Forscher*innen der HRW, UDE und Schotte Automotive liefern Forschungsergebnisse in Scientific Reports der „Nature“-Gruppe

© Pixabay / Julien Tromeur

Mülheim an der Ruhr, 10. August 2023. Prof. Dr. Anne Stockem Novo und M. Sc. Robin Baumann vom Institut Informatik der Hochschule Ruhr West (HRW) arbeiteten zusammen mit Forscher:innen des Lehrstuhls für Mechatronik der Universität Duisburg-Essen (UDE) und dem KMU Schotte Automotive GmbH & Co. KG an der Entwicklung eines Konzeptes zur Echtzeitbewertung eines Neuronalen Netzes im teil-autonomen Straßenverkehr. Diese Echtzeitbewertung der Neuronalen Netze trägt zu einem erhöhten Sicherheitslevel des autonomen Fahrens bei. Besondere Anerkennung erfahren die Forschungsergebnisse durch die Veröffentlichung des aus ihnen entstandenen Artikels mit dem Titel: „Self-evaluation of automated vehicles based on physics, state-of-the-art motion prediction and user experience”, der kürzlich von Springer Nature Scientific Reports als Open Access-Artikel veröffentlicht wurde.

Die Wissenschaftler:innen der HRW leiteten das Projekt federführend und wurden durch die UDE und das KMU durch Ergebnisse aus realitätsnahen Simulationen der Fahraufgaben unterstützt. Denn auch nach mehreren Ankündigungen von Fristen für die Markteinführung vollautonomer Fahrzeuge durch Forscher:innen und die Automobilindustrie ist dies bis heute nicht geschehen und scheint eine größere Herausforderung zu sein als erwartet. Eine der größten Herausforderungen, die der Einführung autonomer Fahrzeuge in allen erdenklichen Situationen und Fahrumgebungen im Wege steht, ist der Aspekt der Absicherung von KI.

Der Hauptgrund liegt in den komplexen Fahrzeugarchitekturen der traditionellen Automobilhersteller, die nicht für den Übergang von SAE Level 2+ (assistiertes Fahren oder ADAS) zu Level 4 oder höher (hochautomatisiertes oder autonomes Fahren) geeignet sind. Hier setzt die Forschung der Wissenschaftler:innen der HRW und der UDE an. Ihre Forschungsarbeit setzt auf eine Novellierung von Fahrzeugarchitekturen, so dass Fahrzeuge mit SAE-Level 3 und höher Neuronale Netze (Deep Learning) verwenden, um die Fahraufgaben zu bewältigen. Mit diesen Methoden kann besonders gut menschenähnliches autonomes Fahren simuliert werden.

Die Fragen, mit denen sich die Wissenschaftler:innen in dieser nun veröffentlichten Arbeit beschäftigt haben, lauten: Wie können wir zu jedem Zeitpunkt wissen, ob das automatisierte Fahrzeug (AV) in einem sicheren Zustand arbeitet? Und können wir den Sicherheitszustand bereits für mehrere Sekunden im Voraus vorhersagen? Eine weitere Frage stellte sich, die über die Sicherheit hinausgeht: Wie können wir ein sicheres und zugleich komfortables Fahrerlebnis garantieren?

Zur Beantwortung haben sich die Deep-Learning-Expert:innen der Hochschule Ruhr West (HRW) und Simulationsexpert:innen der Universität Duisburg-Essen und Schotte Automotive zusammengetan, um ein solches Sicherheitsbewertungssystem zu entwerfen. Die Kernprinzipien des Konzepts sind die folgenden: Der Fahrzeugzustand wird in Echtzeit ausgewertet. Aus einem Deep Learning Prognosemodell wird die zukünftige Verkehrssituation vorhergesagt. Die Verlässlichkeit dieser Vorhersage wird anhand eines großen Datensatzes von Trainings- und Validierungsdaten evaluiert und so eine zuverlässige Vorhersage getroffen. Durch den Einsatz des Deep Learnings soll die Schwelle an Auflagen, an die zurzeit hoch-automatisierte Fahrzeuge immer noch gebunden sind, überschritten werden.

