SIEMENS

Den 1. Juli 2012 werden die 30.000 Besucher des Musikfestivals „With Full Force“ auf dem Flugplatz Roitzschjora in Sachsen so schnell nicht vergessen. Nachts um zwei zog ein heftiges Gewitter auf. Orkanartige Windböen rissen die Zelte weg, Hagel prasselte vom Himmel. Schließlich schlug ein Blitz in die Flutlichtanlage ein. Die Starkstrom-Entladung bahnte sich ihren Weg in den Boden und traf dabei 51 Menschen. Drei wurden so schwer verletzt, dass sie ins Krankenhaus mussten.

„Verhindern lassen sich solche Unwetter natürlich nicht“, sagt Stephan Thern vom Siemens „BLIDS“-Dienst. „Aber bei einer rechtzeitigen Warnung könnte man Veranstaltungen unterbrechen, das Gelände räumen und Unfälle vermeiden.“ Bei BLIDS, dem Blitz-Informationsdienst von Siemens, ist der Name Programm. Die Vorhersagen des in Deutschland einzigartigen Blitz-Warners kann jeder gegen Bezahlung abonnieren. Wenn der erste Blitz in einem vorher definierten Gebiet registriert wird, erhält der Nutzer eine E-Mail oder eine SMS. Parallel dazu kann er sich das aktuelle Gewitterbild im Internet ansehen. Zu den Kunden des Siemens-Dienstes zählen vor allem Energieversorger, Flughäfen, Pipelinebetreiber und Industrieunternehmen.

„Viele Betriebe sind anfällig gegenüber den Spannungsschwankungen, die ein Blitzschlag im Stromnetz hervorrufen kann“, sagt Thern. Dank BLIDS können Unternehmen empfindliche Geräte rechtzeitig abschalten. „Das betrifft auch Windkraftanlagen, bei denen ein Blitzschlag die Rotorblätter zerstören kann.“ Arbeiten an Pipelines, die den Strom über viele Kilometer leiten können, müssen ebenfalls eingestellt werden. BLIDS beruht auf den Daten von 150 Stationen in ganz Europa, davon 15 in Deutschland. Jeder Blitz – an manchen Tagen im Sommer können es allein in Deutschland bis zu 200.000 sein – erzeugt ein elektromagnetisches Feld, das sich mit Lichtgeschwindigkeit in alle Richtungen ausbreitet. Die Stationen registrieren das Signal im Abstand von wenigen Millionstel Sekunden. Da sie über GPS synchronisiert sind, lässt sich der Ort eines Einschlags bis auf 200 Meter genau eingrenzen.

In seiner Grundform gibt es BLIDS schon seit 20 Jahren. Die Produkte haben sich inzwischen von einfachen Karten zu komplexen Werkzeugen entwickelt. Den Kern bildet ein geografisches Informationssystem (GIS) von Siemens. Ein GIS verknüpft Karten mit anderen räumlichen Informationen, meist festen Daten, die nur selten aktualisiert werden, wie etwa Grundstückskataster mitsamt dem Verlauf von Kanälen und Leitungen. Bei BLIDS sind die Daten zur Art eines Blitzes oder zur Stromstärke sofort abrufbar. So können die Kunden unmittelbar reagieren.

„Damit sind wir an vorderster Front“, berichtet Stephan Thern. In Zukunft will er die Geoinformationen verstärkt mit Wetterdaten und Anlagendaten verknüpfen. Betreiber von Freilandleitungen könnten etwa auf einen Blick erkennen, ob ein Stück der Trasse aufgrund eines Blitzschlages oder wegen eines umgekippten Baumes ausgefallen ist, wenn die Daten aus der Leittechnik in das GIS einfließen. Für Wanderer, Besucher von Freiluft-Festivals oder Fußballschiedsrichter – sie müssen bei Gewitter entscheiden, ob das Spiel unterbrochen wird – kann er sich auch eine BLIDS-App fürs Handy vorstellen. „Über einen Auftrag vom DFB würden wir uns sehr freuen“, schmunzelt er.

Notfälle managen. Doch Siemens-Technik warnt nicht nur vor Blitzen. Während Blitzeinschläge weltweit pro Jahr etwa tausend Menschen töten, kann ein Hochwasser wie das 2011 in Thailand schnell hunderte Todesopfer fordern. Die Geneva Association, eine Forschungsorganisation der Versicherungsindustrie, schätzt die wirtschaftlichen Kosten von Bränden in Industrieländern auf ein Prozent des Bruttosozialprodukts. In Deutschland sterben pro Jahr etwa 600 Menschen durch Brände in Gebäuden, in den USA mehr als 3000. Hier können moderne Notfallmanagementsysteme helfen.

Wenn Feuer ausbricht, sind Brandschutzsysteme gefragt, die flexibel und intelligent reagieren. „Die Lebens- und Arbeitsbedingungen werden immer komplexer. Da ist es mit einer einfachen Sirene nicht mehr getan“, sagt Markus Niederberger von Siemens Building Technologies im schweizerischen Zug. Seine Kollegen und er arbeiten daran, verschiedene Sicherheits- und Alarmsysteme zu einem intelligenten Gesamtpaket zu verknüpfen. „Von der Brandmeldung bis zur Notfallbeleuchtung und Evakuierung soll alles vollautomatisch ablaufen“, erklärt Niederberger. Zwar sind noch nicht alle Technologien vorhanden, doch die wichtigsten Komponenten existieren bereits. Siemens bietet zum Beispiel übergeordnete Gebäudemanagementsysteme an, die verschiedene Einzelsysteme wie Brandmelder steuern und kontrollieren.

