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Embedded | 21 Dezember 2010

Katastropheneinsätze: Autonom vernetzte Sensoren erfolgreich eingesetzt

Die auf Basis eines vermaschten Funknetzes (Netze, die sich selbständig aufbauen und konfigurieren) im Forschungsprojekt MANET (Katastrophenmanagement mit Autonomen Vernetzten Sensoren) entwickelte Technik bietet unvergleichbar große Verbesserungen gegenüber der bislang üblichen handschriftlichen und mündlichen Informationsgewinnung, -verarbeitung und -übermittlung.
Da alle anfallenden Informationen innerhalb kürzester Zeit per Funk bereitgestellt werden können, ermöglicht die auf die Anwenderbedürfnisse abgestimmte Hard- und Software vor allem in der frühen Phase eines Massenanfalls von Verletzten eine schnelle Beurteilung der Situation.

Einen großen Fortschritt bei der Bewältigung von Großschadensereignissen mit zahlreichen Verletzten bieten sich selbst vernetzende Sensoren. Das hat eine große Katastrophenschutzübung mit rund 300 Beteiligten am 18. Dezember 2010 in Düren zum Abschluss des dreijährigen Forschungsprojekts MANET (Disaster Management using Autonomous Sensor Networks/Katastrophenmanagement mit Autonomen Vernetzten Sensoren) bewiesen.

Kooperationspartner des Forschungsprojekts sind das Institut für Rettungsingenieurwesen und Gefahrenabwehr (IRG) der Fachhochschule Köln, die Firmen Vomatec, Kontron Embedded Com-puters und AMBER Wireless sowie das Forschungszentrum Informatik (FZI) in Karlsruhe, das auch Projektkoordinator von MANET ist. An dem mit EUR 1,6 Millionen vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Forschungsprojekt beteiligten sich die Projektpartner ebenfalls mit EUR 1,6 Millionen. Die im Projekt entwickelte Software wird in etwa ein bis eineinhalb Jahren serienreif sein.

Eingaben erfolgen beim Projekt MANET während allen medizinischen Maßnahmen über die Tablet-PC. Die Patientknoten erhalten die Daten sofort im autonomen Zigbee-Netzwerk

Die im Forschungsprojekt MANET entwickelte Sensortechnik wurde in Düren im inszenierten Ernstfall getestet: bei dem Übungsszenario »Verkehrsunfall mit vier Fahrzeugen sowie insgesamt 25 Verletzten und betroffenen Personen«. Ebenfalls zum Einsatz kam das Standard-Übungs-System (SÜS) der Fachhochschule Köln, über das Übungen nach vorher definierten Parametern wissenschaftlich analysiert werden können.

Entscheidend sind hierbei die Leistung der Übungsleitung sowie ein TED-System über das die Daten gesammelt werden. Die Übungsleitung und die Vorplanung übernahmen der Kreis Düren und das Institut für Gefahrenabwehr GmbH aus St. Augustin. Ergänzend erfolgten Übungsbeobachtungen sowie durch Foto- und Videodokumentationen.

Die auf Basis eines vermaschten Funknetzes (Netze, die sich selbständig aufbauen und konfigurieren) entwickelte Technik bietet unvergleichbar große Verbesserungen gegenüber der bislang üblichen handschriftlichen und mündlichen Informationsgewinnung, -verarbeitung und -übermittlung. Da alle anfallenden Informationen innerhalb kürzester Zeit per Funk bereitgestellt werden können, ermöglicht die auf die Anwenderbedürfnisse abgestimmte Hard- und Software vor allem in der frühen Phase eines Massenanfalls von Verletzten eine schnelle Beurteilung der Situation.

Über das vom FZI Forschungszentrum Informatik in Zusammenarbeit mit AMBER Wireless entwickelte Sensornetzwerk werden nicht nur die Lageinformationen (wie etwa Zahl, Schweregrad, und Verteilung der verletzten Personen) in Echtzeit erfasst und übertragen. Durch die integrierte Vitalsensorik können zudem kritische Zustände der Patientinnen und Patienten erkannt werden.

Das System aus dem BMBF Projekt MANET wird unter realistischen Bedingungen einem Härtetest unterzogen

Des Weiteren ermöglicht die in das Netzwerk integrierte Lokalisierungskomponente ein Ortung der Betroffenen. »Das Szenario stellt auf Grund der vielen Sensorknoten und der hohen Dynamik extreme Anforderungen an die Funktechnologie«, betont Projektleiter Dr. Christophe Kunze vom FZI.

