Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava
Fakulta bezpečnostního inženýrství
Katedra požární ochrany a ochrany obyvatelstva
Nasazení bioradaru v praxi u jednotek PO Student: Jaromír Tulis Vedoucí bakalářské práce: Ing. Ladislav Jánošík Studijní obor: Technika požární ochrany a bezpečnosti průmyslu Datum zadání bakalářské práce: 17. října 2007 Termín odevzdání bakalářské práce: 30. dubna 2008
Vysoká škola báňská – Technická univerzita
Ostrava Fakulta bezpečnostního inženýrství
Katedra požární ochrany a ochrany obyvatelstva
ZADÁNÍ BAKALÁ ŘSKÉ PRÁCE
Student:
Jaromír Tulis
Studijní program:
B3908 Požární ochrana a průmyslová bezpečnost
Studijní obor:
3908R006 Technika požární ochrany a bezpečnosti průmyslu
Vedoucí katedry Vám v souladu se Statutem Fakulty bezpečnostního inženýrství - studijním a zkušebním řádem pro studium v magisterských a bakalářských studijních programech určuje tuto bakalářskou práci: Název tématu: Nasazení bioradaru v praxi u jednotek PO
Cíl práce : Metodický návod k používání a manipulaci s bioradarem u jednotek PO Zkoušky a ověření funkčních parametrů zařízení v podmínkách blízkých reálnému užívání. Charakteristika práce: Charakteristika a popis bioradaru, princip činnosti, jeho výhody a nevýhody. Manipulace s bioradarem, postupy při práci s bioradarem při vyhlédávání. Možné chyby při použití a případné zkreslení či ovlivnění výsledku. Vyhodnocení výsledku vyhledávání. Základní literární prameny: Bojový řád jednotek požární ochrany - taktické postupy. Konspekty odborné přípravy jednotek PO. http://www.usar.cz http://delsar.com/ http://bos-berlin.de Vedoucí bakalářské práce:
Ing. Ladislav Jánošík
Konzultant bakalářské práce:
Oponent bakalářské práce:
Termín odevzdání bakalářské práce:
30. dubna 2008
V Ostravě, 17. října 2007
Ing. Isabela Bradáčová, CSc. vedoucí katedry
„Místopřísežně prohlašují, že jsem celou bakalářskou práci vypracoval samostatně.“ „Přílohu A, danou mi k dispozici, jsem samostatně doplnil.“ V Ostravě 18.4.2008
Jaromír Tulis
Anotace
TULIS, J. Nasazení bioradaru v praxi u jednotek PO: bakalářská práce,
Ostrava: VŠB-TU, 2004, 28s
Práce představuje souhrn informací o bioradaru, které mají pomoci při jeho
nasazení. V první části práce je uvedena charakteristika zařízení, jeho výhody a
nevýhody a jsou zde popsány principy jeho funkce včetně technologie UWB, kterou
bioradar využívá. V práci je podrobný popis celého zařízení a jsou zde rozvinuty
zásady jeho použití a způsoby vyhodnocení získaných informací. Poslední kapitola
obsahuje některé příklady nasazení bioradaru.
Klíčová slova:
bioradar, vyhledávání, senzor, ovládací jednotka, výsledek, pohyb
TULIS, J. The Use of Bioradar in Practice in the Case of Fire Brigades: the bachelor
thesis, Ostrava: VŠB-TU, 2004, 28 p
The thesis is summary of information about bioradar useful for users.
In preamble is characterization of the device, benefits and disadvantages. There are
working principle and UWB technology that bioradar use described. In the thesis is
detailed description of the device, employment principles and the ways of data
evaluation. Last chapter shows some examples of employment during tests.
Key words:
bioradar, search, sensor, control unit, result, motion
5
Obsah: 1. Charakteristika bioradaru...........................................................................................6
2. Vznik a vývoj bioradaru ............................................................................................9
3. UWB – UltraWideBand (ultraširokopásmové)........................................................11
4. Technické parametry bioradaru LifeLocatorTM .......................................................12
4.1. Senzor ...............................................................................................................12
4.2. Ovládací jednotka .............................................................................................13
5. Použití ......................................................................................................................15
6. Vyhodnocování výsledků ........................................................................................17
7. Praktické zkoušky....................................................................................................20
7.1. Zkoušení na stanici ...........................................................................................20
7.2. Praktické zkoušky v Dolních Vítkovicích ........................................................23
7.3. Testování bioradaru v zahraničí........................................................................27
7.3.1 Úrovně obtížnosti testovaní ........................................................................27
7.3.2. Výsledky testování:....................................................................................28
8. Závěr ........................................................................................................................31
9. Seznam použité literatury: .......................................................................................32
6
1. Charakteristika bioradaru
Bioradar je označení pro zařízení určené k vyhledávání zasypaných živých
osob. Název bioradar se používá spíše v evropských zemích, protože pod tímto
názvem toto zařízení vyrábí německá firma DBM Search & Rescue Company GmbH,
která ho nabízí na evropský trh. Mimo Evropu se lze setkat s označením LifeLocator
či LifeTracer pocházejícím z USA.
