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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
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
Fliegendes Lokalisierungssystem für die Rettung und Bergung von Verschütteten
Sebastian Schmitz, TH Köln
14. Europäischer Katastrophenschutzkongress - Berlin - 27. Juni 2018
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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
Fliegendes Lokalisierungssystem für die Rettung und Bergung von Verschütteten
Sebastian Schmitz, TH Köln
14. Europäischer Katastrophenschutzkongress - Berlin - 27. Juni 2018
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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Sebastian Schmitz, TH Köln
14. Europäischer Katastrophenschutzkongress - Berlin - 27. Juni 2018
5Systemumfang
EndnutzerUser Interface
unmanned aerial vehicle Landeplatzerkennung / Oberflächenkartierung
Bioradar
Zusammenstellung: TH Köln 2018
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Sebastian Schmitz, TH Köln
14. Europäischer Katastrophenschutzkongress - Berlin - 27. Juni 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
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Sebastian Schmitz, TH Köln
14. Europäischer Katastrophenschutzkongress - Berlin - 27. Juni 2018
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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Sebastian Schmitz, TH Köln
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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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- 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
Fliegendes Lokalisierungssystem für die Rettung und Bergung von Verschütteten
Sebastian Schmitz, TH Köln
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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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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
Fliegendes Lokalisierungssystem für die Rettung und Bergung von Verschütteten
Sebastian Schmitz, TH Köln
14. Europäischer Katastrophenschutzkongress - Berlin - 27. Juni 2018
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/