DRUCK BASIERT SMART HELM PFLICHTENHEFT

Transkript

1 DRUCK BASIERT SMART HELM PFLICHTENHEFT Projektnummer Auftraggeber Betreuer Studenten Studiengang I1169, EIT_PRO5E_HS14 IMVS FHNW Prof. Dr. Taoufik NOURI Jonas HOFFSTETTER, Jérôme TSCHUPP Information & Communication Systems (ICS) Datum 14. Oktober 2014

2 INHALTSVERZEICHNIS KONTAKTLISTE Übersicht Ausgangslage Ziele Sollziele Wunschziele Lieferobjekte Produktumfeld Systembereiche Produkteigenschaften, Funktion, Einsatz im Feld Die Systemabgrenzung Vorgaben Risikoabschätzung Gesamtkonzept Blockdiagramm Analogteil Digitalteil Spezifikationen und Testkonzepte Zeitplan Projektvereinbarung Pro5E_HS14_Pflichtenheft HOFFSTETTER/TSCHUPP Page 1

3 Kontaktliste AUFTRAGGEBER UND BETREUER Prof. Dr. Dipl. Ing. Elec./Phys. Taoufik NOURI FHNW Institut für Mobile und Verteilte Systeme Bahnhofstraße 6 CH Windisch taoufik.nouri@fhnw.ch Studenten Jonas HOFFSTETTER Zürcherstraße 17 CH 5210 Windisch jonas.hoffstetter@students.fhnw.ch Jérôme TSCHUPP Kreuzweg 1 CH 5210 Windisch jerome.tschupp@students.fhnw.ch Pro5E_HS14_Pflichtenheft HOFFSTETTER/TSCHUPP Page 2

4 1. Übersicht 1.1. Ausgangslage Wenn ein unglücklicher Verkehrsunfall eines Radfahrers oder eines Motorradfahrers besteht, müssen wir absehen, dass der Fahrer in der Unfähigkeit die Rettung anzurufen sein wird. Heute, die einzige Sache einen Verkehrsopfer zu helfen wäre, dass ein Zeuge an der Verkehrsunfallzeit teilgenommen ist, um die Soforthilfe anzurufen. Das Smart-Helm System vereinfacht den Anruf mit einem Handy, dem einen personalisierbaren Applikation ausbesteht. Dieser Applikation hilft dem Spital die genaue Aufprallregion sowie die Aufprallintensität auf dem Kopf zu bezeichnen damit die beste Hilfe und die zweckvolle Hilfsgeräte bringen können. Außerdem ist ein GPS- System in dem Helm eingefügt, das die genaue Stelle des Unfalls zeigt. Dieses Embedded System braucht keinen Mensch zum Funktionieren und ist unabhängig. Das Ziel dieses Projekts 5 ist eine komplette Forschung des Geräts zu führen, um den Betrieb des Helms zu verstehen. Wie findet der Helm genaue den Opfer, wie misst er die Aufprallintensität und welche elektronische Komponente, Schaltungen und physikalischen Eigenschaften benutzt sind? 1.2. Ziele Sollziele Der Smart Helm soll den Aufprall und eine eventuelle Hirnblutung lokalisieren. Der Smart Helm soll die Intensität des Aufpralles messen. Die Druckerkennung soll mit Druckschläuchen realisiert werden. Der Smart Helm soll nach Hirnblutungserkennung einen akustisches Signal abgeben. Der Smart Helms Benutzer soll in der Lage sein, den akustisches Signal quittieren zu können Wunschziele Das System kann die GPS-Daten verwenden, um seine Lokalisation zu zeigen Lieferobjekte Am Ende des Projektes werden folgenden Objekte erwartet: Pflichtenheft. Fachbericht. Hardware für den Smart Helm. Graphical User-Interface mit Labview. Pro5E_HS14_Pflichtenheft HOFFSTETTER/TSCHUPP Page 3

