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Autonome Robotics für kritische Infrastrukturen

Kritische Infrastrukturen sind Organisationen oder Einrichtungen, die für das staatliche Gemeinwesen von entscheidender Bedeutung sind und erstrecken sich über verschiedene Bereiche, darunter Energieerzeugung und -verteilung, Telekommunikation, Wasserversorgung, Logistik, Medizin, Chemie und weitere Industriezweige. Die Sicherung dieser Einrichtungen erfordert fortschrittliche Technologien, die in der Lage sind, effektiv auf asymmetrische Bedrohungen zu reagieren und den reibungslosen (Dauer)Betrieb sicherzustellen.

Hier kommen autonome Robotics, auch bekannt als AMR (Autonome Mobile Roboter) ins Spiel. Die mobilen Systeme können selbstständig patrouillieren und dank ihrer fortschrittlichen Sensorik und Kameraausstattung potenzielle kriminelle Aktivitäten, Sabotage und Diebstahl frühzeitig erkennen. Im Gegensatz zu menschlichen Sicherheitskräften sind Roboter von Müdigkeit, Motivationsmangel, Krankheiten und weiteren menschlichen Einschränkungen unberührt und bieten eine deutlich erweiterte visuelle und akustische Wahrnehmung im 360° Umkreis. Für Menschen gefährliche Umgebungen, wie strahlen- oder gasbelastete Bereiche, stellen kein Einsatzhindernis dar.

Vernetzte Sicherheitssysteme und KI-Bildauswertung

Die Effektivität der AMR wird durch deren Einbindung in das Sicherheitsnetzwerk und Nutzung von KI-Bildauswertung weiter gesteigert. Alle vorhandenen stationären und mobilen Sicherheitssysteme, einschließlich Schranken, Tore, Zäune, Kameras und Bewegungsmelder etc. kommunizieren mit der angeschlossenen Leitzentrale (NSL) und über eine zentrale Softwareplattform miteinander. Sogar bisher nicht digitalisierte Elemente wie Türen können durch IoT-Injektoren in das Netzwerk integriert werden, um Echtzeitinformationen bereitzustellen.

Diese vernetzten Systeme nutzen eine Vielzahl von Kameras und Sensoren, darunter 360°-Kameras, PTZ-Kameras, Wärmebildkameras und Kameras mit Tiefensensor. Mit Unterstützung von KI-Algorithmen werden Bild- und Videodaten ausgewertet. Dies ermöglicht eine zuverlässige Erkennung von Personen, Fahrzeugen, Hindernissen und vielem mehr. Die Sicherheitsexperten in den Notruf- und Serviceleitstellen erhalten so eine verlässliche Datenquelle und Entscheidungsgrundlage.

Praxisbeispiel: "Fridolin" in Duisburg

Im Rahmen eines wegweisenden Projekts zur Sicherung kritischer Infrastrukturen hat Security Robotics gemeinsam mit der DVV einen autonomen Roboter in den Einsatz gebracht. Auf dem ausgedehnten Betriebsgelände an der Bungertstraße patrouilliert ein autonom fahrender ARGUS-Roboter, liebevoll "Fridolin" getauft und trägt wesentlich zur Konzernsicherheit des Duisburger Unternehmens bei.

Der Roboter "Fridolin" wurde mit hochentwickelten Sensoren und Kameras ausgestattet, darunter Panorama-Kameras für eine 360-Grad-Erkennung, einer nachtsichtfähigen Kamera mit Thermalerkennung, Stereokameras und Weitwinkelkameras für die Navigation. Diese Ausrüstung ermöglicht es dem Roboter, sein gesamtes Umfeld zu überwachen und autonom zu navigieren, selbst unter schwierigen Bedingungen wie Dunkelheit, starkem Wind oder Wettereinflüssen wie Regen und Schnee. Zusätzlich zu GPS nutzt der Roboter Ultraschall-Sensoren, Infrarot-Technologie und Wärmebildkameras, um Objekte und Ereignisse zu erkennen, die für das menschliche Auge schwer wahrnehmbar sind.

Autonomes Fahren und innovative Technologien sind schon seit Jahren wichtige Themen für den Duisburger Multidienstleistungs-Konzern. Der Einsatz von Robotern wie "Fridolin" zeigt die Bereitschaft des Unternehmens, in moderne Lösungen zur Verbesserung der Sicherheit und Effizienz zu investieren und verdeutlicht auch die enorme Bedeutung dieser Technologien für Unternehmen, deren Fokus auf der sicheren Versorgung der (Duisburger) Bürger liegt.

Unser Start-up arbeitete bei Konzeption / Integration / Support eng mit der DVV zusammen, um sicherzustellen, dass der Roboter die spezifischen Anforderungen des Betriebsgeländes optimal erfüllt. Dieses Projekt verdeutlicht die erfolgreiche Partnerschaft zwischen etablierten Unternehmen und innovativen Start-ups. Es zeigt, wie moderne Technologien dazu beitragen, kritische Infrastrukturen sicherer zu machen und gleichzeitig die Effizienz zu steigern.