Die Wissenschaftler:innen der HRW, der UDE und der Schotte haben mit ihrer jetzigen Veröffentlichung im Journal ‚Springer Nature Scientific Reports‘ zu ihrem Projekt ihren Beitrag geleistet, eine Verbesserung der Sicherheit des autonomen Fahrens zu erreichen. Die gute Zusammenarbeit der Forschungspartnerschaft wird aktuell in weiteren Projekten fortgeführt.

Originalmeldung:
https://www.hochschule-ruhr-west.de/autonomen-fahren-forschungsergebnisse/

Intelligente Rehabilitation durch ein innovatives Soft-Exoskelett

© HS Ruhr West

Mülheim an der Ruhr/Bottrop, 18. Juli 2023. Im Forschungsprojekt „REXO“ entwickelte die Hochschule Ruhr West gemeinsam mit ihren Partner:innen der RUB Universitätsklinikum Knappschaftskrankenhaus Bochum, dem RUB Universitätsklinikum Bergmannsheil Bochum und der SNAP GmbH ein intelligentes Soft-Exoskelett zur Rehabilitation der oberen Extremitäten. Das Projekt wurde 2020 für drei Jahre durch eine Förderung aus Mitteln des europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und des Landes Nordrhein-Westfalen (Teil des Leitmarktwettbewerbs Gesundheit.NRW) in Höhe von 2,1 Millionen Euro gefördert.

Prof. Dr. Ioannis Iossifidis, Professor für Theoretische Informatik und künstliche Intelligenz an der HRW und Konsortialführer des Projekts „REXO“, äußert sich begeistert über die Potenziale des Projekts: „Im Rahmen des Projektes REXO haben wir an der HRW einen ersten Prototyp eines Soft-Exoskelett zur Rehabilitation der oberen Extremität entwickelt. Das Gesamtsystem wertet EMG- und EEG-Signale der Patienten aus und erlaubt eine individuell angepasste Unterstützung und Korrektur, basierend auf den Bedürfnissen des Patienten. Ausgewiesenes Ziel ist es, die Arm- und Greiffunktionen von Patienten mit neurologischen Erkrankungen zu verbessern. Ein Folgeprojekt wurde bereits beantragt und wird zurzeit begutachtet.“

Im Projekt wurden bedeutende Fortschritte erzielt und wichtige Komponenten erfolgreich umgesetzt. Die Demonstratoren des Oberarm-Exoskeletts und des Hand-Exoskeletts sind funktionsfähig und bieten sowohl aktive als auch passive Bewegungsunterstützung. Das aktive Exoskelett verfügt zudem über eine selbstorganisierende Gravitationskompensation, die das Gewicht des Arms in jeder Position ausgleicht. Ein weiteres Highlight des Projekts ist das entwickelte KI-Assistenzsystem, das Patienten mit Bewegungseinschränkungen bei alltäglichen Bewegungsaufgaben unterstützt.

Smarte Rehabilitation der oberen Extremität durch ein intelligentes Soft-Exoskelett (Projekt REXO)

Beeinträchtigungen der Arm- und Greiffunktionen nach verschiedenen neurologischen Erkrankungen schränken die Teilhabe der betroffenen Patient:innen am Berufs- und Alltagsleben stark ein und stellen eine große Herausforderung für den Rehabilitationsprozess dar. Ziel des Projekts war es daher, ein ganzheitliches Rehabilitationssystem für die obere Extremität zu realisieren, dass die entsprechenden Randbedingungen der Beeinträchtigung berücksichtigt. Das System wurde so ausgelegt, dass eine intelligente sensorische und aktorische Verknüpfung realisiert werden kann, die immer genau so viel Unterstützung oder Korrektur bietet, wie es in der jeweiligen Patient:innensituation notwendig ist.

Zur Realisierung dieser Zielstellung konnten am Beispiel von Armlähmung nach Schlaganfall in der Forschung wichtige Fortschritte erzielt und Komponenten umgesetzt werden: Als Schlüsselkomponenten des Systems dienen ein biomechanisch gestaltetes, adaptives Oberarm- und Hand-Exoskelett sowie zu dessen Ansteuerung ein intelligentes, auf Biosignalen basierendes Decodersystem und ein KI-Assistenzsystem.