HZS Ostrava vlastní bioradar LifeLocatorTM od firmy UltraVision Security
Systems, Inc., Salem, New Hampshire, USA. Byl zakoupen na počátku roku 2007
jednak pro využití v místním odřadu USAR při mezinárodní pomoci, ale i pro využití
v rámci celého uzemí ČR.
Bioradar je technický prostředek určený pro záchranné složky k usnadnění
průzkumu místa, kde došlo k zasypání osob. Je schopen vyhledat oběti pod troskami
(Obrázek 1), zřícenými konstrukcemi, sutinami nebo lavinami.
Obrázek 1 – Příklad užití bioradaru [1]
7
Bioradar se v současnosti používá v regionech s častým výskytem zemětřesení
a všude, kde hrozí zasypání osob, ať už z důvodů přírodních katastrof nebo lidského
působení (terorismus, havárie).
Princip bioradaru je založen na odrazu vysílaných elektromagnetických
impulsů od látek s různými dielektrickými vlastnostmi a na době mezi vysláním a
přijetím signálu. Bioradarem vyzářené a odražené signály prochází betonem, zdmi a
běžnými materiály, které mohou zasypat oběti při zřícení budov či při přírodních
katastrofách. Bioradar z odražených signálů vytváří mapu sledované oblasti a
vyhodnocuje změny v odrazech způsobených i drobnými pohyby. Je schopen zachytit
i pohyby způsobené dýcháním oběti, tudíž není třeba aby byla oběť při vědomí. Tyto
vlastnosti, na rozdíl od dalších běžněji používaných metod (vyhledávací psi,
echolokátory atd.), umožňují odlišný způsob vyhledávání.
Nasazení echolokátorů značně omezuje případný hluk v místě nasazení. Navíc
je podmínkou, že obět musí vytvářet identifikovatelný zvuk, tudíž být při vědomí.
Vyhledávací psy mohou zmást mylné pachové stopy jako potraviny či stopy
zanechané samotnými záchranáři. Ve většině případů je nasazení psa podmíněno
ponecháním klidu na pracovišti po určitou dobu, aby se pachové stopy záchranářů
rozptýlily. Štěrbinové kamery poskytují velmi přesné informace, nicméně jejich
nasazení je relativně pomalé a plošně nevyužitelné.
Naproti tomu funkci bioradaru neovlivňují žádné mylné čichové stopy nebo
hluk v místě nasazení. Přesto však bioradar nelze nadřadit ostatním metodám, protože
mohou nastat podmínky, které komplikují či zcela znemožňují jeho nasazení a je
vhodnější použít jiné technické prostředky. Bioradar nedokáže rozlišit pohyb oběti od
jiného pohybu ve zkoumaném prostoru. Takže třeba silný vítr, který pohybuje
lehkými předměty v okolí měření, může výrazně ovlivnit jeho výsledek. Bioradar
nefunguje při prohledávání prostorů pod kovovými konstrukcemi. Elekromagnetické
signály vysílané tímto zařízením nedokáží projít železem a ocelí. Efektivnost
vyhledávání lze zvýšit vhodnou kombinací vyhledávacích metod podle podmínek na
místě zásahu (Obrázek 2).
8
Obrázek 2 – Nasazení bioradaru společně s echolokátorem Delsar [2]
9
2. Vznik a vývoj bioradaru
Obrázek 3 – Georadar [3]
Základem pro vývoj bioradaru byl tzv. georadar (Obrázek 3), který se používá
už několik desítek let. Georadar slouží k zmapovaní či vyhledání stacionárních
objektů v podzemí či např. ve zdech. Našel uplatnění u elektrikářských firem,
archeologů, soudních laboratoří, stavitelů cest apod. Zařízení složené z antény a
přenosného počítače je připevněno na vozíku, kterým je obvykle přejížděn zkoumaný
prostor (Obrázek 4). Z odražených paprsků je pak za pomoci softwaru možno
identifikovat potrubí, elektrické kabely, artefakty, kosti apod. (Obrázek 4)
Obrázek 4 - Princip funkce georadaru [4]
10
Obrázek 5 - 3D zobrazení ocelové sítě železobetonové desky georadarem [5]
Postupně se začaly objevovat spekulace o tom, že kdyby se senzor nehýbal,
tak by byl schopen zachytit pohyb místo stacionárních objektů. To se ukázalo jako
správná myšlenka. Existuje přímá úměrnost mezi velikostí senzoru (přijímač a
vysílač) a jeho dosahem. Anténa s frekvencí od 100 Hz (velikost jako vana) dokáže
prozkoumat prostor až do hloubky 10 m a snadno pronikne různými materiály (kromě
hutné oceli), zatímco dosah antény s frekvencí od 400Hz je 3-4 m. Proto byla
vybrána anténa s frekvencí od 270 Hz jako kompromis mezi dosahem a velikostí.
