@misc{TippkoetterZhangPothetal.2010, author = {Tippk{\"o}tter, Nils and Zhang, M. and Poth, S. and Ulber, Roland}, title = {Enzymatische Lignindegradierung unter Einsatz eines Optimierungsalgorithmus}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {82}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201050707}, pages = {1601 -- 1602}, year = {2010}, abstract = {Lignine bestehen aus einem hochgradig vernetzten Polymer phenolischer Grundeinheiten. Diese Verbindungen sind eine Quelle vielversprechender chemischer Grundbausteine. Auch die enzymatische Modifikation der Materialeigenschaften des Lignins ist f{\"u}r dessen Anwendung von Interesse. Aufgrund der verschiedenen Bindungstypen im Lignin ist eine Auftrennung mit nur einem Enzym unwahrscheinlich. Vielmehr sind verschiedene mediatorgest{\"u}tzte Reaktionen notwendig. Pilze, wie z.B. T. versicolor, nutzen Enzymkombinationen zum Aufschluss des Lignins. Hierbei kommen Laccase, Ligninperoxidase und Manganperoxidase zum Einsatz. Die optimale Kombination der Enzyme und ihrer Mediatoren bzw. Stabilisatoren ist Ziel der Untersuchungen. Aufgrund der großen Parameteranzahl wurde ein genetischer Algorithmus eingesetzt. Als Versuchsparameter wurden gew{\"a}hlt: die Verh{\"a}ltnisse der Enzyme, Ligninmasse, Konzentrationen an Eisen-, Mangan-, Oxalat-Ionen, ABTS, Violurs{\"a}ure und H₂O₂. Somit werden elf Parameter simultan optimiert. Als Algorithmus wurde ein Programm mit variabler Genkodierung entwickelt. Die Umsetzung des Lignins wird dabei {\"u}ber den verfolgt. Zurzeit ist ein enzymatischer Umsatz von 12\% m{\"o}glich. Als Referenz wurde eine chemische Lignindegradierung mit einem Umsatzvon 37\% etabliert. Die sechs Generationen des Algorithmus zeigen eine Kongruenz der Enzymkonzentrationen von LiP, MnP und VeP, w{\"a}hrend Laccase keinen Einfluss hat. Des Weiteren beeinflussen die Konzentrationen von Mangan und Oxalat die Umsetzung, w{\"a}hrend die Variation von ABTS- und H₂O₂ nur eine geringe Auswirkung hat.}, language = {de} } @misc{PasteurLudwigTippkoetteretal.2010, author = {Pasteur, A. and Ludwig, B. and Tippk{\"o}tter, Nils and Diller, R. and Kampeis, P. and Ulber, Roland}, title = {Aufarbeitung von β-Lactamantibiotika mittels selektiver, magnetischer Adsorbermaterialien}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {82}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, doi = {10.1002/cite.201050270}, pages = {1587}, year = {2010}, abstract = {b-Lactame geh{\"o}ren zu den wirkungsvollsten Antibiotika, jedoch lassen sich viele nur schwierig fermentativ erzeugen. Ein Problem bei der fermentativen Produktion ist die Hydrolyse des Lactamrings im w{\"a}ssrigen Milieu. Das Ziel des von der DBU gef{\"o}rderten Projekts ist die selektive In-situ-Adsorption der b-Lactamantibiotika unter anschließender magnetischer Separation. Durch die Isolation im Hochgradientenmagnetseparator (HGMS) ist eine Fest-fest-fl{\"u}ssig-Trennung und somit ein erheblicher Zeitgewinn im Downstreamprozess m{\"o}glich. Zus{\"a}tzlich kommt es zur Einsparung an L{\"o}sungsmittel und Energie, was neben Reduzierung der Antibiotikahydrolyse auch in {\"o}kologischer Hinsicht einen interessanten Aspekt darstellt. Als Tr{\"a}germaterial f{\"u}r die Adsorbermatrix werden magnetisierbare Eisenoxidpartikel eingesetzt, die in einer Silikamatrix eingebettet sind. Diese Adsorber sollen auf Selektivit{\"a}t in Wasser und verschiedenen Medien getestet werden. Zus{\"a}tzlich werden die Abbauprodukte des b-Lactams analysiert, um eine Aussage {\"u}ber die Stabilisierung des Antibiotikums durch die selektiven Adsorber treffen zu k{\"o}nnen. Diese Ergebnisse werden mit kommerziell erh{\"a}ltlichen Adsorbern verglichen. Die Aufreinigung der Antibiotika soll direkt aus der Fermentationsbr{\"u}he erfolgen. Um die Trennung der magnetischen, selektiven Adsorber von der Biomasse zu gew{\"a}hrleisten, soll der HGMS in die Fermentation integriert werden. Das filament{\"o}se Wachstum des Mikroorganismus erfordert eine Neuauslegung der Filtermatrix.