Projektübersicht

Der See befindet sich in einem wichtigen Wassereinzugsgebiet und erstreckt sich über rund 50 Quadratkilometer , weshalb eine regelmäßige Überwachung der Wasserqualität für den Umweltschutz und die Bewirtschaftung der Wasserressourcen unerlässlich ist.

Die herkömmliche Überwachung beruht darauf, dass Personal mit Booten an verschiedenen Standorten Wasserproben entnimmt. Eine einzelne Überwachungssitzung kann etwa zwei Tage dauern , wobei die resultierende Datenabdeckung weniger als 30 % des überwachten Gebiets beträgt.

Dieser Ansatz erschwert die Durchführung häufiger großflächiger Überwachungen und kann es auch schwierig machen, plötzliche Anomalien der Wasserqualität rechtzeitig zu erkennen.

Zur Verbesserung der Überwachungsabdeckung und -effizienz wurde ein System zur Überwachung der Wasserqualität mittels Starrflügler-Drohne eingeführt.

Ausgestattet mit multispektralen Wasserqualitätssensoren und automatischen Probenahmevorrichtungen folgen die Drohnen voreingestellten Routen, um großflächige Luftbildüberwachung und Probenahme durchzuführen.

Das System kann bis zu 100 Quadratkilometer Wasser pro Stunde scannen und gleichzeitig Daten zu sechs wichtigen Wasserqualitätsindikatoren erfassen , darunter Chlorophyll-a, Trübung und gelöster Sauerstoff.

Dadurch entsteht ein effizienterer und datenreicherer Ansatz zur Überwachung großer Gewässer.

Die Herausforderung

Großer Überwachungsbereich

Der See erstreckt sich über etwa 50 Quadratkilometer und erfordert daher eine Überwachung eines großen und geografisch weitläufigen Wassergebiets. Die regelmäßige Erhebung repräsentativer Daten an mehreren Standorten kann mit herkömmlichen Methoden schwierig sein.

Zeitaufwändige manuelle Probenahme

Die herkömmliche Überwachung erfordert, dass Personal mit dem Boot zu verschiedenen Probenahmestellen fährt. Eine einzelne Überwachungssitzung kann etwa zwei Tage dauern , was den Arbeits- und Betriebsaufwand erhöht.

Eingeschränkte Überwachungsabdeckung

Die manuelle Probenahme liefert Daten von ausgewählten Probenahmepunkten, wobei die Datenabdeckung insgesamt unter 30 % liegt . Dies erschwert es, ein umfassendes Bild der Wasserqualität im gesamten See zu erhalten.

Schwierigkeiten beim Erkennen plötzlicher Veränderungen

Die Wasserqualität kann sich aufgrund von Wetterbedingungen, Verschmutzungsereignissen, Oberflächenabfluss oder anderen Umweltfaktoren rasch ändern. Eine begrenzte Probenahmehäufigkeit und -abdeckung können es erschweren, plötzliche Anomalien schnell zu erkennen.

Einschränkungen der Einzelpunktprobenahme

Die herkömmliche Überwachung der Wasserqualität stützt sich stark auf einzelne Probenahmestellen. Obwohl diese Proben wertvolle Informationen liefern, bilden sie die räumlichen Unterschiede innerhalb eines großen Gewässers möglicherweise nicht vollständig ab.

Die Starrflügler-Drohnenlösung

Um die Einschränkungen herkömmlicher Überwachungsmethoden zu überwinden, wurde im Rahmen des Projekts ein System zur Wasserqualitätsinspektion mit Starrflügeldrohnen eingeführt.

Das Drohnensystem kombiniert:

• Starrflügler-Luftfahrt
• Multispektrale Wasserqualitätssensoren
• Automatische Probenahmegeräte
• Voreingestellte Flugrouten
• großflächiges Wasserscanning
• Datenerfassung mit mehreren Parametern

Die Drohnen können vorbestimmte Routen über den See abfliegen, wodurch große Gebiete systematisch überwacht werden können, anstatt sich ausschließlich auf manuell ausgewählte Probenahmepunkte zu verlassen.

Gleichzeitig ermöglicht die automatische Probenahmeausrüstung die Entnahme von physischen Wasserproben an festgelegten Stellen, wenn dies erforderlich ist.

Dadurch entsteht ein kombiniertes Überwachungsmodell, das die Erfassung aus der Luft mit der automatischen Wasserprobenahme integriert.

