannover zu präsentieren, der weltweit wichtigsten Messe für die Themen Rettungsdienst, Brand- und Katastrophenschutz. „Es ist schon eine beachtliche Leistung, so ein Monitoringsystem innerhalb von einem Jahr auf die Beine zu stellen“, betont Andreas Winter.
Das Team konnte dabei auf der Arbeit voriger Projektgruppen aufbauen: In den vergangenen Jahren hatten Studierende aus der Informatik unterschiedliche Messstationen entwickelt, um Umweltdaten zu überwachen – etwa die Feinstaubbelastung in der Luft oder den Wasserpegel in Flüssen. Dadurch gab es bereits Wissen dazu, wie sich gesammelte Daten am besten übermitteln und aufbereiten lassen oder welche Mikroprozessoren für die Verarbeitung geeignet sind. Mit der in früheren Projektgruppen aufgebauten Online-Plattform „Guerilla Sensing“ war zudem ein System vorhanden, über das die Daten abgerufen und visualisiert werden können.
„Ein Kerngedanke hinter „Guerilla Sensing“ ist es, Messstationen zu entwickeln, die wenig kosten und sich mit etwas Technikverständnis selbst zusammenbauen lassen“, erklärt Paul Tepe. Die Komponenten des Deichüberwachungssystems sind etwa für insgesamt deutlich weniger als 1.000 Euro zu haben. Im Prinzip könnten solche Stationen zum Beispiel in Citizen-Science-Projekten zum Einsatz kommen, also etwa in Messkampagnen von interessierten Bürgerinnen und Bürgern. Imke Korte wäre sofort dabei: „Wenn es zu einem Hochwasser kommt, hätte ich Lust, unsere Boxen auszubringen und die Einsatzteams zu unterstützen“, sagt sie.
Für sie und Paul Tepe war das Projekt eins der Highlights im Studium – mit vielen neuen Aufgaben abseits der üblichen Seminare, Klausuren und Prüfungen. „Wir haben wirklich etwas geschafft“, sagt Tepe. Für Betreuer Andreas Winter besteht der Mehrwert in den vielfältigen Erfahrungen, die die Studierenden in der einjährigen Projektphase machen. „Die Projektgruppe vermittelt viele Aspekte der späteren Berufspraxis, die sich explizit kaum lehren lassen“, sagt er. Er beobachte immer wieder, dass die Studierenden das Projekt nach einigen Monaten „zu ihrer eigenen Sache machen“ und sich engagiert in die verschiedenen Aufgaben stürzten, die vom Löten von Platinen bis zu Planungsrunden mit den externen Projektpartnern reichen.
Das Thema der nächsten Projektgruppe hat wieder mit Wasser zu tun: Im nahenden Sommersemester sollen sich Theels und Winters Studierende darum kümmern, die Wasserqualität zum Beispiel im Moorhauser Polder zu überwachen. Da Guerilla Sensing auf erweiterbare Umweltsensorik zielt, werden sich weitere Experimente auf die digitale Erkennung invasiver Arten wie der Asiatischen Hornisse beziehen.
