Bioradar (EU) LifeLocator nebo LifeTracer (USA)

Transkript

1 Bioradar (EU) LifeLocator nebo LifeTracer (USA) Označení pro zařízení určené k vyhledávání zasypaných živých osob. Technický prostředek určený pro záchranné složky k usnadnění průzkumu místa, kde došlo k zasypání osob. Na evropský trh toto zařízení dodává pod názvem BioRadar BR 402 společnost: DBM Search & Rescue Company GmbH Berlín, Německo HZS Moravskoslezského kraje vlastní na HS Zábřeh bioradar LifeLocator od firmy: UltraVision Security Systems, Inc. Salem, New Hampshire, USA

2 UWB - Ultra Wideband Technoligie Bioradar využívá principy ultra-širokopásmových zařízení, která jsou založena na odrazu vysílaných elektromagnetických impulsů od látek s různými dielektrickými vlastnostmi a na době mezi vysláním a přijetím signálu. Ultra-širokopásmová zařízení jsou definována jako bezdrátové systémy s šířkou kmitočtového pásma větší než 500 MHz nebo s poměrnou šířkou pásma větší než 25 % vzhledem ke střednímu kmitočtu pásma. V USA je pro UWB komunikaci vymezeno kmitočtové pásmo 3,1 10,6 GHz se spektrální hustotou izotopicky vyzářeného výkonu nepřevyšující hodnotu - 41 dbm/mhz. Podrobně tyto podmínky vymezuje norma FCC (Federal Communications Commission). Pro evropský region nebyla obdobná norma dosud stanovena. Technologie UWB využívá modulace velmi nízko výkonových krátkodobých pulsů kolem 0,5 ηs, (Obr. 1) při současném přenosu přes vysoký počet kmitočtových kanálů. Vysílač a přijímač musí zkoordinovat příjem a vysílání signálu na trilióntinu sekundy.

3 UWB - Ultra Wideband Technoligie Výhody širokopásmové komunikace: - sdílení kmitočtového pásma s ostatními službami, - možnost utajení komunikace, - odolnost vůči vícecestnému šíření signálu, - velmi přesné měření polohy sledovaného objektu, - přenos velkého objemu dat na krátké vzdálenosti (cca 100 Mb/s do 10 m), - extrémně nízká energetická náročnost přenosu informace (požadavek na měřící systémy do terénu napájené z baterií). Obr. 1 Typické pulsy pro použití v UWB přenosových systém

4 LifeLocator Senzor madla vypínač modrá kontrolka červená a zelená kontrolka Ovládací a vyhodnocovací jednotka PDA Start vypínač anténa pro komunikaci s PDA hlavní menu návrat k předešlému menu Enter

5 Technické parametry bioradaru LIFELOCATOR Senzor - vysílací a zároveň přijímací jednotku (UWB senzory) - komunikační jednotku pro Wi-Fi přenos signálu. Záznam pohybu oběti do vzdálenosti 6 m Záznam dýchání oběti do vzdálenosti 4,5 m Sledovaný prostor má tvar kužele, s vrcholovým úhlem 50 Na jedno měření lze prozkoumat prostor o objemu cca 130 m 3 Hmotnost (včetně baterií) 9 kg Rozměry 450 x 450 x 240 mm Anténa pro vysílaní a příjem UWB signálů o frekvencích od 270 Hz Baterie 10,8 V, která by měla zajistit 4 hodiny provozu. Ovládací a vyhodnocovací jednotka PDA Zde se nastavují parametry měření a zobrazuje se výsledek vyhledávání pomocí programu LifeBeat ve dvou módech: - základní mód zobrazení, - ExpertMode.

6 Základní zobrazení programu LifeBeat Nabízí snazší ovládání a přehlednější a jednodušší zobrazení výsledku. Nalezené osoby v prohledávaném prostoru (Obr. 2) jsou zobrazeny pomocí symbolů a jsou doprovázeny zvukovým signálem. Systém je schopen rozpoznat dýchání a pohyby, které rozlišuje na dva typy: - na pohyb nad mezní hranicí - pohyby, které jsou způsobeny obětí, její aktivníčinností, - pohyb pod mezní hranicí oběť se nehýbe, je v bezvědomí, žije, dýchá, srdce funguje. Obr. 2 Schéma pokládání senzoru

7 Základní zobrazení programu LifeBeat Červená soustředná kolečka Většíčervená soustředná kolečka Soustřednéčtverce Malé soustředné trojúhelníky dýchání trvalejší a výraznější dýchání pohyb nad mezní hranicí pohyb pod mezní hranicí

8 Zobrazení ExpertMode Je určen pro pokročilejší uživatele, - umožňuje sledování výstupu měření v reálném čase, - vyhodnocení je pomalejší a odvíjí se od zkušeností uživatele. vzdálenost pohybu od senzoru

