Die zentralen Ziele der ESF-Nachwuchsforschergruppe RoBiMo

• 3D-tiefenaufgelöste Erfassung von Binnengewässergüteparametern mit einem autonom fahrenden Schwimmroboter
• Entwicklung neuer Sensoren zur Bestimmung von Nitrat- und Mikroplastikgehalten
• Validierung der Ergebnisse mit in situ Messungen sowie Probennahmen durch wissenschaftliche Taucher zur Durchführung weiterer analytischer Methoden
• geowissenschaftliche Auswertung der Gewässergüteparameter und Respirationsflüsse zum besseren Verständnis limnischer Prozesse
• Visualisierung der Daten mit Methoden der künstlichen Intelligenz und der virtuellen Realität

RoBiMo ist in mehrere eng verknüpfte Arbeitspakete unterteilt, welche die Nachwuchswissenschaftler gemeinsam, interdisziplinär und betreut durch die jeweilige Professur bearbeiten. Diese fünf Arbeitspakete werden nun mit ihren Zielen vorgestellt.

Scientific Diving Center (SDC)

• Entwicklung eines Mikroplastikfiltersystems zur Beprobung von Binnengewässern durch Taucher sowie eine Integration in das Messkonzept des Schwimmroboters „Elisabeth“
• Koordination und technische Begleitung von 3 Messkampagnen auf und Unterwasser
• Ermittlung von Ground-Truth-Daten durch in-situ Messung von ausgewählten Wassergüteparametern
• Erkundung der Untersuchungsgewässer mit einer gezielten Beprobung ausgewählter Bereiche der Binnengewässer (Grundwasserzutritte, Sprungschicht, Porenwasser)
• Weiterentwicklung von Messtechnik und Methoden zur Wasser- und Sedimentuntersuchung Unterwasser
• Erfassung von Unterwasserhindernissen mittels Photogrammetrie als Trainingsdaten für den Algorithmus der künstlichen Intelligenz

Sensorik (ESM)

• Design, Konstruktion und Optimierung einer modularen Multiparameter-Sensormesskette zum 3D-tiefenaufgelösten Erfassen diverser limnologisch relevanter Parameter
• Entwicklung eines neuartigen Nitratsensors inklusive Integration in die Multiparameter-Messkette
• Optimierung des gesamten Messsystems hinsichtlich Masse und Stromverbrauch

Biogeochemie (IÖZ)

• Anpassung und Einsatz eines modifizierten dynamischen Kammersystems (basierend auf dem an der TU Bergakademie Freiberg entwickelten SEMACH-FG/SEACH-FG) zur autonomen Messung der Respirationsgasflüsse von CO₂, CH₄ und N₂O (CO₂ über eine In-situ-Messung via Infrarot-Gasanalysator und alle 3 Treibhausgase mittels Gasprobenahme-Interface für die nachfolgende Gaschromatographie im Labor)
• Auswertung der gewonnenen Fluss-Daten zur Modellierung der Respirationsgasflüsse für die ausgewählten Modellseen
• Erfassung der Kohlenstoff- und Stickstoffvorräte im Sediment basierend auf Multikern-Beprobungen und Charakterisierung der Sedimente als Treibhausgas-Senken oder -Quellen
• Vergleich der Ergebnisse der autonomen Messungen mit einer durch manuelle Messungen gewonnenen Datengrundlage für die Modellseen

Hydrogeologie (GEO)

• Festlegung der zu untersuchenden Gewässergüteparameter zum besseren Verständnis sich räumlich und zeitlich verändernder Verhältnisse im Binnengewässer
• Auswahl der zu beprobenden Gewässer hinsichtlich wichtiger hydrogeologischer Fragestellungen, wie der Grundwasser-Oberflächenwasser-Interaktion
• Analyse der entnommenen Gewässerproben auf weitere Inhaltsstoffe zur Gewässergüte im hydrogeologischen Wasserlabor
• Hydrogeologische Auswertung der erhaltenen Daten

AIRGEMM

Das Team des Schwesterprojekts AIRGEMM beschäftigt sich mit der Weiterentwicklung des Schwimmroboters und der Datenaufbereitung insbesondere mit künstlicher Intelligenz. Eine umfassendere Beschreibung befindet sich auf der AIRGEMM Projektwebsite.

Veröffentlichungen:

• Pose, Sebastian, Grab, Thomas, & Fieback, Tobias. (2022). Photogrammetrie zur Erstellung detaillierter 3D-Modelle von Unterwasserobjekten. In Photogrammetrie Laserscanning Optische 3D-Messtechnik / Beiträge der Oldenburger 3D-Tage 2022 (pp. 406–413). Wichmann VDE Verlag GmbH. https://doi.org/10.5281/zenodo.6607084
• Pose, S., Reitmann, S., Licht, G., Grab, T., Fieback, T.: RoBiMo –The tasks of scientific divers for robot-assisted fresh-water monitoring, Freiberg Online Geoscience, Vol. 58, ISSN1434-7512,  S. 32-38, June 2021
• Jarosch, L., Pose, S., Reitmann, S., Dreier, O., Licht, G., Röder, E.; Roboter für das Wasser der Zukunft, Acamonta, 2020, Freiberg, Deutschland
• Pose, S.; Reitmann, S.; Jarosch, L.; Dreier, O.; Röder, E.; Licht, G.: Automatisiertes Gewässermonitoring, WWT Wasserwirtschaft Wassertechnik, 04/2020, Berlin, Deutschland

