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STEPsCON 2018 was jointly organized by the Faculty of Applied Natural Sciences of TH Köln (Germany) and the University of Oulu (Finland) on the occasion of the 50th anniversary of the Leverkusen – Oulu town twinning. The conference focused on sustainability issues and covered the current state of research in four key topics:
1. Sustainable Medicine and Pharmaceuticals
2. Resources and Bioremediation
3. Sustainable Chemistry & Industrial Biotechnology
4. Innovative Materials & Formulations
For use in a landfill, a laboratory reactor for safe and environmentally friendly biological utilization of low-concentration methane gas will be further developed. The current principle of denitrification-coupled aerobic methane oxidation will be replaced by methane oxidation under anaerobic conditions. Anaerobic methane oxidation offers the advantage that, in addition to methane, nitrate also undergoes biodegradation. Another advantage is that the oxygen content can be significantly lower. This reduces the risk of the formation of an explosive atmosphere in the reactor. Currently, the principle of anaerobic methane oxidation is known. However, organisms capable of doing so are not yet available as a pure culture. Therefore, several biomasses were probed for the ability of anaerobic methane oxidation. It was found that moor-heavy sediment, activated sludge from the leachate treatment plant and biomass from the local biogas plant oxidize methane after the natural carbon source (C source) was been removed.
The synthesis of 17-hydroxy-oleic acid based oligomeric esters was investigated with immobilized Pseudozyma antarctica Lipase B and hexanediol as co-substrate. The effects of different reaction parameters on velocity and product composition at equilibrium conditions were analyzed. The synthesis of oleic acid esters was used as a reference system for initial evaluation of reaction parameters. The reaction with oleic acid and hexanediol was fastest at an enzyme concentration of 5% at 60 °C and high conversions of > 90 % were achieved in non-polar solvents in the presence of molecular sieves. In heptane an oleic acid conversion of 96 % was reached with a final diester to monoester ratio of > 4:1. In syntheses trials with 17-hydroxy-oleic acid the formation of oligomers was verified with GPC, however; conversion was generally lower than with oleic acid. Removal of hydroxyl fatty acid monomers and dimers and the formation ester functionalities could be verified by GC analysis. An increase of the degree of oligomerization was observed simultaneously by GPC analysis. The number-average molecular weight was around 1400 in the best trials corresponding to a degree of oligomerization of around 4 units of hydroxyl-fatty acid attached to a hexanediol core. Though transformations were not complete, the final oligomer size was in the lower range of polyester diols used for polyurethane manufacturing.
Due to the worldwide shortage of petrochemical based resources, the usage of renewable bio-based raw materials for established and novel products becomes increasingly important.[1] Such bio-based resources are already used for the fabrication of a variety of products, e. g. paper, lubricants, detergents or cosmetics. In the future they are expected to emerge in many more applications in industry and household.[1]
A very promising approach relies on the use of glycolipids as a source of hydroxy-oleic acid.[2] Microbial glycolipids are produced for instance via fermentation from natural resources such as plant oils and sugar.[3] After fermentation complex product mixtures are obtained with the composition depending on the microorganism, substrate and fermentation time.[3] The successful use of microbial glycolipids and hydroxy-oleic acid (HOA) derived therefrom as bio-based intermediates requires reliable analytical methods as well as robust manufacturing processes for the synthesis and cleavage of bio-based molecules. In order to obtain hydroxy-oleic acids as bio-based intermediates, the acidic cleavage of microbial derived sophorolipid was investigated. In addition the implementation of HOA in polyurethane (PU) systems was explored.
The introduction of Feed-in tariffs in the German Renewable Energy Act (EEG) fuelled the growth of anaerobic digestion (AD) industry making Germany the country with highest number of operational AD plants. However, the rapid expansion of AD industry resulted in some unwanted side-effects such as food vs fuel debate, increased prices for electricity and the temporal mismatch between supply and demand of electricity grid. Subsequent amendments in EEG has tried to address some of these issues by reduction in Feed-in tariffs, introduction of a cap on cereal based feedstocks and providing premium for energy production in accordance with market demand. Furthermore, the Feed-in tariffs which were introduced for 20 years are soon going to expire. The changes in legal and political discourse is soon going to introduce some new challanges to the AD industry. This paper has discussed some of these challanges and their potential solutions.
The electricity network is undergoing a change due to reducing costs for renewable energy sources. Subsidy programs for renewable energy sources are changing and the funding available is being reduced. This will have an impact on anaerobic digestion which in some cases may struggle financially. Overfeeding is one of the most common mechanisms of inhibition in the process, and by shifting to intermittent feeding for on-demand production, this change will provide more information about the digestion process and could be used to detect the beginning of inhibition due to overfeeding. This paper discusses the shift towards intermittent production and how this change can be used to monitor the anaerobic digestion process.
Comparative analysis of non-natural acceptor glucosylation with sucrase enzymes of family GH 70
(2019)
Mutan- and alternansucrase were analyzed for their non-natural glucosylation potential with catecholic compounds caffeic acid and nordihydroguaiaretic acid (NDGA) as well as with non-catecolic p-coumaric acid and umbellic acid. Mutansucrase accepted both catecholic substrates and high glucosylation yields of 92 % with caffeic acid and 81 % with NDGA were obtained. The enzyme showed a clear regio-preference for the catechol 4-OH, which corresponds to findings from our previous work with Leuconostoc and Weissella derived glucansucrases. The substrate spectrum of the alternansucrase was broader and all substrates were successfully glucosylated with a preference for the catechols. Interestingly alternansucrase possessed a different regio-specificity. With caffeic acid the 3-O-α-D-glucoside was the major product. A similar substrate spectrum and regioselectivity pattern was observed in previous glucansucrase screenings only with glucansucrase from strain Weissella beninensis DSM 22752. Therefore it may be concluded that the W. beninensis enzyme is an alternansucrase type enzyme as well.
In the degradation of ammonia (NH4+) to gaseous nitrogen (N2), the nitrification is one of the two reaction steps. The nitrification itself is divided in two steps and is performed by two different types of bacteria. Current literature has shown that there are types of bacteria, which have the genetic equipment to perform both steps in one bacteria. Nevertheless, in wastewater and landfill leachate treatment, ammonia-oxidizing organisms (AOO) and nitrite-oxidizing organisms (NOO) occur as a symbiosis. The intermediate of the two consecutive reaction steps (NO2-, nitrite) is toxic. For this reason, both steps are necessary for the two bacterial groups. To determine the ratio of AOO, NOO and heterotrophic bacteria (which use organic compounds as carbon and energy source) the oxygen uptake rate (OUR) with selective inhibition with N-allylthiourea (ATU) and azide is used. In the inflow of a pilot plant in one street a step by step increased amount of a process water out of a fermentation plant was added to the landfill leachate. For comparison, the other street was supplied only with landfill leachate with the same amount of nitrogen. As a result, comparable values for the different bacterial groups and reproducible results were measured and lead to a better understanding of the analysed nitrification sludge. Deeper understanding of the behavior of the different groups will result in a reduce risk of malfunctions and a more stable operation in the wastewater or landfill leachate treatment plant.
The whole site of the waste disposal centre Leppe in Lindlar has been modified by the project :metabolon into an authentic learning site for knowledge transfer. Addressing all age groups, the project offers insights into environmental knowledge and explains contexts of resources and material flows. The site conditions allow practical outlooks on future energy systems. Following the meta theme of “lifetime learning”, pupils and students are addressed by different modules, considering their individual learning levels.
Aerobic microbial cultivations are industrially important group of processes and pose challenges for the reactor design. In particular, estimation of industrial scale conditions is difficult from laboratory and pilot scale data. Due to complex interaction of gas/liquid phase hydrodynamics, mass transfer parameters and microbial metabolism, both improvement of modelling tools and reactor design are desired. We present an approach to estimate growth conditions in industrial scale reactor by combining black-box metabolic models with CFD-model.
The reactor type used here is Outotec OKTOP9000®, which is used in the industrial hydrometallurgical processes at 900 m3 scale. It is adopted to a laboratory setting and compared to stirred tank reactor (STR) in gas dispersion, mass transfer and yeast cultivation experiments. In addition, a kinetic model for the yeast growth is developed based on literature sources and validated by the laboratory scale batch cultivations. This kinetic model is used along with CFD-model that is developed to describe the flow and mass transfer conditions in the industrial scale reactor.
