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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Brandbekämpfungsübung, umfassend eine handhabbare Löscheinrichtung mit einer Düse und mit einer Auslösemechanik, weiterhin umfassend einen Rechner zur Ausführung eines Simulationsprogramms und eine Bildwiedergabeeinheit.
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STAND DER TECHNIK
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Zur effektiven und sicheren Handhabung von Löscheinrichtungen zur Brandbekämpfung im Brandfall sind Schulungen und regelmäßiges Training mit den Ausrüstungsgegenständen unerlässlich. Dies gilt sowohl für die Verwendung von mobilen Kleinbrandlöschgeräten, als auch für den Gebrauch professioneller Löschausrüstung von Feuerwehren. Die vorliegende Schrift adressiert insbesondere den Umgang mit Feuerlöschern, welche üblicherweise einen Tank zur Aufnahme eines Löschmittels, eine Düse zum Verspritzen des Löschmittels und eine Auslösemechanik zum Öffnen der Düse umfassen, sowie den Umgang mit Strahlrohren, welche spezielle Armaturen der Feuerwehr zur Löschmittelabgabe darstellen und ebenfalls eine Düse und eine Auslösemechanik umfassen.
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Die Entzündung eines Feuers zu Brandbekämpfungsübungen ist mit dem Risiko einer Flammenausweitung und Brandentstehung behaftet und bedarf somit der Installation entsprechender Sicherheitsvorkehrungen. Zur Vermeidung des mit der Installation solcher Vorkehrungen verbundenen Aufwands sowie zur Eliminierung jedweden Restrisikos werden im Stand der Technik Vorrichtungen zur rein virtuellen Brandbekämpfungsübung verwendet.
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Beispielsweise offenbart die
US 2007/0218436 A1 eine flammenlose Feuerlöschtrainingsmethode, basierend auf einer Vorrichtung mit einem Bildschirm, auf welchem eine dynamische Darstellung einer Flamme abgebildet wird, und mit einer von der zu schulenden Person bedienten Löscheinrichtung, insbesondere ein Feuerlöscher oder ein Hohlstrahlrohr. An der Düse dieser Löscheinrichtung sind Sender angebracht, beispielsweise zur Aussendung von Radio- oder Mikrowellen oder Ultraschall, und unterhalb des Bildschirms sind entsprechende Sensoren angeordnet, welche Position und Orientierung der Düse der Löscheinrichtung in Bezug auf den Bildschirm detektieren. Die von den Sensoren erhobenen Daten bzgl. Position und Orientierung der Düse werden von einer Recheneinheit verarbeitet und finden Eingang in die dynamische Darstellung der Flamme am Bildschirm.
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Die
AT 509 799 A1 offenbart eine Übungsanordnung zur Brandbekämpfung ausgehend von einer dreidimensionalen Videodarstellung eines Brandobjektes. Es wird die Übungsperson relativ zu einer Projektionsleinwand einschließlich ihrer Blickrichtung in einem Raum geortet und die Daten einem Rechner zugeführt. Dieser steuert die Projektoren und aktiviert jene gespeicherten Bilder, die der Blickrichtung auf das Brandobjekt entsprechen. Ein oder mehrere zur Auswahl stehende Feuerlöscher sind ebenfalls mit Ortungsgeräten, auch für die Zielrichtung eines Löschstrahls, verbunden. Ein in einem Brandlabor entzündetes Feuer ist als Bildsignal im Rechner gespeichert und wird bei Übungsbeginn dem Brandobjekt überlagert. Bei Konkordanz von Zielrichtung und Zielpunkt im dreidimensionalen Raum und der Zeitdauer der Zielerfassung mit einem Sollwert erlischt das Feuer bzw. setzt sich der Brand in verstärktem Maße fort. Die Ortung der Übungsperson und ihrer Blickrichtung sowie des Feuerlöschers und der Zielrichtung des Löschstrahls erfolgt durch ortsfest im Übungsraum angeordnete Infrarot-Sendeempfänger und an der Übungsperson und dem Feuerlöscher entsprechend angeordnete Reflektoren.
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Die
US 5,059,124 offenbart eine Vorrichtung zum Feuerlöschtraining, umfassend einen Bildschirm zum Abspielen eines Videos einer Brandszene und einer Feuerlöschattrappe mit einer Düse, welche mit Infrarot- und Ultraschallsendern ausgerüstet ist, deren Signale von um den Bildschirm angeordneten entsprechenden Sensoren detektiert wird. Die von den Sensoren detektierten Daten hinsichtlich der Position der Düse werden einer Recheneinheit zugespielt, welche darauf basieren die auf dem Bildschirm abgespielte Videobrandszene an den virtuellen Löscherfolg anpasst.
