Vernetzung und Sensor-Fusion Sensoren für die Sicherheit von Ersthelfern

Vernetzte Sensor-Systeme erhöhen die Sicherheit und Effektivität im Einsatz.
Vernetzte Sensor-Systeme erhöhen die Sicherheit und Effektivität im Einsatz.

Feuerwehrleute und andere berufliche Ersthelfer setzen sich bei Unfällen, Bränden oder Katastrophen großen Gefahren aus. Vernetzte Sensor-Systeme können helfen die Sicherheit und auch die Effektivität im Einsatz zu erhöhen.

Nach Angaben der US-amerikanischen National Fire Protection Association werden jedes Jahr über 60.000 Feuerwehrleute verletzt, wobei 25 % der Vorfälle auf Überanstrengung zurückzuführen sind. Um das Unfallrisiko zu reduzieren, und im Fall des Falles den betroffenen Menschen schnell helfen zu können, werden Systeme benötigt, die den Gesundheitszustand überwachen, und die Position zu jedem Zeitpunkt an eine Zentrale melden können. Gleichzeitig können diese Systeme auch die Effektivität der Ersthelfer erhöhen, indem sie die Navigation in Gebäuden erleichtern.

Gerade die Positionsbestimmung ist nicht trivial. Die Einsätze sind oft in Gebäuden oder an anderen Orten, an denen kein GPS-Empfang möglich ist. Trotzdem muss eine Positionierung mit wenigen Metern Genauigkeit erreicht werden. Beschleunigungssensoren haben eine gewisse Drift, die mit der Zeit zu immer größeren Ungenauigkeiten führt. Sensoren, die das Erdmagnetfeld zur Navigation nutzen, sind störempfindlich.

Die Lösung des Problems ist Sensor-Fusion: Beschleunigungssensoren registrieren die Bewegungen des Ersthelfers. Verschiedene Funktechniken können genutzt werden, um den Abstand zum Einsatzfahrzeug und zwischen mehreren Ersthelfern zu bestimmen. Das Einsatzfahrzeug selbst bestimmt seine Position über GPS. Zusammen mit verschiedenen Algorithmen, die beispielsweise Artefakte durch die Schrittbewegungen herausrechnen, kann so eine sehr genaue Positionsbestimmung realisiert werden.

Solche Systeme können bereits eingesetzt werden. So bietet beispielsweise Analog Devices mit dem ADIS16448 ein vollständig integriertes und kalibriertes Sensorpaket bestehend aus Drehratengeber, Beschleunigungssensoren, Magnetometer und Drucksensor. Dieser wird beispielsweise in einer Machbarkeitsstudie eingesetzt, die Analog Devices und Dell vor kurzem vorgestellt haben. Dabei ist die gesamte Positionsbestimmung in einem Stiefel untergebracht. Der Stiefel kommuniziert mit einer sensorbestückten Weste, die wichtige Gesundheitsparameter wie die Atemfrequenz, das Atemvolumen und die Herzfrequenz überwacht. Die Weste nutzt die eTextil-Plattform der Firma Hexoskin, die aus einer Zusammenarbeit von Analog Devices, Hexoskin und Microsoft entstanden ist und ursprünglich für das Leistungs-Management von Sportlern eingesetzt wurde.

Alle relevanten Daten von Weste und Stiefel werden von einem Gateway gesammelt und über ein mobiles Netzwerk an eine private, sichere Cloud übermittelt. Anschließend werden die Resultate mehrerer Retter auf einem Portal mithilfe eines Anzeigeinstruments für die Überwachungs-Teams visualisiert, die sich entweder am Einsatzort oder in einer Zentrale befinden. Eine zusätzliche Auswertung der Daten dient dazu, den Gesundheitszustand der Retter zu überwachen und zu ihrem Schutz gegebenenfalls ein schnelles Eingreifen zu ermöglichen. Die nachträgliche Auswertung der Vitalzeichen über mehrere Einsätze hinweg schützt auch das langfristige Wohlergehen des Rettungspersonals.