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s/atomatisierung/Automatisierung/gi

KI: Steigerung des Nutzungsgrads von Kunststoffabfällen durch KI-basierte Kombination von manueller Sortierung und Mikro-Automatisierung, KI: Steigerung des Nutzungsgrads von Kunststoffabfällen durch KI-basierte Kombination von manueller Sortierung und Mikro-Automatisierung

Grundlagen für den Monitor der Siedlungs- und Freiraumentwicklung (IÖR-Monitor)

In diesem Projekt werden die Grundlagen für den geplanten Monitor Siedlungs- und Freiraumentwicklung (IÖR-Monitor) erarbeitet. Dessen Implementierung ermöglicht eine detailliertere, kleinräumigeren Einschätzungen der Flächennutzungsentwicklung und wird so erstmals auch eine Bewertung der Entwicklung hinsichtlich von Leitbildern der Raumentwicklung (z. B. Innen- vor Außenentwicklung) auf verschiedenen räumlichen Ebenen ermöglichen. In diesem Projekt muss eine Vielzahl vorwiegend methodischer Fragen beantwortet werden. Wie können die dem Monitor zugrundeliegenden Geobasisdaten deutschlandweit automatisiert aufbereitet und ausgewertet werden. Welche Indikatoren sind in der Praxis von Bedeutung und wie können diese berechnet werden? Wie kann mit den heterogenen Fortführungsständen der einzelnen Bundesländer umgegangen werden? Wie kann die riesige Datenmenge strukturiert, kleinteilig und interaktiv im Internet visualisiert werden? Nach Fertigstellung der konzeptionellen Grundzüge wird das Projekt anfänglich die Datengrundlagen zusammenstellen (Datenhomogenisierung, Fehlerberichtigungen, Aufbereitung administrativen Gebietsstände, Einführung eines Zeitschnittmanagements, Metadatenbeschreibung, Datenaggregationen auf verschiedenen administrativen Gebietseinheiten). Parallel dazu werden die methodischen Grundlagen für den Monitor entwickelt. Das umfasst die Konzeption und Umsetzung eines geeigneten Datenbankmodells, die Erstellung und Testung von Datenaufbereitungs- und Indikatorberechnungsprogrammen und die Entwicklung von Methoden der automatisierten Qualitätskontrolle (Plausibilitätsteste usw.) Letzteres ist angesichts der Datenmenge und der späteren Belastbarkeit der räumlich sehr hochauflösenden Indikatoren von besonderer Bedeutung. Letztlich werden in dem Projekt auch die Grundlagen für die Visualisierung der Monitorergebnisse geschaffen. Die Ergebnispräsentation umfasst einerseits eineautomatisierte Erstellung von räumlich und/oder zeitlich vergleichenden Ergebnisberichten zur Flächenentwicklung (downloadbar im PDF-Format). Parallel dazu werden für eine verbessert räumlichen Wahrnehmung die Indikatorenwerte auch in graphischer Form via WebGIS visualisiert. Hierzu müssen unter Beachtung von Standards (u. a. OGC, INSPIRE) geeignete Programmoberflächen geschaffen werden. Das Projekt baut auf umfangreiche Vorarbeiten im IÖR auf und wird wegen seiner Bedeutung (dauerhaftes, deutschlandweites Flächenmonitoring) auch mit verschiedenen Experten in Deutschland abgestimmt. Die Realisierung des IÖR-Monitors erfolgt schrittweise. Nach Abschluss der konzeptionellen Arbeiten wird ein Set wichtiger Kernindikatoren berechnet und zeitnah veröffentlicht. Dieses wird dann sukzessiv um weitere Indikatoren ergänzt, die dann wiederholt berechnet und veröffentlicht werden. Später ist auch die Integration der Kennwerte retrospektiver Zeitschnitte geplant.

