STRUČNĚ O PROJEKTU

Název projektu
Osobní bezpečnostní dohledový systém pro podporu výcviku a zásahu jednotek IZS  

Bezpečnostní hrozba
Požáry, výbuchy, havárie

Příjemce
České vysoké učení technické v Praze

Doba realizace
1. 10. 2010 – 31. 8. 2015

Projekt byl zaměřen na zvýšení bezpečnosti zasahujících jednotek IZS a zachraňovaných osob při řešení krizové situace (požár, povodeň, hromadné neštěstí) a na podporu výcviku. Výsledkem projektu jsou ověřené funkční vzorky systému, který umožní v reálném čase lokalizaci, sledování zdravotně-fyziologických parametrů a signalizaci rizikového stavu (stres, přehřátí aj.), sledování environmentálních parametrů (teplota, kouř aj.) a zpětnou analýzu průběhu zásahu či výcviku.

Projekt byl podpořen dotací ve výši 29 509 000,- Kč.

PODROBNĚ O PROJEKTU

Autor: Ing. Pavel Smrčka, Ph.D.

Osobní bezpečnostní dohledový systém pro podporu výcviku a zásahu jednotek IZS
FlexiGuard je biotelemetrický systém pro monitorování fyziologického stavu záchranářů, hasičů a vojáků. Smyslem systému je zvýšit osobní zdravotní bezpečnost monitorovaných osob během výcviku a zásahu u exponovaných profesí; na každém členovi týmu (až 30 osob najednou) lze pomocí senzorů umístěných ve výstroji měřit řadu biologických a technických parametrů a přes bezdrátové rozhraní tyto údaje přenášet do vizualizační jednotky velitele, kde probíhá jejich vyhodnocení a signalizace rizikových stavů. Návrh systému proběhl kompletně podle potřeb koncových uživatelů z řad hasičů a vojáků a v přímé spolupráci s nimi. V rámci realizovaného projektu bezpečnostního výzkumu došlo k vytvoření funkčních vzorků osobního bezpečnostního dohledového systému, vytvořená platforma byla v následném období konstrukčně rozvinuta do několika produktových variant a ty byly prakticky uplatněny při bezpečnostním monitoringu a při výzkumu.
 
Systém FlexiGuard umožňuje dlouhodobé telemetrické sledování zdravotně-fyziologických parametrů a environmentálních parametrů člověka v reálném čase. Umožňuje individuální i hromadný monitoring v reálném čase, všechny snímané parametry ukládá pro zpětnou analýzu trendů, reakcí i stavu probanda a to jak lokálně na osobní snímací jednotce na paměťovou kartu u každého monitorovaného jedince, tak i centrálně na vizualizační jednotce. Pracuje s osobními profily jednotlivých probandů, meze jednotlivých parametrů lze individuálně nastavovat a sledovat vývoj během jednotlivých fází tréningu, akce, výcviku, zásahu apod. a individuální reakce na jednotlivé podněty psychické a fyzické zátěže; všechny parametry lze snímat z více probandů najednou a zobrazit je ve stejné časové ose. Základními monitorovanými parametry jsou: tepová frekvence, fyzická aktivita, teplota těla, teplota a vlhkost okolí (zpravidla pod oděvem) a dechová křivka. Volitelně je možné doplnit snímač GPS polohy. Zákaznické přidání dalších připravených senzorů (např. multisenzoru vybraných výbušných a jedovatých látek, detektoru ionizujícího záření apod.) je otázkou několika kliknutí myší.

Rovněž je možná synchronizace signalů se záznamem z digitální kamery připojené k velitelské vizualizační jednotce. Z těchto údajů je automaticky vypočítávána informace o fyziologickém stavu probanda, jako např. odhad energetického výdeje, anaerobního prahu, polohy těla, detekce přehřátí atd., parametry prostředí (přítomnost nebezpečných látek atd.).  Tato informace je prezentována v uživatelsky opřívětivé formě na velitelské vizualizační jednotce a lze ji bezprostředně využít např. pro účely podpory rozhodování, pro optimální profilování výcvikového procesu apod. V praxi se osvědčilo souhrnné zobrazení výsledné informace ve formě “semaforu” – zelená znamená “vše v pořádku”, oranžová signalizuje lehké překročení individuálně nastavitelných mezí, případně techickou závadu, podobně “červená” značí výraznější překročení individuálních mezí. Kromě této souhrnné signalizace se samozřejmě uchovává kompletní záznam signalů monitorovaných osob – ten lze kdykoliv (přímo během akce, případně později v klidu kanceláře) prohlédnout a stanovit příčinu alarmu a srovnat individuální reakce jednotlivých osob na zátěžové situace. Uvnitř každé osobní měřicí jednotky je rovněž zabudovaná paměťová karta, na které zůstanou (podobně jako v “černé skříňce” u letadla) uloženy veškeré signály i v případě náhodného výpadku datového radiového spojení s velitelskou vizualizační jednotkou.
 
