Forschungsthemen am IIB

Forschungsschwerpunkte sind unter anderem vernetzte Ingenieurkooperation, Umweltmodellierung und -simulation, Virtual Safety Engineering, Serious Gaming, prozess-optimiertes Notfall- und Katastrophenmanagement sowie Gebäude-Navigationssysteme und Methoden des Semantic Web. Im folgenden werden ausgewählte Forschungsschwerpunkte näher erläutert.

Energienetze

Abbildung 2: Lokale Energienetzwerke

Ein Forschungsschwerpunkt am IIB befasst sich mit der Planung dezentraler lokaler Energienetzwerke auf Basis von regenerativen Energiequellen. Dabei werden alle Bauwerke als produktives Element des Netzes betrachtet, die Energie in Form von Elektrizität, Wärme und Biomasse produzieren, speichern und verbrauchen. Teilaspekte des Forschungsvorhabens behandeln auch die Energieprofile von Industriebetrieben, insbesondere der Identifikation von Energieeinspar- sowie Lastverschiebungspotentialen.

Maschinelles Lernen

Eine weitere Forschungsarbeit am IIB beschäftigte sich mit mit Methoden des Maschinellen Lernens zur Lösung komplexer ingenieurwissenschaftlicher Aufgabenstellungen. Ein Anwendungsbereich sind punktuelle Ensemble-Prognosen für die operationale Grundwasserbewirtschaftung. Die in der Arbeit verwendeten Maschinellen Lernmethoden können eine effiziente und nachhaltige Grundwasserbewirtschaftung mit vorhandenen Daten aus dem Grundwassermonitoring ermöglichen, ohne auf physikalische Gebietskennwerte und genaue Kenntnisse der hydrogeologischen Verhältnisse zurückgreifen zu müssen.

Abbildung 3: Maschinelles Lernen

Indoor Navigation

Einer der momentanen Forschungsschwerpunkte des IIB bildet die Ortung und Navigation innerhalb von komplexen öffentlichen Gebäuden mit Publikumsverkehr. Aufbauend auf digitalen Gebäudemodellen (Building Information Modeling, BIM) und verbunden mit Sensornetzwerken werden Methoden zur Verbesserung der Orientierung sowie Wegeführung für beispielsweise Einsatzkräfte der Feuerwehr und Wartungspersonal erforscht. Hierbei sollen erstens die Standorte der Personen im Gebäude, zweitens einsatzrelevante Informationen wie Brandschutzanlagen, Brandlasten sowie Warnhinweise im räumlichen Kontext zur aktuellen Position und drittens der kürzeste Weg zur Einsatzstelle (auch Rundreise) bereitgestellt werden.

Prozessoptimiertes Notfallmanagement

Abbildung 4: Prozessoptimiertes Notfallmanagement

Ein weiteres Forschungsprojekt am IIB war das Projekt „Prozessoptimiertes kooperatives Notfallmanagement für Wasserinfrastrukturen“. Ereignisse wie Hochwasser oder Schadstoffeinträge in Trinkwasserquellen können zu erheblichen Sach- und Personenschäden führen. Um die Entscheidungsträger in solchen Notfallsituationen zu unterstützen wurde im Rahmen dieses Forschungsprojektes ein Prozessmodell entwickelt, mit dem sich die Erkennung der Notfallsituationen, der Einsatz von Prognosemodellen sowie Benachrichtigung und Koope-ration der beteiligten Entscheidungsträger und die zielgerichtete Informationsverteilung computergestützt abbilden, kontrollieren und steuern lassen.

Immersive Ingenieurmethoden im Brandschutz

Im Brandschutz werden Ingenieurmethoden eingesetzt, um Nachweise zur Gebäudesicherheit im Falle eines Schadensereignisses zu führen. Mit Hilfe von Ingenieurmethoden sollen das Sicherheitsniveau und die notwendigen Schutz-maßnahmen eines Gebäudes bewertet werden können. Neue immersive Ingenieurmethoden sind Computermodelle und Simulationen, bei denen der Ingenieur virtuell in das von ihm betrachtete Szenario „eintauchen“ kann. Dadurch wird er in die Lage versetzt, sicherheitsrelevante Aspekte eines Gebäudes in virtueller Realität zu bewerten. Hierzu wurde eine neue Simulationsmethode entwickelt, um die dazu erforderlichen Brand- und Rauchsimulationen in „quasi Echtzeit“ durchzuführen zu können.

Serious Gaming

Abbildung 5: Serious Gaming als immersive Ingenieurmethode

Im Zusammenhang mit immersiven Ingenieurmethoden werden auch Konzepte und Methoden aus Computerspielen auf Möglichkeiten untersucht, wie diese für die Bewältigung von „ernsthaften“ Ingenieuraufgaben genutzt werden können. Schwerpunkte der wissenschaftlichen Fragestellungen ist die Auswertung und Interpretation von digitalen Bauwerksinformationen, wie z.B. das digitale 3D-Gebäudemodell, Prozessmodellen oder Simulationsergebnissen im Kontext eines Serious Games. Zum einen geht es um die Erstellung von Game Inhalten (Game Content), zum anderen um die Unterstützung im Bereich Game Authoring und Story Design.