Mittwoch, 18. Januar 2017

Feuerwehr-Drohnen im Einsatz

13. August 2015 von  

Die unbemannte Aufklärung aus der Luft mittels Drohnen war früher ausschließlich Sache des Militärs. Nun halten kleine Drohnen auch Einzug bei Feuerwehr und THW. Verwendungsmöglichkeiten gibt es viele: von der Lageerkundung über die Personensuche bis hin zur Gefahrstoffmessung reicht das Einsatzspektrum der Drohnen bei der Feuerwehr. Wir zeigen, was Mikro-Drohnen bei der Feuerwehr können sollten und was es unter einsatztaktischen Bedingungen zu beachten gibt. 

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Mit fernsteuerbaren Mikro- Drohnen können Feuerwehren die Einsatzstelle aus der Luft erkunden. Beispielsweise bei Gefahrstofflagen, wenn der Einsatz von Personal zu gefährlich ist. Foto: TU Dortmund

Freden, eine 3.000-Einwohner-Gemeinde im Kreis Hildesheim (NI). Im Mai 2011 bricht in einem Lager- und Bürogebäude nach Schweißarbeiten an einem Oldtimer ein Feuer aus. Durch den Rauch wird mehreren Personen im Haus der Fluchtweg abgeschnitten. Einige von ihnen sind schwer verletzt. Etwa einen Kilometer entfernt kommt es nach einem technischen Defekt zur selben Zeit zu einem weiteren Gebäudebrand. Auch hier sind Menschenleben in Gefahr. Da die Feuerwehr Freden in einem anderen Einsatz gebunden ist, rückt die Kreisfeuerwehrbereitschaft aus dem benachbarten Holzminden mit allen vier Zügen an. Auch die Schnell-Einsatz-Gruppe (SEG) der Holzmindener Johanniter fährt zur Einsatzstelle.

Zwei Lagen gleichzeitig, und das auf unbekanntem Terrain. Für Bereitschaftsführer Thomas Planke und seinen Stellvertreter Holger Gerke wäre es unter normalen Umständen schwer, sich einen Überblick zu verschaffen und die Kräfte zu führen. Doch die beiden haben ungewöhnliche Verstärkung mitgebracht: zwei Mikro-Drohnen, ausgestattet mit Digitalkamera und HD-Video-Camcorder, gestellt und bedient von Mitarbeitern der Holzmindener Firma Air Rotor Media. Diese sind bereits vorab in die Lagen eingewiesen worden, denn es handelt sich nicht um einen Realeinsatz, sondern um eine groß angelegte Übung. Die Aufgabe für das Drohnen-Team: Unterstützung der Einsatzleitung bei der Führung und Gefahrenerkennung aus der Luft.

„Wir testen zwei verschiedene Möglichkeiten des Einsatzes“, erläutert Frank Potthast, Vertriebsleiter von AirRotor Media. „Zum einen werden Live-Bilder der Kamera direkt in den Einsatzleitwagen (ELW) 2 übertragen.“ Vorteil dabei: Der Einsatzleiter muss nicht direkt vor Ort sein. „Zum anderen probieren wir einen ‚abgesetzten‘ Modus aus, bei dem die Drohne direkt am Einsatzort gestartet und dem Piloten ein Beobachter beigestellt wird. Dieser überträgt seinen Lagebericht mittels Funk an die Einsatzleitung.“ Dabei wird das Live-Bild der Drohne an einen zweiten externen Monitor beziehungsweise an eine Videobrille weitergeleitet. „Der Beobachter muss also nicht direkt dem Piloten über die Schulter sehen, sondern hat ein eigenes Anzeigegerät“, erläutert Potthast.

Bereitschaftsführer Planke zieht nach der Übung ein positives Fazit: „Die Drohnen sind eine sinnvolle Ergänzung unserer bisherigen feuerwehrtechnischen Ausrüstung.“ Damit auch künftig auf die Luftroboter zurückgriffen werden kann, hat der Kreis Holzminden mittlerweile einen Dienstleistungsvertrag mit AirRotorMedia in Aussicht gestellt. „Bei Alarm werden wir benachrichtigt und kommen mit unserer Technik zum Einsatzort“, berichtet Potthast. „So verfügt die Feuerwehr gleich über geschultes Flugpersonal und spart die Beschaffungskosten.“ Denn noch liegen die Preise für eine feuerwehrtaugliche Drohne ohne Zusatzgeräte deutlich im fünfstelligen Euro-Bereich.

Drehflügler sind verbreitet

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Während eine Person die Drohne über die Einsatzstelle fliegt, kann die Einsatzleitung die Bilder im ELW 2 live empfangen und auswerten. Foto: AirRotorMedia

Drohnen, auf Englisch „Unmanned Aearial Vehicles“ (UAV, unbemannte Luftfahrzeuge, auch UAS = Unmanned Aerial Systems), sind lange Zeit ausschließlich im militärischen Bereich eingesetzt worden. Dort finden bis heute vor allem große Systeme in Form von Starrflügelflugzeugen Verwendung. Sie erreichen Flügelspannweiten von bis zu 40 Meter.

