Smart Home Systeme als zukünftiger Bestandteil der Rettungskette – das ADLeR-Konzept

Eine 76-jährige Dortmunderin mit beginnender Demenz macht an einem sonnigen Frühlingstag Bratkartoffeln und geht dabei nur kurz auf den Balkon, um die Blumen zu gießen. Sie schließt die Balkontür hinter sich, gießt die Blumen, setzt sich in die Sonne – und vergisst das Essen auf dem Herd. Wenige Minuten später geht eine Meldung in der Leitstelle ein: „Rauch und Feuerschein in der Märkischen Straße 241, 3. OG links, Küche. Eine Person vor Ort.“ Ein Mehrkriterien­melder hatte den Entstehungsbrand detektiert, die Bewohnerin wurde lokalisiert und die Meldung über einen Hub generiert, nachdem die Bewohnerin die Übermittlung nicht innerhalb von 30 Sekunden unterbunden hatte. Die Dame selbst wird erst mit Eintreffen der Einsatzfahrzeuge auf die Situation aufmerksam. Durch die umgehende Alarmierung bleibt sie unverletzt und der Sachschaden beschränkt sich auf die Ausstattung der Küche.

Die Feuerwehr Dortmund hat im Rahmen des Forschungsprojektes ADLeR (Automatisiertes Detektions-, Melde- und Leitsystem für Rettungskräfte – Rettungskette neu denken) gemeinsam mit dem Fraunhofer ISST (Institut für Software und Systemtechnik) und weiteren Partnern ein Konzept entwickelt, das eine neue Art der Nutzung von Smart Home Systemen und die Integration von Ersthelfenden in die Rettungskette vorsieht. Im Brandfall, aber auch bei medizinischen Notfällen oder im Katastrophenfall, sollen so vor allem Verzögerungen im Bereich der Entdeckungs- und Meldezeit sowie bei der Erkundung des Einsatzortes vermieden werden (vgl. Abbildung 1). Insbesondere für Personen deren Selbstrettungsfähigkeit eingeschränkt ist, kann auf diese Art ein höheres Sicherheitsniveau bei weiterhin selbstbestimmtem ­Alltag hergestellt werden. Die Konzeptphase des Projekts wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) als Teil der Richtlinie „SifoLIFE– Demonstration innovativer, vernetzter Sicherheitslösungen“ mit den Förderkennzeichen 13N15616 und 13N15617 gefördert. Eine Umsetzung des Konzepts in einer zweiten Förderphase wird angestrebt und findet bei entsprechender Auswahl für Weiterförderung statt.

Warum sich etwas daran ändern muss, wie Notfälle entdeckt und gemeldet werden.

Seitens der Behörden und Organisationen mit Sicherheitsauf­gaben (BOS) wird bereits unter hohem Ressourceneinsatz alles dafür getan, auf Notrufe schnellstmöglich und mit effektiven Maßnahmen zu reagieren. Entsprechende Hilfsfristen von bspw. acht Minuten im städtischen Gebiet werden dabei mit sehr hoher Zuverlässigkeit eingehalten. Sofern zuvor umgehend die 112 gewählt wurde, gewährleistet diese Frist eine hohe Chance Leben zu retten und Schäden an Sachwerten gering zu halten.

Hohe Risiken und schwere Folgen durch ein Schadensereignis entstehen daher vor allem, wenn dieses zuvor lange unentdeckt blieb und Feuerwehr oder Rettungsdienst trotz ihres umgehenden Handelns „zu spät“ an der Einsatzstelle eintreffen. Lebensgefahr tritt insb. dann auf, wenn zusätzlich zur unbemerkten Entwicklung der Lage, betroffene Personen sich nicht selbst aus deren Gefahrenbereich retten können. Einschränkungen der Selbstrettungsfähigkeit oder auch der Fähigkeit zügig einen Notruf abzusetzen können vor allem bei Lebensälteren oder Menschen mit Behinderung vorliegen. In der Konsequenz finden sich diese Bevölkerungsgruppen auch mit höheren Anteilen in den jährlichen Statistiken der Brandtoten wieder. Das Problem ist jedoch nicht nur im Brandfall relevant: auch der hohe Anteil von Menschen älter als 60 Jahre unter den Opfern der Flutkatastrophe im Sommer 2021 zeigt, dass Personen mit einer eingeschränkten Fähigkeit zur Selbstrettung in unterschiedlichen Gefahrenlagen grundsätzlich einem höheren Risiko ausgesetzt sind.