Dále snaha o bezdrátové provedení, z důvodů jednoduchosti celého systému (lepší
manipulace, není riziko porušení kabelů), vedla k vývoji řídicí jednotky ve formě
PDA. Ovládací jednotka u georadarů je standardně tvořena přenosným počítačem
připojeným kabely.
11
3. UWB – UltraWideBand (ultraširokopásmové)
Bioradar LifeLocatorTM používá signály UWB. UWB se běžně používá
v georadarech. V georadarech vyhledává pohybující se senzor stacionární objekty, u
bioradaru statický senzor vyhledává jakýkoli pohyb včetně dýchání.
UWB je technologie, kde vysílač elektromagnetického záření vysílá ve velmi
krátkých impulsech (1 milion až 100 miliónů pulsů za sekundu) signály o různých
frekvencích. U bioradaru je UWB využito pro lepší schopnost rozpoznat pohyb,
vysokou průchodnost překážkami a schopnost určení přesné vzdálenosti. To vyplývá
z různých vlastností záření o různých délkách. Například pulsy o nízkých frekvencích
snadno pronikají konstrukcemi do větších vzdáleností, ale neposkytují tak přesné
rozlišení. Kombinace frekvencí z celé šíře pásma zajišťuje získání vhodných hodnot.
Při využití UWB u bioradaru se počítá, že aspoň některé z vyslaných signálů se odrazí
zpět v závislosti na prostředí. UWB umožňuje přesně určit vzdálenost z časové
prodlevy mezi vysláním a přijmutím odraženého signálu. To vyžaduje velmi přesné
časování vysílaných signálů. Některé systémy používající UWB dokáží rozlišit
vzdálenost na méně než centimetr. Další charakteristickou vlastností UWB je malá
energie vysílaných impulsů, a tím i nižší energetická spotřeba zařízení používající tuto
technologii.
Ačkoli systém UWB byl vyvinut a je vhodný pro radarové technologie,
postupně nalezl hlavní využití v oblasti výpočetních technologií pro přenos dat
vysokými přenosovými rychlostmi.
V radarových systémech se UWB nepoužívá pouze pro záchranné práce, ale
má uplatnění i v jiných oborech. Používá se například pro střežení životních funkcí
v nemocnicích, v automobilech k měření odstupu, hlídání železničních přejezdů atd.
12
4. Technické parametry bioradaru LifeLocator TM
Zařízení je složeno z vysílací a zároveň přijímací jednotky (senzoru) a
z ovládací jednotky ve formě PDA, kde se nastavují parametry měření a zobrazuje se
výsledek vyhledávání. Celé zařízení je v bezdrátovém provedení pro jednodušší
manipulaci a transport.
4.1. Senzor Senzor (Obrázek 6) je ve vodovzdorném provedení. Hmotnost senzoru je 9 kg
včetně baterií a jeho rozměry jsou 45 x 45 x 24 cm. Uvnitř senzoru je anténa pro
vysílaní a příjem UWB signálů o frekvencích od 270 Hz, která je z pěti stran
odstíněna ocelovými pláty, tak aby směr vysílaných signálů byl směřován ze spodní
části senzoru.
Obrázek 6 – Popis senzoru [2][6]
vypínač
modrá kontrolka
červená a zelená kontrolka
anténa pro komunikaci s PDA
Baterie 10,8V
madla
13
Tento typ bioradaru je schopen skrz sutiny zaznamenat pohyby oběti do 6 m
od senzoru, do 4,5 m je pak schopen zachytit dýchání oběti. Sledovaný prostor má
tvar kužele. Jeho tvar závisí na prostředí, kde je prohledáváno. Například ve vlhkém
písku jsou paprsky vysílány pod úhlem 50 °C od kolmice, v suchém písku či betonové
suti může být úhel větší. Bioradar je takto schopen během jednoho měření
prozkoumat prostor o objemu přibližně 130 m3. Systém umí zachytit i víc osob
najednou.
Senzor je napájen baterií (10,8 V), která by měla zajistit 4 hodiny provozu.
Stav baterie lze zjistit pouze přímo na baterii (Obrázek 7). To znamená, že pro zjištění
aktuálního stavu baterie je třeba vyndat ji ze senzoru. K dispozici jsou celkem tři
baterie a je možno nabíjet dvě současně.