Die Demonstratoren des Oberarm-Exoskeletts und des Hand-Exoskeletts sind funktionsfähig und bieten sowohl aktive (Motoren) als auch passive (Federkraft, elastischer Komponenten) Bewegungsunterstützung. Aufgrund der komplexen regulatorischen Anforderungen für ein solches aktives Medizinprodukt musste das Exoskelett als Laborversion realisiert werden und konnte noch nicht an Patient:innen getestet werden. Dies ist das erklärte Ziel für angestrebte Folgevorhaben.

Ferner konnte ein KI-Assistenzsystem realisiert werden, das Patient:innen mit entsprechenden Einschränkungen bei Bewegungsaufgaben des täglichen Lebens unterstützt. Es erfasst und erkennt Objekte und bestimmt in Verbindung mit dem genannten generischen Decoder mögliche Aktionen, z. B. die Unterstützung einer Trinkaufgabe bei Patient:innen mit entsprechenden Bewegungseinschränkungen.

Die weitere Umsetzung eines produktnahen Rehabilitationssystem bleibt insbesondere im Kontext der gestiegenen regulatorischen Anforderungen eine große Herausforderung für das bestehende Konsortium. Nicht zuletzt ergeben sich durch die geschaffenen Datenmanagementstrukturen sowie die Simulationsumgebung und die Virtual Reality Szenarien große Transferpotentiale für weitere neurologische bzw. neurowissenschaftliche Fragestellungen, die aussichtsreiche Zukunftsperspektiven und hohe Versorgungsrelevanz haben

Originalmeldung:
https://www.hochschule-ruhr-west.de/forschungsprojekt-rexo-intelligente-rehabilitation-durch-ein-innovati-ves-soft-exoskelett/

Präzise Diagnostik von Hand- und Armfunktionsstörungen durch virtuelle Realität und maschinelles Lernen

© HS Ruhr West

Mülheim an der Ruhr/Bottrop, 18. Juli 2023. Im Rahmen des Forschungsprojekts „VAFES“ entwickelte die Hochschule Ruhr West gemeinsam mit ihren Partner:innen der RUB Universitätsklinikum Knappschaftskrankenhaus Bochum, das RUB Universitätsklinikum Bergmannsheil Bochum und die SNAP GmbH einen „Virtuellen Arm- und Handtest mithilfe von maschinellem Lernen bei neurologischen Bewegungsstörungen“. Das Projekt wurde 2020 für drei Jahre durch eine Förderung aus Mitteln des europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und des Landes Nordrhein-Westfalen in Höhe von 2,36 Millionen Euro gefördert.

Die Wissenschaftler:innen im Projekt VAFES haben unter anderem erfolgreich eine VR-Applikation entwickelt, die wichtige Elemente von neurologischen Assessments beinhaltet, die bei Patienten mit Morbus Parkinson verwendet werden. „Durch die Kombination von medizinischen Tests, Bewegungsparametern und Biosignalen werden mithilfe von Machine-Learning- und Deep-Learning-Algorithmen bisher nicht auswertbare Klassifikationen und Muster erkannt. Ein erster Prototyp der VR-Applikation wurde entwickelt und auf der Plattform STEAM veröffentlicht.“, kommentierte Prof. Dr. Ioannis Iossifidis, Professor für Theoretische Informatik und künstliche Intelligenz an der HRW und Konsortialführer des Projekts „VAFES“, die Fortschritte des Projekts.

Die gewonnenen Erkenntnisse aus dem VAFES-Projekt werden als Grundlage für ein neues Forschungsprojekt dienen, das sich mit der Entwicklung einer VR-basierten Klinikanwendung zur Erforschung und Therapie des Schmerzphänomens befasst. Der Antrag für dieses Folgeprojekt wird im September 2023 eingereicht.

