Fraunhofer-Verbund Mikroelektronik in Kooperation mit den Leibniz-Instituten FBH und IHPEin 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.
KI-gestütztes Monitoring kritischer Infrastrukturen
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KI-gestütztes Monitoring kritischer Infrastrukturen
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Experteninterview
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:
Die Kontrolle und Wartung von Freileitungen wird zukünftig durch KI unterstützt.
In Kooperation mit dem Fraunhofer-Verbund Innovationsforschung