Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS
Fraunhofer-Institut für Intelligente Analyse- und Informationssysteme IAIS

AUZUKA - Automatische Zustandsanalyse von Kanalnetzen

Inspektion von Kanalnetzen durch virtuelle Begehung

Das Kanalisationssystem in unseren Städten ist ein wesentlicher Teil der städtischen Infrastruktur. In Deutschland entstanden die ersten Abwasserkanäle bereits im 19. Jahrhundert. Ein Teil dieses Kanalnetzes ist somit bereits mehr als hundert Jahre alt. Die Gesamtlänge des Kanalnetzes in Deutschland beträgt etwa 550 000 km, der Wiederbeschaffungswert der Kanalnetze wird mit etwa 690 Mrd. Euro beziffert. Kanalnetze sind damit das bedeutendste Anlagevermögen der Kommunen und Städte in Deutschland.

 

Hoher Sanierungsbedarf

Da Kommunen und Städte in den vergangenen Jahren nur wenig Mittel in das Kanalnetz investieren konnten, ist der Sanierungsbedarf stark angestiegen. Teilweise ist von einer tickenden Zeitbombe die Rede, die unter unseren Städten liegt. Um effiziente Sanierungsmaßnahmen vernünftig planen zu können, müssen zuverlässige Daten über den Zustand der einzelnen Kanalabschnitte erhoben werden. Dies geschieht heute mit einem Kamerafahrzeug, das Aufnahmen von einzelnen Kanalabschnitten macht, die dann manuell von Experten ausgewertet werden müssen. Häufig entstehen bei der Auswertung und Klassifizierung der Schäden im Kanal Fehler, so dass die Videoaufnahmen mehrfach ausgewertet werden müssen, um ein zuverlässiges Schadensbild zu erhalten. Aufgrund des hohen Aufwandes geht die Inspektion der Kanalsysteme nur langsam voran.  

Projektziel und Lösungsansatz

Das Ziel des Projektes AUZUKA ist es daher, für Kanalnetzbetreiber Arbeitsmittel zu schaffen, um Kanalschäden möglichst automatisch zu erfassen. Um ein wirtschaftlich einsetzbares System zu gewährleisten, müssen die Technologien den Stand der Technik deutlich übertreffen. Dies bedeutet konkret, das weniger als 10 % der relevanten Schadensfälle manuell zugeordnet werden müssen. Die Vorgaben hierfür liefern die Berliner Wasserbetriebe als Projektpartner.

Der gewählte Lösungsansatz sieht vier Stufen vor:

  • Identifikation ungeschädigter Haltungsabschnitte
  • Identifikation von Abschnitten mit vernachlässigbaren Schäden
  • Identifikation und Erfassung (Schadensbild, Ausmaß, Lage) relevanter Schäden
  • Automatisierte Schadensklassifikation  

Das Fraunhofer IAIS ist im Schwerpunkt im Teilprojekt »Automatisierte Schadensklassifikation« tätig, welches die Aufgabenstellung bearbeitet, die Detektion und Klassifikation von Schäden im Kanalnetz möglichst stark zu automatisieren. Dies soll mit Hilfe einer automatischen Auswertung des Bildmaterials erfolgen, welches durch das in den anderen Projektteilen entwickelte Aufnahmesystem erzeugt wird. Dabei sind zwei Teilaufgaben zu lösen. Erstens werden Algorithmen benötigt, die anhand von Bildmaterial aus dem Kanal die Detektion von Schäden ermöglichen. Zweitens sollen die so detektierten Schäden automatisch klassifiziert werden, so dass eine Einteilung nach Typ und Schwere des Schadens ermöglicht wird.