Intelligent wird ein Notfallsystem dadurch, dass es die Situation erkennt und selbstständig geeignete Maßnahmen ergreift. Siemens bietet beispielsweise ein Massenbenachrichtigungssystem an, das alle Betroffenen informiert. „Diese Technologie ist im US-Markt bereits etabliert“, berichtet Niederberger. Dort werden etwa Studenten über Bildschirme auf dem Campus, per E-Mail oder SMS vor Bränden oder anderen Gefahren gewarnt. Zudem sollen die smarten Notfallhelfer Menschen sicher aus der Gefahrenzone leiten. Eine sprachgesteuerte Evakuierung soll künftig in jedem Gebäudeteil passende Informationen bekannt geben. Dazu muss das System auch wissen, wo sich Personen befinden. „Ein Bürogebäude, in dem abends nur eine Etage besetzt ist, weil dort eine Veranstaltung stattfindet, sollte nicht nach dem Standardplan geräumt werden“, sagt Niederberger.

Derzeit suchen er und seine Kollegen nach einer umsetzbaren Lösung für ein „Occupancy Detection System“, also ein System, das auch leblose Personen automatisch entdeckt. „Es gibt unterschiedliche Ideen, zum Beispiel einfache Videokameras, Infrarot-Detektoren oder einen intelligenten Fußboden, der Druckunterschiede registriert. Derzeit evaluieren wir die verschiedenen Technologien.“ Zum Paket soll auch eine Simulationssoftware gehören, die Ingenieure von Building Technologies und Siemens Corporate Technology (CT) derzeit entwickeln.

Deiche besser überwachen. Im Gegensatz zu Gebäuden zählen Deiche bislang zu den Bauwerken, deren Zustand relativ selten und nur stichpunktartig kontrolliert wird. „Dabei sind mehr als zwei Drittel aller europäischen Städte durch Überschwemmungen gefährdet“, sagt Robert Meijer von der niederländischen Organisation für angewandte naturwissenschaftliche Forschung (TNO). Der Physiker hat daher 2009 das EU-Projekt UrbanFlood ins Leben gerufen. Zusammen mit Siemens und anderen Partnern entwickelt er ein Frühwarnsystem, das Deiche überwacht und rechtzeitig Alarm schlägt, wenn ein Damm zu brechen droht. Ziel der Siemens-Ingenieure um Bernhard Lang ist es, den Hochwasserschutz ähnlich intelligent zu machen wie den Brandschutz. Dazu soll das Frühwarnsystem zum Beispiel mit Systemen zur Schleusensteuerung sowie zur Abwasser- und Trinkwasserversorgung zusammengeschlossen werden.

Wesentlich dafür sind die Sensoren, die den Zustand des Deichs online überwachen. Meijer und seine Kollegen testen derzeit an mehreren Versuchsdeichen im britischen Boston, in Rees am Niederrhein und in Amsterdam verschiedene Messfühler, die Größen wie Druck, Temperatur, Beschleunigung oder Bodenfeuchte registrieren. Die Forscher stehen allerdings vor einem Problem: Bisher gibt es nur wenige Daten darüber, welcher Zustand für einen Deich normal ist und wann es kritisch werden könnte. Die Lösung bieten lernfähige Computerprogramme der „künstlichen Intelligenz“, die maschinelles Lernen und Signalverarbeitung kombinieren. Siemens-Experten um Ilya Mokhov in St. Petersburg haben Algorithmen entwickelt und in das System integriert, die einen drohenden Deichbruch allein anhand der gemessenen Daten detektieren können. „Wir fertigen aus den Daten der Sensoren und aus Merkmalen, die aus den Daten extrahiert werden, einen Satz von Porträts des Deichs im Normalzustand an“, erläutert Mokhov.

Weichen die Werte später ungewöhnlich stark vom Referenzzustand ab, schlägt die Software Alarm. Das Programm wird dabei desto besser, je mehr Situationen es bereits „erlebt“ hat. So wird es zum Beispiel anhand von Experimenten an einem Versuchsdeich in den Niederlanden trainiert oder auch durch Simulationsrechnungen von Forschern der Universität von Amsterdam und von Siemens CT. Ein wichtiges Werkzeug für Entscheidungsträger kann auch eine Multitouch-Plattform sein, die TNO und Siemens gemeinsam entwickelt haben. In Besucherzentren in Boston, St. Petersburg und im Siemens-Stadtentwicklungszentrum „The Crystal“ in London können interessierte Bürger bereits eine interaktive Demoversion ausprobieren. Mit einem Fingerstreich können sie zum Beispiel einen Deich im niederländischen Eemshaven heranzoomen, den das UrbanFlood-Team online gestellt hat. Weitere Berührungen machen in Form von Kurven und Zeitreihen die Daten der Sensoren sichtbar, die sich innerhalb des Deichs befinden.

Von Robert Meijers Traum, alle Deiche in ganz Europa online zu überwachen, ist das Team von UrbanFlood allerdings noch ein Stück entfernt. Beginnen wollen die Forscher mit einem 50 Kilometer langen Abschnitt des Rheindeichs an der Grenze zwischen Deutschland und den Niederlanden. Für Meijer ist der größte Fluss Europas das beste Testobjekt: „Wenn man sich in Rees auf den Deich stellt und sieht, wie weit das andere Ufer entfernt ist, kann man sich vorstellen, was für riesige Wassermassen hier durchfließen.“ Für die Menschen in den Dörfern hinter dem Deich ist es sicher beruhigend zu wissen, dass die Barriere zwischen ihren Häusern und dem Wasser bald genauestens überwacht wird.