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EDIS: Upgrade für PEGELONLINE

Wasserstände per Push-Nachricht

Wasserstandsdaten im Sekundentakt: Die Echzeitdateninfrastruktur, kurz EDIS, wird die Bereitstellung gewässerkundlicher Informationen durch PEGELONLINE deutlich verbessern. Als Open-Source-Angebot bietet EDIS großes Potential für weitere Einsatzbereiche.

Was ist EDIS?

Von den Gezeiten an der Nordsee bis zu den Wasserständen deutscher Flüsse und Kanäle: Die Webanwendung PEGELONLINE der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV), betrieben vom ITZBund, stellt die wichtigsten gewässerkundlichen Informationen bereit – immer aktuell und kostenlos. Mit dem Aufbau einer Echtzeitdateninfrastruktur (EDIS) wird das IT-Fachverfahren künftig noch besser.

In der neuen Infrastruktur müssen die Daten nicht mehr individuell abgefragt werden. Stattdessen werden sie den Nutzenden per Abonnement direkt als Push-Benachrichtigung auf die Endgeräte geschickt. Nutzende erhalten verlässliche Daten in gewohnter Qualität und deutlich geringerer Latenz – neue Werte werden im Sekundentakt übertragen. Gleichzeitig wird die Online-Infrastruktur von PEGELONLINE entlastet: Durch die Abonnement- und Push-Funktion werden die Zugriffe auf die Seite, die aktuell 1,5 Millionen Mal am Tag abgerufen wird, um 20 bis 25 Prozent reduziert. So wird auch bei Extremwetterlagen und im Katastrophenfall der reibungslose Datenstrom schneller und noch sicherer.

Die Echtzeitdateninfrastruktur (EDIS) modernisiert die Bereitstellung von Pegeldaten und erschließt als Open-Source-Angebot weitere Einsatzbereiche. Quelle: Adobe Stock / envfx

Welche Potentiale bietet EDIS?

Aktuell veröffentlicht PEGELONLINE neue Pegelwerte mit einer Verzögerung von ein bis fünf Minuten. Künftig kann EDIS die minütlich gemessen Pegeldaten der Küsten und 15-minütlich gemessenen Werte des Binnenbereichs den Abonnenten unmittelbar nach der Messung übermitteln. Essenziell dafür ist das Übertragungsprotokoll MQTT: Bekannt aus dem „Internet of Things“ (IoT) und etabliert sowohl in der Industrie als auch im Smart-Home-Bereich, wendet die neue PEGELONLINE-Dateninfrastruktur MQTT in einem bisher neuen Zusammenhang an.

Was ist „Internet of Things“?

Als „Internet of Things“ (IoT) werden Geräte und Anwendungen bezeichnet, die vernetzt sind und gegenseitig Daten übertragen können. Dies funktioniert mittels dafür konzipierter Software und Sensorik.

Während der aktuell laufenden Pilotphase wird EDIS zunächst als Schnittstelle für PEGELONLINE eingesetzt. In Zukunft soll die Technologie darüber hinaus mit Messnetzen außerhalb des Pegelwesens gekoppelt werden, sodass zum Beispiel Daten zur Luftqualität übertragen werden können. Außerdem kann EDIS als Baustein für weitere Big-Data-Prozesse genutzt werden.

Des Weiteren bietet EDIS künftig die Möglichkeit, eine Quality of Service zu definieren. Abonnenten mit besonders hohen Anforderungen, z. B. Hochwassermeldezentralen der Bundesländer, werden dann mit Daten versorgt, die ein engmaschiges Monitoring durchlaufen. Liegt ein Fehler vor, wird ein Alarm ausgelöst und das ITZBund kann den Datenfluss überprüfen, Daten nachliefern oder wiederherstellen.

Wer profitiert von EDIS?

Mehrere Bundesländer, Bundesbehörden und Universitäten, aber auch diverse Einzelnutzende und Multiplikatoren bzw. Multiplikatorinnen, etwa Anbietende anderer Broker, haben bereits großes Interesse an einer Anbindung an EDIS bekundet. Aber auch für andere Kreise kann EDIS lohnend sein: im Lotsenwesen, für Data Scientists.

Grundlage von EDIS bilden innovative IoT-Technologien wie MQTT und Broker-Infrastrukturen. Quelle: Adobe Stock / envfx

Weitere Zielgruppen könnten auch die Hochwasserzentralen und Katastrophenstäbe der Bundesländer, der Kommunen und des Bundes sein. Die Schifffahrt und Energiewirtschaft. #Von Nachrichtenmedien über die Wissenschaft bis hin zur Bevölkerung insegesamt: Wer mit IoT-Technologie arbeitet, kann von EDIS profitieren.

Wasserstände per Push-Nachricht, unmittelbar und in hoher Qualität: EDIS ist die Innovation, die wir gebraucht haben!

Dietmar Mothes, Referent für Geomatik und Verkehr beim ITZBund

Open Source und Open Data

EDIS bietet große Potentiale für alle, die mit Messwerten und Sensordaten arbeiten. Die größte Stärke der Infrastruktur ist ihre Flexibilität. Deswegen wird EDIS mit frei zugänglichem Quellcode als Open-Source-Anwendung zur Verfügung stehen. Mit der Datenlizenz „Deutschland – Zero – Version 2.0“ bietet die WSV allen Anwendenden die größtmögliche Freiheit: Die Daten dürfen vervielfältigt, verändert und in neue Anwendungen integriert werden. Auch die kommerzielle Nutzung ist freigegeben; die Nutzung muss nicht nachgewiesen werden. PEGELONLINE liefert bereits seit 2006 alle Daten als Open Data aus – mit EDIS wird dieses wichtige Prinzip fortgesetzt.

Wie wird EDIS technisch umgesetzt?

Von der Messung der Wasserstandsdaten bis zur Übermittlung an die Endgeräte: Bei EDIS greifen mehrere technische Module ineinander. So funktionieren die einzelnen Komponenten.

EDIS-Architektur im ITZBund
Mit EDIS werden die Daten vom Relay-Server via Apache kafka zu einem Datenstrom umgewandelt und im MQTT-Broker publiziert, der die einzelnen Datensätze an alle Clients verteilt.

Die Wasserstandsdatenfernübertragung (WDFÜ) ist ein Messnetz der WSV. Sie dient der Messung und Übertragung verschiedenster Daten, die an den Küsten und in den gezeitenabhängigen Flüssen zwischen Emden und Stralsund erhoben werden – etwa Wasserstand und -temperatur, Salzgehalt oder Windrichtung und -geschwindigkeit.

Per WDFÜ werden diese Messwerte den Datenzentralen der Wasserstraßen- und Schifffahrtsämter sowie der WSV - und damit PEGELONLINE - unmittelbar zur Verfügung gestellt. Sie dienen zum Beispiel der Hochwasservorhersage oder auch als Basis für wasserrechtliche Gesetze.

Ausblick

EDIS befindet sich aktuell in der Testphase, um die Funktionalität noch einmal zu überprüfen und bewerten. Seit Mitte 2023 läuft der Pilotbetrieb mit den ersten Interessierten.

Anfang 2024 soll der Aufbau einer dauerhaften Infrastruktur bei der WSV und im ITZBund starten. Voraussichtlich ab Mitte 2024 wird EDIS allen Nutzenden von PEGELONLINE als Schnittstelle zur Verfügung stehen und auch eine Kopplung mit anderen Sensornetzwerken möglich sein.

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