Obrázek 7 – Baterie senzoru
4.2. Ovládací jednotka
Ovládací PDA (Obrázek 8) jednotka je rovněž ve vodovzdorném provedení a
lze ji ovládat tlačítky nebo dotykovým displejem. Baterie by měla vydržet 2 hodiny
provozu. PDA se nabíjí pomocí kabelu do sítě nebo do automobilu. Díky adaptéru lze
použít 2 ks baterií AA jako nouzový zdroj v případě dlouhodobějšího nasazení
(Obrázek9).
měření stavu baterie
14
Obrázek 8 – Popis ovládací jednotky PDA.
Obrázek 9 - Adaptér umožňující použití baterií AA
vypínač
hlavní menu
návrat k předešlému menu
enter
otvor pro nabíjení
nabídka Start
konektor pro připojení USB kabelu
15
5. Použití
Bioradar je schopen vyhodnotit situaci nejdříve za 20 sekund. V případě, že
nerozpozná žádný pohyb, je třeba nechat senzor hledat na místě alespoň 3 minuty, než
se posune na jiné místo,. Čím déle probíhá měření tím je větší šance nalezení pohybu.
I přesto je účinnost měření cca 80%, že v prohledávaném prostoru nikdo není. Velmi
také zaleží na prostředí. Zhutnělé materiály (např. blok oceli) velmi ztěžují
vyhledávání a v některých případech jej znemožňují. Schopnost vyhledat oběť je
rovněž ovlivněna fyzickým stavem osoby.
Po umístění senzoru je třeba odstoupit minimálně 6 m, aby pohyby záchranáře
nemohly ovlivnit měření. Maximální dosah PDA od senzoru je 15 m, takže zachránce
by se při měření měl nacházet ve vzdálenosti 6 až 15 m od antény. Avšak i při
dodržení minimální vzdálenosti, by měl obsluhující záchranář omezit pohyb a
vyvarovat se prudkých pohybů, které by mohly způsobit pohyb konstrukcí v měřeném
prostoru.
Je vhodné před začátkem vyhledávání v rámci možností prohlédnout prostor a
případně vzít na vědomí pohybující se předměty (např. větrem pohybující se větve,
keře, drobné volné časti konstrukce apod.). Ty pak mohou způsobit chybu ve
vyhledávání.
Bioradar nedokáže prohledat prostor pod vrstvou železa (oceli), kterou mohou
vytvořit například plechy či ocelové pláty apod. V případech, kde se takové překážky
vyskytují, je třeba, aby byly před nasazením senzoru rozebrány a odstraněny, pokud
to situace dovoluje.
Při prohledávání většího prostoru je třeba postupovat systematicky, aby nebyla
vynechaná nějaká část prostoru. Pro ideální výsledek by se měl senzor umisťovat
podle čtvercové sítě vzniklé z rovnoběžek a jejich kolmic vzdálených od sebe 3,6 m.
Senzor se pokládá v řadách tak, že jedna řada se pokládá v přímce na místa průsečíků
s kolmými přímkami a druhá řada se pokládá na vedlejší přímku na střed vzniklých
úseček (Obrázek 10). Při větší vzdálenosti než 3,6 m by vznikala moc velká hluchá
místa hned pod povrchem mezi místy, kde ležel senzor. Pro usnadnění je vhodné si síť
dopředu vyznačit a pak značit místa, kde už měření proběhlo.
16
Obrázek 10 – Schéma pokládání senzoru.
17
6. Vyhodnocování výsledk ů
K obsluze senzoru slouží v PDA nainstalovaný program LifeBeat. Tento
program může pracovat ve dvou módech. První mód je základní zobrazení programu
LifeBeat a druhý je ExpertMode.
Základní zobrazení programu LifeBeat umožňuje snazší ovládání a
přehlednější a jednodušší zobrazení výsledku. Při spuštění jsou nalezené hodnoty
zobrazeny pomocí symbolů v prohledávaném prostoru.
Systém je schopen rozpoznat dýchání a pohyby, které rozlišuje na dva typy.
Na pohyb nad mezní hranicí a pohyb pod mezní hranicí. To znamená, že zařízení by
mělo rozpoznat pohyby, které jsou způsobeny obětí (nad mezní hodnotou), od
pohybů, které nejsou standardní pro zavalené oběti, ale mohou být způsobeny
různými ruchy v místě nasazení. To ovšem nevylučuje, že pohyb může být, i přesto
způsoben osobou. Při zachycení pohybu jsou zobrazené symboly (Obrázek 11)
doprovázeny zvukovým signálem.
Naměřené hodnoty jsou zobrazeny takto:
Tabulka 1 – Význam symbolů
Červená soustředná kolečka dýchání
Větší červená soustředná kolečka trvalejší a výraznější dýchání
Soustředné čtverce pohyb nad “mezní hranicí“
Malé soustředné trojúhelníky pohyb pod “mezní hranicí“
18
Obrázek 11 – Symboly v základním zobrazení LifeBeat programu.
