Dank Stephan Werbeck fahren Mähboote jetzt zentimetergenau

Große Freude ruhrauf und ruhrab: das Wasser des Flusses wird seit Jahren immer sauberer...

Mähboot mit neuer Technik: der von Stephan Werbeck entwickelte GPS-gestützte Fahrassistent optimiert das Freischneiden von Wasserflächen.

Große Freude ruhrauf und ruhrab: das Wasser des Flusses wird seit Jahren immer sauberer. Kleiner Wermutstropfen: Wasserpflanzen finden dadurch nahezu ideale Bedingungen und vermehren sich seit 20 Jahren explosionsartig zwischen Hagen und Essen. Der Herbeder Stephan Werbeck entwickelte jetzt ein elektronisches Assistenzsystem, mit dessen Hilfe Mähboote die Ruhrseen zentimetergenau abfahren können.
Wassersportler stöhnen: immer häufiger bleiben sie mit ihren Booten oder Surfbrettern in ganzen Inseln aus Wasserpflanzen stecken. Meist verfangen sie sich in der als „Elodea“ bekannten Wasserpest. Sie wächst, was das Zeug hält. Seit 2016 stellt der Ruhrverband den am Harkort- und Hengsteysee ansässigen Wassersportvereinen deshalb ein Mähboot zur Verfügung. Die ehrenamtlichen Mitglieder halten so zumindest Teilbereiche für ihren Sport frei, der Ruhrverband übernimmt anfallende Bootsreparaturen und die jährliche Wartung.
Mähboote konnten nicht geradeaus fahren
Die wuchernden Wasserpflanzen sind jedoch erst dann vom Boot aus zu sehen, wenn sie bis dicht unter die Wasseroberfläche herangewachsen sind. Spiegelungen und Kräuselungen der Wasseroberfläche erschweren die Suche zusätzlich. Natürlich versuchten die Bootsbesatzungen, zumindest Teilflächen mit ihrem Mähboot systematisch „Spur an Spur“ abzufahren. Was auf dem Land einfach erscheint, stellte sich für die Wassersportler als sehr schwierig heraus: Zum einen fehlen Orientierungspunkte auf dem Wasser, zum anderen erlaubt das kurze wendige Boot nahezu keinen Geradeauslauf, „Das Boot bewegt sich vorwärts, es dreht sich schnell und ändert die Geschwindigkeit“, erklärt Wassersportler und Tüftler Stephan Werbeck aus Witten-Herbede. Der Mechatroniker mit Fachhochschul-Diplom im Masterstudiengang „Praktische Informatik“ der FernUniversität Hagen hat selber ein Boot am Harkortsee liegen und tauschte sich über das Problem irgendwann mit Vereinskamerad und Mathematiker Bernhard Vogeler, der sich um die Einsätze des Mähbootes kümmert, aus.
Mit „GPS-Navi“ unter Wasser Elodea mähen
Der Wittener fühlte sich herausgefordert, forschte und fand eine vielbeachtete Lösung: Sein von ihm entwickelter GPS-gestützter Fahrassistent erlaubt es, Mähgebiete im See zu definieren und diese systematisch abzufahren. Nicht mehr relevant ist, ob die Elodea bereits an der Wasseroberfläche zu sehen ist.
Begonnen hatte seine Entwicklung mit der Programmierung einer Logfunktion, die die bereits befahrenen Seeflächen sowie die aktuelle Fahrtroute aufzeichnete und live auf einem Computermonitor darstellte. Bereits diese Logfunktion war ein großer Fortschritt. Die Aufzeichnung basierte anfangs auf den Daten eines einzelnen preiswerten GPS-Gerätes, war aber noch relativ ungenau. Zudem stellte es sich als schwierig heraus, das Mähboot manuell anhand der Live-Daten der Logaufzeichnung auf dem Monitor zu steuern. Es ergaben sich deshalb immer noch Abweichungen vom idealen Kurs und damit Restflächen, die nicht gemäht wurden.
Stephan Werbeck ließ nicht locker und wollte den Fahrassistenten optimieren. Mithilfe eines zweiten GPS-Gerätes und einem fest an Land installierten Diffential-GPS konnte er schließlich die Genauigkeit der Ortsbestimmung auf weniger als zweieinhalb Zentimeter verbessern. In Zusammenarbeit mit Professor Dr. Christian Icking im Lehrgebiet „Kooperative Systeme“ entwickelte der Wittener zudem ein mathematisches Modell, das anschließend an die Software der Bootssteuerung angebunden wurde. Die Software steuert nun autonom das Boot.

Die Besatzung des Mähbootes, die aus Sicherheitsgründen immer an Bord ist, übernimmt es, den Verkehr auf dem See zu beobachten und gegebenenfalls manuell einzugreifen. Seine Entwicklung machte Stephan Werbeck zum Inhalt seiner erfolgreichen Masterarbeit. Thomas Brinkmann, Leiter der Stauseengruppe Ost des Ruhrverbands, und sein Team unterstützten die Entwicklung unter anderem durch Umbauten an der Steuerung des Mähbootes. Dank der automatisierten Steuerung und der hohen Genauigkeit der GPS-Daten kann nun auf dem Harkort- und Hengsteysee weitgehend lückenlos und ohne Fehlstellen gemäht werden. Über die Ausrüstung der ruhrverbandseigenen Boote auf dem Baldeneysee und dem Kemnader See wird aktuell nachgedacht.
Professor ist voll des Lobes
„Stephan Werbeck hat viele Kompetenzen mitgebracht, es ging ja um mehr als pure Informatik“, lobt Professor Icking den Absolventen. Unter anderem kannte sich der Herbeder Tüftler ja als gelernter Mechatroniker auch gut mit Steuerungs- und Regelungstechnik aus. „Eigentlich ist das, was Stephan Werbeck geleistet hat, ein Projekt für ein ganzes Team.“


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