KI-gestütztes Monitoring kritischer Infrastrukturen

KI-gestütztes Monitoring kritischer Infrastrukturen

Ein intelligentes Monitoring kritischer Versorgungsinfrastrukturen, wie Strom-, Gas-, Wärme- und Wassernetze, hat eine immense Bedeutung für die Gesellschaft. Der Schutz dieser Infrastrukturen – auch im Kontext von Nachhaltigkeit und Effizienz – erfordert zuverlässige Überwachungs- und Monitoring-Technologien. Das Jahr 2020 hat mit der Corona-Pandemie nicht zuletzt klar verdeutlicht, wie wichtig resiliente Versorgungsinfrastrukturen heute und für die Zukunft sind. Der Bedarf an intelligenten Systemen ist dabei deutlich erkennbar. Diese müssen über eine angepasste Sensorik, Aktuatorik, Halbleitertechnologie, Leistungselektronik und eingebettete Software verfügen, um u.a. Echtzeit-Entscheidungen für Betrieb und Instandhaltung zu erlauben.

Experteninterview – »CoDro« (Common Algorithms for Autonomous Drones Operation)

Die 50Hertz Transmission GmbH und zwei Institute der Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) testen gemeinsam Technologien aus dem Bereich »Künstliche Intelligenz (KI) und kritische Infrastrukturen«, um mögliche Defekte an Freileitungen schneller und effektiver zu beheben. Dr. Dietmar Laß, Programm-Manager für Smart Energy bei der FMD, informiert über das gemeinsame Projekt »CoDro« (Common Algorithms for Autonomous Drones Operation).

Herr Dr. Laß, was gab den Anstoß für das gemeinsame Projekt?

Die Fraunhofer-Gesellschaft und die 50Hertz Transmission GmbH arbeiten seit langem erfolgreich zusammen. Ein Beispiel ist das Verbundvorhaben WindNODE der BMWI-Förderinitiative »Schaufenster intelligente Energie – Digitale Agenda für die Energiewende«. Aufbauend auf dieser Kooperation haben wir in einem Synergiegespräch zwischen 50Hertz und der FMD gemeinsam grundsätzliche Themen für die Energie- und Netzwirtschaft sondiert, bei denen eine Zusammenarbeit sinnvoll wäre.

Diese reichten von Sensorik, Robotik, AR/VR zur Netzüberwachung, über vertrauenswürdige Elektronik & IT-Security bis hin zu KI & Datenmanagement sowie Predictive Maintenance. Als aus der Elia Group die Anfrage zu Machbarkeitsstudien kam, ist daraus das gemeinsame Projekt »CoDro« hervorgegangen. Ein zweites Projekt zur zustandsorientierten und vorausschauenden Wartung von Netzassets in den Umspannwerken von 50Hertz mithilfe von KI ist gerade gestartet.


Welche Expertise bringt die FMD in das Projekt ein?

50Hertz als Betreiber überregionaler Stromnetze muss viel in die Wartung und Schadensdetektion an Hochspannungsleitungen investieren. Zukünftig ist geplant, diese Aufgabe über Bildaufnahmen von autonomen Drohnen sowie KI-basierte Bildanalyse und Schadensklassifikation zu automatisieren.

Die FMD untersucht mit ihren beiden Mitgliedsinstituten Fraunhofer HHI und IZM die Machbarkeit und Leistungsfähigkeit einer auf neuronalen Netzen basierenden Schadensdetektion und -lokalisation für den Fall von Korrosionsschäden an Masten, Isolatoren und Leitungen.

Das Fraunhofer HHI bringt zur Entwicklung und zum Training des KI-Algorithmus seine Expertise im Bereich der Bild- und Videoanalyse sowie Computer Vision ein. Das Fraunhofer IZM entwickelte eine Zustands-/Fehlerdatenbank und ein automatisiertes Labeling-Tool für die Schadensklassifikation sowie programmierte das CoDro-Webtool.


Mit welchen Ergebnissen rechnen die Projektpartner?

Das unmittelbare Projektziel der Machbarkeitsstudie ist es, das Potential neuer Technologien bei Netzbetreibern zu prüfen: Bringt der Einsatz von Drohnen, Sensorik und KI-Methoden Vorteile in punkto Trefferquote gegenüber konventionellen Methoden der »Grid Inspection«? Dahinter stehen natürlich Nutzendimensionen wie Kosteneinsparungen, z. B. aus automatisierten Prozessen, verbesserten Entscheidungen und geringeren Instandhaltungskosten im Netzbetrieb.

