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Fliegendes Lokalisierungssystem für die Rettung
und Bergung von Verschütteten
Sebastian Schmitz
Prof. Dr.-Ing. Ompe Aimé Mudimu
Technische Hochschule KölnInstitut für Rettungsingenieurwesen und Gefahrenabwehr
14. Europäischer Katastrophenschutzkongress - Berlin - 27. Juni 2018
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Fliegendes Lokalisierungssystem für die Rettung und Bergung von Verschütteten
Sebastian Schmitz, TH Köln
14. Europäischer Katastrophenschutzkongress - Berlin - 27. Juni 2018
2Überblick
Projektziel
Optimierung der Suche nach Verschütteten und Reduzierung der Gefährdung der Einsatzkräfte
durch den Einsatz eines teilautonomen unmanned aerial vehicle (UAV) mit integriertem Bioradar
BMBF-Förderung
Programm: Forschung für die Zivile Sicherheit 2012 – 2017
Themenfeld: Zivile Sicherheit – Innovative Rettungs- und Sicherheits-
systeme
Projektlaufzeit: Oktober 2016 – Oktober 2019
Gesamtzuwendung: 1,9 Mio. EUR
Leitung Verbundprojekt: Prof. Dr.-Ing. Leonhard Reindl (Universität Freiburg)
Leitung Teilprojekt TH Köln: Prof. Dr.-Ing. Ompe Aimé Mudimu
Projektträger: VDI Technologiezentrum GmbH
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Sebastian Schmitz, TH Köln
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3
MEDER CommTech GmbH, Singen
Reco Service Robert Schmidkonz, Nittenau
contagt GmbH, Mannheim HerSi Electronic Development GmbH & Co KG, Regensburg
Institut für MikrosystemtechnikLehrstuhl für
Elektr. Mess- u. Prüfverfahren
Institut für InformatikLehrstuhl für
Autonome Intelligente Systeme
SappZ - Sensorik-Applikationszentrum Institut für Rettungsingenieurwesen
und Gefahrenabwehr
Institut für Notfallmedizin der Berufsfeuerwehr Köln
Deutscher Rettungshundeverein DRV e.V., Waldmünchen
Feuerwehr und KatastrophenschutzStadt Mannheim
BundesanstaltTechnisches Hilfswerk
Verbundpartner
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4Motivation
TH Köln 2018 Frank Domahs 2009, CC BY-SA 3.0
Sonstige UrsachenGasexplosionen
Leggi il Firenzepost 2016, CC BY-SA 3.0
Erdbeben
unterschiedliche Auslöser für Verschüttungs-
ereignisse, z. B. Gasexplosionen, Feuer, Natur-
katastrophen
entstehenden Trümmerhaufen sind unüber-
sichtlich und instabil
erschweren eine schnelle und gezielte Suche
nach Verschütteten
gefährden Rettungskräfte durch z. B. Folgeein-
stürze, Verschüttung etc.
Beispielhafte Ereignisse
03.03.2009 - Einsturz Kölner Stadtarchiv
01.09.2016 - Erdbeben in Amatrice, Italien
31.03.2017 - Gasexplosion in Dortmund
23.06.2018 - Gasexplosion in Wuppertal
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5Systemumfang
EndnutzerUser Interface
unmanned aerial vehicle Landeplatzerkennung / Oberflächenkartierung
Bioradar
Zusammenstellung: TH Köln 2018
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6Zugrundeliegende Einsatzszenarien
- Ermittlung der Anforderungen der Akteure
im Verschüttungseinsatz aus nationalen und
internationalen Richtlinien
- Ermittlung der Anforderungen des FOUNT2-
Systems für einen erfolgreichen Einsatz im
Szenario
- Analyse und Bewertung der Realereignisse
hinsichtlich dieser Anforderungen und der
vorhandenen Trümmerstrukturen
- Auswahl der Ereignisse mit größter
Übereinstimmung
- Überarbeitung der Gegebenheiten der
Realereignisse
Nationales und internationales
Musterszenario
TH Köln 2014
Internat. Szenario: Wohnhauseinsturz nach Erdbeben
TH Köln 2018
Nat. Szenario: Gasexplosion in Mehrfamilienhaus
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7Das UAV
- Verbesserung des UAV hinsichtlich Tragkraft und Flugzeit
Mindestflugzeit: 45 Minuten
- Reduzierung der Größe und des Gewichts aller
Komponenten
Gesamtgewicht: max. 5 kg
- Stereokamera, Landeplatzrechner und Bioradar als Nutzlast
Gesamtgewicht der Nutzlast: max. 250 g
- Leichtbaurahmen mit kompakter Kopterstruktur
- Teilautonomer Betrieb mit Option der Umschaltung auf
manuelle Steuerung
- Redundante Ausführung der Flugsteuerung (inkl. Sensorik)
mit automatischer Umschaltung bei Ausfall einer
Komponente
- Dreibeiniges Landegestell zur Landung auf unebenen
FlächenAlle Bilder: Reco Service Robert Schmidkonz / Meder Comm Tech 2017
