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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

Fliegendes Lokalisierungssystem für die Rettung und Bergung von Verschütteten

Sebastian Schmitz, TH Köln

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

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

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

5Systemumfang

EndnutzerUser Interface

unmanned aerial vehicle Landeplatzerkennung / Oberflächenkartierung

Bioradar

Zusammenstellung: TH Köln 2018

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

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

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

- 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

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-

- Einsatz des Bioradars

11User Interface – Weitere Funktionen

contagt 2018

- Freihandvisualisierung sind möglich

- Markierung von Gefahrenstellen mittels Symbolen

- Symbolauswahl erfolgte durch Endnutzer im Rahmen eines Tests des Prototypen

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

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

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

Verbundkoordinator Prof. Dr. Leonhard ReindlAlbert-Ludwigs-Universität FreiburgInstitut für Mikrosystemtechnik (IMTEK)Elektrische Mess- und PrüfverfahrenT: +49 761-203-7221E: reindl@imtek.uni-freiburg.de

Teilprojekt TH Köln Institut für Rettungsingenieurwesen und Gefahrenabwehr (IRG)www.th-koeln.de/irg

Prof. Dr. Ompe Aimé MudimuT: +49 221-8275-2206E: ompe_aime.mudimu@th-koeln.de

Sebastian SchmitzT: +49 221-8275-2240E: sebastian.schmitz1@th-koeln.de

Kontakt

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/

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