Im Landkreis Teltow-Fläming entstand in 2021 eine zukunftsgerichtete Rettungswache mit viel Licht und transparenten Flächen. Im täglichen Einsatz erwies sich dann jedoch diese energieeffiziente Bauweise und Verglasung als moderne Herausforderung: Im Innenraum stand eine nur sehr geringe Signalstärke für GPS und Mobilfunk zur Verfügung.
Im Rahmen eines Pilotprojekts wurden die Scheiben per Laser nachträglich strukturiert, die Veränderung dokumentiert und der Empfang nachweislich wiederhergestellt.
Keine Positionserfassung der Rettungswagen
Durch die verwendeten Materialien wie etwa die wärmedämmenden Scheiben mit Low-E-Beschichtung wirkte die Gebäudehülle stark dämpfend auf Funkwellen.
Der daraus resultierende schlechte Empfang des GPS-Signals war für die Aufgaben der Rettungswache eine wiederkehrende Einschränkung. Die Rettungswagen konnten in der Fahrzeughalle keine ausreichende Signalstärke für die Positionsbestimmung empfangen.
Infolge war es der zentralen Leitstelle nicht möglich, die Position der verfügbaren Fahrzeuge zuverlässig zu ermitteln. Darüber hinaus führte dies regelmäßig zu Verzögerungen bei der Navigation. Erst nach Verlassen der Halle konnte der Rettungswagen erfasst und eine korrekte Routenplanung zum Einsatzort vorgenommen werden.
Der zentrale Rettungsdienst Teltow-Fläming hatte diese Anforderung an die Hegla boraident und den technischen Dienstleister SPIE kommuniziert. Ziel war es, die GPS-Versorgung im Gebäude zu verbessern.
„Wir erleben immer öfter, dass nach Neuverglasungen oder bei Neubauten etwa in Hotels, Bürobauten oder öffentlichen Gebäuden der Empfang nicht mehr möglich ist“, so Dr. Thomas Rainer, Leiter Organisation und Entwicklung der Hegla boraident, Halle. „Die hocheffizienten Baustoffe und die metallisch beschichteten Scheiben führen zu gedämpften Signalstärken“.
Optimierung des GPS-Empfangs
Zu Beginn der Fallstudie wurde an unterschiedlichen Messpunkten die Empfangssituation für GPS und Mobilfunk in der Rettungswache ermittelt. Die Messungen erfolgten sowohl bei geschlossenen als auch bei geöffneten Toren, um die Veränderung der Empfangspegel abzubilden.
Hintergrund dieser Methode ist, zunächst die GPS- und Mobilfunkversorgung unter den verschiedenen Bedingungen zu erfassen und die Dämpfung der metallbeschichteten Fenster einzuschätzen.
Bei den Messungen wurde festgestellt, dass bei geschlossenen Toren nur jeweils ein Satellit mit einem SNR-Pegel (Signal-Rausch-Verhältnis) von 12 bis 14 zur Verfügung stand.
Aufgrund dieser Empfangssituation war an keinem Messpunkt eine Positionsermittlung des Satellitenempfängers möglich.
Um die Mobilfunkdurchlässigkeit der Fenster und Scheiben zu realisieren, wurden mittels Laser Funktionsmuster in die dämpfende Wärmedämmbeschichtung eingebracht. Dies erhöht die Durchdringung für Funksignale deutlich, ohne die gewünschte Dämmfunktion oder die Ästhetik des Glases zu beeinträchtigen. Das Funktionsmuster besteht aus einer Dodekagon-Struktur. Die Liniendicke ist dünner als ein menschliches Haar und daher kaum sichtbar.
Mobile Laserbearbeitung vor Ort
Die Laserbearbeitung erfolgte in der Rettungswache mit einem mobilen Laserroboter der Hegla boraident, ohne die Scheiben zu demontieren. Das eingesetzte Lasersystem ist darauf ausgelegt, Gebäudeverglasungen nachträglich zu strukturieren und so die Durchdringung von Funkwellen wiederherzustellen.
Auf der Außenseite der zu behandelnden Scheiben wurde zur Vermeidung einer unkontrollierten Ausbreitung von Laserstrahlung eine Metallplatte zur Abschirmung mobil angebracht.
Das Ergebnis: GPS und Mobilfunk werden sicher empfangen
Nach erfolgter Laserbearbeitung der Scheiben wurde die Empfangssituation neu erfasst, um eine Verbesserung der Empfangspegel im Innenbereich und bei geschlossenen Einfahrten zu belegen. Die Laserbearbeitung hatte bereits nach Strukturierung von zwei Scheiben pro Tor zu einer erheblichen Verbesserung des GPS- und Mobilfunksignals geführt.
Sechs bis acht Satellitensignale waren je nach Messpunkt mit einem SNR-Pegel von 13-33 erreichbar. Ebenso war an allen Stellen eine Positionsermittlung mit einer Genauigkeit von einem bis vier Metern möglich. Diese Ergebnisse bestätigten sich im gleichen Umfang an den Empfangsgeräten der Rettungswagen.
Die Hauptaufgabe bestand in der Verbesserung der GPS-Versorgung. Da die Laserstrukturierung im Frequenzbereich von 0,5 GHz bis 7 GHz wirkt, wurde neben dem GPS-Signal zusätzlich die Mobilfunkversorgung in der Fahrzeughalle vor und nach der Laserbehandlung ermittelt.
Insgesamt wurde festgestellt, dass sich die Empfangspegel im Innenbereich sowohl bei der Satellitenversorgung als auch beim Mobilfunk verbessert haben.
Der Vergleich der Signale im Innen- und Außenbereich der Rettungswache zeigte eine deutlich verringerte Dämpfung nach der Laserbearbeitung. Der Empfang wurde vollständig und ohne Pegelverlust wiederhergestellt.
Positionsbestimmung für Rettungswagen ohne Verzögerung
Die Fallstudie an der Rettungswache hat belegt, dass die Laserstrukturierung der Wärmeschutzverglasung zu einer deutlichen Verbesserung des Empfangs in den Frequenzbereichen der Satelliten- und Mobilfunkkommunikation führt.
Für die Rettungswache ist damit die Positionsermittlung und auch die Bereitstellung der Navigation bereits in der Fahrzeughalle und ohne Verzögerung möglich.
„Die technische Unterstützung der Rettungswache für mehr Empfang war für uns ein wichtiges und spannendes Projekt. Der Neubaut stellte hohe Anforderungen an die Wärmedämmung und technische Ausführung. Mit der Laserstrukturierung konnten wir den vollen Empfang wiederherstellen und vielleicht die ein oder andere Sekunde herausholen, die für Rettungseinsätze wichtig ist“, unterstreicht Dr. Thomas Rainer.
