Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB 
Kurzbeschreibung des Projekts
Innovative, sichere Sensornetzwerke und modellgestützte Bewertungs- und Analyse-Tools zur Erhöhung der Resilienz von Trinkwasserinfrastrukturen
Teilvorhaben: Automatisierte Biosensoren, selbstlernende Monitoring-Tools und Konzepte für sichere Sensornetzwerke zur Erhöhung der Resilienz von Trinkwasserinfrastrukturen
Wasser ist eine wesentliche Ressource für das menschliche und wirtschaftliche Wohlergehen der modernen Gesellschaft. Trinkwasserverteilungsnetze sind eine der kritischen Infrastrukturen mit immer mehr Komplexität und mehr Abhängigkeit von anderen Infrastrukturen. Wasserverteilungsnetze sind einer ständigen Gefahr durch absichtliche oder zufällige Verunreinigungen ausgesetzt, z. B. verursacht durch Terroranschläge, technisches Versagen mit Auswirkung auf andere Infrastrukturen (Kaskadeneffekte) oder Naturkatastrophen. Diese können zu einem Teilausfall oder vollständigen Ausfall des Trinkwasserversorgungssystems führen.
Projektziele
Das Projekt ResiWater verfolgt das Ziel, Versorgungsunternehmen in die Lage zu versetzen, die Trinkwasserversorgung auch in außergewöhnlichen Situationen optimal zu sichern und durch die Wahl von geeigneten Maßnahmen das Wiederhochfahren des Systems zum Normalbetrieb nach einer Krisensituation zu erleichtern.
In diesem Projekt werden drei Anwendungsszenarien untersucht, die für die wichtigsten zivilen Sicherheitsszenarien als repräsentativ eingeschätzt werden und Auswirkungen auf andere Infrastrukturen wie Stromversorgung und Telekommunikation haben. Dazu zählen z. B. Total- oder Teilausfall des Wasserverteilungsnetzes, Kontamination des Trinkwassers sowie Ereignisse mit Kaskadeneffekten zwischen Wasser, Strom und IT-Infrastrukturen. Jedes dieser Ereignisse kann durch unterschiedliche Bedrohungen wie Naturkatastrophen oder Terroranschläge verursacht werden.
Das Projekt zielt auf die Erhöhung der Sicherheit und Verbesserung der Stabilität der Wasserversorgungssysteme auf Grundlage von Überwachung, Prävention und Reaktion.
Projektergebnis
In den letzten Jahren wurden bereits erhebliche Fortschritte in verschiedenen der angesprochenen Bereiche erreicht: Dazu zählen beispielsweise die Grundlagen für neue Sensoren zur Messung von Wasserqualitätsparametern. In ResiWater sollen die Langzeitstabilität und die Praxistauglichkeit dieser Sensoren untersucht werden, so dass die Wasserqualität künftig nicht nur an den Ausgängen der Wasserwerke, sondern auch in dem Verteilungsnetzwerk gemessen werden kann. Es wird ein innovatives, automatisiertes Bio-Sensorsystem erarbeitet, welches in der Lage ist, ein sehr breites Spektrum von Kontaminanten in Echtzeit zu detektieren. Ein weiteres Ziel von ResiWater ist zu ermitteln, welche Sensoren und Sensorkombinationen für die Online-Erfassung von Kontaminationen am besten geeignet sind.
Das Gesamtziel dieses Projektes ist daher, verbesserte Sensoren und sichere Sensornetzwerke, selbstlernende Monitoring-Tools, robuste Simulationsmodelle sowie Bewertungs-Tools für Vulnerabilität und Resilienz der Trinkwasserversorgungssysteme zu erarbeiten und damit die Erhöhung der Sicherheit und die Verbesserung der Widerstandsfähigkeit der Wasserinfrastrukturen gegen größere Gefahren zu erreichen.
Das Teilvorhaben von Fraunhofer IOSB und IGB hatte folgende drei Schwerpunkte, welche zur Erhöhung der Resilienz von Trinkwasserinfrastrukturen beitragen sollen:
1. Automatisierte Biosensoren
2. Selbstlernendes Monitoring- und Event Detection-Modul
3. Konzepte für sichere Sensornetzwerke und Risikoanalyse der IT-Infrastrukturen in Trinkwasserinfrastrukturen
In ResiWater wurde ein innovatives, automatisiertes Bio-Sensorsystem erarbeitet, welches in der Lage ist, ein sehr breites Spektrum von Kontaminanten in Echtzeit zu detektieren. Weiter wurde ein selbstlernende Monitoring-Tool reslisiert, welches Kontaminationen in Trinkwassernetzen zuverlässig detektieren kann. Es wurden IT-Sicherheitskonzepte zusammen mit den Wasserversorgern erarbeitet und evaluiert.
Das Sensorsystem sowie das Monitoring-Tool wurden mit den Praxispartnern Berliner Wasserbetriebe (Deutschland), Veolia Eau d'Ile de France (Frankreich), CUS (Straßburg, Frankreich) getestet. Darüber hinaus wurden Experimente am Testnetzwerk des TZW (Dresden, Deutschland) sowie auf dem Testfeld von CEA / DAM (Gramat, Frankreich) durchgeführt.