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Projektseminar FireNet 2009/2010 (IfE & IKG)

Projektseminar FireNet 2009/2010 (IfE & IKG)

Leaders:  Dr.-Ing. Claus Brenner, Dr.-Ing. Markus Vennebusch
Year:  2009
Lifespan:  WiSe 2009 - SoSe 2010
Is Finished:  yes
Aufbau eines Sensorknotens: SunSPOT mit GPS-Empfänger
Montage des SPOTs auf dem Feuerwehrhelm
Grafische Oberfläche des FireNet-Programms

In Deutschland müssen die örtlichen Feuerwehren laut dem Statistischen Bundesamt bis zu 3,7 Millionen Mal im Jahr ausrücken. Die Einsätze sind dabei vielfältig und zum Teil sehr gefährlich. Sie reichen von der Bergung von Tieren über Krankentransporte bis hin zu der Rettung bei Katastrophen und Bränden. Auch wenn die Hauptaufgabe darin besteht, die Sicherheit der Bürger zu gewährleisten, darf der Schutz der Feuerwehrleute dabei nie vernachlässigt werden.

Sehr wichtig ist daher, dass die Einsätze stets gut koordiniert sind und man nach Möglichkeit ununterbrochen weiß, welche Person sich zu welcher Zeit an welchem Ort befindet. Hierfür lassen sich Geo-Sensornetze verwenden. Das diesjährige Projektseminar FireNet vom IKG und IFE beschäftigt sich mit der Umsetzung eines solchen einfachen Netzes für die Anwendung bei der Feuerwehr.

Zur Realisierung kommen hier als Knoten die so genannten SunSPOTs der Firma Sun Microsystems zum Einsatz.

 

Diese besitzen verschiedene Sensoren, die unter anderem Beschleunigung und Temperatur messen können, und sind mit Java programmierbar. Erweitert werden sie um einen low-cost GPS-Empfänger mit dem die Position jedes einzelnen Feuerwehrmannes ermittelt werden kann. Um beim Ausfall des GPS-Signals trotzdem eine Position abschätzen zu können, werden mit Hilfe der Beschleunigungssensoren Schritte gemessen. Alle Informationen lassen sich über eine Broadcastverbindung durch das Netzwerk an eine zentrale Basisstation (Host) senden. Durch das Zusammenführen aller Daten wird die Situation visualisiert und ermöglicht dem Einsatzleiter einen Überblick über das gesamte Geschehen am Einsatzort.

Das Projekt FireNet ist unterteilt in die Entwicklung eines Programmes für die Sensorknoten und eines für den Host-Rechner. Mit Hilfe von Threads ließen sich dabei auf dem SPOT parallel Beschleunigungsmessung zur Schrittzählung und das Auslesen der GPS-Daten durchführen, wobei ein weiterer Thread auf all diese Daten zugreift und diese versendet. In dem Host-Programm werden die Daten permanent empfangen und ausgelesen sowie für die grafische Darstellung aufbereitet. Die Visualisierung erfolgt mit Hilfe von Java2D, wobei als kartographische Grundlage ein Satellitenbild aus Google Earth verwendet wird. Die Positionen der Einsatzkräfte werden darauf in Form von verschieden farbig umrandeten Kreisen dargestellt. Darüber hinaus werden Informationen über die Temperatur, die Anzahl der empfangenen Satelliten und der HDOP pro SPOT ausgegeben. Sobald das GPS-Signal abbricht und die Schrittzählung einsetzt, werden Distanzen zur letzten GPS-Position durch Kreise um diese Position herum symbolisiert. Der Radius dieser Kreise ist abhängig von den zurückgelegten Schritten und zeigt den Bereich des möglichen Aufenthaltsortes des Feuerwehrmannes. Ein Schritt wird dabei mit Hilfe eines Schwellwertes für die Beschleunigung erkannt. Sobald an der Host-Station länger als fünf Sekunden keine Daten mehr empfangen werden ergraut der SPOT.

Die Eignung von FireNet wurde in zahlreichen praktischen Tests geprüft. Dabei zeigte sich, dass die Schrittzählung zuverlässig funktioniert und gute Ergebnisse liefert. Bei der Positionierung treten hingegen zum Teil Ungenauigkeiten auf. Zur Verbesserung der Positionsbestimmung sollten zukünftig leistungsfähigere GPS-Empfänger zur Lieferung von Korrekturdaten in den Projektaufbau integriert werden.