Tým Katedry robotiky Fakulty strojní VŠB-TUO to moc dobře ví a proto vyvinul Safety Ambient Monitor, kapesní systém pro monitorování a vyhodnocování rizikových parametrů působících na hasiče, případně jiné členy záchranných týmů. Nahlédnout pod „pokličku“ celého projektu naší redakci umožnil profesor Petr Novák.

 

 

SAM, jak také bývá ve zkratce označován, měří, uchovává a analyzuje teplotu spolu s relativní vlhkostí a upozorňuje na dosažení či překročení hraničních hodnot, při kterých hrozí újmy na zdraví. Dále monitoruje pohyb kontrolované osoby a varuje v případě upadnutí do bezvědomí nebo pádu z výšky.

 

 

 

Všechny varianty SAMu jsou velikosti menšího mobilního telefonu a nosí se ve vnitřní náprsní kapse zásahového obleku. Měří vnější (-20 až +600 °C) a vnitřní (do +50 °C), tzv. pododěvní působení tepla na oblek osoby a její tělo a dále relativní vlhkost.

 

 

Naměřené hodnoty zařízení bezprostředně vyhodnocuje a akusticky a vibracemi upozorní na dosažení předem nastavených parametrů a jejich kombinací. Změřené hodnoty jsou také ukládány k další případné analýze.

 

 

Základní varianta je určena jako osobní monitorovací systém a informuje pouze danou osobu, která jej nosí. Sofistikovanější pak dostala do vínku bezdrátovou komunikaci. Může se tak spojit např. s čidlem pro měření tepové frekvence (Bluetooth 4.0 Low Energy) nebo rovnou s velitelem zásahu, kterého v pásmu 192 MHz informuje o aktuálním stavu jednotlivých členů zásahového týmu, včetně upozornění na dosažení limitních stavů.

 

 

Na jejich základě pak velitel rozhoduje nejen o odvolání záchranáře, ale bude rovněž informován o detekování volného pádu, příp. ztrátě aktivity (ležící, zraněný hasič) a může tak okamžitě zahájit kroky pro jeho záchranu.

 

 

 

K nastavení parametrů, on-line sledování a off-line analýze uložených dat slouží speciální software. Samotné ovládání jednotky pak probíhá bez tlačítka, k aktivaci a deaktivaci dochází automaticky. Nabíjíme standardně přes USB a provozní doba se vyšplhala zhruba na 48 hodin.

 

 

Celá elektronika, včetně napájení, je kromě toho navržena jako jiskrově bezpečná, takže umožní nasazení i v prostředí s nebezpečím výbuchu.

 

 

 

Redakci HW serveru pochopitelně zajímalo, co se skrývá uvnitř. Zejména jakými čidly svůj monitor ostravští vývojáři nakonec vybavili.

 

 

Jako interní teploměr - vlhkoměr posloužilo čidlo SHT21 (Humidity and Temperature Sensor IC) pro měření pododěvní teploty a relativní vlhkosti. U novinky roku 2010 v nabídce švýcarské společnosti Sensirion (celé představení na HW.cz) se muselo řešit vhodné umístění již tak nepatrného prvku, což vůbec nebylo triviální. O tom, že zmiňované kompletní a navíc kalibrované řešení s digitálním výstupem je opravdu šikovné a na desce zabere jen 3x3 mm, jsme také informovali zde.

 

Na pozici vnějšího teploměru doslova „vystupuje“ termočlánek typu K, digitalizovaný integrovaným obvodem MAX31855 (Cold-Junction Compensated Thermocouple-to-Digital Converter). Měří povrchovou teplotu na určeném místě zásahového obleku a jeho umístění nesmí bránit používání další výstroje.

 

„Externí čidlo se ukázalo jako háklivé na kvalitu termočlánku,“ líčí drobná úskalí vývoje profesor Novák. Není se ani čemu divit, když levný, čínský vykazoval značné teplotní odchylky, a to i desítky stupňů. Podcenit se nesměla ani kvalita konektorů, které stojí v cestě mezi převodníkem a snímačem. Na HW.cz k námětu viz také článek Na letní téma: od teploty k bitům zkratkou.

 

 

MEMS akcelerometr ADXL345 (3-Axis, ±2 g/±4 g/±8 g/±16 g Digital Accelerometer), to je zase čidlo pohybové aktivity od Analog Devices. Detekuje volný pád a může dále sloužit rovněž k beztlačítkovému ovládání celého přístroje. Při vývoji a následném oživování bylo nutné zohlednit možné ovlivňování piezo reproduktorem a vibračním motorkem - obě součástky jsou totiž použity pro signalizaci.

 

 

Pro minimalizaci celkové spotřeby je napájení jednotlivých subsystémů, tj. senzorického a komunikačních, ovládáno z nízkopříkonového CPU (ARM). Díky tomu bude průměrná spotřeba jednotky SAM cca 0,9 mA. Ověřený celek je nabízen k licencování tady.

 

 

 

Jednotka má za sebou celou řadu testů. U nás i ve světě, v laboratorních podmínkách, během speciálních zátěžových testů hasičských obleků i při praktickém nasazení. Výsledky byly analyzovány a mohlo tak dojít ke stanovení doporučených mezních hodnot pododěvní teploty a vlhkosti pro spuštění alarmu.

 

 

Safety Ambient Monitor (http://robot.vsb.cz/sam/) se dále „podíval“ na konference či výstavy Fire-Rescue International (FRI) 2014 v Dallasu a letos v Atlantě nebo také veletrh hasičské a záchranářské techniky Interschutz v Hannoveru. Ten se mimochodem koná jednou za pět let a je největší akcí svého druhu na světě.

 

 

 

„Personální systém pro monitorování tepelné expozice,“ jak také bývá oficiálně SAM nazýván, se uplatní všude tam, kde by mohla okolní teplota ohrozit lidské zdraví, zejména pak u složek záchranných systémů. U člověka se totiž přehřátí rozvíjí docela rychle a prakticky bez jakéhokoli varování. Naštěstí zde existuje (nyní již) ověřené řešení, které varovné signály nepřehlíží a důrazně o nich informuje nejen svého nositele.

 

Cesta mezi běžné vybavení kapes hasičů však ještě zdaleka neskončila a my ji proto budeme i nadále sledovat. A těm z vás, co právě sedí u monitoru, alespoň radíme doplnit tekutiny. Nejlépe hned teď.