Virtueller Arm- und Handtest mit Hilfe von maschinellem Lernen bei neurologischen Bewegungsstörungen (VAFES)

Einschränkungen der Hand- und Armfunktionen sind eine äußerst relevante Konsequenz neurologischer Erkrankungen wie Morbus Parkinson, Schlaganfällen oder Rückenmarkverletzungen. Sie haben einen enormen Einfluss auf die Lebensqualität und die Teilhabe der betroffenen Patient:innen. Eine genaue Diagnose der Hand- und Armfunktion ist sowohl für die Therapiesteuerung als auch für die Früherkennung von großer Bedeutung.

Ziel des Projekts war es daher, eine standardisierte Testumgebung zu entwickeln, die bestehende medizinische Tests und Assessments in Virtual Reality (VR) umsetzt und mit der Erfassung objektiver Bewegungsparameter und ausgewählter Biosignale kombiniert. Auf diese Weise wird es erstmals möglich, eine sehr komplexe Diagnostik und Therapiesteuerung von neurologischen Erkrankungen mit Hand- und Armfunktionsstörungen zu realisieren, die durch den Einsatz von modernen Machine-Learning und Deep Learning-Algorithmen auch bislang noch nicht auswertbare Klassifikationen und Muster zu detektieren.

Realisiert werden konnte im Projekt eine VR-Applikation, die wesentliche Elemente von neurologischen Assessments enthält, die u.a. bei Patient:innen mit Morbus Parkinson eingesetzt werden. Eine erste Version, die auf der Sensorik konventioneller VR-Hardware basiert, wurde auf der Plattform STEAM veröffentlicht. Die Daten dieser App werden datenschutzkonform auf einen Server (SNAP GmbH) übermittelt und in das erarbeitete Datenbankmanagementsystem abgelegt.

Weiterhin wurde eine Laborversion des VAFES-Tests mit erweiterter Bewegungssensorik und einem Sensor-Handschuh sowie der synchronen Erfassung von EEG- und EMG-Biosignalen realisiert. Die zur synchronen Aufnahme entwickelte Software-Lösung enthält eine integrierte Machine Learning-Analyse, die bereits in der Lage ist, aus den EEG-Daten präzise Bewegungen der Hand vorherzusagen. Weiterhin erfolgte im Rahmen der Laborversuche eine umfassende Analyse der Bewegungstrajektorien der oberen Extremität und deren Modellierung in 3D, um für die weitergehenden Bewegungsklassifikationen und die Erkennung pathologischer Muster eine Grundlage zu haben. Ebenso wurden detaillierte Analysen durchgeführt, um aus den EEG-Signalen Muster zur Fehlerverarbeitung im Gehirn zu identifizieren, d.h. die Erkennung sog. Error-Potenziale als neuronale Korrelate, die beim Bemerken oder sogar beim Beobachten eines Fehlers ausgelöst werden. Eine Pipeline für die Modellierung von 3D-Avataren, die die VR-Immersion der Patient:innen während der Nutzung des Tests bzw. Spiels erhöht, sowie ein theoretisches Konzept zur Tremorkompensation durch antagonistische Stimulation komplettierten die Laborversuche.

Hiermit sind erfolgreich die Voraussetzungen zur systematischen und digitalen Erfassung einer großen Menge an qualifizierten Bewegungs- und Biosignaldaten geschaffen worden. Leider konnte in der konkreten Patient:innenanwendung aufgrund der pandemiebedingten Einschränkungen und auch der regulatorischen Rahmenbedingungen im Bereich der Medizinprodukte noch keine verwertbare Datenerhebung gestartet werden. Dies ist das Ziel entsprechender Anschlussvorhaben, die sich die beteiligten Partner:innen fest vorgenommen haben und aufgrund der geschaffenen Voraussetzungen und der Verbundstruktur als sehr aussichtsreich zu sehen sind. Die geschaffenen Software-Lösungen und entwickelten modularen Hard- und Softwarekomponenten können sowohl wissenschaftlich zur weiteren Erforschung von Bewegungssteuerung und Bewegungsstörungen als auch wirtschaftlich zur Realisierung entsprechender Testinstrumente genutzt werden. Damit können relevante gesundheitswirtschaftliche Anwendungsszenarien für die Zukunftstechnologien der Virtual Reality und der Künstlichen Intelligenz am Innovationsstandort NRW geschaffen werden.