Gesamtsystemoptimierung von kältetechnischen Anlagensystemen für Energiewende und Klimaschutz, Teilvorhaben: Digitaler Zwilling zur ML-basierten Optimierung des technischen Gebäudebetriebs

Binnenwasserstraßen: Abflüsse steuern und Wasserstände regeln

An den staugeregelten Bundeswasserstraßen ist eine genaue Einhaltung der vertraglich festgelegten Wasserstände erforderlich. Die Automatisierung hilft hier mit einer standardisierten Vorgehensweise und sorgt für einen reibungsfreien Betrieb. Effizient und erneuerbar: Wasser bewegt! Deutschland verfügt über ein wirtschaftlich leistungsfähiges Wasserstraßennetz, das die Seehäfen an Nord- und Ostsee mit den Binnenhäfen verbindet. Die 7.350 km Binnenwasserstraßen bestehen zu 25 Prozent aus Kanalstrecken, zu 35 Prozent aus frei fließenden und zu 40 Prozent aus staugeregelten Flussabschnitten. Im Zusammenhang mit dem Staustufenbau wurden an den größeren Flüssen vielfach Laufwasserkraftwerke errichtet, die mit der erneuerbaren Ressource Wasser Strom erzeugen. Zu den staugeregelten Bundeswasserstraßen mit Wasserkraftnutzung zählen Weser, Oberrhein, Neckar, Main, Mosel, Saar und Donau mit einer installierten Leistung von derzeit ca. 750 Megawatt. Damit wird mit den Laufwasserkraftwerken etwa so viel Energie erzeugt, wie alle Schiffstransporte auf dem Wasser verbrauchen (vgl. Verkehrsinvestitionsbericht 2008).

Bedarfsgerechte Automatisierung der Freiflächen- und Tröpfchenbewässerungstechnik mittels on-site IOT-Sensorik, unterstützt durch Satellitentechnik, Teilprojekt B

Bedingt durch den Klimawandel sind landwirtschaftliche Kulturpflanzen vermehrt Wasserstress und Frostschäden ausgesetzt. Gleichzeitig prognostiziert die FAO einen Anstieg des globalen Wasserbedarfs um 55% (Landwirtschaft um 11%), bei einem Anstieg der gesamten beregneten Fläche um 6% bis 2050. Diese Problematik, kombiniert mit dem Bevölkerungsanstieg, wachsendem Energiebedarf und dem Rückgang der nutzbaren landwirtschaftlichen Fläche in den Industriestaaten, verlangt nach Lösungen. Ein bedarfsgerechter, energiesparender und effizienter Einsatz der Ressourcen Wasser und Energie ist erforderlich, um eine zukunftsfähige und nachhaltige Bewässerung zu gewährleisten und der steigenden Nutzungskonkurrenz, um die Ressource Wasser, zu begegnen. Während eine automatisierte Bewässerung im Gewächshaus bereits Stand der Technik ist, wird die Freiflächen und Tröpfchenbewässerung wie z.B. im Gemüse bzw. Obstbau überwiegend manuell auf Basis von Erfahrungswerten der Anbauer oder aufgrund fest geplanter Bewässerungsintervalle durchgeführt. Dies führt in der Regel zu zu hohen Bewässerungsgaben und kann weiterhin zu Nährstoffauswaschungen führen. Ziel dieses Projektes ist es daher, Daten aus den unterschiedlichsten Quellen auf einer intelligenten Service-Plattform miteinander zu verknüpfen, um dadurch über eine digitale Entscheidungsunterstützung, eine bedarfsgerechte und (teil-)automatisierte Bewässerung zu ermöglichen. Gerade die Integration lokaler Sensoren in einem multivariaten Ansatz, soll dabei auch der zunehmenden Entwicklung von teilabgedeckten Agrarflächen durch Agri-Photovoltaik-Anlagen, Folien und Netzen gerecht werden. Kern des Projekts ist dabei ein Cloud-basierter Bewässerungsplaner, der sich automatisiert an die on-Site gemessenen Klimaparameter, sowie den aktuellen phänologischen Bedingungen in Echtzeit anpasst. Der Planer wird dann mit den bestehenden Systemen der Projektpartner vernetzt, um die Ausführung der Bewässerung zu (teil)-automatisieren.

