Het deed Bram van Kasteren veel, toen hij hoorde over de aardbeving in Turkije en Syrië. Niet alleen omdat de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e) student het afgelopen jaar bezig is geweest met onderzoek naar ratten die mensenlevens kunnen redden bij een aardbeving. Ook omdat hij sprak met een Turkse vriend over de impact van zo’n aardbeving. “Ik vind het echt bizar dat dit nu gebeurt en hoop dat we met behulp van de ratten in de toekomst meer mensen kunnen redden.”
Afstudeerproject
Voor zijn afstudeerproject trainde Van Kasteren ratten om om mensen te lokaliseren die in een aardbeving onder het puin bedolven zijn geraakt. Hiermee zet hij het werk van Sander Verdiesen voort. Deze alumni van de TU/e heeft een soort rugzak gebouwd die de ratten om kunnen doen. Zo kunnen de ratten in contact blijven met de reddingswerkers tot ze een mens ruiken. Dan drukt de rat op een knop en weet het zoekteam waar iemand onder het puin ligt.
“Dit eerste prototype bevat een met een 3D-printer gemaakte container vol apparatuur. Deze container is bevestigd aan een soort harnas van wetsuit materiaal. Er zit een camera in, een antenne, een SD-kaart om data in op te slaan en een klein microfoontje”, aldus de student. Dit prototype wordt dan op de rug van de ratten bevestigd.
Ratten
De ratten worden getraind door Apopo, een Belgische organisatie die dieren traint om de wereld veiliger te maken. Deze organisatie heeft al succes met het trainen van ratten om tuberculose op te sporen en zet ratten in om landmijnen te vinden. Een Turkse hulporganisatie benaderde ze om ratten in te zetten in aardbevingsrampgebied en zo ontstond de samenwerking met de TU/E.
Ratten hebben veel voordelen ten opzichte van bijvoorbeeld honden. Zo zijn ze kleiner en kunnen ze dus in veel meer gebieden komen. “Nog een voordeel van het gebruik van ratten is dat ze niet loyaal zijn aan één persoon. Een hond luistert naar een trainer, die er dus altijd bij moet zijn. Ratten zijn veel breder inzetbaar”, legt Van Kasteren uit. Het ruiken van mensen en het trainen om vervolgens op een knop te drukken als de rat een mens ruikt, is al gelukt.
De ratten terugvinden
Van Kasteren hield zich in zijn onderzoek daarom bezig met de volgende stap: hoe vind je de rat terug in een ingestort gebouw? Hiervoor probeerde hij verschillende methodes. “GPS is natuurlijk het eerste waar ik aan dacht. Maar het bleek al snel dat onder de grond of in gebouwen het signaal onbetrouwbaar is.”
Toen keek hij naar SLAM: Simultaneous Location And Mapping. “Eigenlijk maak je dan een soort kaart op basis van camerabeelden. Maar deze camera’s zijn groot en kosten teveel energie.” Ook ultra wideband, een technologie die bekend is vanwege het gebruik in Apple Airtags, bleek niet toereikend voor deze toepassing. Hierdoor koos de student uiteindelijk voor LoRa-technologie. “Dit heeft een groot bereik en een laag energieverbruik.”
Trilateratie en triangulatie
Van Kasteren probeert op basis van trilateratie en triangulatie de locatie van de rat zo nauwkeurig mogelijk in kaart te brengen. Zijn idee is het plaatsen van vijf ontvangers rondom een ramplocatie die een signaal ontvangen vanuit het rugzakje op de rug van de rat. Bij trilateratie wordt de signaalsterkte gebruikt om de rat te lokaliseren. “Je kunt dan vanuit alle ontvangers een cirkel trekken die aangeeft hoe ver het signaal weg is. De overlap tussen de verschillende cirkels is dan de locatie van de rat”, legt Van Kasteren uit.
Er zijn echter wel wat problemen met deze methode. Omdat de zenders radiogolven uitzenden kunnen deze weerkaatsen tegen puin en muren. Ook kan het zijn dat de golven juist versterkt worden, doordat stukken metaal onbedoeld als antenne gaan fungeren. “Als je alleen naar de signaalsterkte kijkt, kan het zijn dat het signaal tien meter lucht overbrugt of een meter beton.”
Daarnaast zijn er artikelen gepubliceerd die beschrijven dat stukken metaal in ingestorte gebouwen ineens een bepaalde frequentie versterken. “Zo werd een afvoerbuis ineens een goede antenne”, aldus Van Kasteren.
Signaalverlies
Daarom keek hij ook naar een andere manier van plaatsbepaling met LoRa-technologie: triangulatie. Hier gaat het met name om de hoek waaronder een bepaald signaal bij een ontvanger binnenkomt. Daarbij plaatste hij twee ontvangers vlak naast elkaar. Doordat de afstand tussen die antennes gelijk blijft, kan de hoek waaronder het signaal binnenkomt berekend worden.
“Hier zijn ook nog wel wat problemen mee. Zo kunnen signalen ook weerkaatsen, waardoor de hoek veranderd. Maar hoewel de signalen die van alle kanten binnenkomen, verliest een signaal bij elke weerkaatsing sterkte. Daardoor geeft het sterkste signaal de meest directe hoek aan”, aldus Van Kasteren.
Printplaatje
Van Kasteren heeft zelf met behulp van een printplaatje met een hoogtemeter, een LoRa antenne, een microcontroller en een SD-kaart een aantal ontvangers gebouwd. “Het is super leerzaam om zo’n systeem zelf in elkaar te zetten. Zo’n printplaatje moet je handmatig tekenen, waarbij een klein foutje veel extra werk kan opleveren. Ook het programmeren kost best veel tijd.”
Het systeem rustte hij daarnaast uit met Wifi en Bluetooth. “Om het systeem ook echt toepasbaar te maken in een rampgebied moet het makkelijk te gebruiken zijn. Daarom wilde ik het zo inrichten, dat een reddingsteam op een mobiel contact kan maken met het systeem.”
Van hockeyveld naar rampgebied
Daarmee was het systeem klaar om getest te worden. Een hockeyveld in Eindhoven deed dienst als rampgebied. Van Kasteren speelde de rat. Met een zender in de hand liep hij in een diagonale lijn over het hockeyveld. Soms was het systeem erg betrouwbaar, maar op bepaalde punten was er zelf veertig meter afwijking. “Dat heeft waarschijnlijk te maken met reflectie tegen de lichtmasten. Dit geeft wel aan hoe moeilijk het is om zo’n systeem in een onbekend rampgebied te laten werken.”
Het project zit nog in de onderzoeksfase. De slachtoffers van de aardbeving in Turkije zullen er nog niet mee geholpen worden. Toch heeft Van Kasteren veel vertrouwen dat zijn onderzoek bij een aardbeving ingezet kan worden. Zelf blijft hij bezig met technologie die hulp biedt bij aardbevingen. “Ik ga over twee weken stage lopen bij een bedrijf in Tokio dat drones inzet in rampgebieden. Daar hoop ik veel te leren om na m’n studie verder te gaan met dit project”
© Image Apopo
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