}, language = {de} } @misc{PothMonzonTippkoetteretal.2010, author = {Poth, S. and Monzon, M. and Tippk{\"o}tter, Nils and Ulber, Roland}, title = {Lignocellulose-Bioraffinerie: Simultane Verzuckerung und Fermentation}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {82}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, doi = {10.1002/cite.201050360}, pages = {1568}, year = {2010}, abstract = {Die am h{\"a}ufigsten genutzten Rohstoffe f{\"u}r die Produktion von Treibstoffen und Chemikalien sind fossilen Ursprungs. Da diese limitiert sind, werden im Hinblick auf die Nachhaltigkeit alternative, erneuerbare Rohstoffquellen intensiv untersucht. Vielversprechend in diesem Kontext sind die in Lignocellulose enthaltenen Zucker, die beispielsweise zur Produktion von Ethanol genutzt werden k{\"o}nnen. In der Regel sind f{\"u}r eine Lig-nocellulose-Bioraffinerie mehrere Prozessschritte notwendig: Vorbehandlung, Verzuckerung und Fermentation. Um diesen Prozess einfacher zu gestalten, ist es m{\"o}glich, die Verzuckerung und die Fermentation in einem Schritt durchzuf{\"u}hren (SSF). Als Substrat wird hier Cellulose-Faserstoff verwendet, der durch das Organosolv-Verfahren aufgeschlossen wurde. Die Hydrolyse erfolgt mit kommerziell erh{\"a}ltlichen Enzymen und f{\"u}r die Fermentation zu Ethanol werden zwei Hefen verwendet. Beim SSF-Verfahren konnte, im Vergleich zur entkoppelten Verfahrensweise, trotz bestehender Unterschiede in den Temperatur-Optima von Enzymen und Hefen eine Steigerung in der Ethanol-Ausbeute von 0,15 auf 0,2 gg⁻¹ beobachtet werden. Um wirtschaftliche Ausbeuten und Konzentrationen des Produkts erzielen zu k{\"o}nnen, ist es notwendig den Prozess weiter zu optimieren. Im Einzelfall muss {\"u}berpr{\"u}ft werden, ob diese Verfahrensweise auch f{\"u}r die Produktion anderer interessanter Stoffe (wie Itacons{\"a}ure, Bernsteins{\"a}ure) geeignet ist.}, language = {de} } @misc{KuthanAlKaidyTippkoetter2016, author = {Kuthan, K. and Al-Kaidy, H. and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Tropfenbasierte Enzymreaktionen auf Glasoberfl{\"a}chen im μL-Maßstab mit ortsaufgel{\"o}ster pL-Dosierung der Reaktanden}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {88}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, doi = {10.1002/cite.201650117}, pages = {1336 -- 1337}, year = {2016}, abstract = {Mit der Entwicklung w{\"a}ssriger Tropfen, die mit einer sch{\"u}tzenden H{\"u}lle magnetisierbarer, hydrophober Partikel umgeben sind, ergeben sich neue M{\"o}glichkeiten im Bereich der Mikrofluidik. So k{\"o}nnen die Tropfen als fl{\"u}ssige Mikroreaktoren eingesetzt werden. Der w{\"a}ssrige Kern dieser Mikroreaktoren besteht aus einer Substratl{\"o}sung f{\"u}r enzymatische Umsetzungen. Durch Bewegen der Mikroreaktoren k{\"o}nnen diese {\"u}ber immobilisierten Enzymen positioniert werden, um so einen enzymatischen Umsatz innerhalb der Mikroreaktoren zu realisieren. Hierf{\"u}r wurde eine neue Mikroreaktorplattform-Technologie etabliert. Die Mikroreaktoren k{\"o}nnen aufgrund ihrer magnetisierbaren H{\"u}llenpartikel {\"u}ber elektromagnetische Spulen bewegt werden. Die Bewegung erfolgt dabei mit einer automatisierten Aktuatorplattform, bestehend aus einer 3x3 Doppelspulenmatrix mit Magnetkernen. Als modellhaftes Reaktionssystem wird eine Enzymkaskade eingesetzt, die sich aus einer b-Glucosidase, Glucose-Oxidase und Meerrettichperoxidase zusammensetzt. Prim{\"a}r untersuchte Substrate sind Fluorescein-di-b-D-glucopyranoside, und 1-(3,7-Dihydroxy-10H-phenoxazin-10-yl)-ethanon, bei deren Umsatz fluoreszierende Produkte entstehen.