Starkregen kennt keine Stadtgrenzen – aber er kennt Straßenzüge. Während der Deutsche Wetterdienst mit Radar und einzelnen Wetterstationen große Flächen erfasst, entscheidet sich Hochwassergefahr oft auf wenigen hundert Metern: die eine Straße läuft voll, die nächste bleibt trocken. Für eine Stadt wie Werne, mit der Lippe direkt vor der Tür und mehreren Bächen im Einzugsgebiet, ist das kein akademisches Problem, sondern eine ganz praktische Frage: Wo genau kommt wie viel Wasser runter, und wie schnell wissen es Feuerwehr und Leitstelle?
Genau hier setzt ein Forschungsprojekt aus dem benachbarten Bochum an, das zeigt, wie feinmaschige Regenmessung technisch aussehen kann. Unter dem Namen „25square“ haben die Bochumer Auto-Intern GmbH, das Bochumer Institut für Technologie und das Wasserwirtschafts-Start-up Okeanos ein Sensornetz entwickelt, das Regen nicht schätzt, sondern misst – und zwar Tropfen für Tropfen.
Kein Eimer, kein Piezo – ein Kondensator
Klassische Regenmesser sind Kippwaagen: Wasser sammelt sich, eine Wippe kippt alle 0,1 Millimeter, ein Kontakt zählt mit. Träge, wartungsintensiv, für eine Warnung in Echtzeit ungeeignet. Das Bochumer Team ging einen anderen Weg: Eine frei schwingende Aufprallplatte bildet zusammen mit einer festen Grundplatte einen Kondensator. Trifft ein Tropfen auf, gerät die Platte in Schwingung, der Abstand ändert sich, die Kapazität moduliert – und ein Mikrocontroller vom Typ STM32 liest daraus eine Frequenzverschiebung aus, aus der sich Tropfengröße und Intensität ableiten lassen. Der Vorteil gegenüber piezoelektrischen Aufnehmern: eine Frequenzmessung ist robust gegen Wind, Hagel auf dem Mast oder vorbeifahrende Lkw – Störquellen, die auf einem Feuerwehrdach in Werne genauso auftreten würden wie in Bochum.
Die Daten verlassen den Sensor je nach Standort auf zwei Wegen: Wo eine Netzwerkdose vorhanden ist, läuft der STM32 mit einem schlanken lwIP-Stack und meldet seine Messwerte per MQTT im Sekundentakt an einen Server. Wo kein Netz liegt – etwa an einem Laternenmast am Ortsrand – übernimmt LoRa-Funk mit Batterie und Solarpanel die Übertragung. Bewusst kein Betriebssystem, bewusst kein Umweg: Zeitstempel und Messung entstehen direkt am Sensor.
„Objektive Daten fehlen oft genau dann, wenn es zählt“
Für Leitstellen ist das mehr als eine technische Spielerei. „Es fehlen oft objektive Daten, um die Dringlichkeit bei Unwettern zu bewerten“, sagt Stephan Bökelmann, COO der beteiligten Auto-Intern-Gruppe, die die Sensorhardware entwickelt hat. Mit einem dichten Messnetz ließen sich Rettungseinheiten präventiv positionieren, bevor der Notruf überhaupt eingeht – ein Modell, das sich ohne Weiteres auf ein Flusssystem wie das der Lippe übertragen ließe, wo Vorwarnzeit über überflutete Keller oder trockene entscheidet.
In Bochum haben rund 15 Sensoren gereicht, um das Prinzip zu beweisen: Im Juli 2021 maßen die Plates rund 105 Liter pro Quadratmeter, während die offizielle Zahl für die Stadt bei 60 lag – exakt die Lücke zwischen einer Stadtwetterstation und einem Sensor direkt an der Straße. Das Verfahren ist inzwischen patentiert (DE 10 2020 119 488 B4).
Ob ein solches Netz auch für Werne und die Lippe-Region denkbar wäre, ist bislang nicht mehr als eine Idee. Technisch, das zeigt Bochum, wäre es keine große Hürde mehr.
Wer sich für die technischen Details der Sensorik – STM32-Firmware, MQTT-Anbindung, Kondensatormessung – interessiert, findet weiterführende Einblicke bei maxclerkwell.tech.
