Kopplung von Sensordaten mit numerischen Grundwassersimulationen für webbasierte Visulisierungen in Echtzeit

Björn Kaiser1, Aaron Schulz1
1 Abteilung Wasser/Umwelt, Fugro Germany Land

5.6 in Data-Science in der Hydrogeologie: Potenziale, Limitationen und Herausforderungen

27.03.2020, 12:00-12:15, Weißer Saal

Sensordaten repräsentieren einerseits Eingangsdaten, um numerische Grundwassermodelle zu kalibrieren oder zu parametrisieren. Andererseits dienen Sensordaten als Eingangsquelle für Echtzeit Monitoringsysteme bestehend aus diskreten Messungen, Fernübertragung, Datenbanken (Backend) und webbasierte Visualisierungen in Raum und in Zeit (Frontend). Grundwassermodelle und Echtzeitsysteme werden üblicherweise als isolierte Einheiten betrachtet.

Der digitale Fortschritt im Bereich Data-Science triggert ein enormes Potential in der hydrogeologischen Praxis. Einerseits werden klassische Softwaretools wie beispielsweise numerische Simulatoren mit API’s (Application Programmers Interface) ausgestattet oder erweitert. Andererseits wächst der Pool an Open-Source Bibliotheken aus dem Bereich Data-Science rapide, die für hydrogeologische Fragestellungen übernommen werden können.

In diesem Vortrag zeigen wir neuste Entwicklungen numerische Grundwassersimulationen automatisiert in ein Echtzeitsystem zu integrieren. Dabei wird das numerische Modell auf Basis von Sensordaten parametrisiert, der Simulationskernel wird gestartet und berechnete Prozessvariablen in einer Datenbank gespeichert. Eine webbasierte Plattform erlaubt einen direkten Datenzugriff in Form von Visualisierung der Rechenergebnisse über einen Browser.

Softwareseitig werden gängige Tools aus der hydrogeologischen Praxis über API’s und Bibliotheken aus dem Bereich Data-Science gekoppelt. In diesem Beispiel zeigen wir eine Kopplung zwischen dem Simulator FEFLOW und dem Datenbankmanagementsystem GeODin. FEFLOW ist ein numerischer Simulator für Grundwasser, Stoff- und Wärmetransport. GeODin wird für sensorbasierte Echtzeit Monitoringsysteme und Frühwarnsysteme im Bereich Grundwasser und Geotechnik verwendet.

Neben einer technischen Vorstellung von Echtzeitsysteme und die entwickelte Data-Pipeline werden wir mögliche Anwendungsfälle aus der Hydrogeologie vorstellen.



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