Für eine erfolgreiche Rettung dieser Personengruppen ist es daher von höchster Bedeutung, Brände und andere Schadensereignisse umgehend zu detektieren und diese direkt der Einsatzleitstelle zu melden. Einerseits profitieren Betroffene selbst unmittelbar von der schnelleren Rettung oder auch indem ihre Wohnung deutlich weniger Schaden nimmt. Andererseits wird die Sicherheit für Einsatzkräfte gesteigert, indem sie Brände häufiger bereits in einfacher beherrschbaren Stadien bekämpfen können.

Wie eine automatisierte Detektion und Meldung technisch umgesetzt werden kann.

Im Sinne des ADLeR-Konzepts können unterschiedliche Sensortypen eines Wohnungssystems an einer zentralen Verarbeitungseinheit – dem sog. Hub – drahtlos angebunden werden. So sind bspw. Mehrkriterienmelder vorgesehen, um Brände schon in der Entstehungsphase und auch in der Küche zu detektieren, wo diese häufig entstehen, herkömmliche Heimrauchmelder jedoch nicht praktikabel sind. Mit der Detektion des Brandes wird eine Abbruchsfrist von 20 Sekunden gestartet, in der BewohnerInnen per mobilem Endgerät (Smartwatch/Smartphone) oder mit Hilfe des Sprachassistenten die Weiterleitung des Alarms an die Leitstelle verhindern können. Dadurch sollen Fehlalarme reduziert werden. Neben der Vermeidung des unnötigen Ausrückens von Einsatzkräften, strebt diese Maßnahme die Vertrauensbildung in die automatische Notfallerkennung an. Nur so kann deren Akzeptanz als dauerhafter Bestandteil der Einsatzleitstellensysteme und damit als neues Verfahren zur Meldung von Bränden und Notfällen gelingen. Mit der Übermittlung des Alarms können aus der betroffenen Wohnung je nach installierter Sensorik zudem noch weitere Informationen übermittelt werden: neben der genauen Position des Entstehungsbrandes im Gebäude und innerhalb der Wohnung, wird bei der Verwendung von Präsenzmeldern auch automatisch gemeldet, ob Personen anwesend sind und wo in der Wohnung sich diese befinden.

Präsenzmelder können zudem in Kombination mit am Körper getragener Sensorik und smarter Stromzähler genutzt werden, um medizinische Notfälle wie akute Herzkreislaufnotfälle oder Stürze bzw. längere Regungslosigkeit festzustellen. Neben den spezifischen biometrischen Messwerten, wie sie z.B. die Apple Watch bietet, können Abweichungen von typischen Tagesabläufen anhand von Anomalien im Stromverbrauch auf eine Notlage hinweisen. Kombinationen von Sensorparametern zu definieren, die auf verlässliche Art und Weise einen Notfall vom normalen Alltagsleben abgrenzen können und im richtigen Zeitpunkt die Leitstelle alarmieren, sind für diesen Anwendungsfall des Systems das Hauptaugenmerk. Sensorseitig können zudem auch Wassersensoren integriert werden, welche bisher vor allem die Erkennung von Wasserschäden im Haushalt ermöglichen. Sobald in Zukunft Smart Home Systeme in der Fläche weiträumig verbreitet sind, könnten diese auch für die Detektion von beginnenden Überflutungen in Folge von Starkregen genutzt werden, da gleichzeitige Wasserschäden in mehreren Kellern oder sogar benachbarten Gebäuden höchstunwahrscheinlich sind. Neben der folgenden Alarmierung könnten so auch unmittelbar die BewohnerInnen der oberen Stockwerke optisch und akustisch gewarnt werden, so dass diese flüchten können, bevor das Wasser sie im Gebäude einschließt. Ebenso werden BewohnerInnen umliegender Wohnungen und Gebäude auf Personen mit Mobilitätseinschränkungen im Gefahrenbereich hingewiesen, um deren Rettung gemeinschaftlich und rechtzeitig zu unterstützen.

