Werkfeuerwehr Rossendorf

FireSim - Simulation von Einsatzszenarien für Einsatzkräfte

Motivation

Einsatzkräfte müssen auftretende Szenarien trainieren, um probat handeln zu können. Dazu stehen u. A. folgende Möglichkeiten zur Verfügung

(Trocken-)Training / theoretische Ausbildung
Brandcontainer/Brandhaus
- z.B. im RISC (Rotterdam International Safety Center)
Einsatzübungen Einzelszenarien (im realen Umfeld)
Katastrophenschutzübungen (groß)

Alle praktischen Übungsszenarien sind mehr oder weniger aufwendig und mit realen Gefahren für die Einsatzkräfte verbunden.

Mit Virtual Reality Systemen können Einsatzbedingungen inzwischen sehr gut nachempfunden werden. Sie sind im Betrieb kostengünstig. Nahezu beliebige Übungsszenarien können ohne großn Aufwand und Gefahr für die Einsatzkräfte nachgestellt werden.

Kurzbeschreibung

Immersives ("Eintaucheffekt") VRSystem, bestehend aus VRMLViewer (für die Geometriedarstellung), monoskopische Anzeige, Trackingsystem (5 Freiheitsgrade), Soundsystem und Physikengine (Löschvorgang, ...).
Die audiovisuelle Wahrnehmung wird komplett von der Umgebung entkoppelt.

Höhe und Blickrichtung der Einsatzkraft werden mit Hilfe eines elektromagnetischen Tracking-Systems ermittelt. Über einen Trittsensor wird die Laufbewegung in horizontaler Blickrichtung simuliert werden.
Die Einsatzkraft kann sich damit frei im Einsatzgebiet bewegen (zur Zeit ohne Kollisionserkennung, d.h. das Durchschreiten einer Wand ist möglich).

Die Steuersoftware generiert Geräusche passend zum aktuellen Einsatzumfeld. Die Geräusche werden auf dem Head-Set der Einsatzkraft wiedergegeben.

Als zusätzliches Eingabegerät kommt ein modifiziertes C-Strahlrohr zum Einsatz (die Stellung des Ventilhebels von der Steuersoftware erfaßt). Zusammen mit einem Trackingsystem (z.B. Polhemus Liberty) kann außerdem die Lage des Strahlrohres gemessen werden, eine physikalische korrekte Simulation (Berüsichtigung Löschmitteldruck, Luftwiderstand, ... ist damit möglich).

Szenarien/Ereignisse

Feuer (Flammen und Rauch, Rauchentwicklung/Vernebelung)
- Flammen als flache Textur, Flammgröße proportional zur aktuelle Wärmeabgaberate
- Rauch als flache Textur mit Transparenz, Transparenz und "Bildgröße proportional zur Masseverlustrate
- Vernebelung: Transparenz abhängig von der Höhe der Einsatzkraft (nach unten besser werdend), Vernebelung kann durch Einsatzleiter eingestellt werden (0..100 %)
- es werden ebenfalls Brandgeräusche erzeugt (Lautstärke abhängig vom Abstand zum Brandherd)
Brandbekämpfung
- modifiziertes C-Strahlrohr; Drehschalter in der Konsole, Ventilstellung wird erkannt → Wasser halt, Vollstrahl, Sprühstrahl
- (wenn vorhanden, hier Teststellung Polhemus Liberty durch VRLogic) kann die Lage des Strahlrohres mit einem 6 DOF Trackingsystem erfaßt werden (Auswurfwinkel, Auswurfrichtung);
  die Modellierung des Auswurfparabel erfolgt unter Berücksichtigung von: Löschmitteldruck, Fördervolumen, Luftwiderstand
- Simulierbare Löschmittel: Wasser, Schwerschaum, Mittelschaum
- Löschverhalten: Energieabsorption bei Loeschmitteleintrag, (visuelle) Rückmeldung; Flammengröße, ...
Explosion
- z.Z. nur Audio-Darstellung, d.h. Explosionsgeräsche
Strahlenquelle
- Spezifikation von Strahlenquellen (Aktivität und Lage)
- die Steuersoftware simuliert eine Meßlanze und stellt die Aktivität aller Quellen als Superposition sowohl als Textinformation (→ HUD - head up display) als auch als Tonfolge wie bei der Verwendung der Meßlanze dar
(verletzte, immobile) Personen
- immobile (verletzte) Personen können als Bild im Einsatzgebiet dargestellt werden
- abhängig vom Verletzungsgrad erzeugt die Software Schreie und andere passende Geräsche;
  (Lautstärke abhängig vom Abstand zur Person)
- eine Simulation mobiler Personen ist im Moment noch nicht möglich
Einsatzgeräusche
- Einsatzgeräsche wie Sirenen, Martinshörner, ...
Funkverkehr
- Einsatzleiter und Einsatzkraft können über eine Audioverbindung direkt miteinander kommunizieren (Simulation Funkverkehr)

aktuelle Erweiterungen

Integration HMD eMagin Z800 inklusive Nutzung des Trackers
Integration Datenhandschuh PowerGlove P5
22.12.2009 Simulation Löschverhalten (0. Modellierungsversuch, Löschversuch)
20.1.2010 Nutzung Polhemus Patriot als Tracker für Kopfbewegung und Löscheinrichtung (modifizierte C-Strahlrohr)
22.2.2010 Simulation Teleprobe FH40G-A

geplante Erweiterungen

Kopplung mit FDS (Fire Dynamics Simulator) Daten zur physikalisch korrekten Darstellung des Brandverlaufes
(automatische) Protokollierung einsatzrelevanter Ereignisse (z.B. Funkverkehr, Aktionen der Einsatzkraft, ...)
Simulation von Leichtschaum und CO2, möglicherweise Pulver

Softwarevorraussetzungen

Die Simulationssoftware kann auch unabhängig vom hier beschriebenen System betrieben werden und unterstützt neben der monoskopischen Darstellung auch passive und aktive Stereoskopie.

Betriebssystem: Linux
Qt (für Steuerkonsole)
C++ Compiler
Hardware: 3D Beschleunigerkarte, OpenGL Unterstützung;

Die Codes können direkt bei mir abgerufen werden und unterstehen der GPL.