9 Testování bioradaru - definice pojmů Skutečná situace Přítomnost/Nepřítomnost oběti v prohledávaném prostoru. Výsledek hledání Vyhodnocení situace obsluhou zařízení, zda je v zadaném prohledávaném prostoru oběť přítomna či nepřítomna. Správný výsledek Výsledek vyhledávání odpovídá skutečné situaci. Pozitivní chyba Osoba nebyla systémem nalezena, přestože se v prohledávaném prostoru nacházela, tzv. Alfa chyba. Negativní chyba Systémem byla nalezena oběť, ve skutečnosti v prohledávaném prostoru nikdo nebyl, tzv. Beta chyba.

10 1. test - Testování bioradaru v zahraničí Listopad Provedeno 188 jednotlivých zkoušek. Tři stupně obtížnosti podle podmínek simulujících zasypání oběti: - nízká obtížnost 48 zkoušek - střední obtížnost 83 zkoušek - vysoká obtížnost 57 zkoušek POZNÁMKA: Výsledky zkoušek byly poskytnuty výrobcem zařízení [8]. Kompletní seznam výsledků testování uveden v [1].

11 1.test - Testování bioradaru v zahraničí Nízká obtížnost - 48 zkoušek: - hledání pohybu ruky nebo nohy za betonovou zdí tloušťky 200 mm bez vyztužení ve vzdálenosti do 1,5 m - hledání stejného pohybu za betonovou zdí tloušťky 200 mm s vyztužením ve vzdálenosti do 1 m. Střední obtížnost - 83 zkoušek: - hledání pohybu ruky nebo nohy za betonovou zdí tloušťky 200 mm bez vyztužení ve vzdálenosti větší než 1,5 m a menší než 3 m. - hledání pohybu ruky nebo nohy za betonovou zdí tloušťky 200 mm s vyztužením ve vzdálenosti větší než 1m a menší než 2,5 m. - hledání pohybu dlaně nebo chodidla za betonovou zdí s vyztužením ve vzdálenosti menší než 1,5 m. Nízká obtížnost Střední obtížnost 2,1% 2,1% Správný výsledek Alfa chyba Beta chyba 9,1% 3,9% Správný výsledek Alfa chyba Beta chyba 95,8% 87,0%

12 Vysoká obtížnost - 57 zkoušek 1.test - Testování bioradaru v zahraničí - hledání pohybu dlaně nebo chodidla za betonovou zdí s vyztužením ve vzdálenosti větší než 1,5 m. Dále byly v této kategorii přidány situace, ve kterých se testovalo, ale neodpovídaly kritériím v předchozích kategoriích. 12,0% 0,0% Vysoká obtížnost 88,0% Správný výsledek Alfa chyba Beta chyba Celkový výsledek provedených zkoušek 8,0% 2,3% Správný výsledek Alfa chyba Beta chyba 89,7%

13 2. test - Praktické zkoušky ky na HS Ostrava Zábřeh Ostrava, březen - duben 2008 Zkoušky byly prováděny především pro pochopeníčinnosti bioradaru a porovnání zobrazovaných výstupů. Sloužily jako zácvik obsluhy zařízení. Obsluha při nich věděla, kdy je a kdy není v prohledávaném prostoru osoba. POZNÁMKA: Výsledky testování uvedeny v [1]. Fotodokumentace autora [1], archív HZS Moravskoslezského kraje, HS Ostrava-Zábřeh a lit. [5].

14 2. test - Praktické zkoušky ky na HS Ostrava Zábřeh 1. Zkouška funkce přes 150 mm širokou příčkovou zdí Zařízení fungovalo správně a zobrazovalo hodnoty odpovídající skutečné situaci. Šlo odečíst jak vzdálenost, tak i počet osob v místnosti, i přesto, že PDA bylo vzdáleno od senzoru jen cca 2 m, což je blíže než předepsaných 6 m.

15 2. test - Praktické zkoušky ky na HS Ostrava Zábřeh 2. Zkouška funkce přes podestu v mezipatře na schodišti Zařízení zobrazovalo přítomnost osob v základním zobrazení LifeBeat, ale působilo nejasně. Na displeji se zobrazovaly střídavě všechny symboly, bez závislosti na činnost hledané osoby. Zobrazení vzdálenosti bylo pouze orientační. Stejně tak se v nijak neprojevil počet hledaných osob. ExpertMode reagoval na výraznější pohyby jako mávání rukou, přešlapování.