}, language = {de} } @misc{RothTippkoetter2016, author = {Roth, J. and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {New Approach for Enzymatic Hydrolysis of Lignocellulose with Selective Diffusion Separation of the Monosaccharide Products}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {88}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201650301}, pages = {1237}, year = {2016}, abstract = {Enzymatic hydrolysis of lignocellulosic material plays an important role in the classical biorefinery approach. Apart from the pretreatment of the raw material, hydrolysis is the basis for the conversion of the cellulose and hemicellulose fraction into fermentable sugars. After hydrolysis, usually a solid-liquid separation takes place, in order to separate the residual plant material from the sugar-rich fraction, which can be subsequently used in a fermentation step. In order to factor out the separation step, the usage of in alginate immobilized crude cellulose fiber beads (CFBs) were evaluated. Pretreated cellulose fibers are incorporated in an alginate matrix together with the relevant enzymes. In doing so, sugars diffuse trough the alginate matrix, allowing a simplified delivery into the surrounding fluid. This again reduces product inhibition of the glucose on the enzyme catalysts. By means of standardized bead production the hydrolysis in lab scale was possible. First results show that liberation of glucose and xylose is possible, allowing a maximum total sugar yield of 75 \%.}, language = {en} } @misc{HeringUlberTippkoetter2016, author = {Hering, T. and Ulber, Roland and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Antimikrobielle Oberfl{\"a}chenmodifikation durch Mikropartikel}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {88}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, doi = {10.1002/cite.201650084}, pages = {1302}, year = {2016}, abstract = {Die Ausbildung von Biofilmen in technischen Anlagen, wie z. B. K{\"u}hlkreisl{\"a}ufen, Wasseraufbereitungssystemen und Bioreaktoren, f{\"u}hren zu Materialsch{\"a}den (Biofouling) und stark erh{\"o}htem Energieaufwand. Im Rahmen der aktuellen Forschungsarbeiten erfolgen aktive sowie passive Bio-Modifikationen auf funktionalisierten magnetischen Mikropartikelober-fl{\"a}chen. Um die verschiedenen funktionalisierten magnetischen Mikropartikel zu analysieren und ihre antimikrobielle Wirkung zu testen, wird der Einsatz einer 3D-gedruckten, magnetischen Plattform f{\"u}r ein Fluoreszenz-basiertes Screening-System untersucht. F{\"u}r den Oberfl{\"a}chenschutz wurden verschiedene, antimikrobiell funktionalisierte Partikelkombinationen mit dem Mikroorganismus Escherichia coli GFPmut2 in Bezug auf aktiven Oberfl{\"a}chenschutz verglichen. Um die antimikrobielle Oberfl{\"a}cheneffekte von synergistischen Kombinationen unterschiedlich funktionalisierter Partikel zu bestimmen, werden Oberfl{\"a}chen einem Magnetfeld ausgesetzt, das die Mikropartikel als definierte Schicht auf ihnen zur{\"u}ck h{\"a}lt. Diese modifizierten Oberfl{\"a}chen k{\"o}nnen sowohl durch Fluoreszenzspektroskopie als auch -mikroskopie analysiert werden.}, language = {de} } @misc{WulfhorstMerseburgTippkoetter2016, author = {Wulfhorst, H. and Merseburg, J. and Tippk{\"o}tter, Nils}, title = {Batteriekomponenten aus nachwachsenden Rohstoffen}, series = {Chemie Ingenieur Technik}, volume = {88}, journal = {Chemie Ingenieur Technik}, number = {9}, publisher = {Wiley-VCH}, address = {Weinheim}, issn = {0009-286X}, doi = {10.1002/cite.201650333}, pages = {1234 -- 1235}, year = {2016}, abstract = {In diesem Beitrag geht es um die Integration von Stoffstr{\"o}men einer Lignocellulose-Bioraffinerie in Verfahren zur Batterieherstellung. Pflanzliche Reststoffe aus der Biokraftstoffherstellung wie Lignin sollen zur Herstellung neuer Batteriematerialien verwendet werden. Hierbei wird das Lignin als Matrix f{\"u}r die vorgraphitischen C-haltigen Einlagerungsverbindungen in den Elektroden genutzt. Die Si-C-Komposite werden durch das Einbetten von Si in eine Ligninmatrix mit