Bedarfsgerechte Automatisierung der Freiflächen- und Tröpfchenbewässerungstechnik mittels on-site IOT-Sensorik, unterstützt durch Satellitentechnik, Teilprojekt C

Bedingt durch den Klimawandel sind landwirtschaftliche Kulturpflanzen vermehrt Wasserstress und Frostschäden ausgesetzt. Gleichzeitig prognostiziert die FAO einen Anstieg des globalen Wasserbedarfs um 55% (Landwirtschaft um 11%), bei einem Anstieg der gesamten beregneten Fläche um 6% bis 2050. Diese Problematik, kombiniert mit dem Bevölkerungsanstieg, wachsendem Energiebedarf und dem Rückgang der nutzbaren landwirtschaftlichen Fläche in den Industriestaaten, verlangt nach Lösungen. Ein bedarfsgerechter, energiesparender und effizienter Einsatz der Ressourcen Wasser und Energie ist erforderlich, um eine zukunftsfähige und nachhaltige Bewässerung zu gewährleisten und der steigenden Nutzungskonkurrenz, um die Ressource Wasser, zu begegnen. Während eine automatisierte Bewässerung im Gewächshaus bereits Stand der Technik ist, wird die Freiflächen und Tröpfchenbewässerung wie z.B. im Gemüse bzw. Obstbau überwiegend manuell auf Basis von Erfahrungswerten der Anbauer oder aufgrund fest geplanter Bewässerungsintervalle durchgeführt. Dies führt in der Regel zu hohen Bewässerungsgaben und kann weiterhin zu Nährstoffauswaschungen führen. Ziel dieses Projektes ist es daher, Daten aus den unterschiedlichsten Quellen auf einer intelligenten Service-Plattform miteinander zu verknüpfen, um dadurch über eine digitale Entscheidungsunterstützung, eine bedarfsgerechte und (teil-)automatisierte Bewässerung zu ermöglichen. Gerade die Integration lokaler Sensoren in einem multivariaten Ansatz, soll dabei auch der zunehmenden Entwicklung von teilabgedeckten Agrarflächen durch Agri-Photovoltaik-Anlagen, Folien und Netzen gerecht werden. Kern des Projekts ist dabei ein Cloud-basierter Bewässerungsplaner, der sich automatisiert an die on-Site gemessenen Klimaparameter, sowie den aktuellen phänologischen Bedingungen in Echtzeit anpasst. Der Planer wird dann mit den bestehenden Systemen der Projektpartner vernetzt, um die Ausführung der Bewässerung zu (teil)-automatisieren.

Standardisierung von Interfaces und Funktionalitäten für die IoT-basierte Gebäudeautomation

Der Gebäudebereich entwickelt sich zunehmend in Richtung IoT und stellt ein Marktsegment mit erheblichem Potential dar. Die Vielzahl technischer Lösungen in der IoT-Gebäudeautomation bietet eine große Flexibilität, birgt andererseits aber die Gefahr einer erhöhten Komplexität und eingeschränkten Interoperabilität, zumal bisher keine Standardisierungen in diesem Bereich vorliegen. So sind die häufigsten Fragen und a. welches Datenformat zu wählen ist, welche Schnittstellen bereitgestellt werden müssen und welche Funktionalitäten abgedeckt sein sollten. Das Ziel dieses Projekts ist daher die Erarbeitung einer Standardisierung für IoT-Middleware mit Blick auf die erforderlichen Schnittstellen und Funktionalitäten. Die IoT-Middleware ist hierbei das Bindeglied und Normalisierungsschicht zwischen der Feldebene und der Applikationsebene. Zur Standardisierung der IoT-Middleware sollen die Anforderungen und der an ihr angreifenden Kommunikationskanäle konkret herausgearbeitet werden, sodass die Middleware sowohl die technischen Geräte also auch die Akteure aus dem Planungs,- Bau- und Inbetriebnahmeprozess ganzheitlich berücksichtigt. So sollen z.B. Daten aus dem Planungsprozess in das Datenmodell der IoT-Middleware integriert werden und die einzelnen Feldgeräte in der Inbetriebnahme sich automatisch mit der entsprechenden Instanz in der Middleware verbinden können. Andererseits sind ebenso Standards für die Kommunikationskanäle zur IoT-Middleware festzulegen. Hierfür werden funkbasierte und kabelgebundene Kommunikationsprotokolle auf ihre spezifischen Vor- und Nachteile für die Gebäudeautomation hin untersucht. Gerade bei IoT-Systemen müssen die einzelnen Geräte und Protokoll vertrauenswürdig und vor externen Angriffen geschützt sein. Die Überprüfung der Geräteintegrität soll daher als Bestandteil der Middleware entwickelt werden. Die erarbeiteten Standards sollen anschließend in einer Pilotanwendung implementiert und bewertet sowie in Normungsausschüssen eingebracht werden

