OWOS: Forschung mit der Gesellschaft für die Gesellschaft

OWOS (Bild: TH Köln)

Ein zentraler Punkt des Forschungsprojektes OWOS ''OpenWater - Open Source'' ist die Teilhabe der Gesellschaft an aktueller Forschung.

Im Forschungsprojekt OWOS ''OpenWater - Open Source'' dreht sich alles um die Frage, wie die lokale Trinkwasserqualität sicher gestellt werden kann.
Dies soll aber im Gegensatz zu vielen anderen Forschungsprojekten nicht durch "Forschung hinter verschlossenen Türen" erreicht werden.
Ganz im Gegenteil: Ziel des Projektes ist es, die Gesellschaft in die Forschung mit einzubinden.
Es soll ein Bewusstsein der Bürgern erreicht werden, wie die Trinkwasserversorgung sichergestellt und wie an Verbesserungen des Systems geforscht wird.  "Wir möchten gemeinsam mit Kooperationspartnern überlegen, wo geforscht werden muss und diese Forschung mit ihnen gemeinsam durchführen", erklärte Prof. Dr. Thomas Bartz-Beielstein, geschäftsführender Direktor des Instituts für Data Science, Engineering and Analytics (kurz IDE+A), der TH Köln.
Neben dem im Projekt OWOS arbeitenden Doktoranden Frederik Rehbach, betreut Prof. Dr. Bartz-Beielestein zehn weitere Doktoranden am Campus Gummersbach.
Geforscht wird an industrienahen Themen, meist in direkter Kooperation mit lokalen Firmen.

Zwei dieser lokalen Kooperationen existieren mit dem Aggerverband und dem Lindengymnasium in Gummersbach. 
Mit diesen beiden Partnern wurde ein Schülerprojekt des Leistungskurses Informatik der 11. Klasse des Lindengymnasiums durchgeführt. 
Wie kann mit kostengünstiger Sensorik die Trinkwasserversorgung im Oberbergischen Kreis überwacht werden? 
Im Zuge dieser Frage wurde im Team von Prof. Bartz Beielstein von dem Doktoranden Frederik Rehbach sowie den Studenten Maximilian Stommel und Michael Kubicki eigens für diesen Zweck ein Bausatz für günstige, auf Arduino Basis funktionierende, Sensorstationen konzipiert.
"Wir haben aus circa 70 Einzelteilen einen kostengünstigen Bausatz mit passender Anleitung entwickelt, den die Schüler nun selbstständig zusammenbauen", erklärte Rehbach. 
Die Einzelteile des Bausatzes können für ca. 60 Euro zusammengestellt werden. 
Unter anderem können so der PH-Wert und die Trübung eines Gewässers gemessen werden.
Andere Teilen wurden mit einem 3D Drucker hergestellt um die Kosten senken zu können.

Der erste Tag des insgesamt auf zwei voneinander getrennte Treffen aufgeteilten Projektes begann nach kurzer Einführung mit dem elektronischen Aufbau der Sonden. 
Im Laufe des Tages wurden nach und nach durch die Schüler mehrere Sensoren in Betrieb genommen und kalibriert. 
Im Low-Cost Bereich soll Ideenreichtum teure Fertiglösungen ersetzen.
So wurden beispielsweise Trübungssensoren in einem Glas Wasser geeicht, das mit gebräuchlichem Curry-Pulver getrübt wurde.
Brotdosen mit Dichtring ersetzen teure Elektronik Gehäuse.
Nach der vollständigen Programmierung der Sonden und erfolgreichen Abschlusskontrollen konnten die motivierten Schüler insgesamt acht Messsonden mit nach Hause nehmen.
Im weiteren Verlauf des Projektes können die Schüler eigenständig mit den Sonden Daten sammeln. So zum Beispiel an Bächen und Talsperren in ihrer Wohngegend.
Besonders interessant wird die Datenmessung aber auch in der Zusammenarbeit mit dem Aggerverband.
Dieser ermöglicht es den Schülern die Sensorstationen vorrübergehend auch im Klärwerk Rospe zu montieren.
Unter anderem ist eine Vergleichsmessung zwischen dem  Zu- und Abflauf des Klärwerks vorgesehen.
An einem zweiten Termin innerhalb der TH Köln werden die gesammelten Daten dann zusammen mit den Experten der TH Köln und des Aggerverbandes ausgewertet. 
So erlernen die Schüler nicht nur vieles im Bereich der Elektronik und Sensorik, aber auch der Aggerverband erhält nützliche neue Erkenntnisse.
"Derzeit wird die Wasserqualität nur punktuell gemessen", erklärte Prof. Bartz-Beielstein. "Die Ergebnisse werden zeigen, ob sich die im Rahmen von OWOS entwickelten Sensoreinheiten dazu eignen, ein weitflächiges Netz aufzubauen."
 
Ein solches Sensoren-Netz gehört zu den Hauptzielen des Projektes OWOS. 
Es soll ein allgemeines System zur Erkennung von Ereignissen in Wasserdaten entwickelt werden.
So erhofft man sich beispielsweise Umweltkatastrophen wie die Gülle-Verschmutzung der Neyetalsperre 2015 früh erkennen oder sogar verhindern zu können.
Dort kam es zu großflächigem Tier- und Pflanzensterben, weil die Verunreinigung des Gewässers zu spät erkannt wurde. 
Das entwickelte Frühwarnsystem soll frei zugänglich (als OpenSource) entwickelt und zur Verfügung gestellt werden.

Das Forschungsprojekt OWOS wird durch das Förderprogramm "FH Zeit für Forschung" vom Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen gefördert. Im Rahmen dieser Förderlinie investiert das Land bis 2020 ingesamt bis zu 6 Millionen Euro.
Professor Bartz-Beielstein ist einer von 20 forschungsstarken Gewinnern des Förderprogrammes.

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