Pressemitteilungen:

• 10.01.2023 Fernsehbeitrag Roboterboote Einfach genial MDR-Fernsehen ab min 17:10
• 25.08.2021: Roboter-Umweltsystem auf Messfahrt in sächsischen Gewässern
• 06.08.2020: Wie die Talsperre Klingenberg atmet (Sächsiche Zeitung)
• 10.07.2020: Erster Test für neues Roboter-Umweltmonitoring-System der TU Bergakademie Freiberg
• 10.07.2020: Robotergestütztes Binnengewässer-Monitoring (RoBiMo)
• 10.07.2020: Erster Test für neues Roboter-Umweltmonitoring-System
• 30.01.2020: Trinkwasser: Stauseemonitoring in Echtzeit
• 29.01.2020: Intelligentes Robotersystem verbessert Trinkwasserkontrolle in Binnengewässern
• 20.01.2020: RoBiMo Kick-Off-Meeting

Vorträge / Poster:

• Pose, Sebastian, Licht, Gero, Röder, Eric, Jarosch, Lisa, Dreier, Otto, Grab, Thomas, & Fieback, Tobias. (2022, June 10). Robot assisted inland water monitoring. 73. BHT: 9. PhD-Conference, Freiberg, Germany.
   
• Pose, Sebastian, Licht, Gero, Röder, Eric, Jarosch, Lisa, Dreier, Otto, Grab, Thomas, & Fieback, Tobias. (2022, June 9). Robot assisted inland water monitoring for subsurface detection, water parameter and respiration measurement. 73. BHT: Robotics for Mining, Underground Inspection & Environmental Monitoring (73rd BHT: Specialist Colloquium 2), Freiberg, Germany. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.6627630
• Jarosch, L. and Scheytt, T.: Influence of climate conditions and lake characteristics on the former lignite mining pit Lohsa I, EGU General Assembly 2022, Vienna, Austria, 23–27 May 2022, EGU22-2724, https://doi.org/10.5194/egusphere-egu22-2724, 2022.
• Jarosch, L.; Scheytt, T.: Einfluss von Klima und Grundwasser auf Tagerestseen in der Lausitz - Beispiel Speicherbecken Lohsa I, Vortrag, 23.-25.03.2022, 28. Tagung der Fachsektion Hydrogeologie e.V. in der DGGV e.V., Online
• Pose, Sebastian, Grab, Thomas, & Fieback, Tobias. (2022, February 3). Photogrammetrie zur Erstellung detaillierter 3D-Modelle von Unterwasserobjekten. 20. Oldenburger 3D-Tage, Oldenburg, Germany. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.6276569
• Dreier, O.; Güth, F.; Joseph, Y.: Multiparameter-Messkette für tiefenaufgelöste Gewässerüberwachung, Poster, 15. Dresdner Sensor-Symposium 2021, 06.-08.12.2021, Online, DOI: 10.5162/15dss2021/P4.7
• Pose, Sebastian, Jarosch, Lisa, Dreier, Otto, Licht, Gero, Röder, Eric, Grab, Thomas, & Fieback, Tobias. (2021, September 27). Robotergestütztes Binnengewässer Monitoring zur Untergrunderfassung, Wasserparametermessung und Respirationsmessung. 36. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Limnologie, Leipzig,Germany. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.6320334
• Pose, Sebastian, Reitmann, Stefan, Licht, Gero, Grab, Thomas, & Fieback, Tobias. (2021, April 21). RoBiMo - The tasks of scientific divers for robot-assisted fresh-water monitoring. 6th European Conference on Scientific Diving 2021 (6. ECSD), Freiberg, Germany. Zenodo. https://doi.org/10.5281/zenodo.6278124
• Jarosch, L.; Pose, S.; Dreier, O.; Scheytt, T.; Joseph, Y.; Fieback, T.; Matschullat, J.: RoBiMo Robotergestütztes Binnengewässer Monitoring, Poster, 30.07.2020, Freiberg, Deutschland
• Pose, S.; Dreier, O.; Jarosch, L.; Joseph, Y.; Fieback, T.; Scheytt, T.; Matschulatt, J.: RoBiMo: Robotergestütztes Binnengewässer-Monitoring, Poster, 30.04.2020, Freiberg, Deutschland
• Joseph, Y.; Dreier, O.; Jarosch, L.; Pose, S.; Röder, E.; Licht, G.; Reitmann, S.: RoBiMo – Robotergestütztes Binnengewässer Monitoring, Poster, 04.03.2020, Freiberg, Deutschland
• Dreier, O.: RoBiMo – Robotergestütztes Binnengewässer Monitoring, Pitch Vortrag, 04.03.2020, Freiberg, Deutschland