anschließender Carbonisierung hergestellt. Das Lignin hierf{\"u}r wird durch die sequentielle hydrothermale Vorbehandlung von Buchenholz bei variablen Bedingungen gewonnen und mit Si-Nanopartikel sowie als Referenz ohne Si-Nanopartikel gef{\"a}llt. Die Ergebnisse zeigen, dass die sequenzielle Vorbehandlung h{\"o}here Ausbeuten im Vergleich zum LHW- oder Organosolv-Aufschluss liefert. Um eine Anode herzustellen, wurde das resultierende Si-C-Kompositmaterial carbonisiert, auf einen Stromsammler aufgetragen und elektro-chemisch charakterisiert. Der Einfluss der Vorbehandlungsschritte auf den Herstellungsprozess und die {\"o}konomische Bewertung des untersuchten Bioraffinerie-Prozesses wurde mithilfe eines Stoffstrommodells analysiert.}, language = {de} } @article{AyalaHarrisKleefeld2024, author = {Ayala, Rafael Ceja and Harris, Isaac and Kleefeld, Andreas}, title = {Direct sampling method via Landweber iteration for an absorbing scatterer with a conductive boundary}, series = {Inverse Problems and Imaging}, volume = {18}, journal = {Inverse Problems and Imaging}, number = {3}, publisher = {AIMS}, address = {Springfield}, issn = {1930-8337}, doi = {10.3934/ipi.2023051}, pages = {708 -- 729}, year = {2024}, abstract = {In this paper, we consider the inverse shape problem of recovering isotropic scatterers with a conductive boundary condition. Here, we assume that the measured far-field data is known at a fixed wave number. Motivated by recent work, we study a new direct sampling indicator based on the Landweber iteration and the factorization method. Therefore, we prove the connection between these reconstruction methods. The method studied here falls under the category of qualitative reconstruction methods where an imaging function is used to recover the absorbing scatterer. We prove stability of our new imaging function as well as derive a discrepancy principle for recovering the regularization parameter. The theoretical results are verified with numerical examples to show how the reconstruction performs by the new Landweber direct sampling method.}, language = {en} } @inproceedings{KahraBreussKleefeldetal.2024, author = {Kahra, Marvin and Breuß, Michael and Kleefeld, Andreas and Welk, Martin}, title = {An Approach to Colour Morphological Supremum Formation Using the LogSumExp Approximation}, series = {Discrete Geometry and Mathematical Morphology}, booktitle = {Discrete Geometry and Mathematical Morphology}, editor = {Brunetti, Sara and Frosini, Andrea and Rinaldi, Simone}, publisher = {Springer}, address = {Cham}, isbn = {978-3-031-57793-2}, doi = {10.1007/978-3-031-57793-2_25}, pages = {325 -- 337}, year = {2024}, abstract = {Mathematical morphology is a part of image processing that has proven to be fruitful for numerous applications. Two main operations in mathematical morphology are dilation and erosion. These are based on the construction of a supremum or infimum with respect to an order over the tonal range in a certain section of the image. The tonal ordering can easily be realised in grey-scale morphology, and some morphological methods have been proposed for colour morphology. However, all of these have certain limitations. In this paper we present a novel approach to colour morphology extending upon previous work in the field based on the Loewner order. We propose to consider an approximation of the supremum by means of a log-sum exponentiation introduced by Maslov. We apply this to the embedding of an RGB image in a field of symmetric 2x2 matrices. In this way we obtain nearly isotropic matrices representing colours and the structural advantage of transitivity. In numerical experiments we highlight some remarkable properties of the proposed approach.