Projekt
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Man liest leider viel zu häufig von Großbränden in Fabriken und Lagerhallen. Der finanzielle Schaden geht oft in die Millionen. Man könnte sehr viel Geld sparen und vielleicht auch Menschenleben retten, wenn man das Feuer direkt nach seinem Ausbruch bekämpfen würde. Das Problem besteht jedoch darin, dass die Feuerwehr, nachdem sie über den Brandausbruch informiert worden ist, wertvolle Zeit für die Anfahrt zum Brandort verliert.
Mit meiner Idee versuche ich dieses Problem zu lösen. Dazu baute ich ein voll funktionsfähiges Modell eines Feuerwehrautos, das in den Lagerhallen bereitsteht und auf seinen Einsatz wartet. Wenn ein Feuer ausbricht, wird dies automatisch über Telefon bei der Feuerwehr gemeldet. Noch bevor die ersten Löschtrupps unterwegs sind, kann ein Feuerwehrbeamter von der Zentrale aus das von mir gebaute "Feuerlöscherauto" über das Internet fernsteuern und so bereits die ersten Löschversuche durchführen.
Mein Vater ist Berufsfeuerwehrmann. Eines Tages kam er sehr enttäuscht nach Hause, da er mit seinem Löschtrupp eine brennende Lagerhalle nicht mehr retten konnte. "Wir sind viel zu spät über das Feuer informiert worden und was noch schlimmer ist, wir haben viel zu viel Zeit bei der Anfahrt verloren", klagte mein Vater.
Dieses Problem stimmte mich nachdenklich. Natürlich kann mit Hilfe von Sprinkleranlagen das Feuer sofort nach Ausbruch intensiv bekämpft werden, doch die Ware wird aufgrund des Wasserschadens in jedem Fall zerstört. Auch kann die Feuerwehr über moderne Feuermeldesysteme automatisch per Telefon informiert werden, doch bis die ersten Löschtrupps eintreffen geht wertvolle Zeit verloren, in der das Feuer großen Schaden anrichten kann.
Da kam mir die problemlösende Idee, die letztlich auch zu meiner Jugend-forscht-Arbeit führte:
Noch bevor die Feuerwehr unterwegs ist, steht ein kleines "Feuerwehrauto" schon einsatzbereit am Brandort. Ein fernsteuerbarer Feuerlöscher auf Rädern wartet auf seinen Einsatz. Sobald ein Feuer ausbricht, meldet der Löscher dies über Telefon oder Internet bei der Feuerwehr. Der Brandmeister kann nun seine Kollegen mit den Einsatzfahrzeugen losschicken und per Internet Kontakt mit dem Feuerlöscher aufnehmen. Er kann ihn zum Feuer hin navigieren und die ersten Löschversuche durchführen.
Die Idee des Feuerlöscherautos war geboren!
Durch eine Internetrecherche konnte ich mich vergewissern, dass etwas Vergleichbares noch nicht existiert. Bei meiner Recherche stieß ich auch auf die halbfertige Arbeit von Annika Baron und Philip Siefer, die im Jahre 2000 mit dem Thema "Mobile Hausüberwachung über das World Wide Web" am Wettbewerb Jugend-forscht teilgenommen haben. Auf diese Arbeit aufbauend entwickelte ich das Modell eines voll funktionsfähigen Löschfahrzeuges.
Motiviert begab ich mich in unserer Werkstatt an den Bau des Löschfahrzeuges. Bohren, Sägen, Drehen, Fräsen, ... habe ich bei meinem Vater gelernt, der als Hobby das Restaurieren von Oldtimern betreibt.
Das Löschfahrzeug sollte aus Kostengründen ein voll funktionsfähiges verkleinertes Modell sein. Falls sich meine Idee einmal durchsetzten sollte, kann man sogenannte Löschkugeln mit einem Durchmesser von ca. 70cm verwenden.
Mein Modell sollte aus einen 2kg Pulverlöscher bestehen, der eine höhenverstellbare Sprühdüse besitzt, durch die das Löschmittel austreten kann.