Wie die Drohnenüberwachung der Wasserqualität funktioniert

1. Planung der Überwachungsroute

Eine vordefinierte Flugroute wird entsprechend den geografischen Gegebenheiten des Sees und den Überwachungsanforderungen festgelegt. Die Route kann so gestaltet werden, dass bestimmte Gebiete systematisch abgedeckt werden.

2. Setzen Sie die Starrflügeldrohne ein.

Die Starrflügeldrohne wird zur großflächigen Gewässerüberwachung eingesetzt. Dank ihrer Flugfähigkeit kann sie beträchtliche Entfernungen über den See effizient zurücklegen.

3. Durchführung einer multispektralen Wasserqualitätsanalyse

Multispektrale Wasserqualitätssensoren erfassen Daten von der Wasseroberfläche, während die Drohne der voreingestellten Route folgt. Das System kann bis zu 100 Quadratkilometer Wasser pro Stunde scannen.

4. Mehrere Wasserqualitätsindikatoren erfassen

Das System erfasst gleichzeitig Daten zu sechs wichtigen Indikatoren der Wasserqualität.

Dazu gehören Parameter wie:

• Chlorophyll-a
• Trübung
• Gelöster Sauerstoff
• Weitere festgelegte Wasserqualitätsindikatoren

Der Ansatz mit mehreren Parametern liefert ein umfassenderes Bild der Wasserbedingungen als die Betrachtung einer einzelnen Messung.

5. Automatische Probenahme durchführen

Das integrierte automatische Probenahmegerät kann an festgelegten Standorten Wasserproben entnehmen. Dies liefert zusätzliche Daten, die die Ergebnisse der Luftbildüberwachung ergänzen können.

6. Analyse der räumlichen Wasserqualitätsbedingungen

Die gesammelten Sensor- und Probenahmedaten können zur Beurteilung der Wasserqualität in verschiedenen Bereichen des Sees genutzt werden. Im Vergleich zur manuellen Einzelprobenahme bietet die Überwachung aus der Luft eine umfassendere räumliche Abdeckung.

Schlüsseltechnologien

Starrflügel-Drohnenplattform

Die Starrflüglerplattform ist für effiziente Langstreckenflüge und die Überwachung großer Gebiete ausgelegt. Dadurch eignet sie sich besonders für die Überwachung großer Seen und anderer ausgedehnter Gewässer.

Multispektrale Wasserqualitätssensoren

Die multispektrale Sensorik liefert Informationen aus verschiedenen Spektralbändern und unterstützt so die Überwachung und Bewertung der Wasserqualität in großen Gebieten.

Automatisches Probenahmegerät

Das automatische Probenahmesystem ermöglicht die Entnahme von physikalischen Wasserproben während Drohneneinsätzen und reduziert so die Abhängigkeit von Probenahmen vom Boot aus für jeden Messpunkt.

Voreingestellte Flugrouten

Vordefinierte Routen tragen zur Standardisierung von Überwachungsmissionen bei und gewährleisten eine systematische Abdeckung der festgelegten Wassergebiete.

Multi-Parameter-Überwachung

Das System kann gleichzeitig Daten zu sechs wichtigen Indikatoren der Wasserqualität erfassen und so einen umfassenderen Überwachungsdatensatz bereitstellen.

Projektergebnisse

100 km² Wasserfläche werden pro Stunde gescannt

Das Starrflügler-Drohnensystem kann bis zu 100 Quadratkilometer Wasser pro Stunde scannen und bietet damit eine deutlich breitere Überwachungsabdeckung als herkömmliche punktuelle Probenahmen.

Sechs gleichzeitig erfasste Schlüsselindikatoren

Das System kann während desselben Überwachungsvorgangs Daten zu sechs wichtigen Wasserqualitätsindikatoren erfassen und so multidimensionale Informationen über den Zustand des Wassers liefern.

Breitere räumliche Abdeckung

Im Vergleich zur herkömmlichen manuellen Probenahme bietet das Luftbildüberwachungssystem einen wesentlich umfassenderen Überblick über die Wasserqualitätsbedingungen im gesamten See.

Schnellere Überwachungsvorgänge

Die Möglichkeit, großflächige Luftbildaufnahmen durchzuführen, verringert die Abhängigkeit von langen, bootsbasierten Überwachungsrouten und ermöglicht häufigere Überwachungseinsätze.

Unterstützung für die Anomalieerkennung

Eine breitere räumliche Abdeckung und häufigere Überwachung können dazu beitragen, potenzielle Anomalien der Wasserqualität früher zu erkennen und zusätzliche Informationen für nachfolgende Untersuchungen zu liefern.