}, language = {en} } @incollection{PieronekKleefeld2019, author = {Pieronek, Lukas and Kleefeld, Andreas}, title = {The Method of Fundamental Solutions for Computing Interior Transmission Eigenvalues of Inhomogeneous Media}, series = {Integral Methods in Science and Engineering: Analytic Treatment and Numerical Approximations}, booktitle = {Integral Methods in Science and Engineering: Analytic Treatment and Numerical Approximations}, editor = {Constanda, Christian and Harris, Paul}, publisher = {Birkh{\"a}user}, address = {Cham}, isbn = {978-3-030-16077-7}, doi = {10.1007/978-3-030-16077-7_28}, pages = {353 -- 365}, year = {2019}, abstract = {The method of fundamental solutions is applied to the approximate computation of interior transmission eigenvalues for a special class of inhomogeneous media in two dimensions. We give a short approximation analysis accompanied with numerical results that clearly prove practical convenience of our alternative approach.}, language = {en} } @article{Bung2021, author = {Bung, Daniel Bernhard}, title = {Extreme flooding in Western Germany: some thoughts on hazards, return periods and risk}, series = {Hydrolink}, journal = {Hydrolink}, number = {4}, publisher = {International Association for Hydro-Environment Engineering and Research (IAHR)}, address = {Madrid}, pages = {108 -- 113}, year = {2021}, abstract = {The low-pressure system Bernd involved extreme rainfalls in the Western part of Germany in July 2021, resulting in major floods, severe damages and a tremendous number of casualties. Such extreme events are rare and full flood protection can never be ensured with reasonable financial means. But still, this event must be starting point to reconsider current design concepts. This article aims at sharing some thoughts on potential hazards, the selection of return periods and remaining risk with the focus on Germany.}, language = {en} } @incollection{AbeleKleefeld2020, author = {Abele, Daniel and Kleefeld, Andreas}, title = {New Numerical Results for the Optimization of Neumann Eigenvalues}, series = {Computational and Analytic Methods in Science and Engineering}, booktitle = {Computational and Analytic Methods in Science and Engineering}, editor = {Constanda, Christian}, publisher = {Birkh{\"a}user}, address = {Cham}, isbn = {978-3-030-48185-8 (Print)}, doi = {10.1007/978-3-030-48186-5_1}, pages = {1 -- 20}, year = {2020}, abstract = {We present new numerical results for shape optimization problems of interior Neumann eigenvalues. This field is not well understood from a theoretical standpoint. The existence of shape maximizers is not proven beyond the first two eigenvalues, so we study the problem numerically. We describe a method to compute the eigenvalues for a given shape that combines the boundary element method with an algorithm for nonlinear eigenvalues. As numerical optimization requires many such evaluations, we put a focus on the efficiency of the method and the implemented routine. The method is well suited for parallelization. Using the resulting fast routines and a specialized parametrization of the shapes, we found improved maxima for several eigenvalues.}, language = {en} } @inproceedings{LosseGehrkeUllrichetal.2022, author = {Losse, Ann-Kathrin and Gehrke, Melanie and Ullrich, Andr{\´e} and Czarnecki, Christian and Sultanow, Eldar and Breithaupt, Carsten and Koch, Christian}, title = {Entwicklung einer Open-Data-Referenzarchitektur f{\"u}r die Luftfahrtindustrie}, series = {INFORMATIK 2022 - Informatik in den Naturwissenschaften, Proceedings}, booktitle = {INFORMATIK 2022 - Informatik in den Naturwissenschaften, Proceedings}, publisher = {GI - Gesellschaft f{\"u}r Informatik}, address = {Bonn}, isbn = {978-3-88579-720-3}, issn = {1617-5468}, doi = {10.18420/inf2022_103}, pages = {1203 -- 1209}, year = {2022}, abstract = {Open Data impliziert die freie Zug{\"a}nglichkeit, Verf{\"u}gbarkeit und Wiederverwendbarkeit von Datens{\"a}tzen. Obwohl hochwertige Datens{\"a}tze {\"o}ffentlich verf{\"u}gbar sind, ist der Zugang zu diesen und die Transparenz {\"u}ber