Safe Detection

Projektleitung:
Prof. Dr. Peter Kaul und Prof. Dr.-Ing. Norbert Jung

Eine zuverlässige, sichere und schnelle Erkennung von Explosivstoffen hat in der letzten Zeit an Bedeutung gewonnen. Auch die Orte, an denen mit Explosivstoffen zu rechnen ist, haben sich deutlich verändert. Minensuche oder die Identifikation von Explosivstoffen an z.B. Bahnhöfen sind nur zwei von vielen Anwendungsgebieten.

Ein Explosivstoffdetektionsgerät ist in zu erwartenden Anwendungsszenarien den unterschiedlichsten Umwelteinflüssen wie z.B. sehr weiten Temperaturbereichen, Sonneneinstrahlung und hoher Luftfeuchtigkeit aber auch elektromagnetischen Störungen ausgesetzt.

Dennoch muss ein Detektionsgerät in solchen extremen Situationen zuverlässig funktionieren und eine sichere Aussage über die Gefährdung, die vom zu analysierenden Objekt ausgeht, geben können. Um zusätzlich den Bediener zu schützen muss die Hardware auch aus hinreichender Entfernung bedient werden können Für diesen „Standoff-Betrieb“ ergibt sich ein verteiltes System.

Um eine hinreichende Funktionssicherheit zu erreichen, müssen zunächst zuverlässige Komponenten und eine zuverlässige Vorgehensweise bei der Entwicklung verwendet werden. Da Fehler dennoch nicht auszuschließen sind,  werden fehlererkennende Verfahren verwendet. Im Fehlerfall meldet das Gerät dies dem Benutzer und geht außer Funktion. Unter gewissen Umständen kann aber nicht auf die Funktionen des Gerätes verzichtet werden. In diesem Fall greifen fehlerbeherrschende Maßnahmen, wie redundante Sensoren.

Als zentrale Komponente wird ein kompaktes Embedded-System entworfen, das in unmittelbare Nähe des Messortes angebracht wird. Eine sehr kurze Signalstrecke von den Sensoren bis zur Auswertungseinheit ist eine wichtige Voraussetzung für die optimale Signalerfassung.

Allerdings besteht hier in der Nähe des vermuteten Explosivstoffes Gefahr für die Benutzer. Daher wird das Front-End durch geeignete Kommunikationsschnittstellen mit einer Bedieneinheit (z.B. Laptop o.ä.) verbunden.

Neben der Steuerung und Überwachung des Systems müssen hier die multimodalen Sensordaten im einfachsten Fall in die Kategorien „Explosivstoff“ oder „kein Explosivstoff“ zuverlässig klassifiziert werden. Anzustreben ist aber auch die weitergehende Klassifikation, um welchen Explosivstoff es sich handelt. Dies erfordert die Auswahl und Anwendung von geeigneten Klassifikationsverfahren sowie die Erstellung einer entsprechenden Datenbasis.

Eine wichtige Aufgabe ist die Evaluierung der verschiedenen Sensoren für die Messung chemischer oder physikalischer Größen, die dem System die Informationen zum Analyten liefern. Dazu werden der innere Aufbau und die Signaleigenschaften verschiedener Sensortypen analysiert. Das Ziel dieses Projektabschnitts ist eine hinreichende Erfassung der Sensorsignale und eine in Bezug auf den Diagnosedeckungsgrad unverzichtbare Prüfung auf Plausibilität der Messergebnisse.

Nach der Fertigstellung des Gesamtsystems muss dieses mit geeigneten Szenarien exemplarisch überprüft werden und in Feldtests seine Tauglichkeit unter Beweis stellen.

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