Optoelektronische Methode der Blickregistrierung zur objektiven Bewertung der Demontagegerechtheit von Bauteilen und Produkten

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Das Aufkommen an Elektro(nik)-Altgeräten wird in der EU für die Jahre 1998/99 auf 8 Mio. Mg geschätzt, wobei 90 Prozent deponiert, verbrannt bzw. verwertet werden, ohne dass eine Schadstoffentfrachtung stattfindet. Bei der Verwertung dieser Geräte ergänzen sich heute die Bereiche der manuellen Demontage und die der verfahrenstechnischen Aufbereitung. Voraussetzung für ein ökologisch hochwertiges Recycling ist vielfach die Demontage, die jedoch erhebliche Kosten verursachen kann. Zum einen hat das Vorhaben die Zielsetzung, ein Screening über die bei den Verwertern anfallenden Alt-Produkte zu erzeugen, anhand dem eine Bewertung der Produkte aus ökologischer und ökonomischer Sicht durchgeführt werden kann und eine Entscheidung getroffen werden kann, ob eine Demontage nötig bzw. sinnvoll ist. Zum anderen werden Demontageuntersuchungen sowohl im Labor als auch verstärkt bei Verwertern mit Hilfe einer Blickregistrierungskamera durchgeführt. Aus den Analysen dieser Untersuchungen werden Konstruktionskriterien für eine schnellere Demontage abgeleitet. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden: Im ersten Teil des Projektes wird mit Hilfe von Umweltverträglichkeitsuntersuchungen die Einteilung der beim Verwerter anfallenden Produkte vorgenommen. Ausgehend von einer Musterzerlegung werden die Einzelfraktionen der Geräte bestimmt, ihre Umweltrelevanz untersucht und die bestehenden Verwertungsalternativen zusammengestellt. Diese Ergebnisse werden unter Betrachtung aller wirtschaftlichen und ökologischen Teilaspekte möglicher Gesamtentsorgungsalternativen wie z.B. Shredder, Verbrennung bzw. Deponierung gegenübergestellt. Im zweiten Teil werden Demontageuntersuchungen mit Hilfe der Blickregistrierung durchgeführt, deren Analyse aufzeigt, welche Konstruktionskriterien eine einfache Erkennbarkeit der Baustruktur und der Verbindungselemente zulässt. Fazit: In diesem Projekt konnte durch eine Öko-Bilanzierung gezeigt werden, dass eine vertiefte Demontage ökologische Vorteile gegenüber der verfahrenstechnischen Aufbereitung beim Recycling von Elektronik-Geräten aufweist. Weiterhin wurde erstmals die Blickregistrierung bei der Demontage von Elektro(nik)-Geräten eingesetzt. Der Einsatz dieser Methode in diesem Bereich hat sich als effektiv erwiesen. Der Demontageanalyseprozess wurde soweit optimiert, dass er jetzt standardmäßig als Dienstleistung angeboten werden kann. Bei der Umsetzung der mit der Blickregistrierung ermittelten Konstruktionskriterien lassen sich bei gleichen Demontagekosten deutliche ökologische Vorteile erzielen. Für die Weiterführung des Projektes sind im nächsten Schritt entwicklungsbegleitende Untersuchungen notwendig, um die Ergebnisse zu bestätigen und umzusetzen.

