CeBIT Special: Lebensretter IT - ERAMAS: Gridbasierte Umweltsimulation zum Katastrophenmanagement

ERAMAS – Gridbasierte Umweltsimulation zum Katastrophenmanagement Dr. rer. nat. Steffen Unger Übersicht – Simulation als Mittel zur Entscheidungsunterstützung im Havariemanagement – Anforderungen für ein Entscheidungen unterstützendes System – ERAMAS – Prototyp eines Gridbasierten Analyse- und Managementsystems für schadstoffbedingte Umweltrisiken – Ausblick Seite 2 Havariezyklus – Risikominimierung Mitigation – Vorsorge – Schadensbekämpfung – Schadensbeseitigung Recovery Preparedness Response Seite 3 Simulation der Schadstoffausbreitung – Aufdeckung möglicher Gefährdungen · „worst-case“-Analysen und „was wäre wenn“- Analysen im Vorfeld · Einbeziehung aktueller Umgebungsverhältnisse · Gekoppelte Analyse aller Ausbreitungspfade – Abschätzung des Erfolgs von Maßnahmen · Szenariosimulationen (z.B. Beseitigung von Schadstoffherden) · Analyse von Langzeitwirkungen => Entscheidungsunterstützung Seite 4 Momentane Situation Möglichkeiten der IT-Technik und wiss. Erkenntnisse werden unzureichend genutzt: – Einsatz von Simulationen im Prozess der Geneh- migung von Anlagen (TA Luft etc.) – Hochentwickelte, GIS-basierte Leitstellensysteme für die Havariebekämpfung · „stand alone“-Systeme · Begrenzte Kommunikation mit der ‚Außenwelt‘ · Geringe Unterstützung durch Simulationen (wenn überhaupt, dann sehr einfache Modelle) Seite 5 Momentane Situation – Kein Phasenübergreifendes Daten- und Model- lierungssystem, bei dem Ergebnisse zwischen den Phasen verknüpft werden können. – Beschränkte Kommunikationsmöglichkeiten mit externen Datenquellen (Meteorologie, chemische Datenbanken, Informationen zu transportierten Gütern). – Zersplitterung des Havariemanagements in der Bundesrepublik – Defizite in der Standardisierung und der gegen- seitigen Information (DENIS erfolgreich????) Seite 6 Anforderungen an ein Simulationssystem – Einfache Bedienbarkeit – Einbeziehung verschiedener Daten- und Informationsquellen möglich – Szenarioverwaltung – Echtzeitfähigkeit für Einsatz im Schadensfall – Adäquate Modellierung der Realität für Vorfeldanalysen – Intuitive Ergebnisdarstellung zur Entscheidungs- unterstützung unter Einsatzbedingungen Seite 7 ERAMAS – ERAMAS: Environmental Risk Analysis and Management System – Gridbasiertes Analyse- und Managementsystem für schadstoffbedingte Umweltrisiken – Problemstellung: Freisetzung kanzerogener und chemisch-toxischer Substanzen – Szenarien: · Störfallmanagement unter Echtzeitbedingungen · Vorfeldanalyse (Genehmigungsverfahren, Maßnahmepläne) · Training (basierend auf Szenarioanalysen) Seite 8 Pfade der Schadstoffausbreitung Expositionsbewertungsmodell Ergebnisausgabe Person am Atmosphäre Person am entfernten Atmosphärisches Standort Standort Ausbreitungs- Expositions- modell modell Expositions- Gefahrgut modell Aerationszonen- Aerationszone Expositions- modell modell Expositions- modell Grundwasserzone Grundwasser- modell Seite 9 Was ist Grid Computing? Seite 10 Warum Grid? Ressourcenaufwändige Nutzungsszenarios – Parameterstudien – Optimierung – Erstellung von Einsatzplänen – Training für Anlagenpersonal und Einsatzkräfte Seite 11 Warum Grid? Verlässlichkeit/Fehlertoleranz – Selbst wenn die Rechner- bzw. Kommunikations- infrastruktur beschädigt ist Sicherheit – sensitive Daten z.B. aus der chemischen Industrie oder von Transportunternehmen Verfügbarkeit – Portal verschiedene Nutzer (z.B. mobile Endgeräte) Aktualität – Modelle, Daten, Grenzwerte usw. Seite 12 Aufbau des ERAMAS-Systems Benutzer Repository ERAMAS ERAMAS-Server Modelle Szenarien Fraunhofer Grid Job Handler Daten Benutzer Fraunhofer Resource Grid Seite 13 Unser Managementsystem Lebens- und Anwendungszyklus: – Konfigurierung entsprechend physikalischer und geographischer Problemstellung – Implementierung der Systeme, Tests, Anpassung, Verifikation der Ergebnisse – Szenarioanalysen möglich zur Risikoabschätzung, Generierung von Aktionsplänen, Training – Begleitung der Havariebekämpfung im Akutfall durch aktuelle Simulationsergebnisse – Verbesserung der Simulationssysteme auf Grund der Analyse von Ergebnissen von Training, Akutfall Seite 14 Arbeitsinstrument für Einsatzkräfte – IT gestütztes System zur Unterstützung des gesamten Havariemanagement-Zyklus – harmonisierter Zugriff auf sämtliche Daten und Erfahrungen · Ergebnisse der Analysen aus Genehmigungsverfahren · Szenarioanalysen · abgeleitete Havariemanagementpläne, usw. Von jedem Ort zu jeder Zeit mit mobilen Endgeräten Seite 15 Offene und entwicklungsfähige Systeme – Ständige Aktualisierung der Simulationsprogramme entsprechend dem wissenschaftlichen Fortschritt – Garantierter Zugriff auf erforderliche Kommunikations- und Rechenressourcen – Dadurch Sicherstellung der Echtzeitfähigkeit auch im Falle geschädigter lokaler Infrastruktur – Erweiterbarkeit der Systeme um neue Modelle und Datenquellen – Übertragbarkeit auf neue Anwendungsgebiete Seite 16 Weitere Informationen ERAMAS http://www.first.fraunhofer.de/eramas Instant-Grid http://instant-grid.de Fraunhofer Resource Grid http://www.fhrg.fraunhofer.de Seite 17