16 2. test - Praktické zkoušky ky na HS Ostrava Zábřeh 3. Zkouška funkce skrz stěnu automobilu Senzor byl umístěn v dodávce a hledaná osoba stála hned za stěnou vozu. Potvrdilo se, že zařízení neumí vyhledávat skrz kovy. Ať se hledaná osoba snažila sebevíc hýbat, bioradar nezachytil nic, i když byl senzor přiložen těsně ke stěně dodávky vzdálenost pohybující se osoby a senzoru nebyla více jak 1m.

17 2. test - Praktické zkoušky ky na HS Ostrava Zábřeh 4. Zkouška funkce přes hliníková vrata Výsledek obdobný jako u zkoušení bioradaru v mezipatře schodiště. V základním módu LifeBeat se opět střídaly symboly. Každý symbol se zobrazoval v jiné vzdálenosti většinou neodpovídající skutečnosti. ExpertMode fungoval přesně. Pohyb rukou zachytil a odečtená vzdálenost odpovídala té skutečné a měnila se podle vzdálenosti osoby od senzoru.

18 2. test - Praktické zkoušky ky na HS Ostrava Zábřeh 5. Zkouška funkce přes cca 2 metry tlustou nosnou zdí Zde Bioradar fungoval správně a zachytil osobu, která se nehýbala. V základním zobrazení ji zobrazil správně červeným kolečkem jako dýchání.

19 3. test - Praktické zkoušky ky v areálu Dolní Vítkovice Ostrava, únor 2007, v prostorech vyhrazené části areálu bývalé aglomerace Vítkovických železáren. Při testování se zařízení zkoušelo na vyhledávání osoby skrz následující stavební konstrukce a materiály: - hromada zeminy a stavební suti, - železo-betónová budova, - betónová jímka, - navrstvené pražce, - navrstvený eternit, - navrstvený vlnitý plech.

20 3. test - Praktické zkoušky ky v areálu Dolní Vítkovice Bioradar neuspěl tzn. nenašel osobu v klidu ve vyhledávaném prostoru, při hledání osoby skrz: - hromadu zeminy, - stavební suti, - konstrukci budovy - železobetonovou budovu, - přes vrstvu několika vlněných plechů. Bioradar velmi rychle vyhledal pohybující se osoby i osoby bez pohybu, které simulovaly bezvědomí: - za zdí, - v betonové jímce, - v sutinách domů.

21 Bioradar neuspěl - nenašel osobu v klidu skrz hromadu zeminy.

22 Bioradar neuspěl - nenašel el osobu v klidu skrz hromadu stavební suti.

23 Bioradar neuspěl - nenašel osobu v klidu skrz konstrukci budovy.

24 Bioradar neuspěl - nenašel osobu v klidu skrz železobetonovou budovu.

25 Bioradar neuspěl - nenašel osobu v klidu skrz vrstvu několika vlněných plechů.

26 Bioradar velmi rychle vyhledal pohybující se osoby i osoby bez pohybu, které simulovaly bezvědomí za zdí.

27 Bioradar velmi rychle vyhledal pohybující se osoby i osoby bez pohybu, které simulovaly bezvědomí pod podlahou.

28 Bioradar velmi rychle vyhledal pohybující se osoby i osoby bez pohybu, které simulovaly bezvědomí v sutinách domů.

29 Bioradar velmi rychle vyhledal pohybující se osoby, nevyhledal osoby bez pohybu, které simulovaly bezvědomí pod podlahou skrz navrstvené pražce nebo eternit. Průběh měření mohl být ovlivněn oplechováním stropů betonové kobky, kde se nacházela hledaná osoba.

30 2. test - Praktické zkoušky ky na HS Ostrava Zábřeh a 3. test - Praktické zkoušky ky v areálu Dolní Vítkovice Shrnutí 1. Je to užitečný ale zcela odlišný technický prostředek od běžných technických prostředků určených pro průzkum zavalených a zasypaných prostor. 2. Výrazně zvyšuje šanci nalézt zavalené oběti. 3. Jeho nasazení neřeší se 100% účinností všechny situace, které během mimořádných událostí mohou nastat. Omezení Úspěšnost závisí na: - okrajových podmínkách v místě nasazení, - množství ocelových prvků v místě zavalení.

