Verteiltes Gassensornetzwerk für die ortsaufgelöste Messung von Gasen im Katastrophenumfeld

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird ein Sensornetzwerk mit Sensorknoten zur ortsaufgelösten Messung von gefährlichen Gasen und die Rekonstruktion der Gasverteilung in einem Katastrophenumfeld vorgestellt. Nach der Verteilung der Sensorknoten im Katastrophengebiet, z.B. mit Robotern, arbeiten die Sensorknoten autark. Zum Erstellen einer Schadstoffkarte mit der Ausbreitung gefährlicher Gase müssen drei Verarbeitungsschritte durchgeführt werden: Die Detektion der Gase mit Sensoren, die Lokalisierung der Sensorknoten und die Sensordatenfusion zur Rekonstruktion der vorliegenden Gasausbreitung im Raum. Das Ziel ist eine vollständige Dezentralisierung der Datenerfassung und Datenauswertung mit einem drahtlosen Sensornetz. Das hier vorgestellte System ist ein Sensorknoten, mit dem verschiedene Gase, Temperatur und die relative Luftfeuchte erfasst werden. Dabei werden besonders kostengünstige und energiearme Messmethoden verwendet. Zur Detektion der Gase werden zwei verschiedene Sensortypen eingesetzt, ein Metalloxidgassensor und ein kolorimetrischer Sensor. Durch intelligente Fusion der Sensordaten mit einem künstlichen neuronalen Netzwerk wird der selektive Nachweis einzelner Gase erreicht. Das System verwendet Ultraschallsensoren und Ultraschallemitter zur relativen Lokalisierung der Sensorknoten in Innenräumen. Die entwickelte Methode zur Rekonstruktion der vorliegenden Situation liefert eine Übersicht über die Verteilung der Gase. Über ZigBee erfolgt die Kommunikation der Sensorknoten untereinander und mit ihrer Umwelt