Canary

Open-Source-Software erkennt Wasserverunreinigungen

US-Wissenschaftler haben eine Open-Source-Software für Wasserversorger entwickelt: Sie analysiert die Wasserqualität anhand von Sensordaten und soll erkennen, ob Schwankungen der Qualität eine Bedrohung darstellen.

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Sauberes Wasser: Die Sandia-Entwickler mit ihrem System
Sauberes Wasser: Die Sandia-Entwickler mit ihrem System (Bild: Randy Montoya/Sandia Labs)

Wissenschaftler der Sandia National Laboratories (SNL) haben in Zusammenarbeit mit der US-Umweltbehörde (Environmental Protection Agency, EPA) eine Software zur Kontrolle der Wasserqualität entwickelt. Damit sollen Wasserwerke in wenigen Minuten schnell Schadstoffe erfassen, die durch Umwelteinflüsse in das Trinkwasser gelangen oder von Attentätern hineingegeben werden.

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Zu dem System gehören die Open-Source-Software Canary selbst sowie eine Reihe von Sensoren, die die Wasserqualität überwachen. Die Sensordaten laufen auf dem Computer, auf dem Canary installiert ist, zusammen. Je nachdem, wie das System konfiguriert sei, dauere es 20 bis 40 Minuten, nachdem eine verunreinigende Substanz mit dem ersten Sensor zusammengetroffen sei, bis das System Alarm gebe, erklärt Sean McKenna, der das Entwicklerteam geleitet hat.

Die Herausforderung bei einem System, das Verunreinigungen erkennen soll, ist, die Zahl der Fehlalarme möglichst gering zu halten. Schlägt das System dauernd falschen Alarm, wird ein tatsächlicher Notfall möglicherweise nicht ernst genommen. Die Software muss also bei der Analyse der Sensordaten erkennen, ob es sich bei einer Abweichung um eine natürliche Schwankung handelt oder ob das Wasser tatsächlich mit einem Schadstoff verunreinigt ist.

Daten vergleichen

Dazu haben die Wissenschaftler spezielle numerische Algorithmen entwickelt. Die Software bildet beispielsweise Cluster von Daten und errechnet daraus Prognosen über die Wasserqualität. Mit diesen Daten vergleicht sie neu hereinkommende Daten und entscheidet, ob diese als normal eingestuft werden können oder ob sie zu sehr abweichen. In dem Fall schlägt Canary Alarm.

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Einige Wasserversorger in den USA setzten Sensoren ein, um die Wasserqualität zu messen, erklärt David Hart, der führende Entwickler von Canary. Viele schickten aber immer noch einen Mitarbeiter los, der einmal in der Woche von Hand Proben nehme. Verglichen damit sei Canary sehr schnell.

Seuche mildern

Die Sandia-Forscher sind sich sicher, dass mit ihrem System die Kryptosporidiose-Epidemie 1993 in Milwaukee im US-Bundesstaat Wisconsin weniger schlimm ausgefallen wäre. Rund 400.000 Menschen erkrankten seinerzeit an der Durchfallerkrankung Kryptosporidiose. Etwa 4.400 Patienten mussten ins Krankenhaus, knapp 70 erlagen der Krankheit. Die Erreger waren im Trinkwasser. Das Ereignis gilt als die schlimmste Epidemie aufgrund verseuchten Trinkwassers in der Geschichte der USA.

Die Wasserwerke in Cincinnati im US-Bundesstaat Ohio und im südostasiatischen Stadtstaat Singapur setzen das System bereits ein. Philadelphia testet es gerade.

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