Жарко. Невыносимо жарко. Кромешная тьма. Густой дым, казалось бы, вот-вот попадёт в герметичную маску. Разумеется, это только так кажется, тем не менее, из-за дыма видимость практически на нуле.
«Что бы я сделал, окажись в подобном пекле мои собственные дети? Или, не дай бог, если бы это из-за меня нам не удалось бы их оттуда вытащить?»
Нет. Сейчас не время на подобные мысли. Соберись. Представь, что ты на тренировке. Дверь, взгляд влево, на потолок, вправо, чисто; шаг левой. Дверь, взгляд влево, на потолок, вправо, чисто, шаг правой. Пожарный продолжает поиск в полыхающем здании, зная, что в его распоряжении всего несколько минут, а может, даже секунд, чтобы найти пострадавших.
Пожарный-спасатель Гёнсон Хан из пожарной части Тондучхона (Dongducheon) однажды оказался в подобной ситуации: жертву трагедии удалось найти только после того, как пожар был потушен. Задавшись целью придумать более эффективный способ ориентироваться в горящем здании, Хан в мае 2016 года решил принять участие в конкурсе инновационных идей Samsung Tomorrow Solutions.
Очевидное противоречие
Предполагается, что огонь должен давать свет, а не отнимать его. Возможно, это противоречие кто-то нашёл бы забавным, если бы не пугающие, трагические последствия пожаров. Из множества трудностей, с которыми приходится иметь дело пожарным, пожалуй, наибольшую опасность представляет то, что из-за отключений света и густого дыма, спасателям сложно ориентироваться в горящем здании. Отсутствие обзора не только мешает им перемещаться по задымленным помещениям, но и затрудняет поиск жертв и не дает своевременно обнаружить очаги возгорания.
Решение… и одновременно проблема
Одно из возможных решений заключается в том, чтобы оснастить пожарных тепловизионными приборами наблюдения, тепловизорами (thermal observation devices, TOD). Встроенные в эти устройства тепловизионные камеры «подсвечивают» источники тепла. Например, подобное оборудование позволяет обнаружить уцелевших или увидеть источники возгорания на общем фоне. Вы спросите, в чем же заключается проблема? Дело в том, что эти устройства довольно сложны в использовании, тяжелые и дорогие.
Традиционные тепловизоры, применяемые в пожаротушении, скорее были предназначены для командной работы, и не являлись персональными устройствами, которыми мог бы пользоваться каждый член команды. При этом в пожарном расчете существовала специальная должность – оператора тепловизионного оборудования. Ему приходилось перемещаться по полыхающему зданию, брать на себя роль глаз для всей команды. Все это значительно ограничивало эффективность подобного оборудования.
Более того, традиционные тепловизоры весили около двух килограмм – согласитесь, немалая добавка к тем 20-40 килограммам оборудования, которое приходится носить на себе пожарным. А ведь здесь, как и при любой другой физически тяжелой активности, на счету каждый грамм, и снижение дополнительного веса позволяет повысить эффективность работы.
Поскольку каждое такое устройство стоит около 20 миллионов корейских вон (около 19 тысяч долларов), многие пожарные части с их ограниченным бюджетом просто не в состоянии приобрести подобное оборудование. В распоряжении обычной пожарной части в Корее может быть одно-два таких устройства, или ни одного.
Так или иначе, это были громоздкие, неудобные и дорогие камеры, которые мало отличались от тех, что используются в научных учреждениях.
В поисках решения завтрашнего дня
Конкурс Samsung Tomorrow Solutions, в котором принял участие Хан, представляет собой социальную инициативу, с помощью которой корпорация Samsung Electronics ищет новые идеи для социальных инноваций, выделяет на них средства и участвует в их разработке. Идея создания специализированного тепловизора, который помогал бы спасать людей пожарным, каждый день рискующим своими жизнями, была встречена с большим энтузиазмом.