Um eine geeignete Arbeitsunterlage zu haben, befestigte ich eine 3mm dicke Aluplatte (40cm x 22cm) (1) mit Hilfe von rechtwinklig gebogenen Metallstreifen auf einem Tamiya-Modellauto. Das gesamte Feuerlöscherauto sollte aus Alu bestehen, da Alu sehr stabil und dennoch eines der leichtesten Metalle überhaupt ist. Den Feuerlöscher (2) befestigte ich mit einem Metallband (3) auf zwei Halterungsböcken (4) aus Alu (siehe Abb. 4.1 u. 4.2).
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Abb. 4.1: Auto mit Aluplattform | Abb. 4.2: Auto mit befestigtem Löscher |
Ein weiteres Problem war die Stromversorgung des Feuerlöscherautos. Um eine einwandfreie Funktion der gesamten Elektronik zu gewähren, müssen die Akkus immer einsatzbereit und frisch geladen sein. Dieses Problem löste ich mit einem umgebauten Akkuladegerät. Während das Auto einsatzbereit in der Lagerhalle steht, berühren die Akkukontakte die Kontakte des Ladegerätes, so dass das Feuerlöscherauto nicht fest an das Ladegerät gebunden ist und jederzeit losfahren kann.
Da ich für mein Modell einen einfachen Handfeuerlöscher verwenden wollte, hatte ich beim Bau der Löscheinheit ein großes Problem. Normalerweise wird von Hand ein Metallbolzen am Kopf des Feuerlöschers eingedrückt, damit das Löschmittel entweichen kann. Auch die Ausrichtung des Löschstrahls erfolgt normalerweise per Hand. Für beide Probleme musste ich eine fernsteuerbare elektromechanische Lösung entwickeln. Tagelang grübelte und probierte ich, bis der endgültige Plan stand. Der Bolzen (1) am Kopf des Löschers wird durch einen Hebel (2) eingedrückt, welcher mit Hilfe einer motorbetriebenen Gewindestange (3) bewegt wird (Abb. 5.1).
Eine am Hebel befestigte Gewindehülse aus Messing (4), welche auf der Gewindestange sitzt, bewegt sich bei eingeschaltetem Motor hin und her und bewegt somit auch den Hebel.
Ein weiteres Problem bestand darin, dass sich der Hebelweg bei seiner Bewegung verkürzt und die Messinghülse nicht starr montiert werden kann. Den Hebel baute ich aus zwei Röhren, die beide ineinander laufen, so dass er sich beliebig verkürzen und verlängern kann. Die Messinghülse habe ich drehend gelagert am Hebel befestigt.
Zur Löscheinheit gehört ebenfalls die Sprühdüse, die eigentlich zum Ablösen von Tapete genutzt wird. Das Löschmittel fließt durch einen Schlauch (5) und tritt durch die Düse (6) aus, welche durch ein Servo (7) höhenverstellbar ist (Abb. 5.2).
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Abb. 5.1: Auslösemechanismus | Abb. 5.2: Löschdüse |
Ich suchte nun preiswerte und leicht zu bedienende Programme, mit man mein Feuerlöscherauto fernsteuern kann. Da das Feuerlöscherauto über das Internet oder die Telefonleitung ferngesteuert werden sollte, benötigte ich ein Programm, mit dem man von Rechner A auf Rechner B zugreifen kann, der dann das Feuerlöscherauto steuert. Meine Vorgänger benutzten hierzu das Programm pcAnywhere.
Mit diesem Programm kann man Rechner A als Steuerrechner und Rechner B als Host definieren. Von Rechner A aus kann man nun die Windowsoberfläche von Rechner B betrachten und die Maus, den Drucker und alle Programme des Rechners B nutzen.
Wenn man den Steuerknüppel bewegt, wird im Inneren der Fernsteuerung ein Potentiometer gedreht. In der Neutralstellung beträgt der Widerstand ca. 850W, bei Stellung "vor" ca. 1,4kW und bei Stellung "zurück" ca. 470W. Die genannten Widerstände ersetzte ich durch eine kleine diskrete Schaltung mit Festwiderständen.