ExpertMode je určen pro pokročilejší uživatele jako alternativa
k jednoduššímu základnímu zobrazení LifeBeat programu. Umožňuje sledování
výstupu měření v reálném čase a uživatel má možnost sám vyhodnotit výsledek. To
by mělo poskytnout lepší a užitečnější informace k správnému vyhodnocení výsledku.
Vyhodnocení je pomalejší a odvíjí se od zkušeností uživatele.
Obrázek 12 – Linescan zobrazení v ExpertMode
Získané informace se zobrazují v tzv. Linescan (Obrázek 12) zobrazení. Při
spuštění Linescan zobrazení se napřed obrazovka displeje začne postupně zleva
načítat. Po načtení (cca 10 až 15 sekund) se data začnou zobrazovat postupným
nabíháním z pravé strany displeje. Zachycený pohyb je zobrazen obrácenými “V“.
Trvalé pohyby se zobrazí jako světlejší a tmavší fleky a pruhy, pokrývající displej od
spodní části až po vzdálenost, kde se pohyb nachází. Vzdálenost se odečítá na stupnici
na levé straně. V případě, že není v prohledávaném prostoru pohyb, výstup zobrazený
na displeji působí jednotvárně.
V tomto módu je možno měnit barvu a citlivost zobrazeného výstupu pro
snazší identifikaci pohybů. Větší citlivost snadněji zachytí i okolní ruchy a zvyšuje
možnost chybného vyhodnocení. Na druhou stranu menší citlivost zmenšuje šanci
zachytit drobné pohyby. Proto je třeba nastavení volit jednotlivě ke každému
konkrétnímu měření podle podmínek na místě nasazení.
vzdálenost pohnutí od
senzoru
19
Další možnost zobrazení výstupu je Waveform (Obrázek 13). Pomocí křivky
v grafu je zobrazena kvalita vysílaného signálu. Pokud systém pracuje správně musí
být v tomto výstupu amplituda zobrazené křivky mezi 0,5 a –0,5.
Obrázek 13 – Zobrazení Waveform v ExpertModu
Jednotlivá měření je možno nahrát a uložit a později znovu zhlédnout
(Obrázek 14). Systém umožňuje záznam až 50 hodin provozu v maximálně 99
souborech. Údržba dat by neměla být zanedbána, protože při dosažení maximální
kapacity paměti hrozí zamrznutí systému. Data jdou smazat rovnou v PDA nebo přes
USB přehrát do PC. V případě nejasností lze data odeslat výrobci k zhodnocení a
vysvětlení.
Obrázek 14 – Seznam uložených měření
20
7. Praktické zkoušky
Jak již bylo zmíněno, výsledek hledání může ovlivnit spoustu vnějších vlivů.
Proto je třeba, aby uživatel dokázal rozlišit podmínky, které mají vliv na výsledek
hledání. Toho nelze docílit jinak než praktickými zkouškami zařízení.
7.1. Zkoušení na stanici
Při zkoušení na stanici v některých situacích fungoval přesně, v jiných působil
„zmateným“ dojmem, či nefungoval vůbec. Například v situaci, kdy měl zjistit
přítomnost osob přes tenkou zeď (příčka mezi kancelářemi), zařízení fungovalo
správně a zobrazovalo hodnoty odpovídající skutečné situaci. Z PDA šlo odečíst jak
vzdálenost, tak i počet osob v místnosti, i přestože PDA bylo blíže než předepsaných
6 m od senzoru, ale jen cca 2 m.
Naopak při zkoušce v mezipatře na schodišti (Obrázek 15) zařízení
zobrazovalo přítomnost osob v základním zobrazení LifeBeat, ale působilo nejasně.
Na displeji se zobrazovali střídavě všechny symboly, bez závislosti na činnost hledané
osoby. I zobrazení vzdálenosti bylo pouze orientační. Stejně tak se v nijak neprojevil
počet hledaných osob. Důležité ale je, že pokud se ve zkoumaném prostoru nikdo
nenacházel, tak PDA nehlásilo přítomnost a naopak. ExpertMode reagoval na
výraznější pohyby jako mávání rukou, přešlapování apod.
Obrázek 15 – Měření skrz podlahu.
21
Při dalším testu bylo vyzkoušeno jak bioradar funguje skrz stěnu automobilu.
Senzor byl umístěn v dodávce (Obrázek 16) a hledaná osoba stála hned za stěnou
vozu (Obrázek 17). Zde ze potvrdilo, že zařízení neumí vyhledávat skrz kovy jako
ocel apod. 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 1 metr.