The laboratory scale experiments show the feasibility of OKTOP9000® reactor when compared to STR, particularly with improved gas handling capacity. The modelling approach shows qualitatively similar behavior in the large scale simulations when compared to laboratory scale cultivations.
Before transporting the landfill leachate to municipal wastewater treatment plant it has to be treated in a landfill leachate treatment plant, as it comprises high concentrations of ammonium. The elimination of ammonium load in the leachate is usually done by the combined processes of nitrification and denitrification with a specially adapted biocenosis in the activated sludge (AS). For each of the steps, specialized bacteria such as Nitrosomonas, Nitrobacter and Paracoccus are used to transfer the ammonia to gaseous nitrogen. The aim of this investigation was to find suitable process parameters for a complementary treatment of fermentation water from a biogas plant together with landfill leachate. The processed water of the biogas plant consists of a higher concentration of ammonium and carbon sources or easily degradable volatile fatty acids. It can save the usage of external carbon source (acetic acid) and additionally it could also compensate the missing volumes of leachate in times of low rain and low leachate flows. To maintain the high workload for the existing leachate treatment pilot plant (LTPP), a combined treatment of landfill leachate and process water is also of economic and of ecological interest. The long-term adaption process of the biocenosis needs to be done step-by-step. Innovative process monitoring is needed to prevent biocenosis collapse. In our study, we present our set-up, a closer look at the ongoing experiment and the long-term changes in the biocenosis.
Pseudozyma antarctica Lipase B catalyzed esterification and transesterification in deep eutectic solvents (DES) was investigated in reaction systems with alcohols of different polarity. Coconut oil and crude biodiesel were deacidified successfully with non-immobilized CALBL and final acid values of 1.2 for biodiesel and 0.5 for coconut oil were obtained, while no esterification with ethanol was observed without DES. Water depletion of the lipid phase in the presence of water adsorbing DES causes this difference. Analysis of water contents revealed a 10 fold lower water content of the lipid phase in the presence of a second DES phase than in trials without utilization of DES. In contrast reactions of hydrophilic polyols are suppressed in the presence of DES. While the esterification of fructose and the transesterification with glycerol worked well in the polar solvent 2-methyl-2-butanol, almost no fructose esterification and a decreased transesterification with glycerol were observed in the presence of DES. Analysis of logP values of the substrates explains the substrate dependent differences in reactivity. The polar alcohols are probably bound strongly in the hydrogen-bonding network of the DES phase and are thus not available for lipase catalyzed reactions.
Modern industrial biomass combustion plants are regulated by the power and/or combustion control. In this process, the implemented sensors collect the relevant measured data. The aim is to achieve ideal combustion with optimum efficiency and to minimize gas emissions. For this purpose, a group within the research project Metabolon developed new regulatory procedures in order to record the combustion process of a biomass combustion plant using a webcam. The recordings were evaluated automatically and were used for a better monitoring of the process. In addition, the webcam-based method aims, among other things, to provide private homes with a cost-effective variant as an alternative to industrial system solutions.
In the last few decades raw material molasses, used in large scale fermentations in the production of bioethanol, citric acid, (baker´s) yeast and yeast extracts, has become more and more expensive. That is why agro-industrial wastes have become an interesting alternative. They are being produced in large volumes every day and represent a serious environmental problem considering its high organic content. The present contribution aims to demonstrate how waste products of wine production can be employed as substrate in bioethanol production. Cultivation of yeast and bioethanol production on molasses and grape pomace extract was studied in flasks in laboratory scale. This work should be regarded as an example of integrated sustainability which demonstrates how the waste from one industrial process is used as feedstock for another.
Virtual Reality (VR), Augmented Reality (AR) und Mixed Reality (MR) stoßen als innovative Technologien inzwischen auf breites öffentliches Interesse. Unter dem neuen Oberbegriff Cross Reality (XR) erreichen Anwendungen von VR, AR als auch MR dabei zusehends eine größere Zielgruppe – sowohl im B2B als auch im B2C-Segment. XR-Technologie ist nicht mehr nur Spezialisten vorbehalten, sondern hält Einzug in Industrie, Kreation und Entertainment: mit 360-Grad-Videos und VR-Games, beim Produktdesign, als Hilfe bei Orientierung im Raum, für Trainingssimulationen und virtuelle Konferenzen. Die Struktur und Entwicklung dieser noch jungen, sich dynamisch entwickelnden Branche untersucht diese Studie. Die XR-Branche in NRW besteht aus 134 Akteuren. Die meisten Unternehmen haben Ihren Sitz in Köln und die wichtigsten Zielbranchen sind Medien/Information/Kommunikation und das Verarbeitende Gewerbe. In der Branche herrscht eine positive Stimmung und eine schnelle Internetverbindung sowie die Verfügbarkeit von technischen Mitarbeitern sind die wichtigsten Standortfaktoren.
Die Funktionsfähigkeit der öffentlichen Verwaltung ist auch und gerade bei einem Ausfall oder einer Beeinträchtigung Kritischer Infrastrukturen notwendig für die Aufrechterhaltung der Gesellschaft und des Staates. Ausgehend von dieser These wird zwischen Dezember 2018 und Februar 2019 eine Umfrage in den Landkreisen, Städten und Gemeinden des Regierungsbezirks Stuttgart durchgeführt. In ihr wird der Vorbereitungsgrad der öffentlichen Verwaltung hinsichtlich einer Versorgungsmangellage erfasst. Dabei wird ausschließlich die Versorgung des Personals innerhalb der Verwaltungseinrichtung betrachtet. Es wird untersucht, ob Vorsorgemaßnahmen für die Bereiche Trinkwasser, Nahrungsmittel, beheizte und beleuchte Räumlichkeiten, Sanitäranlagen, Ruhe- und Schlafmöglichkeit sowie Bargeld für die Gehälter der Mitarbeitenden getroffen sind. Als Vorsorgemaßnahmen werden generelle Planungen, Vorräte und Rahmenverträge mit Privatunternehmen betrachtet. Die Antworten werden von den Umfrageteilnehmenden hinsichtlich ihrer zeitlichen Auslegung eingeordnet. Zusätzlich werden die Teilnehmenden zu Planungsgrundlagen, Verbesserungspotenzial und einer Einschätzung der eigenen Vorbereitungen befragt. Diese Bachelorarbeit wertet die Umfrageergebnisse aus. Die Antworten zeigen, dass rund die Hälfte der Befragten eine Notstromversorgung besitzt und rund jede fünfte Einrichtung Planungen für die Trinkwasserversorgung der Mitarbeitenden vorhält. Darüber hinaus sind Vorbereitungen zur Versorgung des Personals nur vereinzelt vorhanden. Spezifische Vorräte für einen Ausfall der Versorgungsleistungen sind nur bei wenigen Befragten in geringem Maße vorhanden. Dennoch zeigt sich durch Alltagsvorhaltungen eine Latenzzeit bis zum Funktionsausfall. Rahmenverträge zur redundanten Sicherstellung der Versorgung sind nur selten abgeschlossen. Die Befragten geben an, dass sie für die Bearbeitung der Thematik Bedarf an weiteren Hilfestellungen haben. Die bekannten Schutzniveaus 72 Stunden (Notstromversorgung) und 14 Tage (Notvorräte der Bevölkerung) sind nicht oder nur sehr bedingt auf den Sektor Staat und Verwaltung zu übertragen. In der Auswertung der Ergebnisse werden drei Möglichkeiten identifiziert, um den Vorbereitungsgrad zu optimieren: Die Erhöhung der Vorhaltungen, das Optimieren der Planungen und das Abschließen von Rahmenverträgen. Darüber hinaus sind langfristig und einrichtungsunabhängig die derzeitigen Zuständigkeiten zu prüfen, einheitliche Schutzniveaus zu etablieren sowie eine gesellschaftliche und politische Kommunikationskultur hinsichtlich der Risiken eines Ausfalls oder einer Beeinträchtigung Kritischer Infrastrukturen aufzubauen.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich im übergeordneten Kontext mit den Bounding Volume Hierarchies zur Veinfachung des Intersection Testings beim Raytracing. Die derzeitige Problematik besteht vor allem in der immer noch zu optimierenden Laufzeit. Dementsprechend wird trotz der bereits bestehenden Beschleunigungsdatenstrukturen wie unter anderem der Bounding Volume Hierarchy versucht, effizientere Strukturen oder Erstellungsprozeduren zu entwickeln. Für die Bounding Volume Hierarchy bedeutet dies, dass vor allem hinsichtlich verschiedener Splitting-Methoden und Möglichkeiten für die Baumoptimierung geforscht wird. Explizit wird daher innerhalb dieser Arbeit untersucht, wie die Bounding Volume Hierarchy durch die Verwendung der Hauptkomponentenanalyse bei der Erstellung optimiert werden kann und wie effizient der daraus resultierende Ansatz gegenüber der klassischen Bounding Volume Hierarchy sowie deren Splitting-Methoden ist. Eine Evaluation anhand 12 verschiedener Szenen zeigte, dass der vorliegende Ansatz unter Verwendung der SAH-Methode wie auch mit der Middle-Methode 17.70% respektive 13.14% geringere Renderlaufzeiten als der distanzbasierte Ansatz aufweist. Des Weiteren konnte mittels der kombinierten Verwendung aus klassischer SAH-Methode und PCA-basierter SAH-Methode eine weitere Verbesserung um 6.65% gegenüber der SAH-Methode der PCA-BVH erreicht werden.