In der Konzeption der ADLeR-Rettungskette ist vorgesehen, dass die grundlegenden Fragen der strukturierten Notrufabfrage durch die automatisch übermittelten Daten zum Schadensereignis zügig und quasi auf den ersten Blick beantwortet werden können. D.h. insbesondere der exakte Ort sowie die Art des Schadensereignisses, also die Art des ausgelösten Sensors oder deren Kombination und die Position ggf. anwesender Personen sollen mit dem Informationsstand zum Zeitpunkt der Übermittlung gemeldet werden. Die Übertragung eines dauerhaft vollumfänglichen Informationsflusses von der Sensorik in die Leitstelle und von dort an die Trupps vor Ort ist vorerst nicht geplant. Stattdessen sollen die Systemkomponenten vor Ort unmittelbar die zügige und sichere Abwicklung durch die Einsatzkräfte unterstützen, ohne den Umfang der Einsatzaufgaben oder benötigter Ausrüstung zu erhöhen.

Wie ein Einsatzort zum aktiven Helfer bei der Bewältigung eines Schadensereignisses wird.

Neben der Sensorik zur Detektion und Meldung eines Notfalls gehören auf der aktorischen Seite weitere Systembestandteile zu den Smart Home Komponenten, die das ADLeR-Konzept vorsieht, um die nachfolgenden Prozesse der Rettungskette zu optimieren. Ein wichtiger Bestandteil ist der Zugang zum Gebäude bzw. zu der betroffenen Wohnung. Hier ist ein zentrales Element im Bereich der Aktorik das elektronische Türschloss, welches neben der Nutzung eines elektronischen Schlüssels durch die BewohnerInnen die Eingabe eines Zahlencodes erlaubt und so ein zerstörungsfreies Betreten der betroffenen Wohnung ermöglicht. Dieses Verfahren ist für die Schlüsselübermittlung bei der Online-Vermietung von Ferienwohnungen bereits lange etabliert und von beteiligten Herstellern durch entsprechend sichere Protokolle geschützt. Die Übermittlung eines zeitlich begrenzt gültigen Zahlencodes kann als Teil der Alarmierung bei der Leitstelle eingehen, die diesen im einfachsten Fall per Funk an die Einsatzkräfte vor Ort geben kann. Dementsprechend müssen diese kein zusätzliches Gerät mitführen, das z.B. per Nahfeldkommunikation direkt mit dem Türschloss interagiert. Auch bei der Weitergabe von Informationen zu einem medizinischen Notfall an registrierte Ersthelfende über deren App-Plattform, könnte der entsprechende Zugangscode auf sichere Art und Weise weitergegeben werden (vgl. Abbildung 2). Nur so wären diese Akteure in der Lage bei medizinischen Notfällen im häuslichen Umfeld das therapiefreie Intervall zu überbrücken, wohingegen diese Hilfe sonst an verschlossenen Wohnungs- und/oder Haustüren scheitern würde. Zwar können sich Einsatzkräfte im Gegensatz zu Ersthelfenden stets Zugang zum Notfallort verschaffen – je nach Widerstandskraft zu zerstörender Schlösser oder Türen, entstehen an dieser Stelle mitunter jedoch mehrere Minuten Verzögerung. Auch für die AnwenderInnen der BOS ermöglicht das elektronische Türschloss einen deutlich schnelleren Zugriff auf die Wohnung und beschleunigt damit z.B. auch die Brandbekämpfung, um Personen- oder Sachschäden zu vermeiden bzw. so gering wie möglich zu halten.