Obrázek 16 – Umístění senzoru v dodávce
Obrázek 17 – Pozice hledané osoby
Při zkoušce přes hliníková vrata byl výsledek obdobný jako u zkoušení
bioradaru v mezipatře schodiště. Senzor byl přiložen k vratům (Obrázek 18) a hledaná
osoba mávala rukama před tělem nebo se nehýbala v různých vzdálenostech.
V základním zobrazení LifeBeat programu se opět střídali symboly. Každý symbol se
zobrazoval v jiné vzdálenosti většinou neodpovídající skutečnosti. Zato ExpertMode
22
fungoval velice přesně. Pohyb rukou zachytil a odečtená vzdálenost odpovídala té
skutečné a měnila se podle vzdálenosti osoby od senzoru.
Obrázek 18 – Senzor u hliníkových vrat
V další zkoušce se hledaná osoba nachází za cca 2 metry tlustou nosnou zdí.
Zde Bioradar fungoval správně a zachytil osobu, která se nehýbala. V základním
zobrazení programu LifeBeat ji zobrazil správně červeným kolečkem jako dýchání
(Obrázek 19).
Obrázek 19– Cca 2 m tlustá nosná zeď
23
Tyto zkoušky jsou spíše pro pochopení činnosti bioradaru a porovnání
zobrazovaných výstupů, protože uživatel ví, kdy je v prohledávaném prostoru osoba a
kdy není. Stejně tak má přehled, co dotyčný dělá, a to pak může porovnat se
zobrazenými hodnotami.
7.2. Praktické zkoušky v Dolních Vítkovicích
Zkoušení proběhlo 2.2.2007 v areálu bývalé aglomerace Vítkovických
železáren. Při testování zařízení se zkoušelo na různých materiálech. Při tomto
testování byl přítomen zástupce výrobce.
Zkoušela se funkčnost zařízení skrz různé materiály jako navrstvené pražce,
beton či navrstvený eternit (Obrázek 20, 21). Zařízení zaznamenalo osobu
v prohledávaném prostoru až na základě jejího pohybu. Když byla osoba v klidu bez
pohybu, tak zařízení nic nenašlo. Průběh měření mohl být ovlivněn oplechováním
stropů betonové kobky, kde se nacházela hledaná osoba.
Obrázek 20 – Senzor na několika vrstvách pražců [2]
24
Obrázek 21 – Měření přes eternit a betonový strop [2]
Ačkoli bioradar nefunguje přes kovové materiály, zkusil se senzor na vrstvě
několika vlněných plechů (Obrázek 22). Dle očekávání bioradar osobu nenalezl.
Potvrdilo se, že není možné prozkoumat prostor pod např. plechovou střechou a
jinými kovovými konstrukcemi.
Obrázek 22 – Senzor na vrstvě několika vlněných plechů [2]
Další situace, ve kterých bioradar neuspěl, tzn. že nenašel osobu ve
vyhledávaném prostoru, bylo hledání osoby skrz hromadu zeminy a stavební suti
(Obrázek 23), skrz konstrukci budovy (Obrázek 24) a skrz železobetonovou kostku
(Obrázek 25). Při hledání skrz konstrukci bylo měření pravděpodobně ovlivněno
přítomností velkého množství železných profilů a předmětů.
25
Obrázek 23 - Hromada zeminy a stavební suti [2]
Obrázek 24 – Budova [2]
Obrázek 25 – Železobetonová kostka [2]
26
V situacích, kdy se hledaná osoba nacházela za zdí (Obrázek 27) a betonové
jímce (Obrázek 26), bioradar velmi rychle vyhledal pohybující se osoby i osoby bez
pohybu simulující bezvědomí. Stejný výsledek byl i při zkoušce hledání osob v
sutinách domů, kde byly vytvořeny podmínky velmi blízké reálným (Obrázek 28).
Obrázek 26 – Betonová jímka [2]
Obrázek 27 – Hledaná osoba cca 5 m za zdí [2]
27
Obrázek 28 – Sutiny domů [2]
7.3. Testování bioradaru v zahrani čí
Níže je uveden rozsáhlý test bioradaru LifeLocatorTM. Test provedl jeden z
největších uživatelů tohoto zařízení. Výsledky testování mi poskytla firma
UltraVision Security System, Inc., která toto zařízení vyrábí a měla tyto výsledky k
dispozici. Bohužel na přání uživatele, který test prováděl, mi nebyly poskytnuty
informace o jeho identitě, tudíž i o místu, kde test proběhl. Test byl proveden v
listopadu roku 2007 a během něj bylo provedeno 188 jednotlivých zkoušek, které
byly rozděleny do tří stupňů obtížnosti podle podmínek simulujících zasypání oběti.
Jednotlivé situace byly voleny náhodně.
7.3.1 Úrovně obtížnosti testovaní
Nízká obtížnost:
- hledání pohybu ruky nebo nohy za betonovou zdí bez žádného vyztužení (tloušťka
20 cm) ve vzdálenosti do 150 cm.