Kleinere Exemplare, wie sie für Feuerwehren in Frage kommen, werden als Mikro-Drohnen oder Micro-UAVs (MUAV) bezeichnet. Hier ist insbesondere die Drehflügler-Bauweise verbreitet: Vier oder mehr Rotoren sorgen nach dem Hubschrauber-Prinzip für Auf- und Vortrieb. Vorteil: Die Drohnen lassen sich auch auf engem Raum manövrieren und können auf der Stelle schweben. Fällt ein Rotor aus, halten bei Modellen mit sechs oder mehr Rotoren in der Regel die anderen die Drohne flug- und landefähig.

Neben Air Rotor Media gibt es eine ganze Reihe anderer Hersteller, die Mikro-Drohnen der Drehflügler-Bauart für Feuerwehren anbieten. In unserer Marktübersicht stellen wir auch entsprechende Flugroboter von Aibotix, Ascending Technologies (AscTec) und Microdrones vor.

Zu den technischen Möglichkeiten der Drohnen zählen Mikrosensoren, die ständig die Lage des Systems prüfen und das Fluggerät stabil in der Luft halten. Erreicht wird dies durch einen integrierten GPS-Chip (Global Positioning System, globales Navigationssatellitensystem). Dieser sorgt im Zusammenspiel mit Magnetometer (Messung magnetischer Flussdichten), Gyrometer (Messung von Drehbewegungen) und Beschleunigungsmesser für eine konstante Höhe und Position, wenn keine andere Steuerung vorgenommen wird. Diese Funktion wird GPS-Position-Hold-System genannt.

Erreicht die Drohne einen niedrigen Akkustand, kehrt sie automatisch zum Ausgangspunkt zurück und landet (GPS-auto-homeing, Autolanding). Gleiches passiert auch automatisch, falls mal der Kontakt zur Bodenkontrollstation abreißen sollte. Außerdem bietet die GPS-Technologie die Möglichkeit, eine vorgegebene Flugroute abzufliegen (GPS-Waypoint). Die Positionen können anhand von GPS-Koordinaten eingegeben werden.

Für jede Lage den richtigen Sensor

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Bei der Freiwilligen Feuerwehr Eschlkam (BY) bauten Mitglieder der „Forschungsgruppe“ eine eigene Drohne. Foto: Fischer/FF Eschlkam

Für den einsatztaktischen Wert einer Drohne ist es wichtig, welche unterschiedlichen Sensoren sie als Nutzlast (Payload) mitführen kann. Wenn die Einsatzstelle erkundet, Kräfte geführt und vermisste Personen gesucht werden sollen, sind bildgebende Gerätewie Digitalkameras, Videokameras und Wärmebildkameras sinnvoll. Auch Einsätze bei Dunkelheit – zum Beispiel mit speziellen Dämmerungskameras – lassen sich fliegen. Manche Hersteller bieten spezielle Kamerahalterungen an, die Bewegungen der Drohne ausgleichen und ein ruhigeres Bild ermöglichen. Auch Schnellwechselsysteme für unterschiedliche Sensoren sind erhältlich. Einige Drohne lassen sich für Gefahrstoffeinsätze auch mit einem Gasmessgerät ausrüsten.

Neben der Möglichkeit der Aufzeichnung ist für Feuerwehren beim Einsatz einer Drohne die LiveÜbertragung der Daten (analog oder digital) besonders interessant. So kann der Pilot die Drohnen gezielter an die Einsatzstelle heranführen und der Einsatzleiter sofort weitere Maßnahmen treffen.

Bislang gibt es in Deutschland nur wenige Feuerwehren, die unbemannte Luftfahrzeuge einsetzen. „Der Markt für die zivile Nutzung von Drohnen ist noch relativ neu und für Feuerwehren geeignete Drohnen-Modelle sind noch nicht lange auf dem Markt“, sagt Potthast. „Außerdem schreckt viele Wehren der hohe Preis ab.“ Als erste Feuerwehr in Deutschland stellte die Facheinheit Rettungshunde/Ortungstechnik Thüringen (RHOT) eine eigene Drohne (Ascending Technologies) in Dienst (siehe Reportage im Feuerwehr-Magazin 2/2011). Weitere Drohnen sind beispielsweise im Industriepark Werk Gendorf (Gemeinde Burgkirchen an der Alz, BY) und im BASF-Konzern im Einsatz. Sie stehen in beiden Fällen bei Bedarf der Werkfeuerwehr zur Verfügung.

