Was wäre, wenn Erdrutsche vorhergesagt werden könnten, bevor ein Hang zusammenbricht? Forscher der Universiti Malaya glauben, dass es möglich ist

KUALA LUMPUR, 22. Juni — Forscher der Universiti Malaya testen ein auf Glasfaser basierendes Überwachungssystem, das subtile Bodenbewegungen erkennen kann und möglicherweise frühzeitige Warnsignale für Instabilität liefert, bevor eine Katastrophe eintritt.

Muhammad Syamil Mohd Sa'ad vom Photonics Research Centre (PRCUM) der Universität erklärte, die Technologie sei darauf ausgelegt, allmähliche Bewegungen vorherzusagen, die darauf hinweisen könnten, dass ein Hang instabil wird, und ermögliche es Ingenieuren und Behörden, potenzielle Risiken im Laufe der Zeit zu überwachen.

Wie funktioniert das System?

„Im Gegensatz zu herkömmlichen Sensoren, die stark auf im Gelände installierte elektronische Komponenten angewiesen sind, nutzt das System Licht, das durch Glasfasern übertragen wird, um Veränderungen in der Umgebung zu messen.

„Wenn sich der Boden verschiebt, neigt oder verformt, ändert sich das durch die Faser laufende Lichtsignal. 

„Diese Veränderungen können dann analysiert werden, um Bewegungen innerhalb des Hangs zu identifizieren", sagte Syamil gegenüber der Malay Mail. 

Das System weiter beschreibend erklärte er, dass der Messpunkt selbst keine aktiven elektronischen Komponenten benötigt.

„Die Informationen werden an eine Überwachungsstation übertragen, wo die Daten aus der Ferne und kontinuierlich analysiert werden können", sagte er.

Worin unterscheidet es sich von bestehenden Überwachungssystemen?

Malaysia setzt bereits eine Reihe von Hangüberwachungstechnologien ein, darunter geotechnische Instrumente, Regenmesser und LiDAR (Light Detection and Ranging). Syamil erklärte jedoch, dass die Glasfasersensorik einen anderen Ansatz bietet, indem sie die Abhängigkeit von Elektronik am Messpunkt selbst reduziert.

In tropischen Umgebungen sind elektronische Komponenten häufig anfällig für Feuchtigkeit, Hitze, Blitzschläge und elektrische Überspannungen, was die Zuverlässigkeit beeinträchtigen und den Wartungsaufwand erhöhen kann.

„In Außenumgebungen, insbesondere in tropischen Ländern wie Malaysia, sind Elektronikkomponenten oft die ersten, die nach längerer Exposition gegenüber Feuchtigkeit, Hitze oder elektrischen Überspannungen ausfallen", sagte er.

Durch die Minimierung elektronischer Komponenten am Hang ist das System widerstandsfähiger gegen Blitzschläge und elektromagnetische Störungen und erfordert weniger häufige Wartung.

„Die Daten werden auch ‚live' erfasst, und das macht einen weiteren Unterschied, da Vorwarnungen ausgegeben werden können, bevor eine Katastrophe eintritt", fügte er hinzu. 

Warum ist eine kontinuierliche Überwachung wichtig?

Laut Syamil liegt der Wert der Hangüberwachung nicht darin, den genauen Zeitpunkt eines Erdrutsches vorherzusagen, sondern Warnsignale zu identifizieren, die sich über Wochen, Monate oder sogar Jahre entwickeln können.

„Kleine Bodenbewegungen mögen anfangs nicht gefährlich erscheinen, aber eine Langzeitüberwachung kann manchmal Muster aufzeigen, die genauere Beachtung verdienen, bevor sich die Situation verschlimmert", sagte er.

Dies ermöglicht es Ingenieuren, allmähliche Veränderungen der Hangbedingungen zu beobachten und zu beurteilen, ob weitere Untersuchungen oder Schutzmaßnahmen erforderlich sein könnten.