31 4 test - Testování bioradaru v definovaných podmínk nkách 9 modelových situací Doba měření max. 3 minuty Definice testovaných úloh Etapy měření: 1. etapa všech 9 situací, 100 měření 2. etapa vybrané 3 situace, 100 měření

32 4 test - Testování bioradaru v definovaných podmínk nkách Situace Definice testovaných úloh Figurant stojí v klidu ve vzdálenosti 1,5 m od zdi Figurant stojí v klidu ve vzdálenosti 3 m od zdi Figurant stojí v klidu ve vzdálenosti 1,5 m od zdi v zákrytu za hliníkovým žebříkem. Figurant stojí v klidu ve vzdálenosti 3 m od zdi v zákrytu za hliníkovým žebříkem. Figurant stojí ve vzdálenosti 1,5 m od zdi, pohybuje předloktím v rozmezí 90 Figurant stojí ve vzdálenosti 3 m od zdi, pohybuje předloktím v rozmezí 90 Figurant stojí ve vzdálenosti 1,5 m od zdi v zákrytu za hliníkovým žebříkem, pohybuje předloktím v rozmezí 90 Figurant stojí ve vzdálenosti 3 m od zdi v zákrytu za hliníkovým žebříkem, pohybuje předloktím v rozmezí 90 Figurant je mimo dosah bioradaru Definice

33 4 test - Testování bioradaru v definovaných podmínk nkách Celkové výsledky testování bioradaru Správný výsledek - osoba je za překážkou Správný výsledek - osoba není za překážkou Negativní chyba - osoba je za překážkou Pozitivní chyba - osoba není za překážkou Celkem: Počet testů (absolutní četnost) Úspěšnost (relativníčetnost) 69% 20% 8% 4% 100% Celkový čas [s] Průměrný čas [s] MINimálníčas [s] MAXimálníčas [s] Mo(x) modus [s] Me(x) median [s]

34 4 test - Testování bioradaru v definovaných podmínk nkách Souhrn správných výsledků testovaných úloh č. 1 až 8 Vyhodnocení správných výsledků absolutní četnost [-] Úloha č.1 Úloha č.2 Úloha č.3 Úloha č.4 Úloha č.5 Úloha č.6 Úloha č.7 Úloha č.8 časový interval [s]

35 4 test - Testování bioradaru v definovaných podmínk nkách Souhrn výsledků testování úlohy č. 9 Správný výsledek - osoba je za překážkou Správný výsledek - osoba není za překážkou Negativní chyba - osoba je za překážkou Pozitivní chyba - osoba není za překážkou Počet testů (absolutníčetnost) Úspěšnost (relativníčetnost) 0% 72% 28% 0% Průměrný čas MINimálníčas MAXimálníčas Negativní chyba - signalizace přítomnosti osoby za překážkou. Figurant je mimo dosah bioradaru absolutní četnost čas [s] 3

36 4 test - Testování bioradaru v definovaných podmínk nkách Střední hodnoty doby detekce a směrodatné odchylky Střední hodnota času detekce a její odchylky čas [s] číslo úlohy dolní mez odchylky střední hodnota horní mez odchylky

37 4 test - Testování bioradaru v definovaných podmínk nkách Závěr Po 2 letech cvičení obsluhy a testování tohoto zařízení stále ještě nelze tvrdit, že bude za všech okolností a ve všech režimech detekovat osoby se 100% spolehlivostí. Při detailní znalosti výsledků jednotlivých testovaných úloh, lze zaujmout tyto dílčí závěry (hypotézy): 1. Správná indikace přítomnosti osoby za zdí včase do 1 minuty je 100% spolehlivá. 2. Nesprávná indikace přítomnosti osoby za zdí (negativní chyba) nastala až v čase přesahujícím 1 minutu je 100% spolehlivá. 3. Nepřítomná osoba za zdí nebyla včase do 3 minut indikována.

38 Srovnání výsledků testování 7,5% 4,0% Správný výsledek - osoba je za překážkou Správný výsledek - osoba není za překážkou Vlastní testování test č.4 19,5% 69,0% Negativní chyba - osoba je za překážkou Pozitivní chyba - osoba není za překážkou Celkový výsledek provedených zkoušek 8,0% 2,3% Poskytnuto dodavatelem test č.1 89,7% Správný výsledek Alfa chyba Beta chyba

39 Literatura [1] TULIS, J. Nasazení bioradaru v praxi u jednotek PO. Bakalářská práce, vedoucí práce Ladislav Jánošík, VŠB TU Ostrava. Ostrava s. [2] HON, R. Testování bioradaru v praxi u jednotky PO. Bakalářská práce, vedoucí práce Ladislav Jánošík, VŠB TU Ostrava. Ostrava s. [3] PUŽMANOVÁ, R. Ultra-širokopásmové sítě. Lupa.cz [online] [cit ]. Dostupný z URL:< [4] FONTANA, R. J. Recent System Applications of Short-Pulse Ultra-Wideband (UWB) Technology. IEEE Trans. Microwave Theory Tech., vol. MTT- 52, pp , Sep [5] Manuál k obsluze bioradaru LifeLocator. [6] Firemní materiály UltraVision Security Systems [cit ]. Dostupné z URL:< [7] Institut de Microtechnique [online] [cit ]. Dostupný z URL:< [8] LOZON, B., , Výsledky testování bioradaru v zahraničí. 2008, UVSS, Inc., Salem, New Hamshire, USA.