Этот проект, получивший название IGNIS, дважды номинировался и получал главные призы на конкурсе Samsung Tomorrow Solutions: в 2016 году это был IDEA Grand Prize за идею, благодаря которому проект получил дополнительные средства для дальнейшей работы, и IMPACT Grand Prize в 2017 году, в результате которого команде удалось повысить финансирование, а также заручиться поддержкой инженеров Samsung Electronics, которые помогли воплотить в жизнь эту идею. В 2017 году в лаборатории C-Lab была выделена специальная команда из пяти человек, которая содействовала разработкам в рамках проекта IGNIS.
Разработка, прототипирование, тестирование…
С самого начала перед участниками проекта была поставлена четкая задача: нужно было получить компактное, простое в использовании и недорогое оптическое устройство, способное работать при экстремальных условиях. Требования в случае IGNIS настолько сильно отличались от того, что можно было получить в традиционных тепловизорах, что идея внесения постепенных улучшений просто не имела никакого смысла. И команда решила начать работу с чистого листа.
В рамках проекта было создано три прототипа, проведено три полевых испытания, проводились многочисленные опросы: участники проекта IGNIS активно обсуждали свои идеи с действующими пожарными, опросив 104 спасателей, чей совокупный опыт работы насчитывает примерно 800 лет.
Во-первых, по рекомендации опрошенных пожарных, функциональность устройства была сокращена: все свелось к практической возможности просматривать участок в режиме реального времени. Никакой записи, дополнительных углов просмотра, высокого разрешения, чтобы не слишком нагружать вычислительный блок; никаких сменных батарей. Подобные изменения позволили команде создать устройства намного дешевле традиционных тепловизионных приборов, которыми пожарные пользовались до того.
Отказ от необязательных функций также помог упростить пользовательский интерфейс и свести его всего к двум кнопкам, вместо изначального множества клавиш.
Во-вторых, стремясь снизить размеры и вес прибора, разработчики IGNIS взяли за основу схемы платформу ARTIK 710 – современный модуль, готовый для работы в IoT окружениях, который сочетает в едином устройстве базовые вычислительные возможности, память и сетевые функции. Опираясь на богатый опыт работы и используя свои наработки в области создания передовых мобильных устройств, отказавшись от ненужных компонентов, команда инженеров сумела значительно сократить размеры и вес устройства – до 350 грамм.
Наконец, корпус устройства также претерпел изменения, что позволило освободить руки пожарного. Ведь если спасателям придётся держать тепловизор в руках, это фактически ограничит их возможности и снизит эффективность работы бригады – руки нужны, чтобы убирать то, что мешает им на пути, разматывать пожарные рукава, выносить пострадавших.
Перепробовав многочисленные эскизы, модели и прототипы, команда IGNIS остановилась на компактном корпусе-ракушке, своими размерами напоминающем ручной топорик из каменного века. Кроме того, на тепловизоре IGNIS предусмотрено крепление, позволяющее установить устройство на маску, на плечо или прикрепить его туда, где будет удобнее пожарному.
Действующие пожарные постоянно делились своим мнением и давали рекомендации в ходе разработки тепловизоров IGNIS.
Так, всего через 20 месяцев после появления первоначальной идеи было создано компактное, удобное, простое в использовании, легко устанавливаемое и жаропрочное устройство, которое было на 70% легче традиционных тепловизоров.
В ноябре в рамках проекта была выпущена первая тысяча устройств, которые были отданы в пожарные части, поступили в распоряжение спасателей и были переданы в национальные центры противодействия терроризму по всей Корее.