Zusätzlich zur Zugänglichkeit eines Einsatzortes spielt auch dessen Übersichtlichkeit eine entscheidende Rolle. Die Ansteuerung einzelner Lampen gehört seit der Entstehung von Smart Home Systemen zu deren am weitesten verbreiteten und kostengünstigsten Funktionen. Im Sinne des ADLeR-Konzepts wird auch die Beleuchtung im Notfall und für die Dauer dessen Bewältigung automatisch angesteuert, um die sichere und zügige Arbeit der Einsatzkräfte, aber auch die Selbstrettung der AnwohnerInnen zu unterstützen. Beispielsweise soll Außenbeleuchtung im Bereich des Hauseingangs, an der Hausnummer sowie an der Klingelanlage die letzten Meter der Anfahrt auf Sicht vereinfachen. Diese Markierung des Wegs zur betroffenen Wohneinheit setzt sich im Hausflur fort, wo zusätzlich zu den Hinweisleuchten auch die Flurbeleuchtung auf Dauer-An geschaltet ist (vgl. Abbildung 3).

Beispielsweise beim Abtransport von Betroffenen per Trage vom sich automatisch abschaltenden Flurlicht überrascht zu werden, soll auf diese Art und Weise verhindert und das Unfallrisiko im Treppenhaus somit reduziert werden. Neben der optischen Unterstützung der (Selbst-)Rettung soll auch der Sprachassistent jeder Wohnung genutzt werden, um BewohnerInnen über detektierte Notfälle in anderen Wohnungen zu informieren oder um diese zu warnen. Sollte eine entsprechende Qualifikation vorliegen, könnte so nicht nur die schnelle Flucht bei Bränden, sondern auch die Hilfeleistung innerhalb der Hausgemeinschaft bei medizinischen Notfällen gefördert werden.

Weiterhin ist in der Küche die automatische Abschaltung der Stromversorgung für Herd und Ofen vorgesehen. Hier kann durch die BewohnerInnen bei Einrichtung des Systems selbst entschieden werden, ob die Abschaltung erst bei Detektion von Rauch erfolgt oder mit Präsenzmeldern in diesem Bereich verknüpft und bereits nach kurzer Abwesenheit ausgelöst wird. In der Folge besteht die Chance, dass Brände in der Folge von „Essen auf Herd“ nicht nur in ihrer Entstehung verlangsamt, sondern gänzlich verhindert werden.

Indem die Aktorik der Wohnungs- und Haussysteme im Fall eines Schadensereignisses automatisch angesteuert wird und notfallspezifische Funktionen ausführt, müssen keine zusätzlichen Prozesse oder Geräte in die Einsatzabwicklung integriert werden. Zeitgewinne, die in der optimierten Rettungskette erzielt werden können, werden so nicht durch die Prozesszeit zusätzlicher Aufgaben relativiert. Außerdem können Kosten und Kompatibilitätsprobleme vermieden werden, wenn seitens der BOS keine Geräte mitgeführt und auf neustem Stand gehalten werden müssen, sondern Smart Home Systeme eines jeweiligen Notfallorts autark, aber gemäß einem einheitlichen Konzept agieren. Letzteres schafft die Grundlage, nicht nur der Bevölkerung zusätzliche Sicherheit, sondern auch Einsatzkräften Unterstützung bieten zu können, auf die sie sich stets verlassen können.

Welche Schritte zu gehen sind, um Ansätze aus ADLeR zukünftig weitreichend zu ­etablieren.