5 2. Produktumfeld 2.1. Systembereiche Erste Ebene Zweite Ebene Dritte Ebene Bewertung des Ortes 1. Software 1.1. GUI mit Labview Bewertung der Kraft Benutzerinterface 2. Dokumentation 3. Organisation 2.1. Anforderungen Pflichtenheft 2.2. Berichte Fachbericht Tabelle 1: Sytembereiche 2.2. Produkteigenschaften, Funktion, Einsatz im Feld Der Smart Helm ermöglicht im Falle einer Verkehrsunfall, die Detektion sowie die Intensität des Aufschlages am Kopf. Dabei werden die Lokalität und die Stärke des Aufschlages, mittels Drucksensoren gemessen und mit entwickelten Programmen im Labview berechnet. Diese gerechneten Informationen sind nach einem Smartphone geschickt, dem den Errettungen die Lokalität des Unfalls, einen Bericht übrigens des Verdachts auf einer Hirnblutung, die Aufschlagsintensität oder die genaue Einschlagsstelle auf dem Kopf. Die Detektion der Lokalität am Kopf wird über Druckschläuche ermittelt, welche Überlappung, eine Matrix um den Kopf bilden. Diese Matrix deckt alle acht Hirnregionen des Menschen ab. Die Druckschläuche stehen unter Duck, sodass die Messung des Aufschlages jederzeit ermittelt werden kann. Jede Druckschlauch und jede Drucksensoren sind unter Druck von 0.1 bar gesetzten. Dieser Wert wird der defaultmäßige Wert damit des NI USB 6008 Geräts die Ergebnisse vergleichen kann. Der Benutzer kann auch seine eigenen Angaben in dem Smartphone wie sein Alter oder seine Fitness einfügen. Mit diesen Eigenschaften wird das Risiko einer Hirnblutung besser ermittelt. Das Smartphone ist auch in der Lage die GPS-Daten in dem kompletten Bericht einzufügen um die genaue Stelle des Opfers zu zeigen. Pro5E_HS14_Pflichtenheft HOFFSTETTER/TSCHUPP Page 4

6 2.3. Die Systemabgrenzung Abgrenzung 1 Lokalisierung des Aufschlages mittels einer Matrix aus Druckschläuchen. Beschreibung Über die Anordnung der Druckschläuche zu einer Matrix, die die 8 Teilen des Hirns abdecken, soll der Ort des Aufschlages lokalisiert werden. 2 Lokalisierung der Aufschlagkraft mithilfe von evaluierten Sensoren. 1 Die verwendeten Sensoren messen die Kraft des Aufschlages am Kopf der Verunfallten. 3 Alarmausgabe und Quittierung. Bei einem Risiko einer Hirnblutung soll ein akustischer Alarm ausgegeben werden, um den Verunfallten bei Bewusstsein die Möglichkeit zu bieten, den Alarm zu quittieren Vorgaben Tabelle 2: Systemabgrenzung Wir arbeiten mit Druckschläuchen und mit einer NI USB Pro5E_HS14_Pflichtenheft HOFFSTETTER/TSCHUPP Page 5

7 Hardware 3. Risikoabschätzung Risiko Indikatoren Eintrittswahrscheinlichtkeit (1-4) Schaden (1-4) Lösungen Schaden nach Durchführung der Lösung A Computerdaten Verlust digitaler Daten. 1 4 Server zum Speichern brauchen und immer wieder Backups machen. 2 B Ziele Ziele sind zu unrealistisch und zu umfangsreich. 2 2 Wunschziele weglassen. Qualität einbüßen. 1 C Sensor Sensor ist zu ungenau. 2 4 Sofort anderer Sensor bestellen. 2 D Druckschläuchen Ein Druckschlauch hat ein Loch. 1 2 Das Loch finden, dann die Schlauch repariert oder wechseln. 1 Tabelle 3: Risikoabschätzung In den folgenden Abbildungen werden die Eintrittswahrscheinlichkeit und die Schäden grafisch dargestellt. In Abbildung 1 werden die Daten ohne Maßnahmen dargestellt und in Abbildung 2 mit Maßnahmen. Schaden Katastrophal A C Groß Mittel D B Klein Eintrittswahrscheinlichkeit Unwahrscheinlich Möglich Wahrscheinlich Sehr Wahrscheinlich Abbildung 1: Risikoabschätzung ohne Maßnahmen Pro5E_HS14_Pflichtenheft HOFFSTETTER/TSCHUPP Page 6

