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Die Stadt als digitaler Zwilling
Forschungsprojekt MuSiS von Fraunhofer IPM und incontext.technology GmbH
28.11.2022 - Freiburg
Wer im komplexen System Stadt bauen oder planen will, braucht belastbare Daten. Oftmals sind Planungsdaten jedoch veraltet und unvollständig. Im Forschungsprojekt MuSiS entwickelt Fraunhofer IPM gemeinsam mit der incontext.technology GmbH einen Prozess, mit dem ein digitaler Zwilling urbaner Umgebungen schnell und engmaschig erstellt werden kann. Die Idee: Messsysteme – installiert auf Taxis, Bussen oder Straßenbahnen – rollen im Verkehr mit und nehmen ganz nebenbei jederzeit aktuell die Umgebung auf.
Urbane Räume wandeln sich dynamisch. Heute erhobene Umgebungsdaten
können schon morgen veraltet sein. Das ist ein Problem, wenn es um
städtische Bauvorhaben oder Maßnahmen für Nachhaltigkeit und Sicherheit
in der Stadt geht. Nicht selten werden bei Planungen auch heute noch
viele Jahre alte Katasterpläne zugrunde gelegt. Für spezifische
Fragestellungen wird kleinräumig und mit großem Aufwand vermessen.
Aktuelle, umfassende Infrastrukturdaten würden Planungsprozesse deutlich
effizienter machen – z. B. beim Netzausbau oder der Verkehrs- und
Instandhaltungsplanung. Aber auch Services wie beispielsweise
Gefahrenkarten für Extremwetterlagen, aktuell angepasste Routenplanungen
(z. B. bei Baustellen) oder Wegeplanungen bei Großveranstaltungen
lassen sich aus einem digitalen Abbild der Stadt jederzeit und angepasst
an unterschiedliche Nutzergruppen abrufen.
Multisensor-System sammelt Daten im Regelverkehr
Im MuSiS-Projekt schafft das Forschungsteam die Voraussetzungen für
eine engmaschige, digitale Erfassung urbaner Infrastruktur: Eine
kompakte, universell einsetzbare Messbox, die ein Team am Fraunhofer IPM
entwickelt, soll die Umgebung mithilfe von Laserscannern und Kameras im
laufenden Verkehr erfassen. Ein Schallpegelmesser nimmt zudem die
akustische Belastung auf.
Die Daten werden bereits bei der Erfassung
anonymisiert, d.h. Menschen und Fahrzeuge werden unkenntlich gemacht.
Das robuste Multisensor-System kann ohne großen Aufwand auf verschiedene
Fahrzeuge montiert werden. Es verfügt über eine Positionierungseinheit,
sodass die Messdaten mit Standortinformationen verknüpft sind.
Mehrere Gigabyte an Daten pro Kilometer
Die Messdaten sollen in Echtzeit für verschiedene Anwendungen
bereitgestellt werden. Damit dies gelingt, müssen die Daten bereits auf
dem Fahrzeug vorverarbeitet und reduziert werden – denn auf dem Weg
durch die Stadt nehmen die Sensoren eines einzigen Messfahrzeugs mehrere
Gigabyte an Daten pro Kilometer auf.
Ein speziell angepasstes
Künstliches Neuronales Netz (KNN), das am Fraunhofer IPM entwickelt
wurde, soll die Daten bereits in der Messbox prozessieren. Expertinnen
und Experten des Industriepartners incontext.technology werden
KI-basierte Algorithmen für die automatisierte Nutzung und eine
semantische Anreicherung der Datenströme entwickeln und Datenmodelle für
den digitalen Zwilling einer Stadt erstellen.
Das digitale Stadtmodell
Die
aufbereiteten Daten werden für ausgewählte Anwendungsfälle rund um das
Monitoring von städtischer Sicherheit und Infrastruktur spezifisch für
unterschiedliche Nutzergruppen über Apps und Webportale zugänglich
gemacht. Als Grundlage dient der digitale Zwilling: das semantische
Modell einer Anlage oder auch einer Umgebung, das Sensordaten aus
verschiedenen Systemen integriert und mithilfe von KI trainiert wird.
Weitere Informationen
Das Projekt MuSiS (Multimodaler digitaler Zwilling für eine sichere
und nachhaltige Stadt) wird im Rahmen des Förderprogramms Invest BW vom
Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus gefördert.
Projektpartner
- Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM
- incontext.technology GmbH
incontext.technology GmbH: Experten für Smart Monitoring
incontext.technology GmbH sind Experten für Datenauswertung in
industriellen Kontexten. Beim sogenannten Smart Monitoring geht es
darum, physische Systeme kontinuierlich zu beobachten, auf Anomalien und
Zwischenfälle schnell zu reagieren und geeignete Maßnahmen zu deren
Behebung zu ergreifen. Dies kann durch automatische Maßnahmen des
Systems oder durch menschliches Eingreifen erfolgen. Auf diese Weise
trägt Smart Monitoring dazu bei, dass Fehler und Schäden erst gar nicht
entstehen – oder zumindest leichter zu identifizieren und zu beheben
sind.
Assoziierte Partner
- Stadt Freiburg
- Freiburger Verkehrs AG
- Digital-Agentur Heidelberg GmbH
- Verband Region Rhein-Neckar
Quelle und Fotos: Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM
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