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Nachteilig an vorgenannten Vorrichtungen zur virtuellen Brandbekämpfungsübung nach dem Stand der Technik ist die Notwendigkeit, eine verhältnismäßig aufwendige technische Installation einzurichten, insbesondere hinsichtlich der vorgenannten optischen und/oder akustischen Sensoren, welche in einem zu diesem Zweck vorbereiteten Übungsraum aufgestellt und justiert werden. Außerdem sind Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, bei denen die Sensorik in die Bildschirmeinheit integriert ist, verhältnismäßig unhandlich und daher nur sehr bedingt transportabel.
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Die
CN 107456694 A offenbart eine Vorrichtung zur virtuellen Brandbekämpfungsübung mit einer Feuerlöscherattrappe, welche mit einem 6-Achsen-Gyroskop als Positions-, Lage- und Beschleunigungssensor und mit einem Sensor zum Erfassen des Auslösens der Auslösemechanik ausgestattet ist, und welche ein Kommunikationsmodul zur drahtlosen Kommunikation über eine separate Kontrollplattform mit einem Host-Computer aufweist, wodurch die Handhabung der Attrappe in eine virtuelle Brandbekämpfungssimulation einfließen kann. Die separate Kontrollplattform dient zudem als Benutzerschnittstelle mit Auswahltasten, mittels welchen ein Bediener beispielsweise die virtuelle Brandsituation konfigurieren kann.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Brandbekämpfungsübung zu schaffen, welche auf einer im Vergleich zum Stand der Technik weniger komplexen technischen Installation basiert, um dadurch die Handhabbarkeit und Flexibilität hinsichtlich der Einrichtung einer Übungsumgebung zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8 in Verbindung mit den jeweiligen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die gesamte Sensorik zur Erfassung von Position, Orientierung und Bewegung der Düse sowie die Sensorik zur Erfassung der Betätigung der Auslösemechanik in die zum Übungszweck verwendete Löscheinrichtung integriert ist. Es entfällt somit der aus dem Stand der Technik bekannte Aufwand eine externe Sensorik vorzuhalten und einzurichten. Vielmehr ist die Kombination der erfindungsgemäßen Löscheinrichtung mit einem handelsüblichen Rechner, welcher zur Ausführung des Simulationsprogramms geeignet ist, und mit einer handelsüblichen Bildwiedergabeeinheit, etwa einem Computermonitor, vollständig ausreichend zur Durchführung der Brandbekämpfungsübung. Erfindungsgemäß wird also der Zeitaufwand zur Einrichtung einer Übungsumgebung stark reduziert, da nunmehr keine externe Sensorik einzurichten ist, sondern lediglich das erfindungsgemäße Simulationsprogramm auf einem geeigneten Rechner zu installieren ist. Des Weiteren ist die Flexibilität hinsichtlich der Wahl des Ortes, an dem die Brandbekämpfungsübung durchgeführt wird, erhöht, da zur Ausführung des Simulationsprogramms geeignete Rechner samt Bildwiedergabeeinheit bereits vielerorts vorhanden sind und im Wesentlichen nur noch die erfindungsgemäße Löscheinrichtung mitgeführt werden muss. Außerdem ist bei der Durchführung der Brandbekämpfungsübung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine wesentlich erhöhte Flexibilität hinsichtlich der relativen Position von Anwender und Bildwiedergabeeinheit gegeben, da im Gegensatz zu Vorrichtungen nach dem Stand der Technik kein durch die Positionierung einer externen Sensorik vorgegebener Übungsraum definiert ist, in welchem sich der Anwender zwecks korrekter Erfassung durch die externen Sensoren zwingend aufhalten müsste, sondern lediglich die Kommunikation zwischen Löscheinrichtung und Rechner gewährleistet sein muss.
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In vorteilhafter Ausführungsform ist an der erfindungsgemäßen Löscheinrichtung ein Übertragungsmodul angeordnet, mit welchem die Daten von dem Erfassungssystem und dem Sensor drahtlos an den Rechner übertragbar sind. Dieses Übertragungsmodul dient vorzugsweise dem Aufbau einer Bluetooth Funkverbindung. Durch Verwendung einer solchen Drahtlosverbindung zwischen Löscheinrichtung und Rechner kann auf die Verwendung von Kabeln verzichtet werden, welche einerseits während der Durchführung der Übung hinderlich für den Anwender sein könnten und andererseits das Packmaß der Vorrichtung unnötig erhöhen würden.
