Opracowanie i ocena funkcjonalności modelu systemu sygnalizacji zagrożeń do zastosowania w inteligentnej odzieży ochronnej z uwzględnieniem przewidywanych warunków jej stosowania

Kierownik projektu: dr inż. Anna Dąbrowska

Streszczenie projektu:

Celem projektu była analiza wpływu przewidywanych warunków stosowania systemów sygnalizacji zagrożeń w inteligentnej odzieży ochronnej dla strażaków na funkcjonalność i użyteczność tych systemów.

Zgromadzono dane o warunkach potencjalnego stosowania systemów sygnalizacji zagrożeń w inteligentnej odzieży ochronnej, jak również przeprowadzono badania ankietowe wśród ponad 800 strażaków ukierunkowane na rozpoznanie ich potrzeb w zakresie inteligentnej odzieży ochronnej z systemem sygnalizacji zagrożeń. Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono, iż zdecydowana większość strażaków (96%) byłaby zainteresowana użytkowaniem inteligentnej odzieży. Jako alternatywę dla komunikacji przez radiotelefon w celu sygnalizacji zagrożeń występujących podczas akcji przeciwpożarowej najwięcej respondentów wskazało metodę wizualną poprzez wyświetlacz (42%) lub poprzez diody LED (34%) zintegrowane z odzieżą. Metodę dźwiękową wybrało 31%, natomiast metodę wibracyjną 23%. Opierając się na uzyskanych wynikach badań ankietowych i konsultacjach ze strażakami, sformułowano wymagania funkcjonalne dotyczące odzieży inteligentnej dla strażaków uwzględniającej moduły sygnalizacyjne. Przygotowano założenia do wytworzenia systemów sygnalizacyjnych. Kierując się miniaturowymi rozmiarami, funkcjonalnością i dostępnością elementów modułów, a także zintegrowaną budową i kompatybilnością, do opracowania systemu sygnalizacji wybrano: moduł sygnalizujący poprzez wyświetlacz LCD, moduł sygnalizujący poprzez diodę LED oraz moduł sygnalizujący poprzez silniczek wibrujący. Biorąc pod uwagę przeprowadzoną analizę warunków potencjalnego stosowania systemów sygnalizacji zagrożeń w inteligentnej odzieży ochronnej dla strażaków oraz aktualne wymagania stawiane odzieży ochronnej dla strażaków i zdefiniowane potrzeby normalizacyjne w zakresie metod badań i oceny inteligentnej odzieży ochronnej dla strażaków sformułowano scenariusze do prowadzenia badań laboratoryjnych oraz przygotowania wstępnego systemów sygnalizacji zagrożeń, ukierunkowanych na ocenę ich funkcjonalności w przewidywanych warunkach użytkowania.

Zaprojektowano i wykonano wytypowane 3 warianty systemu sygnalizacji zagrożeń, zgodnie ze sformułowanymi wcześniej założeniami i wymaganiami. Dla systemów tych opracowane zostało oprogramowanie umożliwiające bezprzewodową (poprzez Wi-Fi) symulację sygnalizacji zagrożeń o zróżnicowanych parametrach przekazywanych komunikatów, tj. w przypadku modułu z wyświetlaczem – sygnalizację trzech rodzajów komunikatów, w przypadku modułu z diodami LED – sterowanie jasnością, kolorem i czasem trwania impulsów, a w przypadku modułu z silniczkami wibracyjnymi – sterowanie natężeniem i przebiegiem wibracji. Oprogramowanie to umożliwia przeprowadzenie badań w warunkach laboratoryjnych systemu sygnalizacji zagrożeń, bez konieczności ekspozycji na czynnik niebezpieczny. Opracowane systemy sygnalizacji zagrożeń zostały następnie poddane badaniom laboratoryjnym. Do tego celu opracowano metodykę badań, umożliwiającą ocenę funkcjonalności systemu i jego właściwości w kontekście bezpieczeństwa użytkownika (badania palności i odporności na ciepło oraz ocena funkcjonalności systemu po ekspozycji na wysoką temperaturę). Przeprowadzono również analizę w zakresie możliwości integracji poszczególnych systemów sygnalizacji zagrożeń z odzieżą ochronną, przy jednoczesnym zapewnieniu ich kompatybilności i ergonomii.

Dokonano modyfikacji opracowanych 3 wariantów modułów sygnalizacyjnych ukierunkowanej na miniaturyzację. Ponadto zaprojektowano i wykonano nowe osłony tekstylne. W konsekwencji powstały 3 modelowe rozwiązania systemu sygnalizacji zagrożeń (SSZ) w formie opasek: SSZ z wyświetlaczem LCD, SSZ z diodami LED oraz SSZ z elementem wibracyjnym. Opracowane SSZ zostały następnie poddane walidacji w trakcie badań użytkowych.

Projekt  III.N.16. Schemat przedstawiający opracowane systemy sygnalizacji zagrożeń i ich rozmieszczenie na odzieży ochronnej, gdzie: 1 – SSZ z wyświetlaczem LCD, 2 – SSZ z diodami LED, 3 – SSZ z elementem wibracyjnym

Pierwsza część badań obejmowała analizę preferencji strażaków w odniesieniu do charakterystyki sygnału zagrożenia dla poszczególnych systemów. Analiza ta została przeprowadzona na podstawie badań ankietowych wraz z prezentacją możliwości sygnalizacyjnych poszczególnych rozwiązań. W wyniku przeprowadzonych badań dokonano wyboru charakterystyk sygnałów najbardziej preferowanych przez strażaków do dalszych testów. W ramach drugiej części badań oceniano funkcjonalność opracowanych SSZ w symulowanych warunkach użytkowania. Badania te przeprowadzono z udziałem 8 strażaków, którzy wykonywali zróżnicowane aktywności fizyczne (5 stacji ćwiczeń) w zadanych warunkach środowiskowych (warunki klimatyczne, oświetlenie, zadymienie, hałas). W trakcie trwania eksperymentu na każdej ze stacji za pomocą aplikacji komputerowej przekazywano sygnały zagrożenia na poszczególne SSZ. Podczas badań monitorowano parametry fizjologiczne uczestników (częstość skurczów serca, częstość oddechu, reakcję skórno-galwaniczną) i czas odpowiedzi głosowej na sygnał zagrożenia. Ponadto wykonano badania psychologiczne uczestników przed eksperymentem i po nim. Na koniec strażacy wypełniali kwestionariusz ankietowy, w którym oceniali funkcjonalność poszczególnych wariantów SSZ. W wyniku przeprowadzonych badań potwierdzono istotny wpływ warunków użytkowania na funkcjonalność SSZ, a uzyskane wnioski pozwoliły opracować wytyczne do stosowania przez producentów odzieży ochronnej i systemów sygnalizacji zagrożeń.

Wyniki projektu przedstawiono w 2 publikacjach w czasopismach o zasięgu międzynarodowym i 1 publikacji w czasopiśmie o zasięgu krajowym, zaprezentowano w referatach na 2 konferencjach międzynarodowych i 2 konferencjach krajowych oraz przedstawiono w 1 broszurze i 1 materiałach informacyjnych online.

Jednostka: Pracownia Odzieży Ochronnej

Okres realizacji: 01.01.2017 – 31.12.2019