8 Schaden A C D B Eintrittswahrscheinlichkeit Unwahrscheinlich Möglich Wahrscheinlich Sehr Wahrscheinlich Abbildung 2: Risikoabschätzung mit Maßnahmen Pro5E_HS14_Pflichtenheft HOFFSTETTER/TSCHUPP Page 7

9 4. Gesamtkonzept 4.1. Blockdiagramm Das Blockdiagramm des Smart Helms Druckgeber 4 Drucksensoren NI USB-6008 PC mit GUI Abbildung 3: Blockdiagramm 4.2. Analogteil Der Analogteil besteht aus 4 Drucksensoren verbinden mit 4 Druckschläuche. Die Druckschläuche sind auch alle zusammen aus einem Druckgeber verbunden. Die Messgrößen der Sensoren liegen bei 0.1 Bar und haben im Ausgang eine Auslösung von 0-5V Digitalteil Wir benutzen ein USB NI 6008 System von National Instruments. Er wandelt die analogen Signal des Sensors in Digital Werte und kann aus diesen Werten den Ort und die Intensität des Aufpralls. Mit dieser Daten sowie die Daten des Benutzers (das Alter und der körperlichen Fitness, wie das Gewicht und die Größe) kann er eine Hirnblutung berechnen. Für die Parameter des Benutzers werden wir mit der Fuzzy Logik arbeiten. Mit dem Gewicht und der Größe kann man leicht der Body Mass Index (BMI) ausrechnen. Wir können auch alle dieser Daten mit LabView simulieren. Pro5E_HS14_Pflichtenheft HOFFSTETTER/TSCHUPP Page 8

10 5. Spezifikationen und Testkonzepte In der folgenden Tabelle sind die messbaren Spezifikationen des Smart Helms zusammen mit entsprechenden Testkonzepten zur Verifikation aufgelistet. Spezifikation Testkonzept 1 Lokalisierung des Aufschlages. Jede Hirnregionen sind auf einem Blatt Papier dargestellt. Wir legen die Matrix aus den Druckschläuchen hin und wir erzeugen einen Druck auf die Schläuche. Dieser Test gestattet uns die Einschlagsstelle zu finden. 2 Messung der Aufschlagskraft. Während eines Aufschlags, besteht es einen Druck auf die Schläuche. Dieser Druck wird mit Drucksensoren gemessen. Wir simulieren eine Unfallskraft. Verschiedene Gewichte werden aus verschiedenen Höhen fallengelassen und die Ergebnisse werden über Labview gespeichert. Tabelle 4: Spezifikation und Testkonzepte Pro5E_HS14_Pflichtenheft HOFFSTETTER/TSCHUPP Page 9

11 6. Zeitplan Abbildung 4: Zeitplan Pro5E_HS14_Pflichtenheft HOFFSTETTER/TSCHUPP Page 10

12 7. Projektvereinbarung Mit der Unterschrift bestätigen die Unterzeichnenden, dass sie das Dokument gelesen und verstanden haben. Des Weiteren bestätigen die Unterzeichnenden, dass sie mit der Projektvereinbarung einverstanden sind. Die Unterzeichnenden Der Auftraggeber Fachhochschule Nordwestschweiz Taoufik NOURI Unterschrift Ort/Datum Der Projektleiter Jonas HOFFSTETTER Unterschrift Ort/Datum Jérôme TSCHUPP Unterschrift Ort/Datum Pro5E_HS14_Pflichtenheft HOFFSTETTER/TSCHUPP Page 11

13 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Risikoabschätzung ohne Maßnahmen... 6 Abbildung 2: Risikoabschätzung mit Maßnahmen... 7 Abbildung 3: Blockdiagramm... 8 Abbildung 4: Zeitplan Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Sytembereiche... 4 Tabelle 2: Systemabgrenzung... 5 Tabelle 3: Risikoabschätzung... 6 Tabelle 4: Spezifikation und Testkonzepte... 9 Pro5E_HS14_Pflichtenheft HOFFSTETTER/TSCHUPP Page 12