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Das Erfassungssystem an der Düse der erfindungsgemäßen Löscheinrichtung umfasst vorzugsweise eine inertiale Messeinheit mit einem Drehratensensor, einem Beschleunigungssensor und einem Magnetometer, sowie einen Mikrocontroller zur Auswertung der Messdaten der inertialen Messeinheit. Der Beschleunigungssensor dient dabei der Bestimmung der translatorischen Bewegung der Düse, dass Magnetometer erfasst Verkippungen und der Drehratensensor, beispielsweise ein Gyroskop, die zugehörigen Rotationsgeschwindigkeiten.
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In vorteilhafter Ausführungsform umfasst der Sensor, welcher das Auslösen der Auslösemechanik detektiert, einen an der Auslösemechanik angebrachten Biegesensor. In Abhängigkeit des am Biegesensor detektierten Spannungssignals kann das am Rechner ausgeführte Simulationsprogramm einen entsprechenden Grad der Öffnung der Düse zuordnen.
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Vorzugsweise ist an der erfindungsgemäßen Löscheinrichtung eine Benutzerschnittstelle angeordnet, mit welcher Parameter des auf dem Rechner ausgeführten Simulationsprogramms variierbar sind. Solche Parameter betreffen beispielsweise das im Rahmen der Simulation verwendete Löschmittel, etwa Wasser oder ein Schaum, oder auch den simulierten Löschmittelfüllstand der Löscheinrichtung. Die Anordnung der Benutzerschnittstelle an der Löscheinrichtung selbst beschleunigt den Ablauf der Übung, da der Anwender seine Stellung zur Bildwiedergabeeinheit nicht eigens ändern muss um Variationen der Simulationsprogrammparameter vorzunehmen.
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Vorzugsweise ist die Benutzerschnittstelle als ein kompaktes Benutzermodul ausgebildet, welches in einer handelsüblichen Löscheinrichtung integrierbar ist. Als handelsübliche Löscheinrichtung werden hier insbesondere ein Feuerlöscher oder ein Strahlrohr angesehen. Die Verwendung eines Benutzermoduls mit kompakter Bauform ermöglicht die Integration der Benutzerschnittstelle in die Löscheinrichtung mit nur geringer baulicher Adaption derselben, beispielsweise durch Einbringung einer passenden Ausfräsung. Dadurch wird gewährleistet, dass die Brandschutzübung nicht mit einer Attrappe, sondern mit einer im Wesentlichen originalgetreuen Löscheinrichtung durchgeführt werden kann.
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In weiterer vorteilhafter Ausführungsform umfasst die Bildwiedergabeeinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung einen Computermonitor oder einen Videoprojektor oder eine Videobrille. Dadurch kann die Brandschutzübung sowohl den Charakter eines Einzeltrainings als auch einer Demonstrationsveranstaltung für ein größeres Publikum einnehmen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Brandbekämpfungsübung bedient sich vorzugsweise einer der vorgenannten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Ein erfindungsgemäßes Computerprogrammprodukt umfasst ein Simulationsprogramm zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
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BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Brandschutzübung unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Löscheinrichtung,
- 3 eine schematische Ansicht eines Details einer erfindungsgemäßen Löscheinrichtung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Brandbekämpfungsübung unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 durch einen Anwender A. Dieser hält eine Löscheinrichtung 1 in Form eines Feuerlöschers 10 in den Händen und ist damit vor einer Bildwiedergabeeinheit 5 in Form eines Computermonitors 51 positioniert, welcher mit einem Rechner 4 verbunden ist, auf welchem das erfindungsgemäße Simulationsprogramm ausgeführt wird. Der von dem Anwender A geführte Feuerlöscher 10 umfasst einen Tank 11, in welchem die Benutzerschnittstelle 8 in Form eines Benutzermoduls 80 integriert ist, sowie einen Schlauch 12, an dessen einem Ende die Düse 2 und an dessen anderem Ende die Auslösemechanik 3 angeordnet ist. Während der Durchführung der Brandbekämpfungsübung werden die von dem Anwender A durchgeführten Bewegungen der Düse 2 hinsichtlich Translation, Rotation und Verkippung von der an der Düse 2 angeordneten inertialen Messeinheit 61 des Erfassungssystems 6 detektiert. Des Weiteren detektiert der Sensor 7 die Betätigung der Auslösemechanik 3, welche der Anwender A zur Öffnung der Düse 2 durchführt. Ein Mikrocontroller, welcher die Signale der inertialen Messeinheit 61 und des Sensors 7 verarbeitet, ist innerhalb des entleerten Tanks 11 angeordnet, vorzugsweise in das Benutzermodul 80 integriert, welches in einer passend aus dem Tank 11 ausgeschnittenen Aufnahme eingelassen ist. Die von dem Mikrocontroller verarbeiteten Daten hinsichtlich der Bewegungen der Düse 2 und des Auslösens der Auslösemechanik 3 werden kabellos an den Rechner 4 übermittelt, wo sie Eingang in das erfindungsgemäße Simulationsprogramm zur Brandschutzübung finden.