„Wir wollen von Anfang an bei einem solchen Thema mit dabei sein. Wir wollen lernen und Dinge mit entwickeln. Deshalb arbeiten wir als kommunales Unternehmen mit Start-ups zusammen und konzipieren Anwendungsfälle, die für die Unternehmen im DVV-Konzern Sinn machen.“
Dennis Franken, Projektleiter und System Administrator Sicherheitstechnik

Autonome Robotics für spezifische Anforderungen

Der Einsatz von AMR ist äußerst vielfältig und kann an die spezifischen Anforderungen verschiedener kritischer Infrastrukturen angepasst werden. Dafür stehen verschiedene Arten von autonomen Robotern zur Verfügung, darunter laufende, fahrende und fliegende Modelle.

Laufende Roboter wie Spot sind besonders flexibel und vielseitig einsetzbar. Sie können sowohl in Innenräumen als auch im Freien eingesetzt werden und sind äußerst beweglich und agil. Diese Roboter sind ideal für die Überwachung von Innen- und Außenbereichen sowie für die Erkennung von potenziellen Bedrohungen.

Fahrende Roboter, wie das Modell Argus, sind ideal für den Einsatz in großen Außenbereichen, wie sie in der Energieversorgung, auf Flughäfen und in großen Produktions- und Versorgungsarealen zu finden sind. Mit fortschrittlichen Kameras und Sensorik, darunter Thermalsicht und 360°-Kameras, können sie selbst unter widrigen Wetterbedingungen zuverlässig und sehr ausdauernd arbeiten.

Fliegende Roboter, wie das "Beehive"-Drohnensystem, bieten schnelle Reaktionsmöglichkeiten und eine hervorragende Übersicht als „Eye in the sky“. Sie eignen sich auch ideal für Luftpatrouillen und die regelmäßige Inspektion schwer zugänglicher Bereiche.

KI-Bildauswertung für zuverlässige Sicherheit

Die KI-Bildauswertung spielt eine zentrale Rolle bei der Sicherung kritischer Infrastrukturen. Sie greift auf eine riesige Menge an Daten zurück und hilft dabei, bewegte Objekte zuverlässig zu klassifizieren, sei es als Menschen, Tiere, Fahrzeuge oder andere Objekte. Sicherheitsexperten in den Notruf- und Serviceleitstellen benötigen eine verlässliche Datenquelle und Entscheidungsgrundlage, bei der alle Fakten und Daten von den Sicherheitssystemen gesammelt, qualifiziert und geprüft wurden, und in Echtzeit zur Verfügung stehen.

Die KI-Bildauswertung bietet auch einen zeitlichen Vorteil, da sie in der Lage ist, Bewegungen und Aktivitäten schnell zu analysieren und zu bewerten. Dies ermöglicht eine zügige Reaktion auf potenzielle Bedrohungen, was in kritischen Situationen von entscheidender Bedeutung ist.

Der aktuelle Einsatz von Robotics

Der Einsatz von autonomen Robotics in kritischen Infrastrukturen ist bereits Realität und hat sich in verschiedenen Szenarien bewährt. Patrouillenroboter werden zur Sicherung des Perimeters ausgedehnter Produktionsstandorte eingesetzt, um den Überblick zu behalten und frühzeitig auf potenzielle Bedrohungen zu reagieren. Sie führen auch autonom Wachrundgänge bei Energieversorgern durch und übernehmen Inspektionsfahrten in kritischen Anlagen.

Laufroboter werden innerhalb von Gebäuden eingesetzt, um Hotspots wie Zugänge, Steuerzentralen und Aggregate zu überprüfen und den Betriebszustand zu überwachen. Sie sind in der Lage, Treppen und schwierige Bodenverhältnisse zu bewältigen.

Drohnensysteme wie "Beehive" bieten eine schnelle Klärung von Alarmmeldungen, erlauben Flugpatrouillen in schwer zugänglichen Bereichen und ermöglichen die Inspektion von Gebäuden und Anlagen aus der Luft.

Herausforderungen und Lösungen

Jedes Projekt zur Sicherung kritischer Infrastrukturen ist einzigartig und erfordert eine individuelle Herangehensweise. Geografische Lage, örtliche Besonderheiten, Witterungseinflüsse, rechtliche Vorgaben und bestehende Sicherheitskonzepte müssen berücksichtigt werden. Die Herausforderung besteht darin, alle Anforderungen zu erkennen, bei der Planung und Integration zu berücksichtigen und alle relevanten Fachexperten und Entscheidungsträger einzubeziehen.