Aufgrund ihrer aktuellen Bedeutung im Zusammenhang des Internet of Things werden in der vorliegenden Arbeit Time Series Databases und Event Stores miteinander vergli-chen. Ziel ist, die Gemeinsamkeiten und Unterschiede der beiden Arten von Datenbank Management Systemen herauszustellen.
Der erste, theoretische Teil des Vergleichs erfolgt anhand der funktionalen Kriterien Speichersystem, Performance und Funktionen sowie der nicht-funktionalen Kriterien Usability und Support. Im zweiten Teil des Vergleichs wird anhand eines konkreten An-wendungsfalls untersucht, ob sich Time Series Databases und Event Stores gleicher-maßen für die Speicherung und in einem zweiten Schritt für die Abfrage von Zeitreihen-daten eignen.
Zumal der theoretische Vergleich Unterschiede zwischen einzelnen Time Series Data-bases und Event Stores in Bezug auf die betrachteten Kriterien erkennen lässt, wird für den praktischen Vergleich unter Berücksichtigung der im konkreten Anwendungsfall gegebenen Anforderungen nur die am besten geeignetste Time Series Database (In-fluxDB) und der am besten geeignetste Event Store (Event Store) ausgewählt. Der prak-tische Vergleich zeigt, dass die Zeitreihendaten im konkreten Anwendungsfall zwar in beiden Arten von Datenbank Management Systemen gespeichert werden können, die Nutzung der auf Zeitreihendaten spezialisierten Time Series Database InfluxDB jedoch offensichtliche Vorteile gegenüber dem Event Store aufweist.
In diesem Jahresbericht dokumentiert die Kölner Forschungsstelle Rückversicherung ihre
wissenschaftlichen Forschungsprojekte, Publikationen, Vorträge und Veranstaltungen in 2017, um dadurch gegenüber den Freunden und Förderern der Forschungsstelle Rechenschaft über die geleistete Forschungsarbeit abzulegen.
The southeast of Córdoba province used to be originally covered by hundreds of wetlands that got heavily modified or drained in the last few decades. Since wetlands provide various important ecosystem services (ESS) for human well-being, their degradation created several problems in La Picasa basin, among which floods are the most obvious one. The wise use of wetlands is increasingly acknowledged to be part of nature-based solution approaches reducing disaster risk. However, in the study area these approaches remain a relatively new concept to decision makers and the lack of knowledge on their effectiveness and implementation process poses a serious barrier to their adoption.
To overcome this obstacle, this dissertation applies an ESS perspective on the current problems of La Picasa basin and sets it in a context of socio-ecological system (SES) theory. A comprehensive analysis of (1) the role wetlands have played in the historic development of the SES, (2) important stakeholder dynamics that create opportunities or restrictions for the conservation of wetlands and (3) possible management approaches to inverse negative ESS trade-offs and feedback loops, was performed.
Results demonstrate that the current problems of floods have both natural and anthropogenic causes. In this regard, wetlands hold a vital role in the complex historic interactions between the social and ecological drivers of changes in the water balance. Although a social network between stakeholders exists, several conflicts prevent a proper functioning of a basin-wide integrated management concept based on wetland restoration. Nature-based solution approaches, putting wetlands in the center of attention of future management strategies, were found to hold a high potential to reduce the risk of floods and, as a side-effect boost biodiversity and habitat quality in the study area.
In the Mesoamerican forest Selva Maya, multiple driving forces create an imbalance in the sensitive human-nature relation and demand for innovative management strategies for its re-establishment. Within the Guatemalan Maya Biosphere Reserve (MBR), core areas are under strict protective legislation and agricultural activity is permitted only within a bordering buffer zone (BZ), which covers great part of the Guatemalan department Petén. Here, the implementation of agroecological practices by multiple stakeholders aims at tackling the principle driving forces of environmental degradation and thus at reducing the pressure on Central America’s largest tropical forest area. Since 2011, the Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) has assisted local stakeholders by carrying out the project “Conservation and sustainable use of the Selva Maya”. This project has offered technical support, cooperated with national institutions, and assisted multiple target groups to nudge agroecological transitions at the household and community level. As the establishment of agroecological systems face main obstacles stemming from the socio-ecological setting of the respective area, the following work presents a context specific analysis for the adaption of established strategies in the MBR BZ. Therefore, it raises the following research questions: What are the current properties of the socio-ecological system that describes the BZ? How has the GIZ’s project nudged and guided agroecological transitions? Which factors have favored or limited the turn to agroecological farming? And finally: Which recommendations derive for the navigation of agroecological transitions? The overall research approach is orientated on the framework of ecosystem stewardship1 and incorporates elements of system theory and resilience science. The framework has been adapted by combining two approaches on different management levels. The social-ecological system approach2 is used to describe the socio-ecological system of the BZ, while the evaluation of the pilot groups‘ AESs follows the Mexican MESMIS3 approach for sustainability assessments. By the integration of both approaches, it is revealed that the socio-economic context impedes or hinders the implementation of agroecological strategies for the majority of farmers. The application of the MESMIS framework has revealed that the installed monitoring mechanism is dysfunctional. Findings further indicate that there is potential for transitions of individual AESs, but they demand investments and support with the current circumstances of reducing farmers’ vulnerability. The rapidly decreasing social and environmental conditions for family farmers in the BZ are most likely not addressed by solutions that the agroecological approach tackles. Recommendations for the immediate improvement of the strategy include adjustments of the project’s proceedings as well as fundamental changes in conservation paradigm and governance to maintain the necessary functionality of the socio-ecological system.
The ‘Energy Crisis’ has become the talk of the town in pretty much every developing and lower developing countries in today’s world. It is characterized by a state where the country’s locally available energy resources are being depleted and it is dependent on imported fuel. The problem is considered as although not parallel, but a descendant of the food crisis in terms of the seriousness of the problems in developing nations essentially in Sub-Saharan Africa (SSA). Ethiopia is one such country which nevertheless going through a rapid scale of development (nearly 11 % annual growth rate as of 2017 according to the World Bank) and also is endowed with an enormous amount of natural resources such as hydro, wind, solar, geothermal energy potential. The Ethiopian power sector is heavily dependent on the country’s hydropower resources. However, it needs to diversify its energy sector and integrate new and other renewable energy sources because, in the longer term, its extreme hydropower dependence may put its power sector vulnerable to natural risks like droughts which are very likely scenarios due to the climate change. Since the lack of access to modern forms of energy services left no choice for the Ethiopians than to continue their traditional biomass use, and it results in unsustainable environmental harm with deforestation, soil erosion, and many others. To address this issue, Ethiopia is taking necessary steps towards climate-friendly industrialization of the economy.
In order to understand this transition, a socio-technical analysis of Ethiopian ambitious transformation from an agrarian society to a climate resilient green society has been presented in this paper. An analytical framework will be formulated as a prerequisite for the study by introducing the theory of Multilevel Perspective (MLP). This theory enables the understanding of three different levels of socio-technical environment namely niches, regime, and landscape in which the respective actors interact with each other to facilitate the process of transition. As a part of laying the groundwork, this thorough analysis constitutes all the country’s energy-related activities and associated energy demands, conversion technologies, current fuel mix, primary energy resources, and energy policies in the Ethiopian energy system. The LEAP analysis results from Mr. Md Alam Mondal and group are summarized to obtain an understanding of the country’s total energy demand scenarios.