- hledání stejného pohybu za betonovou zdí (tloušťka 20 cm) s vyztužením ve
vzdálenosti do 100 cm.
Provedeno 48 zkoušek ve několika různých situacích, během nichž byl testován vliv
různých objektů a materiálů (skříně, nábytek, výrobky z kovů, atd.)
28
Sřední obtížnost:
- hledání pohybu ruky nebo nohy za betonovou zdí bez žádného vyztužení (tloušťka
20 cm) ve vzdálenosti větší než 1,5 metru a menší než 3 metry.
- hledání pohybu ruky nebo nohy za betonovou zdí s vyztužením (tloušťka 20 cm) ve
vzdálenosti větší než 1 metr a menší než 2,5 metru.
- hledání pohybu dlaně nebo chodidla za betonovou zdí s vyztužením ve vzdálenosti
menší než 1,5 metru.
Provedeno 83 zkoušek v různých situacích.
Vysoká obtížnost:
Hledání pohybu dlaně nebo chodidla za betonovou zdí s vyztužením ve
vzdálenosti větší než 1,5 metru. Dále byly v této kategorii přidány situace, v kterých
se testovalo, ale neodpovídali kritériím v předchozích kategoriích.
Provedeno 57 zkoušek v různých situacích.
7.3.2. Výsledky testování:
Výsledky jednotlivých měření jsou shrnuty podle kategorií a do celkového
souhrnu v tabulkách 2 až 9. Jednotlivá měření a jejich výsledky jsou rozepsány v
příloze A.
Definice pojmů:
Skutečná situace – Přítomnost/Nepřítomnost oběti v prohledávaném prostoru
Výsledek hledání – Vyhodnocení situace obsluhou zařízení, zdali je v 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, přestože ve skutečnosti se
v prohledávaném prostoru nikdo nenacházel (tzv. Beta chyba).
29
V tabulce 2 a 3 jsou uvedeny výsledky celkem 48 provedených zkoušek při
nízké úrovni obtížnosti.
Tabulka 2. – Přehled správných výsledků a chyb při nízké obtížnosti. Výsledek hledání Skutečná situace Nepřítomnost Přítomnost Celkem Nepřítomnost 14 1 15 Přítomnost 1 32 33 Celkem 15 33 48 Tabulka 3 – Poměr výsledků testování při nízké obtížnosti. Výsledek Počet % Správný výsledek 46 95.8% Alfa chyba 1 2.1% Beta chyba 1 2.1%
V tabulce 4 a 5 jsou uvedeny výsledky celkem 83 provedených zkoušek při
střední úrovni obtížnosti.
Tabulka 4 - Přehled správných výsledků a chyb při střední obtížnosti. Výsledek hledání Skutečná situace Nepřítomnost Přítomnost Celkem Nepřítomnost 10 3 (5) 13(15) Přítomnost 7(11) 57 64(68) Celkem 17(21) 60(62) 77(83) Pozn.: V závorkách jsou uvedeny výsledky včetně měření, u kterých se vyskytly
problémy v komunikaci mezi senzorem a PDA.
Během zkoušek se vyskytly problémy v komunikaci mezi PDA a senzorem
působené pravděpodobně vysíláním senzoru. Chybné výsledky způsobené touto
chybou nejsou započítány v konečném shrnutí, ale jsou uvedeny v závorkách.
Tabulka 5 – Poměr jednotlivých typů výsledků testování při střední obtížnosti. Výsledek Počet % Správný výsledek 67 87% (80,7%) Alfa chyba 7(11) 9.1% (13,3) Beta chyba 3(5) 3.9% (6,0%) Pozn.: V závorkách jsou uvedeny výsledky včetně měření, u kterých se vyskytly
problémy v komunikaci mezi senzorem a PDA.
30
V tabulce 6 a 7 jsou uvedeny výsledky celkem 57 provedených zkoušek při
vysoké úrovni obtížnosti.
Tabulka 6 - Přehled správných výsledků a chyb při vysoké obtížnosti. Výsledek hledání Skutečná situace Nepřítomnost Přítomnost Celkem Nepřítomnost 6 0(7) 6(13) Přítomnost 6 38 44 Celkem 12 38(45) 50(57) Pozn.: V závorkách jsou uvedeny výsledky včetně měření, u kterých se vyskytly
problémy v komunikaci mezi senzorem a PDA.
Během zkoušek se vyskytly problémy v komunikaci mezi PDA a senzorem
působené pravděpodobně vysíláním senzoru. Chybné výsledky způsobené touto
chybou nejsou započítány v konečném shrnutí, ale jsou uvedeny v závorkách.