Wie in Abbildung unten dargestellt verknüpfte ich die einzelnen Elemente wie folgt: An Computer B schloss ich das Schaltinterfacesystem PIO der Firma 3mc an. Mit dem beigefügten Programm kann ich eine Relaiskarte ansprechen, mit der sich die verschiedenen Widerstanskombinationen in meiner Fernbedienung schalten lassen. So kann von der Feuerwehrzentrale von Rechner A aus über Rechner B mein Feuerlöscherauto gesteuert werden. Das Programm ist leicht zu bedienen, so dass auch ein ungeübter Feuerwehrmann das Feuerlöscherauto sicher steuern kann.
Um das Videobild vom Einsatzort in die Leitzentrale der Feuerwehr übertragen zu können, verwendete ich eine preiswerte PAL - Videokamera der Firma Conrad-Elektronik, die ich mit der entsprechenden Außenelektronik bestückte. Für die Videoübertragung benutzte ich ein handelsübliches Videoübertragungssystem, mit dem man gewöhnlich das Bild eines Videorecorders zu einem entfernten Fernsehgerät überträgt.
Abb. 8.1: Kameraschaltplan
Abb. 8.2: Kameramodul mit Außenelektronik
Ein nicht einfach zu lösendes Problem war, dass Computer B das Videobild vom Brandort zu Computer A übertragen musste und gleichzeitig Computer A über Computer B das Feuerlöscherauto steuern sollte.
Mit dem kostenlosen Programm Netmeeting von Microsoft konnte ich dieses Problem lösen und nun das Bild vom Einsatzort über beide Rechner betrachten und parallel dazu das Feuerlöscherauto mit dem Programm pcAnywhere steuern.
Ungeklärt war noch die Frage, wie ein entstehender Brand automatisch bei der Feuerwehr gemeldet werden sollte. Nach Möglichkeit sollten Brandmelder den Brand sofort bei Ausbruch erkennen und ohne größere zeitliche Verzögerung bei der Feuerwehrzentrale melden. Nach längerem Suchen entschloss ich mich ein sogenanntes Securiphone-Telefonwahlgerät (Abb. 9.1 ) zu verwenden. Dieses Sicherheitssystem verfügt über einen Bewegungsmelder, der das integrierte Telefonwahlgerät einschaltet. Drei vorprogrammierte Telefonnummern können der Reihe nach angewählt werden und anschließend kann eine Sprachmeldung abgespielt werden. Den Bewegungsmelder ersetzte ich durch einen Rauchmelder. Wenn ein Feuer ausbricht schickt der Rauchmelder an der Decke ein Signal zum umgebauten Securiphone, das dann bei der Feuerwehr anruft und das Tonband mit der jeweiligen Adresse und den Hinweis auf mein Feuerlöscherauto abspielt.
Nachdem ich das gesamte System fertiggestellt und mehrmals getestet hatte, fehlte mir noch die Meinung der eigentlichen Experten, die vielleicht in Zukunft einmal mit meinem System arbeiten werden. Ich berichtete den Feuerwehrmännern in einer Feuerwehrzentrale von meiner Arbeit und führte ihnen das Feuerlöscherauto vor.
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Abb. 10.1: Das Feuerlöscherauto im Löscheinsatz | ||
Nun setzte sich der erste Freiwillige zuversichtlich vor die Computertastatur und steuerte das Feuerlöscherauto eigenständig. Aufgrund der einfach zu bedienenden Software war es für die meisten der Testpersonen kein schwieriges Unterfangen. Trotz einiger kritischer Anmerkungen waren fast alle von meiner Idee begeistert und bestätigten mir, dass dieses System eine echte Hilfe für jede Feuerwehrzentrale ist.
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Abb. 10.2: Feuerwehrmann steuert das Feuerlöscherauto | Abb. 10.3: Feuerwehrmänner begutachten das Feuerlöscherauto |