Kommunikationsnetz zur Brandbekämpfung

In Afrika zerstören Brände jährlich mehrere Millionen Hektar Waldfläche. Ursachen für die Feuer sind das trockene Klima und die traditionelle landwirtschaftliche Brandrodung – die Flammen breiten sich oftmals rasend schnell aus und geraten außer Kontrolle.

Alle Einsatzkräfte der Feuerwehr müssen koordiniert zusammenarbeiten, um die Gefahr möglichst schnell zu bannen. Da die Brände jedoch vor allem in schlecht erschlossenen Gebieten entstehen, ist eine Kommunikation der Feuerwehrleute untereinander bislang nur über teure Zugangstechnik, z. B. Satellitentelefone, möglich. Wie schnell breitet sich das Feuer aus? Aus welcher Richtung kommt der Wind? Welche Einheit löscht an welcher Stelle? Bei einem Brand ist ein schneller Informationsaustausch zwischen den Einsatzkräften wichtig, um effektiv handeln zu können.

Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Offene Kommunikationssysteme FOKUS in Sankt Augustin wollen mit einer Mesh-Infrastruktur dazu beitragen, dass die Helfer im akuten Brandfall auf eine Vielzahl von relevanten Daten und Fakten zurückgreifen können. Das Mesh-Netz verbindet mehrere Endgeräte zu einem Funknetz und baut sich selbsständig auf. Bei den Daten handelt es sich beispielsweise um aktuelle Satellitenbilder, die Daten zur Größe des betroffenen Gebietes oder zur Wetterlage liefern.

Jedes Feuerwehrauto ist mit einem Rechner ausgestattet und erhält von der Einsatzzentrale über GPS die Koordinaten des Brandorts. »Auf einem der Wagen befindet sich eine Satellitenschüssel. Sobald die Einsatzfahrzeuge eintreffen, verbindet eine Software per Funk die Rechner aller Autos miteinander. Es wird ein flächendeckendes Netz aufgebaut, das auf verschiedenen drahtlosen Technologien, etwa WLAN und WiMAX, basiert«, erklärt Sebastian Robitzsch, Wissenschaftler des FOKUS. Die Kommunikation erfolgt flexibel über mehrere Kanäle – neben Telefon auch über Video oder Internet. Ein weiterer Vorteil: Die Kosten werden gesenkt, denn die Einsatzkräfte müssen nicht mehr einzeln über teure Satellitenverbindungen telefonieren. Außerdem lassen sich Messdaten, die von Sensoren erfasst werden, direkt an eine Einsatzzentrale senden. Diese sammelt die Gegebenheiten an der Brandstelle und wertet sie effektiv aus.

Wichtig und bisher schwer zu realisieren ist dabei, dass alle Daten und Sprachmitteilungen zuverlässig und sicher übertragen werden. Jedes Funknetz verfügt daher über Kommunikationsprotokolle zur Datenübermittlung. Diese Protokolle gewährleisten, dass die Verbindung zwischen den an der Kommunikation beteiligten Computern sicher aufgebaut wird und dass Datenpakete zuverlässig in der richtigen Reihenfolge an den oder die gewünschten Empfänger zugestellt werden. Sollten Pakete nicht ankommen, wiederholt der Computer den Sendevorgang, bis er erfolgreich ist. Auch die Verschlüsselung der Daten zum Schutz vor Unbefugten ist im Protokoll festgelegt. Die Forscher am FOKUS entwickeln dynamische Protokolle für die Brandbekämpfung: Sprachmitteilungen und Daten werden abhängig von der Qualität der Funkverbindung und den Anforderungen der Übertragung unterschiedlich behandelt. Wenn z. B. bei einer Sprachnachricht wegen einer Störung in der Funkverbindung eine Silbe nicht korrekt übermittelt wird, ist das nicht gravierend – in der Regel bleibt die Botschaft verständlich. Die Übertragung von Messdaten hingegen, wie Luftfeuchtigkeit oder Temperatur, und Bilddaten, etwa aktuelle Satellitenbilder, muss fehlerfrei stattfinden.

Fehlt ein Bit oder ein Pixel, werden die Daten erneut gesendet. Derartige Anforderungen sind in den Protokollen angelegt und stellen sicher, dass die Kommunikation richtig und übersichtlich abläuft. Je besser bei einem großen Brand die Verständigung und die Koordination der Einsatzkräfte ablaufen, desto schneller kann das Feuer gelöscht und wertvolle Waldbestände erhalten werden.

Auf der Messe INSITE im südafrikanischen Sandton stellen die Forscher erste Projektergebnisse vor.