Consequently, the actors from each socio-technical level have been identified in the context of Ethiopia and their dynamics of interaction have been explained in order to understand the process of energy system transition of Ethiopia in the direction of diversification of its energy system and hence result in the expansion of new renewable energy sector. Most importantly the assessment suggests that the transition process is majorly driven by top-down forces and intra-level reconfiguration of regime actors. There are no bottom-up forces acting as only a little research and development work takes place in the country to develop new radical changes/technological niches. A developing country like Ethiopia has undoubtedly a bright future ahead with all systems in place and the nature-gifted natural resource potential. The ambitious goals set by the country and the international help from developed allies are definitely working in tandem to ensure their accomplishment. With its guiding vision towards development and the global climate change movement, Ethiopia surely has the potential to lead by example.
La Picasa basin, an interjurisdictional endorreic basin of 5282 km2 located in the “Central Pampa” in Argentina, has suffered repeated flooding caused by an increasing water level of La Picasa lagoon, affecting livelihoods, infrastructure, transportation and agriculture. Although water infrastructure has been built to regulate water excesses, it has not been effective in reducing the flood risk.
To improve the knowledge of the hydrological system, the master’s thesis aimed to develop a water balance model of La Picasa lagoon at a monthly time step between the hydrological years 2007/2008 and 2016/2017. Specifically, the objectives were to identify and quantify the most important components and processes determining its water level, area and volume and to propose hypothetical simulation scenarios based on different pumping operation schemes.
The description of the conceptual model and implementation of a sensitivity analysis allowed to identify the inflow and outflow components of the water balance and quantify their relative contributions, namely precipitation, water discharge from channels, surface runoff from surrounding sub-basins of the lagoon, evaporation and pumping. The performance tests applied to the model during the calibration and validation showed a very good performance. Additionally, two simulation scenarios were proposed, namely potential pumping and adjusted pumping, which reflected different trajectories of the water balance.
The master’s thesis concluded that precipitation and evaporation were the most determinant inflow and outflow components in the water balance of La Picasa lagoon respectively. However, the flooding event in 2016/2017 was caused by a simultaneous reduction of net evaporation and an increase in water discharge, surface runoff and intermittent pumping. The simulation scenarios suggested that an optimal operation of the pumping stations could have been effective to increase the storage capacity of the lagoon. However, during longer humid periods, it might not be enough to outweigh additional inflows.
Die Nutzung von Online-Videos nimmt immer weiter zu und eröffnet neuen Akteuren den Eintritt in diesen, sich entwickelnden Markt. Mediencluster können diesen Trend nutzen, indem sie versuchen, einige dieser neuen Akteure anzuziehen. Gleichwohl ist die Standortentscheidung von Online-Video-Produzenten bisher kaum untersucht. Um mögliche Webvideo-Cluster zu identifizieren, die Struktur der Branche zu untersuchen und Faktoren für die Standortentscheidung aufzudecken, wurden 2.130 Webvideo-Unternehmen, die deutsch- oder englischsprachige Videos auf YouTube, Facebook, Instagram oder Twitch in Deutschland distribuieren, erfasst und befragt. Die meisten Webvideo-Unternehmen haben ihren Sitz in Berlin, Köln, Hamburg oder München. 60 Prozent der Unternehmen agieren als Einzelunternehmer/in (bzw. als Privatperson) und ein Großteil arbeitet kostendeckend bzw. mit einem Gewinnüberschuss. Die räumliche Nähe zur Kreativ- und Medienwirtschaft und die Verfügbarkeit medientechnischer Mitarbeiter am Standort sowie ein urbanes Umfeld und eine gute Infrastruktur sind die wichtigsten Standortfaktoren für die Webvideo-Unternehmen.
Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit war es, Technologietrends von Enterprise-Resource-Planning (ERP) Systemen zu definieren und anhand eines modernen Produktes vorzustellen. Ein ERP-System unterstützt Unternehmen in der Organisation und Durchführung von sämtlichen Geschäftsprozessen. Zur Untersuchung der wünschenswerten Eigenschaften eines ERP-Systems wurden anhand von Literaturarbeit Anforderungen definiert. Dabei wurde deutlich, dass die Verarbeitung von sämtlichen Geschäftsdaten in Echtzeit einen hohen Stellenwert hat. Hierfür bietet das ERP-System S/4HANA mit verschieden Technologien eine Lösung auf dem Datenbanksystem an. So zeigt ein direkter Performancevergleich zwischen den Datenbanksystemen von S/4HANA und einem aktuellen Konkurrenzprodukt, dass das Verarbeiten von großen Datenmengen in kürzester Zeit möglich ist. Diese Arbeit ist an Fachkreise der Wirtschaftsinformatik und Personengruppen mit Interesse an ERP und Datenbanken Systemen gerichtet.
In dieser Arbeit wurde eine Machbarkeitsstudie zur Speicherung von Wasserstoff in Liquid organic hydrogen carriers (LOHCs) anhand eines gewählten Stoffsystems, Dibenzyltoluen, durchgeführt. Die Arbeit umfasst Bilanzierungen und Auslegungen für eine reversible Hydrierung und Dehydrierung in zwei getrennten Anlagen. Eine class 4-Kostenschätzung bildet die Grundlage für eine Wirtschaftlichkeitsberechnung. So konnten die Technologieziele hinsichtlich der Speicherfähigkeiten nicht realisiert werden. Dennoch zeigen die ermittelten Produktionskosten die Wettbewerbsfähigkeit dieses Ansatzes.
Kontakt: Fabian.Piehl@outlook.com
REST became the go to approach when it comes to large scale distributed systems on, or outside the World Wide Web. This paper aims to give a brief overview of what REST is and what its main draws and benefits are. Secondly, I will showcase the implementation of REST using HTTP and why this approach became as popular as it is today. Based on my research I concluded that REST’s advantages in scalability, coupling, performance and its seamless integration with HTTP enabled it to rightfully overtake classic RPC based approaches.
Risk-based authentication (RBA) is an adaptive security measure to strengthen password-based authentication. RBA monitors additional implicit features during password entry such as device or geolocation information, and requests additional authentication factors if a certain risk level is detected. RBA is recommended by the NIST digital identity guidelines, is used by several large online services, and offers protection against security risks such as password database leaks, credential stuffing, insecure passwords and large-scale guessing attacks. Despite its relevance, the procedures used by RBA-instrumented online services are currently not disclosed. Consequently, there is little scientific research about RBA, slowing down progress and deeper understanding, making it harder for end users to understand the security provided by the services they use and trust, and hindering the widespread adoption of RBA.
In this paper, with a series of studies on eight popular online services, we (i) analyze which features and combinations/classifiers are used and are useful in practical instances, (ii) develop a framework and a methodology to measure RBA in the wild, and (iii) survey and discuss the differences in the user interface for RBA. Following this, our work provides a first deeper understanding of practical RBA deployments and helps fostering further research in this direction.
Zivile unbemannte Luftfahrtsysteme in der Akutphase internationaler humanitärer Hilfseinsätze
(2019)
Diese Arbeit konstruiert Einsatzbereiche ziviler unbemannter Luftfahrtsysteme in humanitären Hilfseinsätzen unmittelbar nach einer Katastrophe. Die Auswertung der Schnittmenge der technischen Fähigkeitsanalyse mit der – unter Verwendung von Experteninterviews durchgeführten – operativen Bedarfsanalyse des humanitären Sektors stellt die Basis für die Konstruktion der neun Anwendungsbereiche dar. Abschließend werden diese vor einem technischen, rechtlichen sowie ethischen Hintergrund diskutiert und bewertet.
Thematisiert werden Graphendatenbanken und die Umsetzung eines bestimmten Typen davon. Für die Umsetzung wird eine Rationale Datenbank genommen und diese in eine Graphdatenbank überführt. Es wird auf die Unterschiedlichen Typen von Graphdatenbanken eingegangen, deren Verwendungszweck und wie diese Typen Unterschieden werden. Die Umsetzung erfolgt mit Neo4j auf dessen Funktionen und Sprache ich eingehen werde. Danach wird auf die Modellierungsart der Graphdatenbank eingegangen und wie diese realisiert wurde.