die Formate nicht immer gegeben. Dies mindert die optimale Nutzung des Potenzials zur Wertsch{\"o}pfung, trotz der vorherrschenden Einigkeit {\"u}ber ihre Chancen. Denn Open Data erm{\"o}glicht das Vorantreiben von Compliance-Themen wie Transparenz und Rechenschaftspflicht bis hin zur F{\"o}rderung von Innovationen. Die Nutzung von Open Data erfordert Mut und eine gemeinsame Anstrengung verschiedener Akteure und Branchen. Im Rahmen des vorliegenden Beitrags werden auf Grundlage des Design Science-Ansatzes eine Open Data Capability Map sowie darauf aufbauend eine Datenarchitektur f{\"u}r Open Data in der Luftfahrtindustrie an einem Beispiel entwickelt.}, language = {de} } @inproceedings{VladovaUllrichSultanowetal.2023, author = {Vladova, Gergana and Ullrich, Andr{\´e} and Sultanow, Eldar and Tobolla, Marinho and Sebrak, Sebastian and Czarnecki, Christian and Brockmann, Carsten}, title = {Visual analytics for knowledge management}, series = {INFORMATIK 2023 - Designing Futures: Zuk{\"u}nfte gestalten}, booktitle = {INFORMATIK 2023 - Designing Futures: Zuk{\"u}nfte gestalten}, publisher = {GI - Gesellschaft f{\"u}r Informatik}, address = {Bonn}, isbn = {978-3-88579-731-9}, issn = {1617-5468}, doi = {10.18420/inf2023_187}, pages = {1851 -- 1870}, year = {2023}, abstract = {The management of knowledge in organizations considers both established long-term processes and cooperation in agile project teams. Since knowledge can be both tacit and explicit, its transfer from the individual to the organizational knowledge base poses a challenge in organizations. This challenge increases when the fluctuation of knowledge carriers is exceptionally high. Especially in large projects in which external consultants are involved, there is a risk that critical, company-relevant knowledge generated in the project will leave the company with the external knowledge carrier and thus be lost. In this paper, we show the advantages of an early warning system for knowledge management to avoid this loss. In particular, the potential of visual analytics in the context of knowledge management systems is presented and discussed. We present a project for the development of a business-critical software system and discuss the first implementations and results.}, language = {en} } @article{OertelBung2021, author = {Oertel, Mario and Bung, Daniel Bernhard}, title = {Hochwasserschutz - eine Aufgabe f{\"u}r eine nachhaltige Wasserwirtschaft}, series = {Wasserwirtschaft}, volume = {111}, journal = {Wasserwirtschaft}, number = {9-10}, publisher = {Springer Vieweg}, address = {Wiesbaden}, issn = {0043-0978}, pages = {3 -- 19}, year = {2021}, language = {de} } @incollection{SchultLosseCzarneckietal.2023, author = {Schult, Prince Garcia and Losse, Ann-Kathrin and Czarnecki, Christian and Sultanow, Eldar}, title = {Proposing a Framework to address the Sustainable Development Goals}, series = {EnviroInfo 2023}, booktitle = {EnviroInfo 2023}, publisher = {GI - Gesellschaft f{\"u}r Informatik}, address = {Bonn}, isbn = {978-3-88579-736-4}, issn = {1617-5468}, doi = {10.18420/env2023-022}, pages = {243 -- 249}, year = {2023}, abstract = {Reducing poverty, protecting the planet, and improving life on earth for everyone are the essential goals of the "2030 Agenda for Sustainable Development"committed by the United Nations (UN). Achieving those goals will require technological innovation as well as their implementation in almost all areas of our business and day-to-day life. This paper proposes a high-level framework that collects and structures different uses cases addressing the goals defined by the UN. Hence, it contributes to the discussion by proposing technical innovations that can be used to achieve those goals. As an example, the goal "Climate Action{\"i}s discussed in detail by describing use cases related to tackling biodiversity loss in order to conservate ecosystems.