Digitalisierung im Zeitraffer: Von analogen Speichersystemen bis Ki hoch 2

LINDAU, 4.8.2020 – Die Digitalisierung in der Inspektion von Abwasserkanälen hat sich in den letzten 30 - 40 Jahren beträchtlich entwickelt. Auch beim 1980 gegründeten Lindauer Unternehmen JT-elektronik hat sich im Laufe der Zeit einiges getan.

Von Dipl.-Ing. (FH) Ulrich Jöckel, geschäftsführender Gesellschafter der JT-elektronik GmbH

Bereits in den 80er Jahren wurden die ersten CCD-Kameras und analoge Bildspeichersysteme zur Erfassung und Dokumentation der untersuchten Kanalabschnitte eingesetzt. Der Videorekorder, speziell das VHS-System, war bis Anfang des neuen Jahrtausends das Standard-Speichersystem.

2003: JT-Kamerafahrwagen mit elektrischer Höhenverstellung und montierter Spherix-Kamera mit schlauchverbundenem Tender und dort integrierter PC-Einheit
2003: JT-Kamerafahrwagen mit elektrischer Höhenverstellung und montierter Spherix-Kamera mit schlauchverbundenem Tender und dort integrierter PC-Einheit

Mit der Entwicklung von hochauflösenden Kamerachips für die Foto- und Video-Technologie in den 90er Jahren entstanden gänzlich neue Möglichkeiten und Anwendungen. Kleinkameras und modifizierte Kameratechniken waren nun Standard und die analoge Bildverarbeitung wurde durch Bildwandler-Karten, sogenannte Grabber-Interface ersetzt. Der PC in allen Varianten wurde Standard und unterschiedlichste Software unterstützten die Dokumentation nach den Anforderungen der ATV mit dem M 143 Teil 1 + 2 und der späteren DWA mit den nach DIN EN 13 508 neuen Kürzel- und Eingabetexten.
Die Bildübertragung erfolgte über Koaxialkabel oder Twisted-Pair-Kabel, die weniger störanfällig waren. Die LWL-Kabel, also Glasfaserkabel, ermöglichten wesentlich höhere Bildübertragungsraten und eine sensationelle Qualität. Das bis dorthin gültige Kamera-PAL-Standardformat wurde durch immer höher auflösende Kameramodule, aber auch in der Wiedergabe durch besser geeignete Monitore ersetzt. Heute gibt es nur noch Flachbildschirme in unterschiedlichen Techniken und Auflösungen.

Hochauflösende Digitalkamera mit Tender

War früher die komplette Dokumentation im Kfz-Regieraum integriert, wurde bei unserer ersten rein digitalen Anwendung 2003 bereits ein Mini-PC mit den Kameramodulen auf dem Fahrwagen im Kanal mitgefahren bzw. mitgenommen. Die Entwicklung wurde von uns mit „Spherix“ bezeichnet, denn die sphärische und räumliche Darstellung der Kanalinspektion war auf Grund der hohen Bildqualitäten nun auch rechnerisch möglich.
Die hochauflösenden und speicherintensiven Bildinformationen der bis zu drei Kameras (nach vorne, zur Rohrwandung und nach hinten) wurden in einem wasserdichten Gehäuse in einem „embedded-PC“ zwischengespeichert und über eine Ethernet-Verbindung zum Haupt-PC im Kfz als Art PC-Netzwerk aufgebaut. Dazu verwendeten wir Koax-, aber auch LWL-Kabelverbindungen, die in speziellen Konstruktionen und Strukturen gefertigt waren. Wegen der Gewichtsverteilung und Kopflastigkeit des Kameraequipments wurden zwei Teil-Einheiten geplant, welche mit einem Schlauch und einer darin befindlichen Kabelstruktur miteinander verbunden waren. Diese Technik wurde von uns als Spherix-Kamera mit Fahrwagen-Tender bezeichnet (s. Foto unten) und war auch für den Einsatz in gekrümmten Rohrverläufen, z.B. in Schächten geeignet, da am Fahrwagenende der Tender beweglich montiert war und dort die Schnittstelle „Glas auf Kupfer“ mit der Kabelsteckverbindung platziert war.

2020: Digitale Anlage mit frei konfigurierbarem Control Panel, Touch-Display und Multifunktionsjoysticks für eine optimale Bedienung der Gesamtanlage.
2020: Digitale Anlage mit frei konfigurierbarem Control Panel, Touch-Display und Multifunktionsjoysticks für eine optimale Bedienung der Gesamtanlage.