Die 11. Jahrestagung des Förderkreises Rückversicherung zum Thema Rückversicherung fand am 13. Juli 2018 in Niederkassel bei Köln statt. Etwa 85 eingeladene Repräsentanten aus dem Förderkreis unterstützenden (Rück-)Versicherungsunternehmen und Gäste nahmen daran teil.
Im Rahmen der Jahrestagung wurde zum vierten Mal der Researchers‘ Corner durchgeführt, in dessen Verlauf acht der in der Kölner Forschungsstelle Rückversicherung beschäftigten Wissenschaftlichen Mitarbeiter einen Vortrag zu dem jeweilig individuell bearbeiteten Forschungsprojekt hielten. Des Weiteren wurden von Prof. Materne Interviews mit den Herren Dr. Falk Niehörster (Climate Risk Innovations) und Dr. Magnus Kobel (YAS.life) geführt. Dr. Niehörster berichtete über seine Forschungen und Beratungstätigkeit hinsichtlich der maritimen Klimaveränderung und Dr. Kobel über das Geschäftsmodell seines InsurTecs YAS.life und seine allgemeinen Erfahrungen bei Gründung und Entwicklungen von Start-ups.
In drei Sessions – mit je 2-3 jeweils drei parallel laufenden Vorträgen mit Poster – wurden die wichtigsten Ergebnisse der wissenschaftlichen Untersuchungen der Kölner Forschungsstelle Rückversicherung präsentiert und diskutiert. Die Heterogenität in den vorgetragenen Themen der wissenschaftlichen Mitarbeiter spiegelt die Verzahnung der Forschungstheorie mit der Praxistätigkeit wider.
Das Suchen ist eine der, wenn nicht die am häufigsten durchgeführte Tätigkeit im Internet. Täglich werden Suchmaschinen mit Problemen aus aller Welt und aller Domänen befragt, in der Hoffnung, dass das Internet eine Lösung bereitstellt. Neben dem Web der Dokumente, welches überwiegend die großen Suchmaschinenhersteller wie Google und Microsoft durchsuchen, existiert auch das weniger bekannte Web der Daten. In diesem Teil des Internets werden Daten, keine Dokumente, in einem festen Format kodiert.
Dadurch soll die Möglichkeit geschaffen werden, dass nicht nur Menschen, sondern auch Maschinen, diese Daten verarbeiten können. Die Daten enthalten untereinander Verlinkungen, weswegen man auch von Linked Data spricht. Mit der vom W3C standardisierten Abfragesprache SPARQL ist es möglich, diese Daten nach selbst definierten Kriterien abzufragen.
Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer SPARQL Abfrage zur Ermittlung von Sehenswürdigkeiten in Köln. Anhand dieses Anwendungsbeispiels soll beschrieben werden, inwieweit Linked Data in der Lage ist, mit Problemen und Fragestellungen des Alltags umzugehen. Es wird sich zeigen, dass es grundsätzlich möglich ist, derartige Anwendungsszenarien mit Linked Data zu lösen. Ein umfassendes Suchergebnis, welches beispielsweise Reiseführer geben, konnte jedoch nicht erzielt werden. Grund dafür sind hauptsächlich, wie in dieser Arbeit dargelegt wird, inkonsistente Daten. Um diese Beobachtung aufstellen zu können, wurden präzisere Suchkriterien für Sehenswürdigkeiten spezifiziert.Weitere Auffälligkeiten, die während der Entwicklung bemerkt wurden, wurden entsprechend dokumentiert.
This project is focused on the generation of hardware independent code for PLCs and the comparison for energy consumption patterns of hydraulic and electric drive unit. This works is dedicated to MLC (mould level control) in a continuous casting machine, which is used to cast steel slabs continuously. The code generation is done with the help of the PLC coder which is present in the software Simulink. The programming is done entirely in MATLAB. The application of the generated code is tested on the Siemens S7-1500 PLC. For executing the code and the development of the HMI (human machine
interface) Siemens software TIA Portal V15 has been used. Moreover, for further analysis of signals and testing the code, a PDA or process data acquisition system, IBA system is used. For energy analysis also the IBA system is used.
Worldwide there is a big need for affordable livingspace. Globalization leads to a connection of development and ideas in the field of building. Open Source communities could improve and accelerate this development. The potential of theses communities lies in the connection of different diciplines. Especially for building projects with a small budget and a willingness to participate in the work process open source do-it-yourself constructions are a great opportunity to help cover the need of affordable work and living space. Renewable materials such as wood offer great potential here. New, standardised technologies make a decentralised production possible.
This paper summarizes the findings on marketing automation and suitable tools, especially for companies in the Start-Up and early development phases.
It is based on Nadine Männel's bachelor thesis, which was supervised by Prof. Dr. Monika Engelen from October to December 2018. In addition to researching the basic theory of Start-Ups and Marketing Automation, 12 tools were analysed for their usability in Start-Ups.
The core content of this paper is both to create an understanding of marketing automa-tion and to derive concrete recommendations for applicable tools for marketing automation.
Die TH Köln hat sich in ihrer Transferstrategie 2025 zur Förderung von Existenzgründungen und Entrepreneurship Education positioniert. Für diese Positionierung ist es bedeutsam, den Status Quo der derzeitigen Start-up-Kultur an der TH Köln zu ermitteln. Die vorliegende Studie geht insbesondere den folgenden Fragen nach: Wie viele Studierende sind bereits selbstständig? Wie viele haben Interesse an dem Thema Existenzgründung? Welche Angebote, die die TH Köln bereits zur Verfügung stellt, sind bekannt und welche zusätzlichen Angebote werden gewünscht? Fühlen sich die Studierenden ausreichend informiert und welche Anregungen haben sie zur Etablierung und Förderung der Start-up-Kultur an der TH Köln?
Entrepreneurship im Kontext der Hochschulausbildung gewinnt immer mehr an Bedeutung und muss nachdrücklich im Hochschulalltag adressiert werden, um eine zukunftsfähige, unternehmerische Hochschule Gestalt annehmen zu lassen. Die Einbindung aller Stakeholder in einen Prozess der Bildung von gemeinsamen, transparenten Netzwerken, Fokussierung von Interdisziplinarität und Vermittlung von unternehmerischer Handlungskompetenz sind Eckpfeiler, um die Vision einer unternehmerisch denkenden und handelnden Hochschule Wirklichkeit werden zu lassen. Aufbauend auf der empirischen Erhebung zu Entrepreneurship & Start-up-Kultur an der TH Köln, erfolgte im Wintersemester 2017/18 eine weiterführende Erhebung hinsichtlich der bereits selbstständig tätigen Studierenden der TH Köln. Ziel der Umfrage ist die Untersuchung der Gründungsarten der Studierenden sowie die Erhebung von Informationen zu Finanzierungsarten, Hürden, Gründungsklima und gezielte Unterstützungsmöglichkeiten durch die TH Köln, um die Start-up-Kultur an der TH Köln weiter zu stärken.
Die Blockchain ist nicht nur im Bereich der Finanzwelt angekommen, auch andere Branchen versuchen sich an ihrer Anwendung. In diesem Artikel werden Konzepte und Modelle von Blockchain-Anwendungen außerhalb des Finanzbereichs vorgestellt, indem die zugehörigen Veröffentlichungen referiert und diskutiert werden. Die Anwendungsbereiche variieren aktuell über den Schutz persönlicher Daten bis zur Sicherung und Überwachung von Nahrungsmittelproduktionsketten.
