Mats Blümke/ Johannes Schreiber, Hochschule Flensburg
Der Klimaschutz erfährt in den letzten Jahren immer mehr Aufmerksamkeit und gewinnt stetig an Bedeutung. Verdeutlicht wird dies unter anderem durch die steigenden Zulassungszahlen von Fahrzeugen mit voll- oder teilelektrischem Antrieb. Infolgedessen wächst das Transportvolumen dieser Fahrzeuge auf Schiffen, sowohl im Warenhandel als auch im Verkehrswesen. Die Gefahr eines Brandes auf Schiffen ist keine neue Thematik, allerdings entstehen durch den Transport von AFVs (engl. alternative fuel vehicle, wörtlich: Fahrzeug mit alternativem Kraftstoff) besondere Herausforderungen und Gefahren.
Aus diesem Grund setzt sich die Forschung mit den Risiken durch den Seetransport von AFVs vermehrt auseinander, damit Schiffe und ihre Besatzungen zukünftig auf diese Situationen vorbereitet sind. Insbesondere die frühzeitige Detektion von Gefahrensituationen ist Bestandteil vieler Untersuchungen, da die Überwachung eine effiziente Maßnahme der Brandverhütung darstellt. Für die automatisierte Überwachung der Fahrzeuge können zahlreiche Konzepte und bauliche Maßnahmen in Betracht gezogen werden. Diese sind aber häufig nur schwer umsetzbar in bestehenden Schiffen und mit einem hohen zeitlichen und finanziellen Aufwand verbunden.
In Zusammenarbeit mit der Hochschule Flensburg und der SICK AG sollte die aktive Branddetektion mithilfe einer mobilen Überwachungsbasis untersucht werden, da zunächst die Annahme getroffen wurde, dass sich diese Variante leicht in bestehende Systeme integrieren lässt und die Möglichkeit bietet, die kritischen Bereiche am Fahrzeugboden zu untersuchen. Im Vordergrund der Arbeit stand die Entwicklung eines Prototyps und dessen Erprobung.
Anhand der bereitgestellten Forschungsbasis wurde zunächst untersucht, welche Funktionen während der Überwachung erfüllt werden müssen. Aus diesen Anforderungen wurden weitere Sensoren und Komponenten ausgewählt. Dazu gehörten Ultraschallsensoren zur Kollisionsvermeidung, ein Infrarot-Temperatursensor für die Temperaturüberwachung, sowie ein Spurführungssensor, der sich anhand einer lumineszierenden Fahrspur orientiert. Die Steuerung erfolgte über einen Raspberry Pi.
Bei der Softwareentwicklung wurden Programme erstellt, welche die Kommunikation zwischen den Sensoren und den Aktoren in einem ROS-Netzwerk ermöglichen. Dafür wurden die gesammelten Anforderungen in Struktogrammen angeordnet, die wiederrum die Grundlage für die Programmierung bildeten. Die Programme mussten im letzten Schritt in die ROS-Umgebung eingebunden werden.
In den Erprobungen wurden die Fähigkeiten und Einsatzgrenzen des Roboters getestet. Hierfür war es wichtig, die unterschiedlichen Versuchsanordnungen so zu wählen, dass mögliche Szenarien in realen Umgebungen nachgestellt werden.
Die Ergebnisse dieser Versuche zeigen, dass sich diese Art der Branddetektion für Schiffe eignet, welche schnellstmöglich und ohne größere schiffbauliche Veränderungen eine Überwachung von AFVs integrieren möchten. Gewählte Komponenten, wie der Spurführungssensor und der Temperatursensor, laufen sehr stabil, während die Ultraschallsensoren zur Distanzmessung nur eingeschränkt genutzt werden können.
Mit dieser Arbeit wurden erste Erfahrungen mit dem Einsatz einer mobilen Überwachungsbasis gesammelt. Als nächster Schritt könnte eine ausführliche Produktentwicklung erfolgen, um einen Prototyp für erste Bordeinsätze zu verwirklichen. Mithilfe dieses Prototyps könnten anschließend Versuche an Bord von Fährschiffen oder sogar größeren RoRo-Schiffen erfolgen. Diese praxisnahen Versuche können aufzeigen, auf welchen Schiffstypen diese Form der Überwachung umsetzbar ist. Des Weiteren ist es sinnvoll, die Schnittstelle zwischen Schiffüberwachungssystem und Roboter weiter auszuarbeiten, um eine Kommunikation von Roboter und Schiffspersonal zu ermöglichen. Dabei spielt die Visualisierung der zu überwachenden Fahrzeuge und deren Anordnung im Raum eine wichtige Rolle, um im Brandfall schnell den Gefahrenbereich zuordnen zu können.