Originalmeldung:
https://www.hochschule-ruhr-west.de/forschungsprojekts-vafes-ermoeglicht-praezise-diagnostik-von-hand-und-armfunktionsstoerungen-durch-virtuelle-realitaet-und-maschinelles-lernen/

Studierende der HRW und WSU arbeiten in Automotive-Projekten zusammen

© Pixabay / 652234

Detroit/Mülheim an der Ruhr, 17. Mai 2023. Studierende der Hochschule Ruhr West (Mülheim an der Ruhr) und Wayne State University (Detroit) arbeiten in Automotive-Projekten zusammen. Sie entwickelten ein Kfz-Steuergerät für den Fahrersitz, um bei Müdigkeit zu warnen. Die Resultate des gemeinsamen Lehrprojekts werden in einem Fachjournal „IEEE Transactions on Intelligent Vehicles“ veröffentlicht. Im aktuellen Projekt arbeiten sie an einem automatischen Notfallsystem, um den Hitzetod bei Kleinkindern in geparkten Autos zu verhindern.

Prof. Dr. Klaus Thelen (HRW) und Professorin Lubna Alazzawi (Wayne State University – WSU) sind stolz auf ihre Studierenden. Das renommierte Fachmagazin „IEEE Transactions on Intelligent Vehicles“ hat entschieden, die Resultate ihres gemeinsamen Lehrprojekts aus dem Jahr 2022 zu veröffentlichen. „Für unsere Bachelor-Studierenden ist es ein großer Erfolg, Co-Autoren eines Artikels in einem so renommierten Fachjournal zu sein“, so Prof. Dr. Klaus Thelen. Der Experte für Automobilelektronik, Analoge und Digitale Schaltungstechnik und Mikrocontrollertechnik ist an der HRW Studiengangsleiter für den Bachelorstudiengang Fahrzeugelektronik und Elektromobilität.

Prof. Thelen hatte im Frühjahr 2022 die Zusammenarbeit mit Kolleg:innen des „College of Engineering“ an der Wayne State University (Detroit, USA) gestartet.

Angelehnt an Industrieprozesse sollten die deutschen und amerikanischen Studierenden gemeinsam ein Projekt erarbeiten, mit verteilten Aufgaben und hauptsächlich online. Klaus Thelen weiß: „Ein sogenanntes „Multi-Site“-Projekt mit Entwicklerteams in mehreren Ländern, die virtuell zusammenarbeiten müssen, ist sehr typisch für die Arbeit in großen Unternehmen.“

Projekt 2022: Kfz-Steuergerät für Fahrersitz um bei Müdigkeit zu warnen

Um diese Situation zu simulieren, wurde das Modul „Fahrzeugelektronik und -sensorik“ gemeinsam mit der WSU als COIL-Projekt* geplant. Die Aufgabe für die Studierenden: Die Entwicklung eines KFZ-Steuergeräts für einen Fahrersitz, der sämtliche Funktionen des Sitzes steuert und dabei die Sitzposition des Fahrers erkennt. Über KI-Algorithmen und eine im Armaturenbrett installierte Kamera sollen zudem Unaufmerksamkeit oder Müdigkeit des Fahrers erkannt und der Fahrer gewarnt werden. Dabei wird großer Wert auf die Verträglichkeit mit den gängigen Fahrzeugnormen sowie geringe Produktkosten gelegt.

Projekt 2023: Hitzetod von Kleinkindern in geparkten Autos

Nach dem sehr erfolgreichen Start in 2022 wurde die Kooperation in diesem Jahr fortgesetzt. Dieses Jahr lautet der Auftrag an die Studierenden: Hitzetod von Kleinkindern in geparkten Autos zu verhindern, der in den USA immer noch zu häufig eintritt. Sensoren sollen die Anwesenheit eines Kindes, die Biosignale und die Innentemperatur des Fahrzeugs erfassen und verarbeiten. Im Notfall sollen mit Hilfe einer App die Fahrzeughalter informiert und Notrufsysteme aktiviert werden.

