Akustisches Monitoring von Unterwassergeräuschen zur Optimierung von Aquakultursystemen

Die Aquakultur zählt zu den am schnellsten wachsenden Sektoren der Lebensmittelproduktion weltweit. Sie umfasst eine Vielzahl von Systemen, darunter Teichwirtschaften, Durchflussanlagen, Netzgehege im offenen Meer und geschlossene Kreislaufanlagen. Diese Anlagen stehen vor Herausforderungen hinsichtlich Nachhaltigkeit, Umweltverträglichkeit, Tierwohl und Tiergesundheit. Zukunftsweisende Technologien wie Automatisierung und Digitalisierung bieten entscheidende Lösungsansätze. Insbesondere die kontinuierliche Überwachung des Zustands der Fische sowie der technischen Systeme einer Aquakulturanlage ist dabei von zentraler Bedeutung. Moderne Sensortechnik unterstützt hierbei zunehmend das Fachpersonal und ergänzt traditionelle Methoden. Durch gezieltes akustisches Monitoring können frühzeitig Abweichungen erkannt und geeignete Maßnahmen effizient eingeleitet werden.
 

Akustisches Monitoring von Fischbeständen in Aquakultursystemen

Visuelle Überwachung (kamerabasiert) stößt in Aquakulturanlagen oft an Grenzen. Schlechte Lichtverhältnisse und Wassertrübung ermöglichen oft nur eine eingeschränkte Beobachtung. Essenzielle Informationen über den Gesundheitszustand der Fische, den Grad der Sättigung und mögliche Stressfaktoren bleiben so verborgen.

Unsere Technologie setzt auf akustisches Monitoring zur Überwachung von Fischbeständen. Unterwassergeräusche werden mithilfe von Hydrophonen aufgezeichnet und anschließend mit statistischer Signalverarbeitung und KI-Modellen analysiert. Ziel ist es, aus diesen Daten automatische Handlungsempfehlung abzuleiten – ein Ansatz der als Passive Acoustic Monitoring (PAM) bekannt ist.

Durch die Identifikation spezifischer akustischer Signale, wie Flossenschläge oder Wasserbewegungen für Aktivitätslevel sowie Saug- und Schluckgeräusche während der Fischfütterung, wird das Verhalten der Fische modelliert. Mit einem umfassenden Referenzdatensatz, der neben den akustischen Daten auch spezifische, manuell erfasste Eigenschaften des Fischbestands (Anzahl, Größe/Gewicht, Gesundheitszustand, Besatzdichte, Aktivitätslevel und Beckenbeschaffenheit) enthält, wird anschließend ein KI-Modell trainiert, das die einzelnen akustischen Ereignisse in Echtzeit konkretem Fischverhalten zuordnen kann (Akustische Ereignisdetektion, AED).

Akustisches Monitoring von technischen Anlagen

Neben der Überwachung von Fischbeständen bietet die Technologie auch Potenzial für die technische Anlagenüberwachung. So können Hydrophone auch zur Früherkennung von Störungen an Pumpen oder Belüftungssystemen eingesetzt werden, um den Betriebszustand kontinuierlich zu überwachen. Strömungsgeräusche im Wasser- oder Luftstrom werden dabei automatisiert mit zuvor definierten Sollwerten abgeglichen. Weichen die akustischen Muster von den erwarteten Signalen ab – etwa durch defekte Pumpen, verstopfte Leitungen oder veränderte Betriebsbedingungen – kann das System frühzeitig auf mögliche Störungen hinweisen. Auf diese Weise lässt sich die Zuverlässigkeit und Effizienz der technischen Infrastruktur in Aquakulturanlagen steigern.

Innovative Technologie für nachhaltige Aquakultursysteme

Die Methodik basiert auf unserer langjährigen Expertise in der Audiosignalverarbeitung sowie in der Detektion und Klassifikation akustischer Ereignisse. Diese Erfahrung bringen wir nun in den neuen Anwendungsbereich der Aquakultur ein.

Das Fraunhofer IDMT arbeitet dabei eng mit dem Fraunhofer IMTE und Unternehmen der Aquakulturwirtschaft zusammen. Durch diese Kooperationen kombinieren wir unsere Kompetenz im Bereich der Audioanalyse mit exzellenter Expertise und Infrastruktur im Bereich Aquakultur, Fischgesundheit und der Optimierung von Aquakultursystemen.  

Durch unser akustisches Monitoring schaffen wir die Basis für eine zukunftsfähige, nachhaltige und effiziente Bewirtschaftung moderner Aquakulturanlagen.