Die Stadt Wien und die Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG) rüsten in den nächsten Jahren die 1.200 Ampelanlagen mit rund 10.000 Wetter- und Umweltsensoren aus. Das ermöglicht mittels „Big Data Analytics" eine Vielzahl von Anwendungen. So können zum Beispiel Hitzeinseln detektiert werden oder durch eine intelligente Verkehrsfluss-Steuerung die Luftqualität verbessert werden, da beim Bremsen und Beschleunigen deutlich mehr Schadstoffe produziert werden als im fließenden Verkehr.

„Ampelanlagen sind der ideale Ort, um in Städten ein hochwertiges, engmaschiges Messnetz für Wetter- und Umweltdaten aufzubauen", sagt Günther Tschabuschnig, Leiter der Abteilung für Informations- und Kommunikationstechnologie an der Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG). „Denn Ampeln haben eine durchgehende Stromversorgung und eine Internetanbindung und sie befinden sich direkt im Lebensraum der Menschen. Extreme Wetterereignisse, vor allem lang anhaltende Hitzewellen, stellen eine große Herausforderung für Städte dar. Die ZAMG verfügt über ein numerisches Stadtklimamodell, dessen Validierung durch ein dichtes Netz von Messstellen weiter verbessert werden soll. Die MA 33 - WIEN LEUCHTET ist einer der größten Infrastrukturbetreiber im öffentlichen Raum in Wien (Ampeln, öffentliche Beleuchtung, WLAN, etc.). Das ergibt eine perfekte Symbiose, um ein flächendeckendes „Internet of Things"-Netzwerk in Wien zu betreiben und auszuwerten."

Flächendeckende Messung von Wetter, Luftqualität und Lärm

IT-Experte Tschabuschnig präsentiert das neue Projekt von ZAMG und Stadt Wien (MA 33) am Donnerstag, dem 8.3.2018, bei der IT-Tagung „Spotlight" in der Hofburg. Ziel ist, alle Ampelanlagen in Wien mit hochwertigen Sensoren auszustatten, deren Daten sofort online verarbeitet werden können. In der ersten Ausbaustufe sind Sensoren zur Messung von Temperatur, Luftfeuchte und in weiterer Folge Stickoxid, Schwefeloxid und Schall (Lärm) geplant. Das System ist nachhaltig und so ausgelegt, dass jegliche Art von Sensoren anschließbar ist.

Big Data Analytics für die intelligente Stadt der Zukunft

Die Messungen werden täglich enorme Mengen an Daten liefern. Hochleistungsrechner und Methoden der künstlichen Intelligenz und Machine Learning analysieren und verarbeiten diese Daten und mittels Big Data Analytics werden bestimmte Muster und Zusammenhänge erkannt und können für praktische Anwendungen genutzt werden. Es handelt sich hier um neue Methoden im derzeit weltweit entstehenden sogenannten Internet der Dinge (Internet of Things, IoT). Es ermöglicht physische und virtuelle Gegenstände miteinander zu vernetzen und sie durch Informations- und Kommunikationstechniken zum Nutzen der Menschen zusammenarbeiten zu lassen.

Von der Verbesserung des Stadtklimas bis zur intelligenten Taxisteuerung

Die Daten aus den Messungen an Ampeln werden nicht nur direkt in Modelle der Wettervorhersage eingehen. Sie werden zum Beispiel auch helfen, besonders hitzeanfällige Bereiche der Stadt zu erkennen, wodurch mit baulichen Maßnahmen - wie Begrünung und Wasserflächen - eine effiziente Verbesserung des Stadtklimas möglich ist. Verschneidet man die Daten mit der Steuerung der Ampeln, sind auch schnell wirksame Maßnahmen zur Minderung der Schadstoffbelastung möglich. Denn beim Bremsen und Beschleunigen werden mehr Schadstoffe produziert als im fließenden Verkehr. Auch eine intelligente Steuerung von Taxistandorten ist denkbar. Kombiniert man beispielsweise Wetterdaten mit Ankunftszeiten von Zügen und den Spielplänen von Theatern und Kinos, lässt sich effizient der erhöhte Bedarf von Taxis bei plötzlich einsetzendem Regen abdecken.

Heuer erste Testphase entlang des Rings

Betrieben wird das neue Messnetz von der MA 33 der Stadt Wien. Die ZAMG ist für die Zusammenstellung der Messsensoren, die Datenakquise und die Big Data Analytics am Großrechner verantwortlich. Noch im Jahr 2018 erfolgt die erste Testphase an den Ampelanlagen entlang des Rings.

Verarbeitung großer Datenmengen: ein Spezialgebiet der ZAMG

An der ZAMG hat sich in den letzten Jahren ein eigener Bereich zur Verarbeitung von großen Datenmengen entwickelt. So richtete die ZAMG 2016 einen für alle Nutzerinnen und Nutzer frei verfügbaren und kostenlosen Zugang zu den enormen Datenmengen der neuen Umweltsatelliten im Copernicus-Programm der Europäischen Weltraumorganisation ESA ein (Sentinel National Mirror Austria auf www.sentinel.zamg.ac.at .) 2017 setzte die ZAMG im Auftrag der ESA auch ein Sentinel Data Hub Relay um. Es dient der internationalen Vernetzung der einzelnen nationalen Datenzentralen des Copernicus-Programms. Alleine im „Sentinel National Mirror Austria" treffen derzeit täglich fünfzehn Tera-Byte an Daten der Sentinel-Satelliten ein (ein Tera-Byte sind eine Billion Byte Daten).

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Das Herz von Big Data Analytics: Der Großrechner an der ZAMG leistet bis zu 600 Billionen Rechenoperationen pro Sekunde. Foto: ZAMG/Lammerhuber
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Web-Links

Stadt Wien, MA 33: www.wien.gv.at/kontakte/ma33

ZAMG: www.zamg.at und www.facebook.com/zamg.at