Sensor Web im Wupperverband

Der Wupperverband hat bereits im Jahr 2005 eine Projektstudie durchgeführt, um das Potenzial der OGC Sensor Web Spezifikationen genauer zu analysieren und gegen die internen Anwendungsfälle zu spiegeln. Die Ergebnisse der Studie fielen durchweg positiv aus, allerdings wurde aufgrund des Entwurfsstatus der Spezifikationen zu diesem Zeitpunkt noch nicht mit der Entwicklung und Einbindung von Prototypen begonnen.

 

Seit 2007 steht ein Großteil der SWE Spezifikationen in finalen und offiziell vom OGC verabschiedeten Fassungen zur Verfügung, so dass der Wupperverband gemeinsam mit einem niederländischen Wasserverband im Verlauf des Cross–Border-GDI Forschungsprojektes Water Catastrophe Management (WCM) im Rahmen der EU Interreg-Initiative einen umfangreichen Praxistest durchführen konnte. Im Zuge dieses Forschungsprojektes wurden u.a. diverse Prototypen von OGC Sensor Web Komponenten angepasst bzw. neu entwickelt und jeweils in die Infrastruktur der Wasserverbände integriert.

 

Zu den betrachteten Anwendungsfällen auf Seiten des Wupperverbandes gehörte zunächst die standardisierte Bereitstellung von Sensorinformationen und Messreihen über einen OGC Sensor Observation Service (SOS) und die Visualisierung dieser Daten in einem browserbasierten Client, welcher sowohl in die bestehende WebGIS Plattform als auch in die Homepage des Verbandes integriert wurde.

 

Der im Zuge des Forschungsprojektes neu entwickelte browserbasierte SOS Client bietet dem Anwender die Möglichkeit, sich Zeitreihen als Diagramm oder in tabellarischer Form anzeigen zu lassen. Dabei können mehrere Ganglinien unterschiedlichen Typs (z.B. Pegel-, Niederschlags-, Temperaturmessungen, PH-Wert und Sauerstoffgehalt) – auch von unterschiedlichen Standorten und sogar von unterschiedlichen Institutionen – kombiniert und zugehörige Referenzwerte eingeblendet werden. Ein wesentlicher Mehrwert gegenüber Fachsystemen, die meist nur auf Zeitreihen eines bestimmten Typs zugeschnitten sind und innerhalb von Institutionsgrenzen agieren können. Darüber hinaus werden Metadaten zu den jeweiligen Zeitreihen angezeigt. Exportmöglichkeiten in diverse Formate (PDF, Excel, CSV) stehen ebenfalls zur Verfügung.

 

Des Weiteren wurde die Steuerung von Sensoren zur Überwachung von technischen Anlagen über einen OGC Sensor Planning Service (SPS) realisiert und entsprechende Clients entwickelt. Als Beispiel diente hierbei die Überwachung eines Regenbeckens, indem kritische Anlagenteile durch eine fernsteuerbare Kamera erfasst werden. Darüber hinaus wird die Kamera genutzt, um Plausibilitätsanalysen der Füllstände, Abschlags- und Durchflussmengen der eingesetzten Sensorik des Prozessleitsystems durchzuführen. Der wesentliche Mehrwert dieses Anwendungsfalls liegt in der Optimierung betrieblicher Abläufe und der wirtschaftlicheren Entwicklung von Steuerungssoftware. Durch den Einsatz der standardisierten Sensor Web Technologie können Kameras unterschiedlichen Typs und unterschiedlicher Hersteller über einen einzigen Client gesteuert sowie deren Bilder bzw. Videostreams betrachtet werden. So können im täglichen Betrieb z.B. unnötige Kontrollfahrten vermieden werden und im Ernstfall helfen die Videostreams, die Lage vor Ort besser einzuschätzen und die erforderlichen Maßnahmen besser zu priorisieren und ermöglichen somit einen effektiveren Ressourceneinsatz.

 

Eine weitere Sensor Web Komponente, die im Rahmen des Forschungsprojektes erprobt und weiterentwickelt wurde, ist der OGC Sensor Alert Service (SAS), welcher die Möglichkeit bietet, beim Eintreten eines bestimmten Messereignisses Benachrichtigungen zu versenden. Ein Anwender kann sich über einen entsprechenden SAS Client für den Empfang von Nachrichten bei einem SAS registrieren, einen Standort, einen Sensor sowie ein Phänomen auswählen und die Bedingungen definieren, unter denen er eine Benachrichtigung erhalten möchte. Für den Versand der Benachrichtigungen, welcher durch den OGC Web Notification Service (WNS) erfolgt, stehen derzeit die Formate E-Mail und SMS zur Verfügung.

 

Im Rahmen des kürzlich abgeschlossenen Forschungsprojektes „Sensor Web Kompilation" des Dienstleistungszentrums Informationstechnik im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (DLZ-IT BMVBS), des Wupperverbandes und der 52° North GmbH wurden aufbauend auf den bisherigen Erfahrungen der Projektpartner im Bereich Sensor Web, die Möglichkeiten zur interoperablen Verteilung, Nutzung und Analyse von Sensordaten mittels der OGC Sensor Web Technologie ausgebaut und praktisch erprobt. Ein Schwerpunkt lag hierbei auf der Integration von Messdaten in bestehende Geodateninfrastrukturen. Es wurden zunächst diverse Konzepte zur Anwendung der Sensor Web Standards auf die vorliegenden hydrologischen Daten und zur Optimierung bestehender Sensor Web Komponenten erstellt. Dies umfasste unter anderem ein Konzept zur Generalisierung von Messdaten und dessen Umsetzung sowie ein Konzept zur Integration von Messdaten und entsprechenden Diensten in OGC Katalogen. Darauf aufbauend wurden leistungsfähige Sensor Web Clients für den Datenzugriff und die Visualisierung sowie die Definition und Verwaltung von Benachrichtigungsbedingungen erstellt und ausführlich getestet.

 

So konnten Messdaten erfolgreich in bestehende Geodateninfrastrukturen der Projektpartner integriert und genutzt werden. Im Vergleich zu früheren Sensor Web Clients konnten dabei sowohl die Bedienbarkeit als auch die Performance erheblich gesteigert werden. Die im Projektverlauf erstellten Softwarekomponenten wurden als Open Source Software bereitgestellt, um eine größtmögliche Wiederverwendung und Anpassbarkeit zu ermöglichen.

 

Die Komponenten der schon bestehenden Sensor Web Infrastruktur des Wupperverbandes, die als Middleware zur Verteilung der Messreihen oberhalb der Fachdatenbanken eingesetzt wird, wurden aktualisiert und die neuen Clients in das FlussGebietsGeoinformationsSystem (FluGGS) integriert.

 

Die SWE Spezifikationen sind seit Ende 2010 auch im Architekturkonzept zum Aufbau der Geodateninfrastruktur Deutschland verankert, dem Konzept zur fach- und ebenenübergreifenden Bereitstellung und Nutzung von Geodaten im Rahmen des E-Government in Deutschland. Sie bieten damit eine belastbare Basis für einen interoperablen Austausch von Zeitreihen über Fach- und Institutionsgrenzen hinweg.