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Das Simulationsprogramm generiert am Computermonitor 51 eine Darstellung 50 einer virtuellen Brandszene, mit welcher der Anwender A während der Brandbekämpfungsübung interagiert. Die Simulation des Brandes ist eingebettet in ein sogenanntes „Serious Game“, also eine interaktive, einem Computerspiel ähnliche Darstellung 50, welche auch ein virtuelles Abbild 50a der Düse 2 beinhaltet. Die von dem Anwender A durchgeführten und im Erfassungssystem 6 detektierten Bewegungen der Düse 2 werden von dem Simulationsprogramm in entsprechende Bewegungen des Abbildes 50a der Düse 2 in der Darstellung 50 überführt. Die Betätigung der Auslösemechanik 3 durch den Anwender A führt über die entsprechende Detektion mittels des Sensors 7 zu einer virtuellen Darstellung 50b austretenden Löschmittels. Dabei wird die austretende Menge und die Reichweite des virtuell dargestellten Löschmittels 50b variiert entsprechend des Ausmaßes der Betätigung der Auslösemechanik 3, welches beispielsweise aus dem kontinuierlichen Spannungssignal eines von dem Sensor 7 vorzugsweise umfassten Biegesensors ermittelt wird, d.h. das Simulationsprogramm berücksichtigt detailgetreu auch solche Anwendungsfälle mit nur teilweise geöffneter Auslösemechanik 3, um dem Anwender A ein möglichst realitätsnahes Übungserlebnis zu ermöglichen. In Abhängigkeit von der Positionierung und Orientierung der Düse 2 in Bezug auf die virtuelle Darstellung der Flammen 50c auf dem Computermonitor 51 und der entsprechenden Betätigung der Auslösemechanik 3, ermittelt das Simulationsprogramm einen virtuellen Löscherfolg und stellt diesen durch das Erlöschen der virtuellen Flammen 50c dar bzw. durch eine virtuelle Brandausbreitung in der Darstellung 50 im Falle einer ungenügenden Durchführung der Übung durch den Anwender A. Im Rahmen der Brandbekämpfungsübung kann durch das erfindungsgemäße Simulationsprogramm eine Vielzahl an unterschiedlichen Brandsituationen virtuell dargestellt werden, des Weiteren können verschiedene virtuelle Löschmittel, etwa Wasser mit oder ohne Zusätzen, Löschschaum oder Löschpulver, ausgewählt werden, wozu dem Anwender A in vorteilhafter Ausführungsform der Löscheinrichtung 1 die Benutzerschnittstelle 8 dient. Bei Verwendung eines Feuerlöschers 10 berücksichtigt das Simulationsprogramm ferner den virtuellen Füllstand des Tanks 11, um dem Anwender A im Rahmen der Brandbekämpfungsübung auch einen Eindruck von der Löschkapazität des Feuerlöschers 10 zu vermitteln.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung 100 betreffend die Flexibilität hinsichtlich der Einrichtung einer Übungsumgebung wird in 1 daraus ersichtlich, dass die Position des die Löscheinrichtung 1 führenden Anwenders A bezüglich der Bildwiedergabeeinheit 5 für die Durchführung der Brandbekämpfungsübung irrelevant ist, solange nur die Kommunikation der Löscheinrichtung 1 mit dem Rechner 4, vorzugsweise mittels einer bluetooth Funkverbindung, gewährleistet ist, sowie der Anwender A einen ausreichenden Blickwinkel auf den Computermonitor 51 hat. Die im Verlauf der Übung durch das Erfassungssystem 6 ermittelten Bewegungen der Düse 2 werden dann in entsprechende Bewegungen des Abbildes der Düse 50a innerhalb der simulierten und am Computermonitor 51 dargestellten Brandsituation 50 übersetzt. Es besteht somit für den Anwender A eine große Flexibilität hinsichtlich der Wahl seiner Startstellung bei Beginn der Übung, d.h. die Durchführung der Brandbekämpfungsübung kann an die konkreten Gegebenheiten der jeweiligen Übungsumgebung, etwa die Raumgröße oder das Vorhandensein von Zuschauern, optimal angepasst werden.