Die Analyse von Log-Dateien als Spezialfall des Text Mining dient in der Regel dazu Laufzeitfehler oder Angriffe auf ein Systems nachzuvollziehen. Gegen erkannte Fehlerzustände können Maßnahmen ergriffen werden, um diese zu vermeiden. Muster in semi-strukturierten Log-Dateien aus dynamischen Umgebungen zu erkennen ist komplex und erfordert einen mehrstufigen Prozess. Zur Analyse werden die Log-Dateien in einen strukturierten Event-Log (event log) überführt. Diese Arbeit bietet dem Anwender ein Werkzeug, um häufige (frequent) oder seltene (rare) Ereignisse (events), sowie temporale Muster (temporal patterns) in den Daten zu erkennen. Dazu werden verschiedene Techniken des Data-Minig miteinander verbunden. Zentrales Element ist dieser Arbeit das Clustering. Es wird untersucht, ob durch Neuronale Netze mittels unüberwachtem Lernen (Autoencoder) geeignete Repräsentationen (embeddings) von Ereignissen erstellt werden können, um syntaktisch und semantisch ähnliche Instanzen zusammenzufassen. Dies dient zur Klassifikation von Ereignissen, Erkennung von Ausreißern (outlier detection), sowie zur Inferenz einer nachvollziehbaren visuellen Repräsentation (Regular Expressions; Pattern Expressions). Um verborgene Muster in den Daten zu finden werden diese mittels sequenzieller Mustererkennung (Sequential Pattern Mining) und dem auffinden von Episoden (Episode Mining) in einem zweiten Analyseschritt untersucht. Durch das Pattern Mining können alle enthaltenen Muster im einem Event-Log gefunden werden. Der enorme Suchraum erfordert effiziente Algorithmen, um in angemessener Zeit Ergebnisse zu erzielen. Das Clustering dient daher ebenfalls zur Reduktion (pruning) des Suchraums für das Pattern Mining. Um die Menge der Ergebnisse einzuschränken werden verschiedene Strategien auf ihre praktische Tauglichkeit hin untersucht, um neue Erkenntnisse zu erlangen. Zum einen die Mustererkennung mittels verschiedener Kriterien (Constrained Pattern Mining) und zum anderen durch die Nützlichkeit (High Utility Pattern Mining) von Mustern. Interessante temporale Muster können auf anderen Log-Dateien angewendet werden, um diese auf das Vorkommen dieser Muster zu untersuchen.
Die vorliegende Bachelorarbeit erforscht, inwiefern sich eine Analyse des Projektes BibChatDe, eines bibliothekarischen Twitterchats, und der im Zuge dessen diskutierten Themen als Grundlage für die Konzeption bibliothekarischer Weiterbildung eignet. Nach einer Beschreibung der Funktionen von Twitter und der Eigenschaften von Twitterchats wird durch eine Analyse der Beteiligung festgestellt, dass das Projekt BibChatDe nach einem Jahr Laufzeit als Erfolg gewertet werden kann. Hinsichtlich der Nachhaltigkeit besteht Optimierungspotenzial, daher werden Handlungsoptionen zur Verbesserung der Nachhaltigkeit aufgezeigt. Nach Erläuterung der Anforderungen an Weiterbildungsinhalte und - formate werden die diskutierten Themen des BibChatDe anhand eines Kategorienschemas analysiert. Das Ergebnis zeigt, dass eine Themenanalyse nur bedingt Anhaltspunkte für die Konzeption bibliothekarischer Weiterbildung liefert. Auf Grundlage der Themenanalyse zusammen mit den Anforderungen an Weiterbildungsinhalte und -formate werden Konzepte für ein digitales Fortbildungsangebot auf Twitter und eine Präsenzveranstaltung erarbeitet.
Statistische Analyse ausgewählter sozioökonomischer Daten in Bezug auf Krankenhausaufenthalte
(2018)
In der vorliegenden Arbeit werden Zusammenhänge zwischen bestimmten sozioökonomischen Merkmalen und Krankenhausaufenthalten behandelt. Hierzu wird zunächst anhand von Sekundärliteratur gezeigt, welche gesundheitsbeinflussenden Faktoren in Deutschland relevant sind und was häufige Ursachen für Krankheiten bzw. Krankenhausaufenthalte sind. Im Zuge dessen wird außerdem kurz auf die Tarifmerkmale der privaten Krankenversicherung sowie auf deren Einfluss auf die Prämienkalkulation eingegangen.
Daraufhin werden Daten des Sozio-oekonomischen Panels (SOEP) des Deutschen Instituts für Wirtschaftsforschung untersucht. Dabei werden einerseits einzelne Merkmale und deren Entwicklung im Laufe der Jahre sowie die Verteilung ausgewählter Merkmale auf bestimmte Personengruppen beobachtet. Andererseits werden auch Korrelationen zwischen bestimmten Merkmalen und Hospitalisierungswahrscheinlichkeiten untersucht.
Den Schwerpunkt dieser Arbeit stellen zwei Klassifikationsmethoden, die lineare und die logitische Regressionsanalyse, dar. Zu diesen werden mathematische Grundlagen dargelegt, um sie daraufhin mithilfe des Programms R auf zuvor selektierte Datensätze anzuwenden. Dadurch werden jeweils Hospitalisierungswahrscheinlichkeiten ermittelt. Abschließend wird ein Bezug zur Versicherungswirtschaft hergestellt und unter anderem untersucht, ob solch eine statistische Analyse für einen Versicherer infrage kommt und welche Herausforderungen und Chancen dies mit sich bringt.
Policy measures are essential tools for the transition from fossil fuels to renewable energy sources in the electricity generation. Feed-in tariffs (FITs) are the most used policy for support of renewable technologies globally. Nevertheless, Ecuador phased-out FITs in 2016 and adopted auctions in 2015. Ecuador’s implementation of auctions reflects an approach with little relation to practices in other countries and without a technology-specific design. On the other hand, Germany demonstrates a long trajectory in policy-making with vast experience in FITs. Moreover, in 2017 Germany adopted auctions as the official policy to support renewable projects with a scope larger than 750 kW. However, FITs are still in use and complement auctions.
This thesis analyses and compares the country-specific contexts where these policies are implemented through the lens of a multi-level perspective framework. As a result, the most important success factors in Germany have been identified: long-term planning, institutional continuity, legislative stability and principally an actively participating society, which is environmentally aware. Obstacles for the transition in Ecuador are institutional discontinuity, legislative inconsistency, the lack of long-term planning and absence of society as actors of the transition. Due to Germany’s pioneering role plus the successful growth of renewable sources during the last twenty years, their policy implementations appear desirable to adopt in other contexts. Therefore, a prospective transferability of the auction policy from Germany to Ecuador is additionally analyzed.
Observational studies and clinical trials have become increasingly important over recent years and play an essential role in advancing medical knowledge. In today’s world of clinical research, it is not possible to imagine trials without the founda-tion of a well-established it-infrastructure. Electronic capture and usage of data is pervasive.
In practice, medical progress requires the ability to integrate data from different systems. An essential factor in enabling different actors, such as institutions and hospitals, to have their systems exchange structured data and make use of the information is the interoperability of the data and systems.
FHIR (Fast Healthcare Interoperable Resources) is a free and easily customizable HL7 platform standard, based on 30 years of experience of HL7. It is focused on providing health-related information and defines a set of capabilities used in the health care process.
This thesis will provide a conceptual approach for working with FHIR, as well as concrete approaches for working with FHIR profiles and for customizing the standard for particular use cases. It will be carried out in cooperation with the Medical Systems R&D, which is a service provider within the University Hospital of Cologne.
The guiding request approach will focus on the evaluation of requirements for clini-cal trials and how clinical research protocols can be represented in an interoperable and machine-parsable format using FHIR.
Illegal Gold mining and water quality. A case study of River Offin in the Central Region of Ghana
(2018)
Ghana as a country in the west of Africa is naturally endowed with many rich natural resources some of which includes; Gold, diamond, bauxite, manganese, cocoa, etc. Currently, it’s the second leading producer of gold production in Africa after South Africa. Gold production has produced a lot of benefits to the nation but at the same time contributed to many negativities ranging from pollution (water and air), land degradation, ethnic conflicts and deforestation. Industrial gold mining itself was never a big issue that caused any panic in the country till illegal gold miners “Galamseyers” also commenced operating. The sole objectives of this research were to determine the level of some specific heavy metal (Mercury, Lead, Arsenic and Zinc) concentrations within the Offin River in Dunkwa-on-Offin, Buabenso, Ayanfuri and Nkotumso. Results after the research revealed that, Ayanfuri recorded the highest level of concentrations. Nkotumso followed in that order before Buabenso with Dunkwa-on-Offin recording the least concentrations. It also became clear later that, even though the degree of intensiveness of the illegal mining “Galamsey” operations could have been a main factor for the increased concentrations, another finding was that, towns or communities that recorded higher concentrations throughout the study also showed to be towns that made use of inorganic fertilizers on its farms. The Minerals and mining Act 2006 of Ghana was then analyzed and conclusion was that, though the country has very strong policies regarding illegal mining termed “Galamsey”, there seemed to be institutional loop holes that have not been strong enough to combat illegal mining in the country. In recommending policy directives to improve the river quality, six (6) institutions including the Ministry of Lands and Natural Resources, Ministry of Environment, Science and Technology(MEST), Minerals Commission of Ghana, Environmental Protection Agency, Forestry Commission and the water Resources Commission were identified with detailed recommended roles clearly spelt out for each institution.