Auch das Thema Nachhaltigkeit spielt eine Rolle, wenn sich der Einsatz umweltschädlicher Helikopter für Korridorflüge entlang der Spannfelder und für Inspektionsflüge an den Masten reduzieren lässt. Zudem erhoffen wir uns einen Kenntniszuwachs über die Assets – Verschleiß, Anomalien etc. – mit dem Ziel, deren Verfügbarkeit zu erhöhen.


Weitere Informationen zum Projekt:

Projekt CoDRO

Die Kontrolle und Wartung von Freileitungen wird zukünftig durch KI unterstützt.

Innovations-Workshop: KI-gestütztes Monitoring kritischer Infrastrukturen

Workshop / Termin für 2021 geplant / Vorstellung der Umfrage zum KI-gestützten Monitoring kritischer Infrastrukturen

Online-Workshop zur Vorstellung der Ergebnisse der Umfrage »KI-gestütztes Monitoring kritischer Infrastrukturen«


Thematische Schwerpunkte

Ein intelligentes Monitoring kritischer Versorgungsinfrastrukturen wie bspw. Strom-, Gas-, Wärme- und Wassernetze hat eine immense Bedeutung für die Gesellschaft. Der Schutz dieser Infrastrukturen, auch im Kontext von Nachhaltigkeit und Effizienz, erfordert zuverlässige Überwachungs- und Monitoring-Technologien. Der Bedarf an intelligenten Systemen ist deutlich erkennbar. Diese müssen über eine angepasste Sensorik, Aktuatorik, Halbleitertechnologie, Leistungselektronik und eingebettete Software verfügen, um u.a. Echtzeit-Entscheidungen für Betrieb und Instandhaltung zu erlauben.

Zieles des Workhops

• Identifikation der Herausforderungen von Betreibern und der Anforderungen von Ausrüstern
• Diskussion des F&E-Bedarfs (u.a. Sensoren, Funksysteme, Leistungselektronik und KI)
• Bewertung potenzieller Lösungen aus der Mikroelektronik zum Infrastrukturmonitoring
• Vernetzung und Match-Making zwischen potentiellen Kooperationspartnern aus F&E und Industrie

Ein vollständiges Programm stellen wir Ihnen hier zu gegebener Zeit zur Verfügung

 

Über die Umfrage:

Die Forschungsfabrik Mikroelektronik Deutschland (FMD) hat mit Unterstützung des Fraunhofer-Verbunds Innovationsforschung zur Teilnahme an einer Online-Befragung (bereits beendet) eingeladen, welche sich sowohl an Technologieanbieter als auch Infrastrukturbetreiber (Strom, Wärme, Gas/H2, Wasser, weitere) wendete. Wenn Sie sich für die Ergebnisse der Umfrage und das weitere Vorgehen zum Thema interessieren, melden Sie sich gerne bei uns.

Die Umfrage ist bereits beendet, die Ergebnisse werden derzeit ausgewertet und Ihnen zeitnah zur Verfügung gestellt. Hierfür planen wir derzeit einen Innovationsworkshop, in dem wir das weitere Vorgehen zum Thema mit Ihnen diskutieren möchten.

Weitere Informationen zum geplanten Workshop erhalten Sie an dieser Stelle.

 

Ziele:

Branchenbedarf:

Identifikation der Herausforderungen von Betreibern und der Anforderungen von Ausrüstern sowie Abgleich mit potenziellen technischen Lösungen zum Monitoring kritischer Infrastrukturen; Bedarfe & Anforderungen zu einem Gesamtbild konsolidieren

Die Ergebnisse der Befragung werden zeitnah veröffentlicht.


F&E-Bedarfe
:

Identifikation und Bewertung von übergreifenden Lösungen / Maßnahmen für kritische Infrastrukturen wie Strom-, Gas- (inkl. H2-), Wärmenetze, Wasserinfrastruktur sowie ggf. weitere wie Glasfaser, Verkehr.

Ziel ist es, aus den Ergebnissen der Befragung F&E-Aktivitäten und Projekte anzustoßen.


Community-Bildung
:

Netzwerken mit Akteuren entlang der Wertschöpfungskette (F&E-Anbieter, Ausrüster, Betreiber, Politik), um Innovationsprojekte zur Erhöhung der Netzsicherheit anzuschieben (Einzel-Entwicklungsprojekte, Anwendungsprojekte, Vorbundvorhaben); Forderungen in Richtung Politik konsolidieren

Die Ergebnisse sollen in einem Online-Workshop vorgestellt werden. Ziel ist es dabei auch, der Politik z.B. regulatorische sowie programmatische (z.B. Fördermaßnahmen) Bedarfe aufzuzeigen und ggf. Maßnahmen zu initiieren. Weitere Informationen zum geplanten WS erhalten Sie weiter unten auf dieser Seite.

In Kooperation mit dem Fraunhofer-Verbund Innovationsforschung