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8Landeplatzerkennung / Oberflächenkartierung
- Pfadplanungssystem zur teilautonomen Navigation
zu vorgegebenen Zielpunkten
- Eigenständige Klassifizierung der Landeplätze
- Klassifizierung basiert auf neuronalen Netzen und
wird anhand von Labor- und Realdaten trainiert
- Hochaufgelöste 3D-Kartierung der Landeplätze für
den Landevorgang
- Erweiterung der Open Street Map Darstellung im
User Interface
Alle Bilder: Uni Freiburg, AIS 2018
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9
- Ziel: Detektion der Atemfrequenz/-bewegung
- Verwendung von Ultra-Breitband-Antennen
- Antennen sind integriert in die Füße des
Landegestells
- Entwicklung eines optimierten Auswertungs-
algorithmus
- Erhöhung der Zuverlässigkeit der Messungen durch
Ausgabe differenzierter Fehlermeldungen
Lokalisierung von Verschütteten
Atemfrequenz Abstandsschätzung
Alle Bilder: Uni Freiburg, IMTEK 2018
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10User Interface – Einsatzplanung
contagt 2018
- Darstellung auf einem Tablet
- Datengrundlage Open Street Map
- Intuitive Bedienbarkeit und übersichtliche Gestaltung (ein- und ausblendbare Informationslayer)
Funktionen (Auszug)
- Anzeige von Umgebungsinfor-
mationen (z. B. Krankenhäuser)
- Anzeige von Zustandsinfor-
mationen des UAV
- Erstellung eines Übersichts-
fotos für die Einsatzplanung in
der Initialphase
- Auswertung der Landeplatz-
suche
- Einsatz des Bioradars
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11User Interface – Weitere Funktionen
contagt 2018
- Freihandvisualisierung sind möglich
- Markierung von Gefahrenstellen mittels Symbolen
- Symbolauswahl erfolgte durch Endnutzer im Rahmen eines Tests des Prototypen
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12Implementierung in die Führungsstruktur
Vollzugriff (Steuerung und Informationen)
Lesezugriff (nur Informationen)
TH Köln 2017
- Basiert auf vfdb-Richtlinie 03/01 „Hinweise für Maßnahmen der Feuerwehr und anderer
Hilfskräfte nach Gebäudeeinstürzen“ sowie FwDV 100 „Führung und Leitung im Einsatz“
- Evaluation durch Experteninterviews mit Führungskräften der Feuerwehr
- Ergebnis: FOUNT² implementiert als Einsatzmittel der technischen Ortung
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13Planspiel-Übung Mai 2018
Alle Bilder: TH Köln 2018
- Übungsplanung und –durchführung durch das IRG
- Insgesamt 44 Teilnehmende
- Test der Implementierung in die Führungsstruktur mit Führungskräften aus Feuerwehr / THW
- Übungsszenario: Gasexplosion in einem Mehrfamilienhaus mit 28 Verletzten / Betroffenen
(davon fünf verschüttet)
- Kräfteansatz nach vfdb-Richtlinie 03/01
- Einsatz von Übungsbeobachtern, Video- und Tonaufzeichnung, Befragung der Teilnehmenden
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14Ausblick
Oktober 2018Endanwender-Workshop zum Thema Anwender-schulung und Ausbildung
Kontaktaufnahme bei Interesse an einer Teilnahme erwünscht!
Mitte 2019
Abschließender Feldtest und Realübung
TH Köln 2015
TH Köln 2014
TH Köln 2015
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15
Verbundkoordinator Prof. Dr. Leonhard ReindlAlbert-Ludwigs-Universität FreiburgInstitut für Mikrosystemtechnik (IMTEK)Elektrische Mess- und PrüfverfahrenT: +49 761-203-7221E: [email protected]
Teilprojekt TH Köln Institut für Rettungsingenieurwesen und Gefahrenabwehr (IRG)www.th-koeln.de/irg
Prof. Dr. Ompe Aimé MudimuT: +49 221-8275-2206E: [email protected]
Sebastian SchmitzT: +49 221-8275-2240E: [email protected]
Kontakt
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Sebastian Schmitz, TH Köln
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16Quellenangaben
„Amatrice nach den zerstörerischen Beben am 1. September fotografiert“ (Foto)
https://de.wikipedia.org/wiki/Erdbeben_in_Mittelitalien_2016#/media/File:2016_Amatrice_earthquake.j
pg von Leggi il Firenzepost – CC-BY-SA 3.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/
„3. März 2009: Das Kölner Stadtarchiv unmittelbar nach dem Einsturz“ (Foto)
https://de.wikipedia.org/wiki/Historisches_Archiv_der_Stadt_K%C3%B6ln#/media/File:The_destroyed_six
story_cologne_city_archive.jpg von Frank Domahs - CC-BY-SA 3.0
https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/