Objectives FHIR (Fast Healthcare Interoperability Resources) is an emerging Stan¬dard for improving interoperability in the domain of health care. Besides offering features for achieving syntactical, semantical and organizational interoperability, it also specifies a RESTful API for searching purposes. The main objective of the following thesis revolves around investigating open challenges and limitations of the so-called FHIR Search Framework.
Methods A variety of operations for searching in FHIR resources, including all search interactions, definitions of search parameters, search parameter types and advanced search concepts are described. Over the course of the thesis, a quality model based on ISO 25010 is established. It serves as the foundation for determining if the FHIR Search Framework is well-suited to cover the Information needs of its users. An analysis of completeness involving the measures defined in the quality model forms the main contribution. The primary discussion of the research questions is concluded by proposing a graph model for determining reachability between FHIR resources, essentially mirroring the chaining and reverse chaining functionality. Using well-known classes for expressiveness in graphs, the thesis assess to which degree a graph search can be formulated with the currently defined capabilities.
Results From a functional perspective the FHIR Search Framework can be considered well-suited. Practical limitations should be minimal, grounded on the fact that extensive coverage of the lowest expressiveness classes, RPQs and 2RPQs, can be achieved. Severe gaps where identified only in the support of C(2)RPQs and Data Path Queries. Additionally, ideas for improving non-functional aspects are introduced to support developers in learning the Standard and testing their implementations.
Conclusion The evaluation of the FHIR Search Framework showed promising re¬sults in terms of functional completeness. Yet, the Standard is still evolving, and certain parts of the Search API are neither well-known nor implemented widely. A discussion is to be held if the specification should cover more sophisticated aspects that result from the gaps which were identified.
Die Arbeit widmet sich einem Thema, das zwar nicht ganz neu ist, bisher aber wenig bedeutsam war und durch das Inkrafttreten der DS-GVO nunmehr auf eine in vielen relevanten Bereichen völlig neue rechtliche Grundlage gestellt und hinsichtlich der spezifischen Fragestellung völlig unbearbeitet ist. Die Arbeit gliedert sich in zwei Hauptteile. Im ersten Teil werden die rechtlichen Grundlagen dargestellt und damit die Relevanz des Themas für das Prüfungsverfahren aufgezeigt. Der zweite Teil widmet sich der Anwendung des neuen Datenschutzrechts auf das Prüfungsverfahren und entwickelt dabei konkrete Handlungsempfehlungen, nach denen Prüfungsämter und sonstige mit Prüfungen befasste Einrichtungen die Anforderungen der DS-GVO erfüllen können.
Krankenhäuser stellen eine wichtige Kritische Infrastruktur im Bereich des Gesundheitssektors dar, deren Funktionsfähigkeit bei allen Gefahrenlagen erhalten bleiben muss. Durch Interdependenzen mit anderen Kritischen Infrastrukturen, wie der Trinkwasserversorgung, kann ein Ausfall einer der Infrastrukturen zu einer Beeinträchtigung der jeweils anderen führen. Trinkwasser ist für den Menschen lebensnotwendig und muss daher überall in ausreichender Quantität und Qualität bereitgestellt werden (öffentlichen Daseinsvorsorge). Die Trinkwasserversorgung stellt eines der kritischsten Infrastrukturelemente in Krankenhäusern dar, deren Ausfall zu einer Gefährdung der quantitativen und qualitativen Gesundheitsversorgung führt. Die Vergangenheit hat gezeigt, dass Trinkwasserausfälle in Krankenhäusern keine Seltenheit darstellen und zu weitreichenden Beeinträchtigungen führen. Bei Großstörungen bzw. Großschadenslagen oder Katastrophenfällen, ist daher die kommunale Gefahrenabwehr/ der Katastrophenschutz in der Pflicht, zusammen mit anderen Akteuren Krisenmanagement- bzw. Maßnahmenplanungen zu erarbeiten. Dennoch existieren zurzeit fast keine adäquaten Krisenmanagementplanungen für die Herstellung einer Ersatztrinkwasserversorgung für Krankenhäuser. Dies gilt sowohl für die Krankenhäuser im Rahmen der Krankenhausalarm- und Einsatzplanung, als auch die kommunale Gefahrenabwehr bzw. den Katastrophenschutz und Wasserversorgungsunternehmen (WVU).
In dieser Master-Thesis, die im Sommersemester 2018 an der TH Köln erarbeitet wurde, sollte durch eine umfassende Risikoanalyse, unter Zuhilfenahme von Experteninterviews und Dokumentenanalysen das Risiko und die Folgen eines vollständigen Trinkwasserausfalles in einem Krankenhaus dargestellt und der aktuelle Stand der geplanten Bewältigungs- bzw. Krisenmanagementplanungen von Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS), dem örtlichen WVU und des Krankenhauses für eine solche Schadenslage erhoben werden. Wurden die geplante Krisenmanagementplanungen als unzureichend oder nicht existent identifiziert, so sollten, wenn möglich, Vorschläge für neue Krisenmanagementkonzepte und Kapitel für den Krankenhauseinsatzplan erstellt werden, wofür ungenutzte Ressourcen für die Etablierung einer Ersatztrinkwasserversorgung ermittelt wurden. Die Analyse erfolgte durch eine Einzelfalluntersuchung anhand des Hauptgebäudes des Krankenhauses Merheim in Köln mit dem Szenario einer lokalen Lage, die nicht durch Kontamination des Wassers induziert ist und deren genaue Ursache nicht betrachtet wird. Um mögliche zukünftige Maßnahmen erarbeiten zu können, musste im Rahmen der Analyse der minimale Trinkwasserbedarf des Untersuchungsgebietes bzw. der einzelnen Funktionsbereiche erhoben und Kriterien für die Geeignetheit von Maßnahmen zur Ersatztrinkwasserversorgung erarbeitet werden. Diese Kriterien sind: Vorlaufzeit, Einhaltung der Trinkwasserverordnung, Versorgungskapazität und Verfügbarkeit von Versorgungsquellen. Für die Berechnung der Kritikalität wurde eine eigene Berechnungsmethode erarbeitet, die im Rahmen der Schutzzieldefinition eine Kritikalitätsanalyse ermöglicht, welche die Bedeutung des Gesamtobjektes und der einzelnen Prozessbausteine einbezieht. Das hier hergeleitete Schutzziel lautet: Verhinderung von Todesfällen bei Patienten durch die angenommene Gefahr und durch das ausfallbedingte Unterlassen von Behandlungsmaßahmen, die nicht anderweitig, durch z.B. Abmeldung von der örtlichen Notfallversorgung oder einer Evakuierung und Verlegung der Patienten, kompensierbar sind.
Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit ist zusammengefasst die Identifikation der geplanten Maßnahmen zu Ersatztrinkwasserversorgung des Krankenhauses Merheim bzw. ggf. nicht vorhandenen Maßnahmen und somit die Feststellung, ob die Problematik des angenommenen Szenarios von allen Akteuren ausreichend betrachtet wird. Es soll das Bewusstsein für die Notwendigkeit und die Verantwortlichkeiten bzw. Zuständigkeiten von Krisenmanagementplanungen inkl. der Schnittstellenproblematik erhöht werden. Auf Grundlage dieser Arbeit können die Feuerwehr, Hilfsorganisationen, das Technisches Hilfswerk, der Wasserversorger und das Krankenhaus zukünftige Planungen begründen und die Ergebnisse für die Planung einer Ersatztrinkwasserversorgung für das Krankenhaus Merheim nutzen. Das Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe, das diese Arbeit ebenfalls betreut hat, möchte diese Arbeit zudem dafür verwenden, weiterführende Konzepte und Leitfäden zu entwickeln.
