Projektbeschreibung

Projektzeitraum:

  • Januar 2020 - Dezember 2022

Projektbearbeiter:


Skizze des Projekts mit Schwimmroboter und Messplattform im Gewässer. An der Schwimmplattform befindet sich eine Multiparameter-Sensorkette sowie ein Sonar. Der Roboter kommuniziert mit einer Basisstation am Ufer

Kurzbeschreibung

Im Rahmen des Projekts RoBiMo wird ein Messsystem zur komplexen, ortsaufgelösten Erfassung ausgewählter Wasser- und Umweltparameter mit einem von einer Basisstation gesteuerten autonomen Robotersystem entwickelt. Dieses soll zunächst in stehenden Binnengewässern regelmäßig, kontinuierlich und 3D-ortsaufgelöste Parameter erfassen. Dazu wird initial der Schwimmroboter „Elisabeth“ und die Messplattform "ferdinand" der TU Bergakademie Freiberg erweitert und eingesetzt.

Ziel ist eine modulare Nutzung des zu entwickelnden Systems für die hochwertige und hochauflösende Erfassung eines breiten Spektrums limnologischer, biochemisch-biophysikalischer Parameter. Dazu gehören Gewässerrespiration, hydrographische Profile sowie Spezialaufgaben. Dazu wird die Messplattform "ferdinand" mit verschiedenen Messystemen ausgestattet. So wird für die Respirationsmessung das ebenfalls in Freiberg entwickelte SEMACH-FG System mit on-line IRGA für die Echtzeiterfassung von CO2 genutzt. Über automatische Probenahme werden im Anschluss weitere Gase erfasst. Für hydrographische Profile sowie diverse Spezialaufgaben wird die Messwertaufnahme durch eine neu entwickelte Messkette von Sensorelementen (u.a. Temperatur, pH-Wert, Leitfähigkeit, Druck, Gas- und Feststoffanteile, z.B. Mikroplastik) an einem Windensystem auf der Messplattform erfolgen.

Die Navigation der Plattform erfolgt autonom von einer Basisstation am Ufer mit einer netzunabhängigen Verbindung. Für Auswertung und Visualisierung der Ergebnisse werden Methoden der künstlichen Intelligenz sowie der virtuellen Realität genutzt. Der Einsatz wissenschaftlicher Taucher erlaubt den Vergleich ermittelter Messdaten mit In-Situ-Messungen. Zudem kann eine gezielte Manipulation von Sensoren durch die wissenschaftlichen Taucher erfolgen. Weiterhin werden in unterschiedlichen Tiefen und Bereichen Wasser- sowie Sedimentproben entnommen. Dadurch lassen sich lokale Phänomene (Grundwasserzuritte, Veränderungen der Geologie) gezielt untersuchen und bewerten. Durch die genommenen Proben lassen sich weitere laboranalytische Methoden verwenden um zusätzliche Gewässerparameter zu bestimmen.

Die Ergebnisse sollen genutzt werden, um Grundlagen für eine automatisierte Gewässerüberwachung zu schaffen, Methoden und Ansätze zu entwickeln sowie zu testen. Daraus ableitbare Ergebnisse werden in Gewässerkunde/Limnologie, Umwelttechnik sowie Robotik und Informatik angewendet. Im Projekt arbeiten Nachwuchsforscher im Rahmen ihrer Promotionen interdisziplinär zusammen und erarbeiten so zusätzlichen Mehrwert, dessen Ergebnisse frei verfügbar sein werden. Aufgrund der komplexen Fragestellung und dem breiten Aufgabenspektrum setzt sich die Jungforschergruppe des ESF-geförderten Projekts aus unterschiedlichen Fachbereichen zusammen. Dazu arbeiten das Institut für Elektronik- und Sensormaterialien, der Lehrstuhl für Technische Thermodynamik, das Scientific Diving Center, die Arbeitsgruppe für Geoökologie und Geochemie, das Institut für Geologie sowie das Institut für Informatik zusammen. Neben der fachlichen Ausbildung der Doktoranden ist eine zusätzliche soziale Qualifizierung im Bereich Projekt- und Konfliktmanagement, Kommunikation sowie Beteiligung an der Lehre Teil des Projektportfolios.

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