Forschungsprojekt "DARTS"

Projektpartner im Forschungsprojekt DARTS - Datenbasiertes Routing von Trassen für unterirdische Energietransfer-Infrastrukturen (Bild: STUVA e.V.)

„DARTS – Datenbasiertes Routing von Trassen für unterirdische Energietransfer-Infrastrukturen“ ist ein Forschungsprojekt, das im Rahmen von „Geoforschung für Nachhaltigkeit (GEO:N)“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird. Unternehmen und Forschungseinrichtungen erarbeiten eine KI-basierte Lösung zur automatisierten Trassenplanung von unterirdischen Energietransfer-Infrastrukturen.

Zusammenführung von Baugrunddaten (Bild: David Schneider, TH Köln)

Anhand von praktischen Bauvorhaben werden geotechnische Informationen aus dem Planungsprozess entnommen und aufbereitet, so dass sie für die weiteren Schritte des digitalen Planungsprozesses genutzt werden können. Dabei werden Bauprojekte mit unterschiedlichen Trassierungslängen betrachtet, um deren Besonderheiten bei der Entwicklung von digitalen Werkzeugen zu berücksichtigen.

Zwei wesentliche Elemente sind dafür der Datenaustausch über eine gemeinsame Datenumgebung (engl.: Common Data Environment, kurz: CDE) und die Nutzung eines einheitlichen Austauschformates, z. B. IFC. Deshalb werden im Rahmen der Forschungsarbeiten auch die Kompatibilitäten von verschiedenen Austauschformaten und Software-Lösungen evaluiert.

Nach der Sammlung und Aufbereitung der Daten erfolgt die Zusammenstellung in Form eines digitalen Baugrundmodells. Beim digitalen Baugrundmodell handelt es sich um ein Fachmodell, welches einen Teil des digitalen Planungsprozess nach der BIM-Methode darstellt. Dieses Modell beinhaltet neben den Volumenkörpern auch baugrund- und planungsspezifische Parameter. Planungsspezifische Parameter können u.a. die Bebaubarkeit, die Beeinträchtigung der Umwelt oder auch der Anwohner sein. Diese werden dem Datensatz des Baugrundmodells beigefügt und sind dann für die Trassenplanung nutzbar.

Funktionsweise des AHP und des Routing-Algorithmus (Bild: David Schneider, TH Köln)

Die Routentrassierung wird entgegen dem konventionellen Planungsprozess automatisiert durchgeführt. So wird mittels eines multikriteriellen Entscheidungsprozesses eine optimale Route gewählt, die anhand der im Baugrundmodell vorliegenden Informationen gewichtet und abgewogen wird. Dafür kommt ein vordefinierter analytischer Hierarchieprozess (AHP) zum Einsatz.

Auf Basis dieses automatisierten Entscheidungsprozesses wird mittels eines Routing-Algorithmus die optimale Trasse für die vorgegebene Wichtung der Kriterien ermittelt. Dabei liegt der Vorteil darin, dass unterschiedliche Varianten erzeugt werden können, je nachdem welche Gewichtung einem Kriterium zugesprochen wird.

Auf dem Fachmodell Baugrund und den Ergebnissen der Routentrassierung aufbauend kann der geplante Baukörper in der bestehenden Umgebung als digitaler Zwilling abgebildet werden. Das Prinzip des digitalen Zwillings hat zum Ziel, den Zustand eines Bauwerks (und seiner Umgebung) über den gesamten Lebenszyklus darzustellen. So sollen die Informationen aus der Planungs- und Bauphase für das Betreiben der Anlage nutzbar gemacht werden. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts werden die Prozesse zur Erstellung des digitalen Zwillings hinsichtlich ihres Automatisierungsgrades analysiert. Im Anschluss werden Lösungen für die automatisierte Erzeugung des digitalen Zwillings erarbeitet.