3D-Lagemessung

Die damaligen Kosten für Speicherelemente waren jedoch so enorm, dass wir das Produkt 2005 nicht mehr weiterentwickelten und uns der Entwicklung der Lindauer Schere und der räumlichen Erfassung der meist unbekannten, erdverlegten Grundstücksentwässerungsanlagen (GEA) widmeten.
Die Entwicklung von ASYS (= Automatisches System zur Lagemessung bzw. Detektion von verzweigten und verwinkelten Abwasserleitungen) war wesentlich vielversprechender und wurde auch von den Kommunen immer häufiger gefordert und oftmals auch mit eigenen Fahrzeugen umgesetzt. Gemeinsam mit dem Entwässerungsbetrieb in Kassel und der Universität der Bundeswehr in München wurden die ersten Systeme „LP- und geo-ASYS“ entwickelt. Spezielle Sensoren registrierten die Bewegungen und Richtungsänderungen der Kameraeinheit und berechneten mit der ASYS-Software einen Plan mit den XYZ-Koordinaten, sowohl nach GK- oder als UTM-Koordinaten.
Diese ziemlich genauen Ergebnisse wurden in den vergangenen Jahren durch die Firma bluemetric software aus Griesheim weiter analysiert, detaillierter berechnet und als 3D-Information dokumentiert. Jetzt sind die Lagen und die Höhen schon während der Befahrung eindeutig zu erkennen, die erkannten Unterbögen können ein zweites Mal durchfahren werden und das Ergebnis ist für eine nachfolgende Sanierungsplanung von enormer Bedeutung. ASYS 3D heißt nun diese in der Praxis bewährte, anwenderfreundliche und kürzere bzw. schnellere Untersuchungszeiten schaffende Software.
Die Lindauer Schere und ASYS sind über 150 Mal als Kompletteinheiten im tagtäglichen Einsatz und stehen für Kontinuität und erfolgreiches Arbeiten in der Ersterfassung der Liegenschaftsentwässerungsanlagen, aber auch bei Kommunen zur Lagedetektion der im öffentlichen Bereich verlegten Kanälen und Rohrleitungen. Grundsätzlich gilt jedoch, dass jede elektronisch gemessene und softwarekonstruierte Lagemessung weitere Hilfs- oder Referenzpunkte benötigt, damit der softwaregenerierte Verlaufsplan genau zugeordnet werden kann und z.B. über ein bekanntes Regenfallrohr oder eine sichtbare Reinigungsöffnung bestätigt wird.

2020: Fahrwagen Typ „Turbo III“ mit Kamera Typ „RZL“
2020: Fahrwagen Typ „Turbo III“ mit Kamera Typ „RZL“ | Foto: JT-elektronik GmbH

Ki + KI

Digital heißt also auch, mit Neuentwicklungen alternative Techniken zu generieren und die Bedürfnisse und erweiterten Anforderungen an die Dokumentation zu verbessern und zu ergänzen. Die digitale TV-Kanal-Untersuchung vereinfacht z.B. die Bedienung unserer neuentwickelten TV-Fahrzeuge. Automatisierte und vorprogrammierte Abläufe helfen, die Aufnahmen in einer stetig gleichbleibenden Qualität zu erzeugen, so dass im Anschluss über lernfähige und KI(Künstliche Intelligenz)-gestützte Schadensauswertungen ermöglicht werden. Wir bezeichnen Kanalinspektion (Ki) kombiniert mit künstlicher Intelligenz als Ki2. Die künstliche Intelligenz erzielt grundsätzlich gleiche Aussagen für ein Schadensbild, ist also unabhängig von der Tagesform des Inspekteurs.

Lindauer Düse und KURIM

Ein gänzlich neues Arbeitsfeld wird auch mit unserer LiDü-Entwicklung, der verstellbaren „Lindauer Kanalreinigungsdüse“ und dem speziellen Fahrzeugaufbau KURIM, was für Kanal-Unterhalt-Reinigung-Inspektion-Messung steht, realisiert. Bei dieser optimierten Anwendung und Umsetzung werden mit wesentlich weniger Energie die Kanäle gereinigt, die Rückstaubereiche optisch und elektronisch erfasst und dokumentiert und der Zustand der Kanäle „substanziell“ beurteilt. Dass dabei auch Kosten intensiv minimiert und Ressourcen geschont werden, versteht sich von selbst.
Diese innovative Technik bietet für die Selbstüberwachungs- und Eigenkontrollverordnung neue Perspektiven und Ansätze in der Auftragsvergabe. Speziell in einer interkommunalen Zusammenarbeit sollte diese Technik und Vorgehensweise den vielen kleinen Kommunen für eine „Grundlagenkontrolle“ mit gleichzeitiger Reinigung und Inspektion/Messung der Kanalisationen große Vorteile bringen. Ziel ist es, gesamtheitlich, kostengünstig und nachhaltig die Dienstleistung Kanalunterhalt und die bedarfsgerechte Umsetzung zu forcieren.