Smarte Bäume rufen nach Wasser

In den Gemeinden und Städten Dormagen, Hürth, Nordkirchen und Köln hat dataMatters das Konzept "Urban Tree Intelligence" gemeinsam mit lokalen Wirtschaftsförderungen oder Unternehmungen realisiert. Technische Basis bildet das Smart-City-Betriebssystem urbanOS.

Damit ein Baum CO2 aufnehmen kann, müssen seine Spaltöffnungen – die sogenannten Stomata – geöffnet sein. Genau dort entweicht aber auch das Wasser. Gerät der Baum unter Trockenstress, schließt er diese Öffnungen. Die Folge: keine CO2-Bindung, keine Kühlung, keine Wirkung. "Ein Baum funktioniert nur, wenn er selbst gesund ist", sagt Dr. Daniel Trauth, Geschäftsführer von dataMatters. Er fährt fort: "Und genau das stellt die Stadtwerke vor eine bislang nahezu unlösbare Aufgabe. Sie sollen Tausende von Bäumen regelmäßig bewässern – doch oft fehlt es an präziser Information. Welcher Baum braucht wirklich Wasser? Wie viel? Und wann?" In der Regel werden pauschale Gießrouten gefahren. Das bedeutet: Zu viel Wasser an Stellen, wo es nicht gebraucht wird – und zu wenig dort, wo es dringend nötig wäre.

Um sich bemerkbar zu machen, werden die Bäume bei "Urban Tree Intelligence" mit Sensoren versehen, die die Feuchtigkeit im Baumgewebe (Xylem) messen, das Wasser und Nährstoffe von den Wurzeln zu den Blättern transportiert. Die Messwerte werden per Funk an einen urbanen Datenraum übermittelt und dort mittels Künstlicher Intelligenz (KI) im Smart-City-Betriebssystem urbanOS ausgewertet. Als Ergebnis erhalten die kommunalen Entscheidungsträger etwa bei den Stadtwerken einen stets aktuellen Überblick über die tatsächlichen Anforderungen des Stadtgrüns – auch der Bäume, die keine Sensoren haben, aber eben eine vergleichbare "Baumpersönlichkeit" besitzen.

Insgesamt 72 derartige "Persönlichkeiten" gibt es. Die sogenannten Baumpersönlichkeiten basieren auf Art, Standort, Bodenprofil, Sonnenexposition und weiteren Umweltfaktoren. Das bedeutet: Selbst wenn nur ein kleiner Teil der Bäume mit Sensoren ausgestattet wird, lässt sich der Wasserbedarf aller anderen mit ähnlicher Persönlichkeit mit hoher Genauigkeit vorhersagen. Dabei setzt dataMatters auf sogenannte föderierte KI (Federated Learning). Das bedeutet, dass ein Gutteil der Künstlichen Intelligenz bereits in urbanOS steckt und die finale Auswertung der Messwerte im wahrsten Sinne des Wortes "am Baum" stattfindet.

Die KI wertet nicht nur die aktuellen Messwerte der Bäume aus, sondern berücksichtigt auch den Wetterbericht. Neben den Wetterparametern werden auch die Bodenfeuchte und die Bodenbeschaffenheit an die urbane Datenplattform übermittelt. Auf Knopfdruck wirft die KI dann eine optimierte Routenplanung für die Bewässerungsfahrzeuge aus.

Das Prinzip des urbanen Betriebssystems urbanOS ist stets gleich: Sensoren erfassen die Lage vor Ort, übermitteln die Ergebnisse an eine Datenplattform, wo sie mit Hilfe Künstlicher Intelligenz und unter Einbeziehung weiterer Parameter (Wetterbericht, Stadtfeste, Feiertage, Schulferien etc.) ausgewertet werden.