Двадцать месяцев работы над IGNIS: от идеи до готового продукта
Май 2016 – подана заявка на участие в конкурсе Tomorrow Solution (представлена идея)
Сентябрь 2016 – создан первый прототип
Октябрь 2016 – первое полевое испытание
Ноябрь 2016 – получение первого приза в конкурсе Tomorrow Solution – IDEA Grand Prize
Май 2017 – подана заявка на участие в конкурсе Tomorrow Solution (представлен результат)
Июнь 2017 – создание второго прототипа
Июнь 2017 – второе полевое испытание
Сентябрь 2017 – создание финального продукта
Октябрь 2017 – проведение финальных испытаний
Октябрь 2017 – демонстрация на выставке A+A (Дюссельдорф, Германия)
Ноябрь 2017 – получение первого приза Tomorrow Solution – IMPACT Grand Prize
Ноябрь 2017 – запуск в производство (1000 экземпляров)
Ноябрь 2017 – передача устройств в пожарные части по всей Корее
Отзывы реальных пользователей
Тысяча выпущенных тепловизоров IGNIS вот уже на протяжении полугода эксплуатируются пожарными-спасателями, и Хан даже запустил специальный онлайн-форум, на котором пользователи делятся своими впечатлениями от устройства. Ниже мы приводим слова реальных пожарных, которые уже успели проверить работу устройства на практике:
Солчан Джонг, пожарная часть Тондучхона: В феврале у нас был вызов, звонивший сообщал о дыме, однако сразу установить источник возгорания в этом многоквартирном здании нам не удалось. С помощью IGNIS мы смогли найти закрытую комнату, которая была на 4ºC теплее, чем другие помещения. Оказалось, это была попытка самоубийства – человек собирался надышаться угарным газом, поджегши уголь. Так, благодаря новому тепловизору, нам удалось спасти еще одну жизнь.
Анонимный пользователь, пожарная часть Тэгу: Мы тушили пожар в мотеле. Коридоры в здании напоминали лабиринты, и у нас не было информации, в каких номерах находились люди. С помощью тепловизоров IGNIS мы смогли быстро осмотреть все комнаты и спасти всех гостей заведения.
Анонимный пользователь, пожарная часть Тондухчхона: Прибыв на пожар, мы подумали, что огонь вызван замыканием в розетке – ведь дым шел именно оттуда. Но дважды все проверив тепловизором IGNIS, мы выяснили, что основной очаг возгорания находился на потолке. Быстро обнаружив источник огня, мы смогли ликвидировать пожар, не допустив серьезного ущерба.
Анонимный пользователь, пожарная часть Канвона: Мы ликвидировали основные очаги возгорания на бывшей текстильной фабрике. С помощью тепловизоров IGNIS мы смогли быстро найти и устранить оставшееся пламя. В противном случае нам бы пришлось открывать все краны, разматывать рукава и проливать весь потолок, чтобы убедиться, что пожар полностью ликвидирован – а на это ушло бы очень много времени и было бы сопряжено с определенными рисками.
Чанмин Джи (пожарная часть Кимпхо): Помимо тушения пожаров, система IGNIS оказалась также весьма полезной при проведении спасательных работ на море. Тепловизоры позволяют с легкостью обнаруживать пострадавших в ледяной воде и особенно облегчают работу в ночное время.
Анонимный пользователь (пожарная часть Инчхона): Появление тепловизоров IGNIS вновь напомнило мне моих погибших коллег – многие из них могли бы уцелеть, если бы в нашем распоряжении были тепловизоры.
Подробнее о конкурсе Samsung Tomorrow Solutions
Созданная в 2013 году инициатива Samsung Tomorrow Solutions – это конкурс социальных инноваций, который помогает людям придумывать и воплощать в жизнь новые идеи, позволяющие изменить общество к лучшему за счет новых технологических решений.
Samsung Electronics выбирает лучшие проекты по четырем категориям: образование, медицина и здоровье, экологическая безопасность и улучшение жизни местных общин. Компания готова инвестировать дополнительные средства в идеи, которые обладают особенно большим потенциалом, и готова предоставить финансовую, техническую и экспертную поддержку для продолжения разработки.
Конкурс Samsung Tomorrow Solutions этого года уже идёт. Более подробную информацию можно получить по адресу: https://www.tomorrowsolutions.org
Резюмируя
* Корпорация Samsung Electronics помогла создать персональный тепловизор IGNIS, специально разработанный для нужд пожаротушения, который оказался доступным, компактным, и при этом на 70% более легким по сравнению с традиционными тепловизионными приборами.
* Проект IGNIS был придуман пожарным-спасателем, который направил свою идею на конкурс социальных инноваций Samsung Tomorrow Solutions – открытую инициативу, которая призвана продвигать новые идеи, способные изменить мир за счет технических решений.
