Die digitale Transformation in der Wasser- und Abwasserwirtschaft beginnt nicht jetzt. Sie ist schon da. Die DWA zeigt den Weg.

Die Digitalisierung bietet großes Potenzial, die Qualität im Sektor „Wasser“ weiter hochzuhalten, da, wo es möglich ist, noch zu verbessern sowie die Umwelt zu schützen. Initiativen des Bundes wie „Industrie 4.0“ und „Wasser 4.0“ beschäftigen sich mit den Möglichkeiten und Risiken von Informations- und Kommunikationstechnologien und Automatisierung. Das hilft auch der Wasserwirtschaft bei der Umsetzung ihrer digitalen Zukunft. Denn praxistaugliche Lösungen erfordern ein enges Zusammenwirken verschiedener Fachdisziplinen von der Planung, über Betrieb, Wartung und Instandhaltung bis zur Migration der Technik. Ein Fokus liegt für uns dabei auf den Risiken der IT-Sicherheit, da wasserwirtschaftliche Anlagen zur systemrelevanten Infrastruktur zählen. Es ist daher besonders wichtig, dass jede Kommune und jeder Betrieb die möglichen Chancen und Risiken sowie die Kosten und den Nutzen genau prüft.

Digitale Konzepte und Methoden, die sich auch für die Wasserwirtschaft eignen, sind beispielsweise Informations- und mathematische Prozessmodelle, IT-Unterstützung im Betrieb der Anlagen, die Nutzung von Cloud-Diensten und die informationstechnische Vernetzung unter Nutzung von internet-basierter Lösungen.

Digitale Transformation bedeutet Änderung. Welche Arbeitsabläufe, Strukturen, Regelungen oder Kommunikationswege machen jetzt Sinn, bringen uns weiter, sind auch für eine neu heranwachsende Generation attraktiv? Für die Prozesse brauchen wir Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, die veränderungsbereit sind, und Menschen, die diese Prozesse begleiten. In unserer Digitalen Akademie bieten wir das nötige Wissen und neuen Lernkonzepte, die ein selbstbestimmtes und individuelles Lernen ermöglichen.

Wo stehen wir bei der Digitalisierung und wie machen wir weiter? Zwei einfache Fragen, die Antwort fällt häufig schwer. Der Digitalisierungsindex und das Reifegradmodell sind gute Ansätze, um Kommunen und Betreiber zu motivieren, über die Potenziale, die ihnen die Digitalisierung bietet, nachzudenken und sie als Chance zu begreifen. Die Rahmenbedingungen können je nach Größe der Anlage und Organisation sehr unterschiedlich ausfallen. Das generelle Ziel muss aber sein, unter Berücksichtigung des Kosten- und Nutzenaspekts, die digitalen Möglichkeiten so einzusetzen, dass die hohe Qualität im Wasser-Sektor gehalten oder sogar noch gesteigert wird. Dabei ist der Schutz der Umwelt immer mitzudenken.

Je weiter die Digitalisierung und Automatisierung der Arbeitsprozesse in der Wasserwirtschaft umgesetzt wird, umso wichtiger ist die Sicherheit aller Daten und relevanten Systeme. Große Abwasseranlagen fallen unter die BSI Kritis Verordnung und müssen sich alle zwei Jahre einem Audit unterziehen. Hier kommt der IT-Sicherheit und dem Datenschutz eine herausragende Bedeutung zu. Aber auch kleinere Betriebe müssen dabei unterstützt werden, alle notwendigen Sicherheitsstandards einhalten zu können. Wir haben daher gemeinsam mit dem Deutschen Verein des Gas- und Wasserfaches (DVGW) und im engen Austausch mit dem Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) sowie dem Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe (BBK) einen IT-Sicherheitsstandard für die Wasserwirtschaft entwickelt, das Merkblatt DWA-M 1060.