Die Sicherheit der Mitarbeiter hat dabei oberstes Gebot. Autonome Robotics können gefährliche Aufgaben übernehmen und Mitarbeiter von repetitiven und riskanten Aufgaben entlasten. Bereits bei der Planung werden Verantwortliche für Arbeitsschutz, Datenschutz und Personal eingebunden, um einen sicheren und rechtlich konformen Einsatz von Robotics und Datenverarbeitung zu gewährleisten.

Transparente Sicherheitskonzepte

Der Einsatz mobiler Systeme und neuer Technologien zur Sicherheit in kritischen Infrastrukturen erfordern klare und durchdachte Konzepte. Alle autonomen Systeme und Sicherheitssysteme operieren im Rahmen dieser Konzepte, in Abstimmung mit den rechtlichen Regeln, betrieblichen Vorgaben und speziellen Richtlinien der KRITIS-Objekte. Standort, Status, Datenerhebung, -speicherung, -zugriff, Steuerung und mehr sind stets nachvollziehbar und transparent.

AMR sind so konzipiert, dass sie Hindernissen ausweichen, sich an definierte Verhaltensweisen halten und keinen „Eigenwillen“ haben. Dies minimiert Risiken für Mensch und Umwelt und stellt sicher, dass die Systeme sicher und zuverlässig arbeiten.

Zukunftsaussichten: Die Entwicklung geht weiter

Die Dynamik in der Welt der Sicherheitsrobotik und vernetzten Systeme ist beeindruckend.

Movement: Die Antriebskonzepte von Robotern entwickeln sich ständig weiter. Dies umfasst nicht nur die Energieeffizienz, sondern auch die Fähigkeit der Roboter, sich in unterschiedlichen Umgebungen fortzubewegen. Dies ermöglicht den Einsatz in immer vielfältigeren Szenarien.

Sensorik: Die Sensoren und Kameras, die von Robotern verwendet werden, werden kontinuierlich verbessert. Dies bedeutet eine genauere und zuverlässigere Erfassung von Informationen. Neue Sensortechnologien erweitern die Einsatzmöglichkeiten der Roboter.

Use cases: Immer neue Anwendungsfälle werden definiert, getestet und schließlich als Branchenstandard etabliert. Dies führt zu einer ständigen Erweiterung der Einsatzmöglichkeiten von autonomen Robotern und vernetzten Sicherheitssystemen.

Digital networking: Die Digitalisierung und noch engere Vernetzung von Systemen ermöglichten eine effizientere und nachhaltigere Nutzung von mobilen Systemen und den gesammelten Daten. Dies verbessert die Effizienz und Wirksamkeit der Sicherheitsmaßnahmen.

Personal: Der Einsatz von Robotern kann dazu beitragen, dem Fachkräftemangel aktiv zu begegnen und Engpässe zu vermeiden. Geschulte Mitarbeiter können sich auf anspruchsvollere Aufgaben konzentrieren, während autonome Systeme repetitive und einfache Aufgaben übernehmen.

Qualität: Die gewonnenen Erfahrungen und Erkenntnisse aus dem Einsatz von Robotern tragen zur kontinuierlichen Verbesserung der Sicherheit kritischer Objekte bei. Sicherheitskonzepte und -leistungen werden effizienter und ressourcenschonender genutzt, einfacher skalier- und an wechselnde Anforderungen anpassbar.

Mehr Sicherheit in kritischen Infrastrukturen

In Zeiten geopolitischer Spannungen und zunehmender Kriminalität ist die Sicherheit kritischer Infrastrukturen von entscheidender Bedeutung. Ohne den Einsatz von Innovationen werden Sicherheitslücken und Störungen in geschützten Bereichen unweigerlich auftreten. Der entscheidende Qualitätssprung, d.h. ein kosteneffizientes, Fehlalalarmreduziertes, verlässliches hohes Sicherheitslevel wird erreicht, wenn alle genannten Maßnahmen – und das schließt die technische Seite wie Softwarelösungen und Hardwaretechnik (Roboter, Drohnen, Sensoren, Kameras usw.) PLUS geschultes Personal vor Ort ein – als integriertes System arbeiten: gemeinsam, sich ergänzend + unterstützend.

Die Zukunft der Sicherheit in kritischen Infrastrukturen liegt in der Integration und Weiterentwicklung moderner Technologien. Autonome Robotics, vernetzte Sicherheitssysteme und KI-Bildauswertung sind die Eckpfeiler dieser Entwicklung und werden dazu beitragen, kritische Infrastrukturen in Zeiten erhöhter Risiken und Unsicherheiten zu schützen und den störungsfreien Betrieb sicherzustellen. Das Projekt "Fridolin" in Duisburg zeigt, dass diese Technologien bereits erfolgreich in die Praxis umgesetzt werden können und einen entscheidenden Beitrag zur Sicherheit in KRITIS-Sektor leisten.