Fliegendes Lokalisierungssystem für die Rettung und Bergung von Verschütteten

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1 Fliegendes Lokalisierungssystem für die Rettung und Bergung von Verschütteten Sebastian Schmitz Prof. Dr.-Ing. Ompe Aimé Mudimu Technische Hochschule Köln Institut für Rettungsingenieurwesen und Gefahrenabwehr

2 Überblick 2 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 Themenfeld: Zivile Sicherheit Innovative Rettungs- und Sicherheitssysteme Projektlaufzeit: Oktober 2016 Oktober 2019 Gesamtzuwendung: 1,9 Mio. EUR Leitung Verbundprojekt: Leitung Teilprojekt TH Köln: Projektträger: Prof. Dr.-Ing. Leonhard Reindl (Universität Freiburg) Prof. Dr.-Ing. Ompe Aimé Mudimu VDI Technologiezentrum GmbH

3 Verbundpartner 3 MEDER CommTech GmbH, Singen Reco Service Robert Schmidkonz, Nittenau contagt GmbH, Mannheim HerSi Electronic Development GmbH & Co KG, Regensburg Institut für Mikrosystemtechnik Lehrstuhl für Elektr. Mess- u. Prüfverfahren Institut für Informatik Lehrstuhl 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 Katastrophenschutz Stadt Mannheim Bundesanstalt Technisches Hilfswerk

4 Motivation 4 Erdbeben Gasexplosionen Sonstige Ursachen Leggi il Firenzepost 2016, CC BY-SA 3.0 TH Köln 2018 Frank Domahs 2009, CC BY-SA 3.0 unterschiedliche Auslöser für Verschüttungsereignisse, z. B. Gasexplosionen, Feuer, Naturkatastrophen entstehenden Trümmerhaufen sind unübersichtlich und instabil erschweren eine schnelle und gezielte Suche nach Verschütteten gefährden Rettungskräfte durch z. B. Folgeeinstürze, Verschüttung etc. Beispielhafte Ereignisse Einsturz Kölner Stadtarchiv Erdbeben in Amatrice, Italien Gasexplosion in Dortmund Gasexplosion in Wuppertal

5 Systemumfang 5 User Interface Endnutzer unmanned aerial vehicle Landeplatzerkennung / Oberflächenkartierung Bioradar Zusammenstellung: TH Köln 2018

6 Zugrundeliegende Einsatzszenarien - Ermittlung der Anforderungen der Akteure im Verschüttungseinsatz aus nationalen und internationalen Richtlinien - Ermittlung der Anforderungen des FOUNT 2 - 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 Nat. Szenario: Gasexplosion in Mehrfamilienhaus TH Köln Internat. Szenario: Wohnhauseinsturz nach Erdbeben TH Köln 2014

7 Das UAV 7 - 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 Flächen Alle Bilder: Reco Service Robert Schmidkonz / Meder Comm Tech 2017

8 Landeplatzerkennung / Oberflächenkartierung 8 - 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

9 Lokalisierung von Verschütteten 9 - Ziel: Detektion der Atemfrequenz/-bewegung - Verwendung von Ultra-Breitband-Antennen - Antennen sind integriert in die Füße des Landegestells - Entwicklung eines optimierten Auswertungsalgorithmus - Erhöhung der Zuverlässigkeit der Messungen durch Ausgabe differenzierter Fehlermeldungen Atemfrequenz Abstandsschätzung Alle Bilder: Uni Freiburg, IMTEK 2018

10 User Interface Einsatzplanung 10 - Darstellung auf einem Tablet - Datengrundlage Open Street Map - Intuitive Bedienbarkeit und übersichtliche Gestaltung (ein- und ausblendbare Informationslayer) Funktionen (Auszug) - Anzeige von Umgebungsinformationen (z. B. Krankenhäuser) - Anzeige von Zustandsinformationen des UAV - Erstellung eines Übersichtsfotos für die Einsatzplanung in der Initialphase - Auswertung der Landeplatzsuche - Einsatz des Bioradars contagt 2018

11 User Interface Weitere Funktionen 11 - Freihandvisualisierung sind möglich - Markierung von Gefahrenstellen mittels Symbolen - Symbolauswahl erfolgte durch Endnutzer im Rahmen eines Tests des Prototypen contagt 2018

12 Implementierung in die Führungsstruktur 12 - 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 Vollzugriff (Steuerung und Informationen) Lesezugriff (nur Informationen) TH Köln 2017

13 Planspiel-Übung Mai 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 Alle Bilder: TH Köln 2018

14 Ausblick 14 Oktober 2018 Endanwender-Workshop zum Thema Anwenderschulung und Ausbildung Kontaktaufnahme bei Interesse an einer Teilnahme erwünscht! Mitte 2019 Abschließender Feldtest und Realübung TH Köln 2014 TH Köln 2015 TH Köln 2015

15 Kontakt 15 Verbundkoordinator Prof. Dr. Leonhard Reindl Albert-Ludwigs-Universität Freiburg Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) Elektrische Mess- und Prüfverfahren T: E: Teilprojekt TH Köln Institut für Rettungsingenieurwesen und Gefahrenabwehr (IRG) Prof. Dr. Ompe Aimé Mudimu T: E: Sebastian Schmitz T: E:

16 Quellenangaben 16 Amatrice nach den zerstörerischen Beben am 1. September fotografiert (Foto) pg von Leggi il Firenzepost CC-BY-SA März 2009: Das Kölner Stadtarchiv unmittelbar nach dem Einsturz (Foto) story_cologne_city_archive.jpg von Frank Domahs - CC-BY-SA 3.0