Hinsichtlich der Erfüllung des Schutzzieles wurde das Krankenhaus Merheim an sich und als Prozessbausteine insbesondere die Intensivstationen als sehr verwundbar identifiziert, was im Rahmen der Analyse zu einem sehr hohen Gesamtrisiko führte. Weitere Prozessbausteine mit sehr hohen Risikowerten sind die Reinstwasseraufbereitungsanlage, die Zentralwäscherei, das Zentrallabor, die Zentralsterilisation und die Anästhesiologie. Durch die sehr hohen Risikowerte und den maximalen Trinkwasserbedarf des Krankenhauses von 150m³/h (eine Ermittlung des minimalen Bedarfes war nicht möglich) lässt sich ein hoher Handlungsbedarf für Krisenmanagementplanungen für den Fall eines Trinkwasserausfalles in dem Krankenhaus ableiten. Die Analyse der Krisenmanagementplanungen hat ergeben, dass keine Maßnahmen zur Krisenbewältigung eines Trinkwasserausfalles im Krankenhaus Merheim existieren. Dies betrifft alle einbezogenen Akteure. Auch eine Einspeisestelle für eine Ersatztrinkwasserversorgung und andere Redundanzsysteme sind im Krankenhaus Merheim nicht vorhanden. Die redundante Ausgestaltung der Trinkwassereinspeisung aus dem öffentlichen Netz in das Privatnetz des Krankenhauses ist dabei nur bei einem Versorgungsausfall auf Seiten des öffentlichen Trinkwassernetzes wirkungsvoll. Eine Ersatztrinkwasserversorgung wäre mit den in der Stadt Köln vorhandenen Ressourcen ausreichend gestaltbar. Verfügbare und geeignete Kapazitäten sind bei der Feuerwehr Köln, privaten Firmen mit Tanklastzügen, der Bundespolizei und Hilfsorganisationen identifiziert worden. Bei den durchgeführten Interviews wurde von fast allen Akteuren eine hohe Relevanz des Themas und der hohe Bedarf an Planungen bestätigt. Jedoch ist durch die bestehende Mangelplanung und der Vernachlässigung von Übungen zur Not- und Ersatztrinkwasserversorgung (z.B. Inbetriebnahme Trinkwassernotbrunnen) davon auszugehen, dass bisher ein mangelndes Problembewusstsein und Unstimmigkeiten bezüglich der Zuständigkeiten bei den verantwortlichen Stellen vorlag. Die Kommune (bzw. hier die Stadt Köln) sollte daher alle Beteiligten zusammenbringen, über die Verantwortlichkeiten bzw. Zuständigkeiten aufklären und einen kooperativen Planungsprozess initiieren. Eine eigene Planung, im Rahmen dieser Arbeit, in Form eines Kapitels für den Krankenhauseinsatzplan und Krisenmanagementplänen für die Gefahrenabwehr bzw. den Wasserversorger konnte durch das Fehlen einer Trinkwassereinspeisestelle in das Krankenhaus nicht erstellt werden. Jedoch war es möglich ein kurzes Kapitel für den Krankenhauseinsatzplan zu erstellen, das auf die weitreichenden Folgen eines Trinkwasserausfalles aufmerksam macht und Anweisungen zum schnelleren Übergang zu einer Evakuierung/Räumung liefert. Durch das so erreichte schnellere Handeln, könnten zumindest viele weitere Folgeschäden bei den Patienten verhindert werden. Überlegungen dahingehend, ob eher präventive oder zur Selbsthilfe befähigende Maßnahmen statt Bewältigungsplanungen in Betracht gezogen werden sollten, sind durchzuführen.
Im Rahmen dieser Bachelorarbeit an der Technischen Hochschule Köln, deren Bearbeitungszeit vom 20.1.2017 bis 24.3.2017 ist, wird durch ein technisches Experiment geprüft, ob diverse Technologien zur 3D-Erfassung und Rekonstruktion geeignet sind Gebäudeinnenräume so zu erkunden, dass die Gefahrenabwehr dadurch einen höheren Nutzen hat, als es bei einer persönlichen oder autonomen Videoerkundung der Fall ist. Dies soll vor allem dann helfen, wenn Gebäude nicht mehr betreten werden sollten, wie es beispielsweise der Fall ist, wenn das Gebäude durch Erdbebenschäden einsturzgefährdet oder mit Gasen kontaminiert ist. 3D-Modelle einer Umgebung haben u.a. den Vorteil, dass problemlos neue Blickwinkel eingenommen, Maße ermittelt und Planungen für Rettungseinsätze oder Evakuierungen effizienter durchgeführt werden können, ohne Bildmaterial aufwendig zu sichten. Zudem können die Ergebnisse für spätere Evaluationen und Trainings genutzt werden. Um diese Geeignetheit festzustellen werden Beurteilungskriterien erarbeitet, die ein potentielles System erfüllen muss. Diese Kriterien sind: Günstig in der Beschaffung, Zeit bis zu einer 3D-Darstellung, leichte Bedienbarkeit, Qualität bzw. Informationsgewinnung aus der Darstellung (Erkennung von Zugängen und Personen), Lieferung von Zusatzinformationen (beispielsweise Maßangaben) und ob das System Online oder Offline funktionsfähig ist. Um diese Kriterien beurteilen zu können, werden Systeme der drei Haupttechnologien in der 3D-Erfassung (Laserscanner GeoSLAM ZEB-REVO, RGB-D-Kamera Microsoft Kinect und FARO Freestyle3D, Fotogrammetrie mit der Software Agisoft PhotoScan) in einem Versuch überprüft. Dabei wird das Labor für Großschadensereignisse der Technischen Hochschule Köln, der angrenzende Flur und das angrenzende Treppenhaus gescannt bzw. erfasst und rekonstruiert, wobei die nötigen Daten ermittelt werden. Dabei stellt sich heraus, dass der FARO Freestyle3D mit seiner RGB-D-Technologie und der Software FARO Scene als einziges System alle Kriterien erfüllt und somit für den Zweck der Erkundung in diesem Kontext geeignet ist. Der Microsoft Kinect Sensor mit der Software FARO Scene hat, durch Fehler in der Rekonstruktion, Schwächen in der Darstellungsqualität. Dies gilt auch für die Kombination aus GeoS-LAM ZEB-REVO/CloudCompare, da hiermit kein Farbscan erstellt werden kann und somit eine Erkennung von Objekten (z.B. geschlossene Türen) erschwert wird. Die Fotogrammetrie dauert mit einer Berechnungsdauer von ca. 38 Stunden zu lange, um in Notfallsituationen einen Nutzen zu bieten und liefert außerdem falsche Maßangaben.
Nicht näher betrachtet wird in dieser Arbeit die (autonome) Erkundung durch Roboter oder Drohnen, die die Geräte transportieren können, Strom- und Datenübertragungsproblematiken, andere ergänzende Sensortechniken und die Erkundung in dunkler Umgebung.
Blogging has established itself as an important and influential part of the
modern online media. At the dawn of the blogosphere people were publishing
their diaries and life journals. Nowadays, some bloggers operate blogs that are
hardly any different from online newspapers and magazines. On the one hand
professional blogging is broadly accepted in the society, but on the other hand
it is poorly understood. The purpose of this explorative study is to broaden
the understanding of blogging as a professional activity. In particular, this
study explores the aspects of professional blogging and the interplay between
credibility, authenticity and monetisation in blogs.
To understand blogging as a professional activity an extensive literature
research is conducted. First, main concepts of blogging as a social activity
are discussed. Then, the changes that come together with the transformation
of a social activity into a professional activity of blogging are discussed. To
look at the activity of blogging from an unusual perspective, a comprehensive
qualitative survey is conducted with blog readers. The survey examines
not only readers’ perception of blogging as a professional activity, but also
motivations for reading blogs and attitude to monetising practices and labelling
of monetised content in blogs. Information received from the survey is used to
draw some conclusions about the state of the art of blogging as a professional
activity, and challenges and opportunities blogging industry faces nowadays.
The objective of this study was to evaluate at the local level in two municipalities of the Northwest Region of Rio de Janeiro State, the perception of smallholder farmers to climate change. Also, part of the study was to identify their measures to adapt, that include the preservation and mitigation of impacts on the regulating and provisioning soil ecosystem services, and their coping capacities to extended drought periods.