Ein erstes Zwischenziel für die dauerhafte und integrierte Nutzung von Smart Home Systemen als Teil der Rettungskette ist, die angenommenen Vorteile mit Hilfe eines Pilotbetriebs im Feld zu demonstrieren. Dabei sind zudem notwendige Anpassungen und Verbindungen technischer Systeme sowie deren Zuverlässigkeit zu prüfen. Im Fall einer positiven Gesamtbilanz der erzielten Effekte innerhalb der Rettungskette und damit auch einer Steigerung hinsichtlich des Sicherheitsniveaus für die Bevölkerung, können weitere Etablierungsprozesse folgen. Die Umsetzungsphase des ADLeR-Projekts, sofern sie für die Förderung ausgewählt wird, soll nicht nur den „proof-of-concept“ der beabsichtigten Funktionen und Mehrwerte liefern, sondern bringt auch Akteure aus Bevölkerung, BOS und Wirtschaft zusammen, die eine anschließende Verstetigung der Lösung vorantreiben können.

Langfristig könnten die BOS zudem insbesondere dann von der Vernetzung mit privaten Smart Home Systemen profitieren, wenn diese zum einen flächendeckend verbreitet sind sowie zum anderen eigene Datenquellen ausgebaut werden. Werden in der Folge die vorliegenden Daten zentral und ganzheitlich verarbeitet, entsteht die Möglichkeit in beliebigen Maßstäben (Häuserzug, Quartier, Stadt) Echtzeitlageinformationen zu generieren. Bei der Koordination vieler gleichzeitiger Einzeleinsätze, aber insb. beim Auftreten einer großflächigen Schadenslage könnte auf Basis der vorliegenden Informationen ggf. schneller und effektiver reagiert werden. Ebenso besteht in diesem Fall die Möglichkeit über die lokal vorhandenen Systeme kommunikativ auf die Bevölkerung einzuwirken und so deren (Selbst-)Rettung zu optimieren.

Das private Wohnumfeld ist zudem nicht der einzige Bereich, der durch eine Ausstattung mit Sensorik und Aktorik sowie der Herstellung einer Schnittstelle mit bestehenden BOS-Systemen deren Arbeit optimieren könnte. Smart City Infrastrukturen könnten mit flächendeckend installierten Sensoren im Bereich der Umwelttechnik, z.B. hinsichtlich Wasserstand, Temperatur, Verkehrsfluss oder Schadstoffen in der Luft, zum Live-Lagebild beitragen, aber auch automatisiert die Bevölkerung in den entsprechenden Bereichen vor Gefahren warnen. Bei einer Vernetzung öffentlicher und privater Sensornetzwerke könnte die Informationsdichte zudem erheblich gesteigert werden. In diesem Fall könnte auch die aktorische Seite der Smart City Systeme automatisch auf einzelne Schadensereignisse reagieren, indem bspw. die Anfahrt der Einsatzkräfte durch automatisiertes Verkehrsmanagement unterstützt wird.

Für die Vernetzung privater Smart Home Systeme mit der städtischen Infrastruktur, aber auch mit Systemen der BOS, ist jedoch vor allem eine gegenseitige Akzeptanz des Datenaustauschs und ein Vertrauen in die verantwortungsbewusste und zielorientierte Nutzung von Daten erforderlich. Technische Entwicklungsarbeiten sollten daher, wie z.B. bei der Umsetzung des ADLeR-Projekts geplant, stets Hand in Hand mit Transparenzbildung bei der Bevölkerung und dafür geeigneten Informationsstrategien gehen. Letztendlich basiert die Nutzung von Smart Home Systemen als Teil der Rettungskette auf der Freiwilligkeit der NutzerInnen. Dementsprechend sollten diese eine informierte Entscheidung über die Freigabe von Daten treffen können, wobei nicht nur der omnipräsente Datenschutz, sondern auch die Potentiale für die eigene Sicherheit aufgezeigt werden müssen. Abschließend fördert die Vernetzung mit BOS-Systemen nicht nur die eigene Resilienz gegenüber verschiedenen Notfällen und Schadensereignissen, sondern dient auch als Enabler für die gegenseitige Hilfeleistung innerhalb der Gesellschaft.