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2 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Löscheinrichtung 1 in Form eines Feuerlöschers 10. Es handelt sich dabei um eine Modifikation eines handelsüblichen Feuerlöschers umfassend einen den Tank 11 bildenden Korpus, eine Düse 2 an einem Schlauch 12 und eine Auslösemechanik 3 in Form eines zangenförmigen Handgriffs. Die Modifikationen zum Umbau als eine erfindungsgemäße Löscheinrichtung 1 betreffen die Anordnung der benötigten Sensorik 6, 7 samt Mikrocontroller und Übertragungsmodul sowie einer Benutzerschnittstelle 8 in Form eines Benutzermoduls 80.
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Die Erfassungseinheit 6 zur Bestimmung der Bewegungen der Düse 2 während der Brandbekämpfungsübung umfasst vorzugsweise eine an der Düse 2 angeordnete inertiale Messeinheit 61 sowie einen vorzugsweise in das Benutzermodul 80 integrierten Mikrocontroller. Die inertiale Messeinheit 61 umfasst eine räumliche Kombination mehrerer Inertialsensoren, insbesondere einen Drehratensensor und einen Beschleunigungssensor, sowie ein Magnetometer. Die inertiale Messeinheit 61 ist als ein kommerziell erhältliches, gekapseltes Modul ausgeführt, welches durch geeignete Befestigungsmittel, insbesondere lösbar mittels Schrauben, an der Düse 2 angeordnet ist. Der zugehörige Mikrocontroller zum Auslesen der inertialen Messeinheit 61 und zur Verarbeitung der ausgelesenen Daten ist vorzugsweise platzsparend und geschützt in dem Benutzermodul 80 in den Tank 11 integriert und kommuniziert mit dem vorzugsweise ebenfalls im Tank 11 angeordneten Übertragungsmodul zur Datenweitergabe an den Rechner 4 (siehe 1).
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Der Sensor 7 zur Erfassung der Betätigung der Auslösemechanik 3 durch den Anwender A (siehe 1) umfasst vorzugsweise einen Biegesensor 71, welcher mit seinen beiden Endabschnitten jeweils an dem Haltegriff 31 und dem drehbar gelagerten Zangengriff 32 befestigt ist. Bei Betätigung des Zangengriffs 32 erfährt der Biegesensor 71 eine Biegung und es kann aus dem Messsignal des Biegesensors 71 das Ausmaß der Betätigung der Auslösemechanik 3 ermittelt werden.
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3 zeigt eine schematische Ansicht eines Details einer erfindungsgemäßen Löscheinrichtung 1 in Form eines Feuerlöschers 10. Dargestellt ist der Tank 11 mit einer daran angeordneten Benutzerschnittstelle 8 in Form eines Benutzermoduls 80. Zur Integration des Benutzermoduls 80 in einen handelsüblichen Feuerlöscher ist dessen Tank 11 entleert worden und mit einem in Draufsicht etwa rechteckförmigen Ausschnitt zur Aufnahme des Benutzermoduls 80 versehen worden. Das Benutzermodul ist düsenseitig am Tank 11 angeordnet, um zu verhindern, dass die Benutzerschnittstelle 8 während der Durchführung der Brandbekämpfungsübung, bei welcher der Feuerlöscher 10 vor oder seitlich neben dem Körper des Anwenders A (siehe 1) geführt wird, unbeabsichtigt betätigt werden kann.
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Das Benutzermodul 80 umfasst vorzugsweise eine Mehrzahl von Schaltern 81, Statusleuchten 82 sowie ein Display 83. Die Schalter 81 dienen zum Ein- und Ausschalten der Löscheinrichtung 1 sowie zur Festlegung von im Simulationsprogramm verwendeten Parametern, etwa zur Auswahl des virtuellen Löschmittels oder zur Variation des virtuellen Tankfüllstands. Anhand der Statusleuchten 82 und des Displays 83 wird der jeweilige Betriebszustand der Löscheinrichtung sowie die Einstellung der Simulationsparameter dargestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Vorrichtung
- 1
- Löscheinrichtung
- 10
- Feuerlöscher
- 11
- Tank
- 12
- Schlauch
- 2
- Düse
- 3
- Auslösemechanik
- 31
- Haltegriff
- 32
- Zangengriff
- 4
- Rechner
- 5
- Bildwiedergabeeinheit
- 50
- Darstellung
- 50a
- Abbild der Düse
- 50b
- Abbild des Löschmittels
- 50c
- Abbild der Flammen
- 51
- Computermonitor
- 6
- Erfassungssystem
- 61
- inertiale Messeinheit
- 7
- Sensor
- 71
- Biegesensor
- 8
- Benutzerschnittstelle
- 80
- Benutzermodul
- 81
- Schalter
- 82
- Statusleuchte
- 83
- Display
- A
- Benutzer