}, language = {en} } @article{Bung2024, author = {Bung, Daniel Bernhard}, title = {Kamerabasierte Fließtiefen- und Geschwindigkeitsmessungen}, series = {Wasserwirtschaft}, volume = {114}, journal = {Wasserwirtschaft}, number = {4}, publisher = {Springer Vieweg}, address = {Wiesbaden}, issn = {0043-0978}, pages = {47 -- 53}, year = {2024}, abstract = {In der wasserbaulichen Forschung werden neben klassischen Messinstrumenten zunehmend kamerabasierte Verfahren genutzt. Diese erlauben neben der Bestimmung von Fließgeschwindigkeiten auch die Detektion der freien Wasseroberfl{\"a}che oder zeitliche Vermessung von Kolken. Durch die hohen r{\"a}umlichen und zeitlichen Aufl{\"o}sungen, welche neueste Kamerasensoren liefern, k{\"o}nnen neue Erkenntnisse in turbulenten, komplexen Str{\"o}mungen gewonnen werden. Auch in der Praxis k{\"o}nnen diese Verfahren mit geringem Aufwand wichtige Daten liefern.}, language = {de} } @book{Czarnecki2023, author = {Czarnecki, Christian}, title = {Angewandte Forschung in der Wirtschaftsinformatik 2023 : Tagungsband zur 36. AKWI-Jahrestagung}, editor = {Czarnecki, Christian and L{\"u}bbe, Alexander and Meister, Vera G. and M{\"u}ller, Christian and Steglich, Mike and Walther, Mathias}, organization = {Arbeitskreis Wirtschaftsinformatik an Hochschulen f{\"u}r Angewandte Wissenschaften im deutschsprachigen Raum (AKWI)}, doi = {10.15771/1794}, pages = {214 Seiten}, year = {2023}, abstract = {Beitr{\"a}ge der Fachtagung „Angewandte Forschung in der Wirtschaftsinformatik - Zukunft gestalten" im Rahmen der 36. Jahrestagung des Arbeitskreises Wirtschaftsinformatik an Hochschulen f{\"u}r Angewandte Wissenschaften (AKWI) vom 11. bis 13.09.2023 an der Technischen Hochschule Wildau}, language = {de} } @inproceedings{TreulingCzarneckiWolf2023, author = {Treuling, Clemens and Czarnecki, Christian and Wolf, Martin}, title = {Projekt WiLMo - Wirtschaftsinformatik Lehr- und Lernmodule}, series = {Angewandte Forschung in der Wirtschaftsinformatik 2023 : Tagungsband zur 36. AKWI-Jahrestagung}, booktitle = {Angewandte Forschung in der Wirtschaftsinformatik 2023 : Tagungsband zur 36. AKWI-Jahrestagung}, pages = {161 -- 169}, year = {2023}, abstract = {Die potenziellen Auswirkungen der Digitalisierung auf die Lehre sind seit langem Gegenstand ausf{\"u}hrlicher Diskussionen innerhalb der Wirtschaftsinformatik (WI) (z. B. in Auth et al. 2021, Barton et al. 2019, Klotz et al. 2019). Nicht zuletzt der in nahezu allen Wirtschaftszweigen bestehende Mangel an qualifizierten Fachkr{\"a}ften lenkt den Diskurs auf einen verbesserten Zugang zu Bildung und gleichen Bildungschancen. Aus dieser Vision heraus und dem Schub der Digitalisierung entstehen Bildungskonzepte wie Open Educational Resources (OER), die gesellschaftlichen Problemen, wie dem des Fachkr{\"a}ftemangels, entgegenwirken sollen. Im Rahmen dieses Kurzbeitrags wird das Projekt WiLMo - "Wirtschaftsinformatik Lehr- und Lernmodule" vorgestellt. WiLMo wird im Rahmen von OERContent.nrw unter Beteiligung von sechs Hochschulen entwickelt und gef{\"o}rdert. Alle Projektbeteiligten arbeiten gemeinsam daran, einheitliche digitale Lehr- und Lernmaterialien im OER-Format f{\"u}r die Kernmodule der Wirtschaftsinformatik zu entwickeln und in garantiert hoher Qualit{\"a}t zur Verf{\"u}gung zu stellen.}, language = {de} } @phdthesis{Bung2023, author = {Bung, Daniel Bernhard}, title = {Imaging techniques for investigation of free-surface flows in hydraulic laboratories}, doi = {10.25926/BUW/0-172}, pages = {XXIII, 218 Seiten}, year = {2023}, abstract = {This thesis aims at the presentation and discussion of well-accepted and new imaging techniques applied to different types of flow in common hydraulic engineering environments. All studies are conducted in laboratory conditions and focus on flow depth and velocity measurements. Investigated flows cover a wide range of complexity, e.g. propagation