Autonomer Flug im Schwarm

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Zurzeit laufen mehrere Projekte zur zivilen Nutzung von Drohnen durch Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS; siehe auch Kasten „Starrflügel-Systeme“). So setzt die Feuerwehr Dortmund ein Micro-Drohne von Microdrones im Forschungsprojekt „AirShield“ (www.airshield.de) des Bundesministeriums für Bildung und Forschung ein. „In diesem Projekt geht es um die Unterstützung der Umweltdienste/ABC-Einheiten sowie Analytischen Task Forces (ATF) bei der Erhebung qualitativer und quantitativer Gasmessungen im Falle von Schademissionen“, berichtet Projektkoordinator Professor Dr.-Ing. Christian Wietfeld, Leiter des Lehrstuhls für Kommunikationsnetze an der Technischen Universität Dortmund. „Auf dieser Grundlage können Ausbreitungsprognosen und Handlungsempfehlungen für die technische Einsatzleitung abgeleitet werden.“

Das „Airshield“-MUAV der Feuerwehr Dortmund wird ausschließlich zur Gefahrstoffdetektion bei Übungen und Testflügen eingesetzt, meist in einem Schwarm mehrerer Drohnen anderer Projekt-Verbundpartner. Der Schwarm fliegt autonom eine zuvor am Computer definierte Route. Ein Pilot ist nur zur Sicherheit (Backup-Pilot) notwendig.

„Der Einsatz eines Schwarms in der Luft gibt die Möglichkeit, an mehreren Positionen Messungen dreidimensional vorzunehmen“, berichtet Dr.-Ing. Hauke Speth, Leiter des Instituts für Feuerwehr- und Rettungstechnologie der Feuerwehr Dortmund. „Zum einen kann der Gefahrstoff bestimmt, aber auch seine Ausbreitung (Höhen, Breite, Intensität) sehr genau vorhergesagt werden.“

Laut Speth hat die Feuerwehr bislang gute Erfahrungen mit den Drohnen gemacht. „Natürlich muss man berücksichtigen, dass es sich um noch nicht abgeschlossene Forschungsprojekte handelt und nach wie vor Optimierungen der Gesamtsysteme notwendig sind.“ Geplant ist, noch weitere eigene Drohnen zu beschaffen. In echten Lagen wurde bislang noch keine MUAVs bei der Feuerwehr Dortmund genutzt.

Beim mit Landes- und EU-Mitteln finanzierten „AVIGLE“-Projekt (www. avigle.de, Koordinator: TU Dortmund) werden UAVs als breit einsetzbare Dienstplattform entwickelt. Sie sollen unter anderem Rettungskräfte am Einsatzort mit Kommunikationsdiensten versorgen können. „Etwa wenn das Netz ausfällt oder BOS-Dienste nicht verfügbar sind“, so Wietfeld. „Außerdem arbeiten wir in dem Projekt an der Lufterkundung und Lagebilderstellung  im Falle von Großschadenslagen bis hin zur 3D-Virtualisierung beziehungsweise Rekonstruktion von Katastrophengebieten nahezu in Echtzeit.“

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Für die Zukunft prophezeit Wietfeld, dass Mikro-Drohnen zunehmend in den Rettungsprozess der Feuerwehren eingebunden werden. „In Sachen Technik sind bei den Flugrobotern Fortschritte vor allem im Bereich der Einsatzzeit, Flugstabilität und Zuverlässigkeit zu erwarten“, so Wietfeld. Langfristig werde auch der Einsatz eines MUAVSchwarms an Bedeutung gewinnen, ermöglicht durch die zunehmende Intelligenz beziehungsweise Autonomie der Flugplattformen sowie durch intelligente Vernetzungskonzepte.

„Die rechtlichen Rahmenbedingungen für den Einsatz von UAVs im zivilen Luftraum, insbesondere durch die Feuerwehren, sind auch nach der Novelle der Luftverkehrs-Ordnung im Jahr 2010 allerdings noch nicht eindeutig. Hier ist eine weitere Klärung erforderlich“, bemängelt der Experte (siehe Kasten „Stichwort Luftverkehrsrecht“). Feuerwehren, die an der Beschaffung einer Mikro-Drohne interessiert sind, sollten sich von den Anbietern nicht nur vorab die technischen Möglichkeiten des Geräts erläutern und vorführen lassen. Sie sollten auch Kontakt mit der jeweiligen Landesluftbehörde aufnehmen.

(Text: Thoralf Geese und Michael Rüffer)

Kommentare

1 Kommentar zu “Feuerwehr-Drohnen im Einsatz”
  1. Pahlke sagt:

    Abgesehen von der nicht ganz großen Aktualität des Beitrages sind ein paar Kernaussagen gut getroffen worden. Man könnte den Artikel durch eine Aktualisierung thematisch/Technisch weiter ausbauen.

Kommentare

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