Tabulka 7 - Poměr jednotlivých typů výsledků testování při vysoké obtížnosti. Výsledek Počet % Správný výsledek 44 88% (77,2%) Alfa chyba 6 12% (10,5%) Beta chyba 0(7) 0% (12,3%)
Pozn.: V závorkách jsou uvedeny výsledky včetně měření, u kterých se vyskytly problémy v komunikaci mezi senzorem a PDA.
V tabulce 8 a 9 jsou uvedeny celkové výsledky všech 188 provedených
zkoušek.
Tabulka 8 – Celkový přehled správných výsledků a chyb.
Výsledek hledání Skutečná situace Nepřítomnost Přítomnost Celkem
Nepřítomnost 30 4(13) 34(43) Přítomnost 14(18) 127 141(145) Celkem 44(48) 131(140) 175(188) Tabulka 9 – Celkový poměr jednotlivých typů výsledků testování. Výsledek Počet % Správný výsledek 157 89,7 % (83,5 %) Alfa chyba 14(18) 8 % (9,6 %) Beta chyba 4(13) 2,3 % (6,9 %) Pozn.: V závorkách jsou uvedeny výsledky včetně měření, u kterých se vyskytly
problémy v komunikaci mezi senzorem a PDA.
31
8. Závěr
Bioradar je užitečný technický prostředek zcela odlišný od běžnějších
technických prostředků určených pro průzkum zavalených a zasypaných prostor. Jeho
nasazení sice neřeší se 100% účinností všechny situace, které během mimořádných
událostí mohou nastat, ale výrazně zvyšuje šanci nalézt zavalené oběti.
Úspěšnost závisí na podmínkách a hlavně na množství ocelových prvků
v místě nasazení. To se potvrdilo i při dosud jediném nasazení bioradaru v ČR při
zřícení haly v Kladně v létě 2007, kdy příslušníci ostravského odřadu USAR vyslaní
k této události byli vybaveni mimo jiné bioradarem, ale ocelová konstrukce zřícené
haly vyloučila jeho úspěšné nasazení.
V práci jsem se zaměřil na nasazení bioradaru, v ČR doposud nepříliš
známého technického prostředku k vyhledávání zavalených a zasypaných osob.
V první části práce jsem se snažil vysvětlit co je bioradar a jak funguje s cílem
poskytnout nejen uživateli bioradaru představu o principech činnosti toho zařízení.
Dále jsem se zabýval samotným nasazením bioradaru. Popsal jsem, jak by se měl
bioradar správně používat, faktory ovlivňující měření, a jak vyhodnotit výsledek
vyhledávání jednotlivými způsoby, které toto zařízení umožňuje. Součástí práce je
popis nasazení bioradaru při praktických zkouškách, které mají ukázat příklady
použití. Jsou zde popsány i výsledky testování, které umožňují vytvořit si představu o
účinnosti bioradaru při jeho nasazení.
V současnosti je bioradar stále ve fázi jeho testování a zaškolování obsluhy na
cvičeních USAR týmu za účelem získání praktických zkušeností s jeho aplikací
v podmínkách podobných běžné zásahové činnosti při záchraně osob.
32
9. Seznam použité literatury:
[1] Manuál k obsluze bioradaru LiveLocatorTM
[2] Fotodokumentace HZS Ostrava
[3] Geophysical Survey Systems, Inc. [online]. 2006 [cit. 2008-04-17]. Dostupný z
WWW: <http://www.geophysical.com/Documentation/Brochures/GSSI_Utilit
yScanBrochure.pdf>.
[4] Georadar [online]. 2005 [cit. 2008-04-17]. Dostupný z WWW:
<http://www.geo-radar.pl/en/methods/georadar/working/>.
[5] Georadar.cz [online]. [cit. 2008-04-17]. Dostupný z WWW:
<http://www.georadar.cz/>
[6] Firemní materiály UltraVision Security Systems. 2007 [cit. 2008-04-12].
Dostupné z WWW: <www.ultravisionsecurity.com>.
[7] Lupa.cz [online]. 1998-2008 [cit. 2008-03-21]. Dostupný z WWW:
<http://www.lupa.cz/clanky/ultra-sirokopasmove-site/>.
[8] Pulsetechnologies [online]. [cit. 2008-03-16]. Dostupný z WWW:
<http://www.pulstech.ru/?mod=abouttech&lng=eng>.
[9] Institut de Microtechnique [online]. 2000 [cit. 2008-03-19]. Dostupný z
WWW: <http://www2.unine.ch/Jahia/site/esplab/cache/bypass/lang/de/pid/139
92?print=1>.
[10] Bill Lozon. E-mail, Výsledky testování bioradaru v zahraničí. 2008, UVSS,
Inc., Salem, New Hamshire, USA
33
Seznam p říloh:
Příloha A - Kompletní seznam výsledků testování v zahraničí získaných od firmy UVSS, Inc
Příloha B - Návod k požití bioradaru LiveLocatorTM