Building Information Modeling ist eine Methode des kooperativen Arbeitens. Von der Planung bis zum Betrieb werden alle relevanten Daten eines Bauwerks digital erfasst, modelliert und kombiniert. So entsteht ein virtuelles Modell des Bauwerks, ein „digitaler Zwilling“, der alle diese Informationen und Daten in einer transparenten Kommunikation zwischen den Beteiligten austauscht, so dass jedem jederzeit alle aktuellen Daten zur Verfügung stehen. Dieses Verfahren ist eine immense Erleichterung für sämtliche Abstimmungsprozesse von Planung und Bau bis zu Betrieb und Rückbau.

Die BIM-Methodik greift umfassend in Planung, Bau, Betrieb und Rückbau wasserwirtschaftlicher Anlagen ein. Daher haben wir und der Deutsche Verein des Gas- und Wasserfaches e. V. (DVGW) eine Zusammenarbeit bei der Regelwerksgebung beschlossen. Das Merkblatt DWA-M 860-1 erscheint in den Regelwerken beider Vereinigungen.

Eine Möglichkeit, Daten aus hydrologischen Messungen verwalten, prüfen und auswerten zu können, stellen Messdatenmanagementsysteme dar. Mit ihnen können aussagekräftige Daten für Aufgaben wie beispielsweise die Planung von Kläranlagen oder Betriebsoptimierungen gewonnen werden. Für die räumliche Darstellung sind in solchen Messdatenmanagementsystemen in der Regel GIS-Applikationen integriert. Die Digitalisierung der Datenerfassung ist in der Wasserwirtschaft schon lange angekommen. Die Inspektion der Abwasserkanäle erfolgen überwiegend durch Kamerasystemen mit analoger und/oder digitaler Signalausgabe. Danach erfolgt die digitale Endbearbeitung und Bewertung des Materials bzw. Kanalzustandes. So wird der Grundstein für die darauf vorzunehmende Sanierungsplanung gelegt.

Durch die Geodateninfrastruktur werden raumbezogene Daten (Geodaten) für das Internet zur Verfügung gestellt. Mit Geoinformationssystemen können verschiedene Akteure relevante Informationen unterschiedlicher Herkunft gemeinsam verwalten. Ihr Einsatz kann Entscheidungsprozesse zum Beispiel zum Hochwasserschutz oder zur Standortwahl eines Betriebes beschleunigen und optimieren. Geographische Informationssysteme binden Geodaten ein und machen sie so für alle Beteiligten nutzbar. In Bereichen der Wasserwirtschaft, wie beispielsweise dem Hochwasserschutz und der Kanalnetzplanung, nutzen wir bereits seit Jahrzehnten Geoinformationssysteme. Ergebnis solcher GIS-Applikationen sind unter anderem die Hochwassergefahren- und Hochwasserrisikokarten. Diese können von allen interessierten Gruppen abgerufen werden, beispielsweise wenn Hauseigentümer erfahren wollen: Liegt mein Haus im Überschwemmungsbereich eines Flusses? Wir setzen uns dafür ein, dass wasserwirtschaftliche Geodaten standardisiert und mit anderen relevanten Geodaten vernetzt werden, damit sie so zur Information aller Interessengruppen beitragen und Entscheidungsträger bei Ihren Entscheidungen unterstützen können.

Mit Hilfe der Künstlichen Intelligenz kann die Zustandserfassung und -beurteilung von Kanälen und Schächten verbessert und so eine bessere Planung, Dokumentation und Instandhaltung gewährleistet werden. Dafür werden die Inspektionsaufnahmen mit Hilfe von künstlicher Intelligenz automatisch lokalisiert und quantifiziert. Dabei macht man sich künstliche neuronale Netzwerke zu nutzen, die bereits mit einer Vielzahl an Daten „trainiert“ wurden. Das Ergebnis dieser (teil-)automatisierte Auswertung ist eine Zustandsbewertung mit objektiven, reproduzierbaren und konsistenten Daten.