Während der Projektlaufzeit haben die Projektpartner die Anforderungen an das System regelmäßig im Praxistest evaluiert. Durch die enge Kooperation von Wissenschaftlern, Unternehmern und Anwendern gelang es, praxisnahe und richtungweisende Forschungsergebnisse für die Gefahrenabwehr zu erzielen. So sind die erst kürzlich im Positionspapier des BMBF zur Forschung im Bereich der zivilen Sicherheit geforderten Ansätze im Forschungsprojekt Manet bereits vollständig umgesetzt.

Und durch das Labor für Großschadensereignisse der FH Köln werden bereits jetzt schon Lösungen für umgesetzt. "Unseren Industriepartnern ermöglichen wir eine anwender- und szenariobasierte Entwicklung", erläutert M.Sc. Benedikt Weber vom IRG der Fachhochschule Köln.

Ebenfalls eine positive Bilanz zieht Martina Kaster, Geschäftsführerin der Firma Vomatec: "Wir freuen uns, durch unsere Softwareentwicklung zu einer effizienten Patientenversorgung in Katastrophen- und MANV-Fällen beitragen zu können. Die vielfältigen Anfragen aus dem In- und Ausland bestätigen den dringenden Bedarf."

Das System MANET wird im ersten Zugang zum Patienten durch den Rettungsdienst eingesetzt. Erste Informationen stehen somit im Netzwerk bereit

Unter Federführung der Firma Vomatec wurde die Software für das Rettungsdienstgerät (Tablet-PC) und zur Lagevisualisierung für die Einsatzleitung programmiert sowie die Schnittstellkommunikation gemeinsam mit der Firma AMBER Wireless definiert. Auch die Technologie der Patientenknoten wurde von AMBER Wireless und dem Forschungszentrum Informatik in Karlsruhe entwickelt.

Die Firma Kontron Embedded Computers hat für das MANET-System die Rettungsdienstgeräte zur Eingabe (Tablet-PCs) entsprechend der Anforderungsspezifika der Projektpartner erstellt und verschiedene Prototypen erfolgreich im Rahmen der Übungen eingesetzt. Die auf dem ZigBee-Standard (Funknetzstandard für Kurzstrecken) basierende Funktechnologie, die auf die außerordentlichen Anforderungen im Umfeld eines Realeinsatzes ausgerichtet ist, liefert die Firma AMBER. Bei dieser Funktechnologie vernetzen sich alle an Patientinnen und Patienten befindlichen Knoten selbständig mit vorher definierten Referenz-Knoten und den Rettungsdienstgeräten der Firma Kontron.

Möglich war diese große Katastrophenschutzübung zum Abschluss des Forschungsprojekts MANET durch das große Engagement der Feuerwehren des Landkreises Düren, der freiwilligen Kräfte der Hilfsorganisationen sowie der hauptamtlichen Mitarbeiter und Ärzte des Rettungsdienstes. Daneben sorgten nicht zuletzt das täuschend echte Szenario und eine schauspielreife Leistung der Patientendarstellerinnen und -darsteller – unter erschwerten Bedingungen bei minus zehn Grad – für die Hektik und den Stress, die für die Messungen der Prototypen von Sensorknoten und Rettungsdienstgeräten erforderlich waren.

Kernaufgabe des Instituts für Rettungsingenieurwesen und Gefahrenabwehr bei MANET war, den Technologiepartnern die Anwendungsexpertise im Bereich Rettungsmedizin und Katastrophenschutz zur Verfügung zu stellen. Dabei wurden im Labor für Groschadensereignisse Anwendungsszenarien entwickelt, Prozesse beschrieben, Anwenderanforderungen analysiert, Entwicklungsergebnisse der Partner bewertet und getestet.

Das System MANET wird unter realistischen Bedingungen evaluiert. Die Notärztin sichtet den Patienten, die Informationen werden über das Rettungsdienstgerät eingegeben

Die Forschung auf dem Gebiet der zivilen Sicherheit geht weiter. Neben zahlreichen weiteren Forschungsprojekten des BMBF wurde im Oktober bereits der Startschuss für das Nachfolgeprojekt evalMANV (Evaluation und wissenschaftliche Begleitforschung zum Einsatz von Sensortechnik und Datenübertragung im Umfeld von Großschadenslagen und Massenanfällen von Verletzten) an der Fachhochschule Köln gegeben. Dies trägt nicht zuletzt den bei MANET gewonnenen Erkenntnissen zur Verbesserung der Gefahrenabwehr bei komplexen Schadensereignissen Rechnung.
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Bilder: © FH Köln - Institut für Rettungsingenieurwesen und Gefahrenabwehr

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