Vom 8. bis zum 13. Mai 2023 fand nun die gemeinsame Präsentation der ersten Arbeitsergebnisse statt. Die amerikanischen Studierenden reisten nach Mülheim und trafen die Studierenden der HRW erstmals persönlich. Nach drei intensiven gemeinsamen Arbeitstagen im Labor konnten die Professoren Dr. Klaus Thelen, Dr. Lubna Alazzawi und Dr. Mohammed Ismail (WSU) die Zwischenergebnisse begutachten. Bis zum Ende des Semesters (Juli 2023) werden beide Gruppen weiter digital zusammenarbeiten. Im Juli treten die HRW Studierenden den Gegenbesuch bei den Kommiliton:innen in Detroit an, um gemeinsam vor Professor:innen und Vertreter:innen der Automobilindustrie ihre Ergebnisse zu präsentieren.

Originalmeldung:
https://www.hochschule-ruhr-west.de/lebensrettende-technik-fuer-die-autos-von-morgen/

Ansprechpartnerin:
Beatrice Liebeheim-Wotruba
Hochschulmarketing und Kommunikation
beatrice.liebeheim@hs-ruhrwest.de
0208 882 54 251

Verbundprojekt entwickelt marktfähiges und praxisnahes Speicherkonzept

© Pixabay / Michael Gaida

Mülheim an der Ruhr, den 05. November 2021. Hitzewellen, extrem lange Trockenzeit, Starkregen und Überschwemmungen – extreme Wetterereignisse als Folge des Klimawandels zeigen deutschlandweit die hohe Vulnerabilität (Verwundbarkeit) der Städte. Ein vom BMBF gefördertes Verbundprojekt setzt sich mit Anpassungsstrategien an den Klimawandel auseinander: Es geht um Baum-Rigolen-Systeme, grüne Infrastrukturen, um eine wasser- und klimasensible Stadtentwicklung, um Leitungsgräben aus Steinwolle und Gussrohre.

Das Ziel des interdisziplinären Projektes Boden-Rohr-System als innovatives Element der klimaangepassten Stadtentwässerung, kurz BoRSiS, ist es, ein marktfähiges und praxisnahes Speicherkonzept zu entwickeln. Daher werden neben Professoren der Hochschule Ruhr West und der Hochschule Bochum zwei Industrievertreter, ein Baumökologe sowie die Stadt Detmold in das Projekt eingebunden.

Schattenspendende Bäume spielen für ein besseres und (kühleres) Mikroklima in Städten bei zunehmender Sommerhitze eine wichtige Rolle. Um sie zu wässern werden immer mehr Baumrigolen eingesetzt. Rigolen sind (unterirdische) Speicherkörper z. B. aus Kies, wo das Wasser im Porenvolumen gespeichert wird, Mulden sind Vertiefungen auf der Oberfläche, welche für die Speicherung des Wassers dienen. Dort kann das (Stark-)Regenwasser aber nur kurz gespeichert werden, da das Speichervolumen auf den Baumstandort begrenzt ist.

Das Ziel von BoRSiS ist es, im Leitungsgraben von Rohren unter den Gehwegen oder Straßen Wasser zu speichern und zeitverzögert zur Bewässerung von Stadtbäumen abzugeben. Durch die Nutzung des Leitungsgrabens steht ein erweiterter Speicher für Niederschlagswasser und für den Wurzelraum zur Verfügung, ohne dass ein zusätzlicher Platzbedarf auf der Oberfläche (gegenüber Versickerungsmulden) erforderlich ist.

Um den bisher ungenutzten Leitungsgraben überhaupt als Speicher für Niederschlagswasser und Wurzelraum nutzen zu können, ist eine Abkehr von der bisherigen Praxis erforderlich. Derzeit werden Leitungsgräben hoch verdichtet, um eine stabile Bettung der Rohre zu gewährleisten. Wurzeln sollen soweit möglich vom Leitungsgraben ferngehalten werden. Rohre aus duktilem Gusseisen, wie sie von den Mitgliedern des Industriepartners EADIPS®/FGR® e. V. hergestellt werden, können in porenreiche, grobe Schottermaterialien gebettet werden. Sie gelten als wurzelfest, sodass Baumwurzeln in den Leitungsgraben dieses Boden-Rohr-Systems einwachsen können ohne das Rohr zu schädigen. Außerdem wird ein neuartiges Material für den Leitungsgraben getestet. Der Industriepartner Rockflow hat einen Leitungsgraben aus Steinwolle entwickelt, der gegenüber Kieskörpern mit 95 Prozent ein höheres Speichervermögen besitzt.