* В развитии проекта участвовала специальная команда инженеров из лаборатории C-Lab.
* Первая тысяча тепловизоров IGNIS была безвозмездно передана в пожарные части, спасательные бригады и национальные центры противодействия терроризму по всей Корее.
Providing Firefighters Another Pair of Eyes
It’s hot. Scorching hot. And it’s dark. The thick smoke threatens to penetrate his air-tight mask – it won’t, but it’s still effectively blocking his sight.
‘What would I do if my kids were left in a blaze like this? Heck, what if I don’t make it back?’
No. Not the time to let thoughts wander. Focus. Let the training kick back in. Floor, left, ceiling, right, clear; left foot. Floor, left, ceiling, right, clear, right foot. The firefighter continues to search the burning building, knowing he has mere minutes, maybe seconds, left to find the victims.
While the account above is fictitious, real-life emergency responder Han Gyeong-Seung of the Dongducheon Fire Department had been in a similar situation; only to face the tragedy of finding a victim after the fire was fully extinguished. Realizing there had to be a better way to navigate through a fire scene, Han reached out to Samsung Tomorrow Solutions in May, 2016.
The Blazing Contradiction
Fire is supposed to give light, not take it. The contradiction is almost funny – would have been if not for the scarring aftermath fires tend to leave behind. Of the many difficulties firefighters wrestle with, securing clear sight amidst blackouts and smoke-filled rooms is one of the deadliest. Insufficient vision not only makes it difficult for emergency responders to navigate the smoky labyrinth of live fire scenes but can also prevent them from spotting victims or locating the source of the fire in time.
A Solution… Which Is Also a Problem
One solution is to arm firefighters with thermal observation devices (TODs) which use thermal imaging cameras to highlight heat sources – usually survivors’ body heat or the origin of fire – against the rest of the scene. The problem? They’re difficult to use, heavy and expensive.
Conventional TODs for firefighters were mainly designed for a team rather than as a personal device for each member. The emergency response unit would have to rely on a designated operator to run to and fro to be the eyes for the whole team, limiting the effectiveness of this equipment.
Moreover, conventional TODs weigh around two kilograms, which is a hefty addition to the 20-to-40 kilograms of gear firefighters already have to bear. As with any physically challenging activity, every gram shed counts in improving performance.
And costing about 20 million Korean Won (roughly 19,000 US dollars) per device, many fire stations aren’t able to secure this equipment with their limited budget. The typical Korean fire station may have one or two of these – or none at all.
In a nutshell, they were oversized, clunky and expensive cameras little different from the ones used in research facilities.
In Search of Tomorrow’s Solutions
Samsung Tomorrow Solutions, the contest Han entered, is a social contribution competition where Samsung Electronics searches for social innovation ideas to fund and co-develop. The idea of a goal-specific TOD, aimed to assist men and women who risk their lives daily to save others, was met with open arms.
This project, dubbed IGNIS, won grand prize in each the two years it took part in Samsung Tomorrow Solutions – IDEA Grand Prize in the first year (2016), winning critical prize money as well as additional funds to help further develop the idea, and IMPACT Grand Prize the following year (2017), providing the team still additional funds as well as support from Samsung Electronics’ engineers to help realize the solution. In 2017, a 5-person C-Lab team was designated to help expedite the IGNIS development process.
Design, Prototype, Test, Repeat
The goal was clear-cut from the beginning: A compact, easier-to-use, cost-effective thermal optical device that can withstand extreme conditions. The requirements for IGNIS were so different from conventional TODs that searching for incremental improvements didn’t make sense. So the team went to the drawing board and started from scratch.
Over the course of three prototypes, three field tests and multiple surveys, the IGNIS team sought advice from 104 real firefighters, whose collective experience added up to roughly 800 years.
First, according to the firefighters’ feedback, the function was narrowed down to a simple, practical real-time viewing option. No screen capture; no multiple viewing modes; no excessively high resolution to burden the image processing unit; no replaceable batteries. Such changes would allow the team to build devices that are much more cost-efficient than previously-available TODs.