Matrix Schindeltechnologie für die Zukunft der Photovoltaik, Teilvorhaben: Entwicklung Automatisierung

Das Teilprojekt 'Entwicklung Automatisierung' der M10 Industries AG befasst sich mit der bereits entwickelten Matrix-Schindel-Technologie und deren Industrialisierung. Dies bedeutet den Produktionsablauf zur Herstellung eines Solarmoduls ganzheitlich, in Bezug auf Anpassungen für die Schindel-Matrix-Technologie, zu betrachten. Das setzt eine vollautomatisierte flexible Lösung zur Kontaktierung von Solar-Schindelzellen im Modulverbund bis hin zur Anschlussdose und deren zu Quer-/Längs zu verschaltenden Stromlaufpfade, die flexibel in den Abmessungen sind, voraus. Konstruktiv werden hier Expertisen zur Konzeptionierung einer Querverschaltung Anwendung finden. Bereits entwickelte Kontaktierungsmodelle auf Basis von Lötbandverbindungen, die sich in Funktionen adaptieren und weiter modifiziert anwenden lassen, werden dem Umsetzungsziel beitragen, ferner sind hohe Durchsätze solcher Anlagen zu realisieren. Hierzu ist geplant auf Grundlage und mit Hilfe eines digitalen Zwillings die Adaptierung abzuprüfen und anschließend in Produktherstellungen zu realisieren. Anschließend werden Kleinserien hergestellt um diese den Qualitätsprüfungsverfahren zu unterziehen. Weiteres Ziel ist es eine automatisierte Datenerfassung, welche die Ergebnisse der Qualitätsprüfgeräte in Form eines Protokolls aufnimmt und zentralisiert speichert. Daraus soll in Bezug zu den dazugehörigen Maschinenparametern auf Qualitätsschwankungen unmittelbar und möglichst automatisiert reagiert werden können. Dies erfolgt entsprechend an den verknüpften Maschinen und deren jeweiligen Prozessschritten. Diese Daten können somit aufbereitet und weiterverarbeitet werden, sodass eine KI diese beurteilen kann.

Entwicklung eines automatisierten Verfahrens zur Zustandsanalyse verbauter historischer Hölzer

Zielsetzung: Im Kontext von Klimawandel und Energiekrise sind Fragen der Energiebilanz und -effizienz von Gebäuden besonders relevant. Die Baudenkmalpflege trägt durch ihre wirtschaftlichen, ökologischen und soziokulturellen Aspekte der nachhaltigen Ressourcenverwendung und damit direkt zum Klimaschutz bei. Historische Bauten, die überwiegend aus dauerhaften Materialien und Konstruktionen bestehen, sind ein gutes Beispiel für Green Culture durch energie-schonende Nutzung und bestandsorientierte Weiterentwicklung. Die beim Bau alter Gebäude bereits eingesetzte (graue) Energie muss bei sorgfältiger und schonender Erneuerung, u.a. durch Einsatz nachhaltiger Baustoffe, nicht noch einmal aufgewendet werden. Holz war schon immer ein nachhaltiger, ressourcen- und energieschonender Werkstoff und gehört zu den ältesten Baukulturen weltweit. Allein in Deutschland gilt die Holzarchitektur (Fachwerkhäuser, Dachwerke) als prägend. Es ist daher sowohl im Sinne der Denkmalpflege als auch zur zukünftigen Nutzung von Holz als Baumaterial wichtig, Eigenschaften, Zustand und Veränderung dieses Materials zu beobachten und zu verstehen. Dazu stehen heute vielversprechende Technologien wie optische 3D-Messtechnik und KI-basierte Datenanalyse zur Verfügung, die in diesem Sektor bisher noch kaum eingesetzt werden. Ziel dieses Vorhabens ist, ein Verfahren zur automatisierten Bauteildokumentation und -kontrolle für Altholzbauten im Bestand zu entwickeln. Dies beinhaltet: - Entwicklung eines prototyphaften optischen Messsystems zur Bestands- und Merkmalsaufnahme; - Entwicklung eines Automatisierungsverfahrens zur Merkmalsdetektion; - Automatisierung des Informationstransfers in digitales 3D-Modell. Im Laufe des Projektes werden folgende Ergebnisse angestrebt: - Messverfahren bestehend aus innovativer Hardware (RTI-Sensor, patentiert) und Software (KI-gestützte Merkmalserkennung) zur objektiven und dokumentierten Festigkeitsanalyse von verbautem Altholz; - Schnittstelle zur automatischen Übertragung von Holzkenngrößen an einen Digitalen Zwilling (basierend auf BauWolke-Software/BauCAD); - Zukünftige Vermarktungsmöglichkeiten durch Sensor/Software und erweitertes Dienstleistungsangebot durch Gutachter.

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