Neben wasserwirtschaftlichen Fragestellungen werden auch geotechnische (Lastabtrag der Verkehrslasten, Kontakterosion) ökonomische (Kosten-Nutzen-Analysen, Fragestellungen zur Abwassergebühr bei gemeinsamer öffentlicher und privater Nutzung) und ökologische (Anforderungen durch die Bäume, Analyse der Wirksamkeit) Aspekte berücksichtigt. Durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit wird ein ganzheitlicher, innovativer Lösungsansatz entwickelt, dessen praxisnahe Umsetzung durch die Praxispartner noch erhöht wird.

Der besondere Mehrwert im Projekt liegt somit insbesondere in der interdisziplinären, ganzheitlichen Herangehensweise zur Lösung wichtiger gesellschaftlicher Problemstellungen als Folge des Klimawandels. Es werden grundlegende offene sowie praxisrelevante Fragen zur Umsetzung des Boden-Rohr-Systems untersucht. Das Projekt ist prädestiniert für ein Promotionsvorhaben zum ganzheitlichen Starkregen- und Klimaanpassungskonzept sowie zum Regenwassermanagement inklusive eines Monitoringkonzeptes.

Beteiligt an diesem Verbundprojekt sind neben den HRW Instituten Bauingenieurwesen und Wirtschaft die Hochschule Bochum (Wasserbau und Hydromechanik), die Fachgemeinschaft Euopean Association for Ductile Iron Pipe Systems (EADIPS), das Unternehmen Rockflow und auch die Stadt Detmold. Die geplante kooperative Promotion wird durch das Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft an der Universität Duisburg-Essen begleitet. Konsortialführer ist Prof. Dr. Markus Quirmbach vom Institut Bauingenieurwesen. Das Projekt ist geplant bis September 2024. Finanziert wird das Projekt neben Eigenanteilen der Industriepartner durch eine Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Förderprogramm „Forschung an Fachhochschulen“ unter dem Förderkennzeichen 13FH002KA0.

Originalmeldung:
https://www.hochschule-ruhr-west.de/borsis-forschungsprojekt/

Ansprechpartnerin:
Beatrice Liebeheim-Wotruba
Hochschulmarketing und Kommunikation
beatrice.liebeheim@hs-ruhrwest.de
0208 882 54 251

Verbundprojekt der HS Ruhr-West entwickelt marktfähiges, praxisnahes Konzept für besseres Stadtklima

© Pixabay/Liggraphy

Mülheim an der Ruhr, 5. November 2021. Hitzewellen, extrem lange Trockenzeit, Starkregen und Überschwemmungen – extreme Wetterereignisse als Folge des Klimawandels zeigen deutschlandweit die hohe Vulnerabilität (Verwundbarkeit) der Städte. Ein vom BMBF gefördertes Verbundprojekt setzt sich mit Anpassungsstrategien an den Klimawandel auseinander: Es geht um Baum-Rigolen-Systeme, grüne Infrastrukturen, um eine wasser- und klimasensible Stadtentwicklung, um Leitungsgräben aus Steinwolle und Gussrohre. Das Ziel des interdisziplinären Projektes Boden-Rohr-System als innovatives Element der klimaangepassten Stadtentwässerung, kurz BoRSiS, ist es, ein marktfähiges und praxisnahes Speicherkonzept zu entwickeln. Daher werden neben Professoren der Hochschule Ruhr West und der Hochschule Bochum zwei Industrievertreter, ein Baumökologe sowie die Stadt Detmold in das Projekt eingebunden.

