Abschlussevent von HWS 4.0
Wie können Kommunen im Bergischen Land ein Hochwasser erkennen, bevor es kritisch wird? Am Mittwoch hat der Forschungsbereich Industrial Deep Learning (IDL) des Institute for TMDT auf der Transferveranstaltung des Projekts Bergisches Hochwassermeldesystem HWS 4.0 in Solingen die Ergebnisse aus drei Jahren Arbeit vorgestellt. Yannik Hahn präsentierte für IDL, wie KI aus Sensordaten kurzfristige Pegelvorhersagen macht und warum gerade der seltene Extremfall die eigentliche Herausforderung ist.
Drei Bausteine, an denen wir im Forschungsbereich IDL gearbeitet haben:
1. Vorhersage, wo es zählt. Das Modell prognostiziert Pegelstände bis zu sechs Stunden im Voraus, auf Basis von Niederschlag, Wettervorhersage und Pegeldaten aus dem Wupper-Einzugsgebiet, die teils bis 2006 zurückreichen. Methodischer Kern ist ein Zeitreihen-Transformer (Informer), kein generisches Sprachmodell, sondern ein auf zeitliche Muster spezialisiertes Verfahren.
2. Optimiert auf den Ausnahmefall, nicht auf den Durchschnitt. Ein Modell, das im ruhigen Normalbetrieb glänzt, ist für eine Hochwasserwarnung wertlos. Deshalb haben wir eine eigene Fehlerfunktion entwickelt (ACDC-Loss), die das Lernen gezielt auf die steilen Anstiegsflanken lenkt: Unterschätzungen eines drohenden Pegels wiegen schwerer, der richtige Anstiegszeitpunkt zählt mehr als der reine Mittelwert. Ein verpasstes Hochwasser darf sich nicht in einem guten Durchschnitt verstecken.
3. Einmal entwickelt, mehrfach nutzbar. Neue Standorte haben selten genug historische Daten für ein eigenes KI-Modell. Über physikalisch fundierte synthetische Daten und Transfer Learning lässt sich ein im Bergischen Land trainiertes Modell auf andere Einzugsgebiete anpassen, erste Erprobungen an einem weiteren Gebiet in NRW deuten darauf hin, dass dieser Weg trägt. Genau hier liegt das Skalierungspotenzial für andere Kommunen.
Wer es ausprobieren möchte: Eine interaktive Live-Demo der Pegelvorhersage im Wupper-Einzugsgebiet steht offen zur Verfügung: HWS River Forecast
Danke an alle Projektpartner Wupperverband WSW Wuppertaler ,Stadtwerke GmbH, Berger Gruppe, Bergische Struktur- und Wirtschaftsförderungsgesellschaft mbH und Bergische IHK für die Zusammenarbeit, an die Bergische Struktur- und Wirtschaftsförderungsgesellschaft für die Ausrichtung der Transferveranstaltung und an alle Akteure aus Kommunen und Wasserwirtschaft für den Austausch vor Ort.
Das Projekt Bergisches Hochwassermeldesystem HWS 4.0 wurde vom Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen (MWIKE) gefördert.