of waves, dam-break flows, slightly and fully aerated spillway flows as well as highly turbulent hydraulic jumps. Newimagingmethods are compared to different types of sensorswhich are frequently employed in contemporary laboratory studies. This classical instrumentation as well as the general concept of hydraulic modeling is introduced to give an overview on experimental methods. Flow depths are commonly measured by means of ultrasonic sensors, also known as acoustic displacement sensors. These sensors may provide accurate data with high sample rates in case of simple flow conditions, e.g. low-turbulent clear water flows. However, with increasing turbulence, higher uncertainty must be considered. Moreover, ultrasonic sensors can provide point data only, while the relatively large acoustic beam footprint may lead to another source of uncertainty in case of relatively short, highly turbulent surface fluctuations (ripples) or free-surface air-water flows. Analysis of turbulent length and time scales of surface fluctuations from point measurements is also difficult. Imaging techniques with different dimensionality, however, may close this gap. It is shown in this thesis that edge detection methods (known from computer vision) may be used for two-dimensional free-surface extraction (i.e. from images taken through transparant sidewalls in laboratory flumes). Another opportunity in hydraulic laboratory studies comes with the application of stereo vision. Low-cost RGB-D sensors can be used to gather instantaneous, three-dimensional free-surface elevations, even in flows with very high complexity (e.g. aerated hydraulic jumps). It will be shown that the uncertainty of these methods is of similar order as for classical instruments. Particle Image Velocimetry (PIV) is a well-accepted and widespread imaging technique for velocity determination in laboratory conditions. In combination with high-speed cameras, PIV can give time-resolved velocity fields in 2D/3D or even as volumetric flow fields. PIV is based on a cross-correlation technique applied to small subimages of seeded flows. The minimum size of these subimages defines the maximum spatial resolution of resulting velocity fields. A derivative of PIV for aerated flows is also available, i.e. the so-called Bubble Image Velocimetry (BIV). This thesis emphasizes the capacities and limitations of both methods, using relatively simple setups with halogen and LED illuminations. It will be demonstrated that PIV/BIV images may also be processed by means of Optical Flow (OF) techniques. OF is another method originating from the computer vision discipline, based on the assumption of image brightness conservation within a sequence of images. The Horn-Schunck approach, which has been first employed to hydraulic engineering problems in the studies presented herein, yields dense velocity fields, i.e. pixelwise velocity data. As discussed hereinafter, the accuracy of OF competes well with PIV for clear-water flows and even improves results (compared to BIV) for aerated flow conditions. In order to independently benchmark the OF approach, synthetic images with defined turbulence intensitiy are used. Computer vision offers new opportunities that may help to improve the understanding of fluid mechanics and fluid-structure interactions in laboratory investigations. In prototype environments, it can be employed for obstacle detection (e.g. identification of potential fish migration corridors) and recognition (e.g. fish species for monitoring in a fishway) or surface reconstruction (e.g. inspection of hydraulic structures). It can thus be expected that applications to hydraulic engineering problems will develop rapidly in near future. Current methods have not been developed for fluids in motion. Systematic future developments are needed to improve the results in such difficult conditions.}, language = {en} }