Effizientere Wasserspeicherung durch Rigolen

Schattenspendende Bäume spielen für ein besseres und (kühleres) Mikroklima in Städten bei zunehmender Sommerhitze eine wichtige Rolle. Um sie zu wässern werden immer mehr Baumrigolen eingesetzt. Rigolen sind (unterirdische) Speicherkörper z. B. aus Kies, wo das Wasser im Porenvolumen gespeichert wird, Mulden sind Vertiefungen auf der Oberfläche, welche für die Speicherung des Wassers dienen. Dort kann das (Stark-)Regenwasser aber nur kurz gespeichert werden, da das Speichervolumen auf den Baumstandort begrenzt ist. Das Ziel von BoRSiS ist es, im Leitungsgraben von Rohren unter den Gehwegen oder Straßen Wasser zu speichern und zeitverzögert zur Bewässerung von Stadtbäumen abzugeben. Durch die Nutzung des Leitungsgrabens steht ein erweiterter Speicher für Niederschlagswasser und für den Wurzelraum zur Verfügung, ohne dass ein zusätzlicher Platzbedarf auf der Oberfläche (gegenüber Versickerungsmulden) erforderlich ist.

Innovativer Lösungsansatz dank Interdisziplinarität

Um den bisher ungenutzten Leitungsgraben überhaupt als Speicher für Niederschlagswasser und Wurzelraum nutzen zu können, ist eine Abkehr von der bisherigen Praxis erforderlich. Derzeit werden Leitungsgräben hoch verdichtet, um eine stabile Bettung der Rohre zu gewährleisten. Wurzeln sollen soweit möglich vom Leitungsgraben ferngehalten werden. Rohre aus duktilem Gusseisen, wie sie von den Mitgliedern des Industriepartners EADIPS^®/FGR^® e. V. hergestellt werden, können in porenreiche, grobe Schottermaterialien gebettet werden. Sie gelten als wurzelfest, sodass Baumwurzeln in den Leitungsgraben dieses Boden-Rohr-Systems einwachsen können ohne das Rohr zu schädigen. Außerdem wird ein neuartiges Material für den Leitungsgraben getestet. Der Industriepartner Rockflow hat einen Leitungsgraben aus Steinwolle entwickelt, der gegenüber Kieskörpern mit 95 Prozent ein höheres Speichervermögen besitzt. Neben wasserwirtschaftlichen Fragestellungen werden auch geotechnische (Lastabtrag der Verkehrslasten, Kontakterosion) ökonomische (Kosten-Nutzen-Analysen, Fragestellungen zur Abwassergebühr bei gemeinsamer öffentlicher und privater Nutzung) und ökologische (Anforderungen durch die Bäume, Analyse der Wirksamkeit) Aspekte berücksichtigt. Durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit wird ein ganzheitlicher, innovativer Lösungsansatz entwickelt, dessen praxisnahe Umsetzung durch die Praxispartner noch erhöht wird.

Förderung des Verbundprojekts

Der besondere Mehrwert im Projekt liegt somit insbesondere in der interdisziplinären, ganzheitlichen Herangehensweise zur Lösung wichtiger gesellschaftlicher Problemstellungen als Folge des Klimawandels. Es werden grundlegende offene sowie praxisrelevante Fragen zur Umsetzung des Boden-Rohr-Systems untersucht. Das Projekt ist prädestiniert für ein Promotionsvorhaben zum ganzheitlichen Starkregen- und Klimaanpassungskonzept sowie zum Regenwassermanagement inklusive eines Monitoringkonzeptes. Beteiligt an diesem Verbundprojekt sind neben den HRW Instituten Bauingenieurwesen und Wirtschaft die Hochschule Bochum (Wasserbau und Hydromechanik), die Fachgemeinschaft Euopean Association for Ductile Iron Pipe Systems (EADIPS), das Unternehmen Rockflow und auch die Stadt Detmold. Die geplante kooperative Promotion wird durch das Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft an der Universität Duisburg-Essen begleitet. Konsortialführer ist Prof. Dr. Markus Quirmbach vom Institut Bauingenieurwesen. Das Projekt ist geplant bis September 2024. Finanziert wird das Projekt neben Eigenanteilen der Industriepartner durch eine Förderung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Förderprogramm „Forschung an Fachhochschulen“.

Originalmeldung:
Link