Doing away with unnecessary features also helped simplify the user interface down to two buttons, instead of the plethora of buttons and arrow keys.
Second, with a focus on reducing size and weight, the IGNIS team designed the circuit around ARTIK 710, an IoT-ready module with basic processing, memory, and connectivity features in a single package. Leveraging the expertise and experience in creating cutting-edge mobile devices and eliminating unnecessary components, the team was able to reduce the size and weight drastically – down to 350 grams.
Finally, the case too, was reimagined to free up both hands of the firefighter. Taking a precious hand away from a firefighter limits the unit’s fire-fighting and rescuing capacity – that’s a hand that could have been taking down obstacles, holding a hose, carrying a victim, or assisting the other hand in doing more demanding tasks.
After countless designs, mockups and prototypes, IGNIS settled on a compact shell about the size of a hand axe from the Stone Age for ease of use. IGNIS also features a latch – it can be attached to the mask, on shoulders, or other compatible accessories where the user sees fit.
20 months after the initial idea proposition, IGNIS came to be a compact, stow-almost-anywhere, easily retrievable, easy-to-use, heat-enduring device that’s 70% lighter than conventional TODs.
In November, the team produced 1,000 units and donated them to fire departments, safety centers and National Counter-Terrorism centers throughout Korea.
Real-Life Testimonies
1,000 IGNIS devices have been commissioned for about half a year now, and Han has set up a digital forum to share information about the device. The following are stories from firefighters that have used IGNIS in real life:
Seulchan Jeong (Bucheon Fire Department): Just this February, we received a call reporting smoke but couldn’t find the source in the multi-residence building. Using IGNIS, we were able to spot a sealed room that was 4℃ hotter than the others to find a suicide attempt using charcoal smoke. I’m happy to report that we were able to save another life.
Anonymous (Daegu Fire Department): We had a motel fire. The building had maze-like corridors and we didn’t have information on which rooms were occupied. We used IGNIS to do quick visual sweeps of each room and were able to save all guests in the establishment.
Anonymous (Dongducheon Fire Department): We thought we had an electric fire – smoke was coming out of a power outlet. But upon double-checking with IGNIS, we learned that the strongest hot spot was in the ceiling. Quickly finding the source of the fire, we were able to eliminate all threats before more serious damages occurred.
Anonymous (Gangwon Fire Department): We had put out the major flames in a recent textile factory fire. Using IGNIS we were able to quickly locate and put out residual fire as well. Otherwise, we would have had to open all the hatches in the pipes and machinery and fully sweep the ceiling to confirm complete extinguishment, which would have been very time-consuming and potentially dangerous.
Changmin Ji (Gimpo Fire Department): In addition to fires, IGNIS has proven useful in marine rescue activities, too. Victims’ body heat stands out in the cold water so TODs become very handy, especially at night.
Anonymous (Incheon Fire Department): IGNIS made me think of my fallen colleagues – many would have survived if we had more TODs in the field.
About Samsung Tomorrow Solutions
Created in 2013, Samsung Tomorrow Solutions is an open social contribution contest that helps people pursue and realize ideas to change society for the better through technical solutions.
Samsung Electronics selects submissions under four categories – Education, Health-Medical, Environment-Safety, and Local Community – and provides support as well as financial prizes to the winners. For ideas that have particularly great potential, the company can invest additional assets including financial, technical and human resources, to further develop the solution.
This year’s Samsung Tomorrow Solutions contest is already underway. For more details, visit: https://www.tomorrowsolutions.org
Summary
* Samsung Electronics helped create IGNIS, a personal thermal observation device (TOD) customized for firefighters that is affordable, compact and 70% lighter than conventional TODs
* Project IGNIS was initiated by a firefighter who submitted his idea to Samsung Tomorrow Solutions, an open social contribution contest for ideas to change the world through technical solutions
* A designated C-Lab team helped expedite the development process
* 1,000 IGNIS devices have been donated to fire departments, safety centers and National Counter-Terrorism centers throughout Korea.