Das System kann auch aus der Ferne überwacht werden, wodurch der Bedarf an Personal, das wiederholt potenziell gefährliche Gebiete betreten muss, reduziert wird.

„Für viele Gebiete, die Katastrophenrisiken darstellen, ist es für einen Ingenieur selbst ein Risiko, vor Ort zu gehen, um Daten zu sammeln. 

„Was wir entwickelt haben, erfordert keine Person, die physisch Daten in einem betroffenen Gebiet sammelt", sagte er. 

Unter realen Bedingungen getestet

Die Technologie wurde bereits außerhalb des Labors getestet.

Einer der wichtigsten Pilotstandorte ist Blue Valley in Cameron Highlands, wo Forscher mit Pintas Utama Sdn Bhd zusammenarbeiteten, um zu evaluieren, wie das System unter tatsächlichen Gelände- und Wetterbedingungen funktioniert.

„Der Standort wurde zu einem wichtigen Testgelände, weil er das System tatsächlichen Gelände- und Umweltbedingungen aussetzte. 

„Das Projekt konfrontierte die Technologie mit Herausforderungen, mit denen Hangüberwachungssysteme häufig konfrontiert sind, darunter starke Regenfälle, instabiler Untergrund, Stromausfälle und Anforderungen an die Datenfernübertragung", sagte Syamil. 

Weitere Überwachungssysteme wurden später an mehreren Standorten auf dem Campus der Universiti Malaya installiert, darunter Bereiche in der Nähe der Medizinischen Fakultät und der Akademie für Malaistik. 

„Diese Installationen halfen uns zu beobachten, wie sich die Sensoren über längere Zeiträume unter wechselnden Wetterbedingungen und nahegelegenen Bauaktivitäten verhielten", fügte er hinzu. 

„Ein weiterer Standort, an dem wir das System installiert haben, sind die Hanggebiete am Bukit Nanas", sagte Syamil. 

Warum lokale Technologie entwickeln?

Über die Technologie selbst hinaus ist Syamil überzeugt, dass es wertvoll ist, auf malaysische Bedingungen zugeschnittene Überwachungssysteme zu entwickeln.

Importierte Systeme mögen in anderen Umgebungen gut funktionieren, erfordern aber oft Anpassungen, bevor sie auf tropischen Hängen, die häufigen Regenfällen und schwierigen Wartungsbedingungen ausgesetzt sind, zuverlässig betrieben werden können.

„Es gibt einen wachsenden Wert darin, lokale Überwachungstechnologien zu entwickeln, die auf malaysische Bedingungen ausgerichtet sind, anstatt vollständig von importierten Systemen abhängig zu sein", sagte er.

Für Forscher, die in diesem Bereich tätig sind, fügte er hinzu, bestehe die Herausforderung nicht nur darin, anspruchsvolle Sensoren zu entwickeln, sondern sicherzustellen, dass sie noch lange nach der Installation zuverlässig funktionieren.

„Die wichtigere Herausforderung besteht darin, Systeme zu bauen, die noch Monate und Jahre nach der Installation zuverlässig funktionieren", sagte er.

Ausblick 

Derzeit identifiziert Syamils Team Gebiete im ganzen Land, in denen ein solches System zur Verbesserung der Hangüberwachung benötigt wird. 

„Wir befinden uns in Gesprächen mit mehreren lokalen Behörden. Wenn alles gut läuft, wird unser System an bestimmten Standorten installiert. 

„Bukit Nanas ist ein Beispiel unter einigen Standorten, die wir identifiziert haben und die noch kein Überwachungssystem hatten", sagte er. 

Abgesehen von seinen herausragenden Funktionen, die eine „Live"-Datenerfassung ermöglichen, sagte Syamil, dass es dazu beitragen werde, die Kosten für die bestehenden importierten Geräte zu senken. 

„Das ist auch einer der Gründe, warum wir ein lokales Produkt entwickeln wollten, um die Hangüberwachung für alle lokalen Behörden und sogar private Einrichtungen zugänglicher zu machen", sagte er.