Původní funkční vzorky, vytvořené v rámci projektu bezpečnostního výzkumu, byly technicky dopracovány a rozvinuty v několik produktových variant, které jsou nyní k dispozici. Zde podrobněji uvedeme několik příkladů v praxi uplatněných realizací systému.

Základní aplikační varianta. Tato varianta obsahuje rovněž GPS lokalizaci a bezdrátové komunikační rozhraní se zvýšeným dosahem v terénu a zjednodušeným plně automatickým vyhodnocením. Referenčním příkladem nasazení této varianty je využití v CASRI, příspěvkové organizaci Ministerstva obrany ČR. V CASRI bylo uplatněno celkem 30 kusů základní aplikační varianty systému FlexiGuard. Proběhlo zde intenzivní otestování v terénních podmínkách při výcviku vojáků, praktické uplatnění zde FlexiGuard nalézá zejména jako podpůrný prostředek při bezpečnostním sledování zdravotně-fyziologických parametrů při speciálních vojenských cvičeních ve výcvikovém prostoru ve Vyškově u Brna, kde byl již mnohokrát prakticky nasazen jako podpora zdravotního dohledu při extrémních zátěžích v koncové fázi cvičení.  Základní aplikační varianta je dále využívána například při výzkumu na Letecké fakultě Technické univerzity v Košicích, během roku 2019 je předmětem zakázky „Meranie psychofyziologických parametrov počas výskumných letov na letových simulátoroch a na reálnych lietadlách“. Jedná se o další ostré nasazení systému v reálných podmínkách.

Aplikační varianta s rozšířenou sadou externích senzorů. Podporuje až 8 externích senzorů, které komunikují s osobní měřicí jednotkou pomocí krátkodosahového radiového rozhraní. Varianta plně využívá možností WBAN (wireless body area network) a byla vyvinuta ve spolupráci se SÚJCHBO (Státní ústav jaderné, chemické a biologické ochrany), kde je rovněž uplatněna. Varianta je vyvinutá podle zákaznických požadavků a podporuje připojení několika externích senzorů teploty, vlhkosti a fyzické aktivity. V této konkrétní aplikaci je určená zejména pro práci v klimatické komoře SÚJCHBO v Příbrami při zátěžových testech, je ale zachována i možnost kontinuálního monitoringu na delší vzdálenosti při pohybu probanda v terénu.

Aplikační varianta FlexiBag. Nově byla platforma FlexiGuard použita pro vytvoření aplikační varianty FlexiBag, která umožňuje bezpečnou a spolehlivou bezdrátovou telemonitoraci zdravotně-fyziologických parametrů a environmentálních parametrů pacienta přepravovaného v transportním biovaku nebo bioboxu. Umožňuje rovněž hromadný monitoring více pacientů v reálném čase. Zařízení bylo prezentováno na výstavě Future Forces 2018. Na toto nové řešení byla podána patentová přihláška ÚPV ČR (dosud v řízení); u této nové aplikační varianty systému v současné době probíhají jednání s potenciálními uživateli.

Kromě těchto zde uvedených uplatnění existuje řada dalších nasazení systému FlexiGuard, zejména při výzkumu psychofyziologických stavů u různých organizací v rámci ČR a SROV. Například v dubnu 2019 byl systém FlexiGuard na vyžádání využit při řešení výzkumného úkolu HZS ve Vysokém Mýtě jako součást širšího výzkumu zaměřeného na hodnocení expozice hasičů zplodinami hoření. V současné době rovněž probíhá rozsáhlý výzkum s využitím biotelemetrického systému FlexiGuard pro monitorování fyziologického stavu vojáků. Např. na UO v Brně byl využit k souběžnému měření fyziologických parametrů členů čtyřčlenného týmu (dvou pilotů, jednoho pracovníka služby ŘLP a jednoho člena pozemního personálu LTZ) pomocí senzorů umístěných ve výstroji, následně pak přes bezdrátové rozhraní byly fyziologické údaje (tepová frekvence, tělesná teplota, pohybová aktivita a intenzita pocení) přenášeny do vizualizační jednotky velitele výcviku k dalšímu hodnocení.

Na řešení použité v systému FlexiGuard byl v roce 2017 udělen patent ÚPV ČR číslo 306895 s názvem "Biotelemetrický systém pro podporu monitorování psychofyziologického stavu člověka". Produkt je v současnosti dále rozvíjen podle požadavků nových uživatelů a jedná se již o ověřené zařízení, které si svojí roli našlo zejména při bezpečnostní zdravotní monitoraci v terénu a při podpoře výzkumu zátěžových stavů u hasičů a vojáků.
 

Příklad nasazení systému FlexiGuard při experimentech ve Vysokém Mýtě  (duben 2019, jako součást širšího výzkumu zaměřeného na hodnocení expozice hasičů zplodinami

      Záběr vizualizační jednotky s detailním pohledem na fyziologické parametry probandů