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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur dynamischen Ausgabe von Informationen zur Evakuierung von Personen aus Gebäuden.
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Die schnelle und sichere Notfallevakuierung von Personen aus Gebäuden spielt heutzutage eine immer größere Rolle insbesondere hinsichtlich Terrorattacken oder Unwetterkatastrophen. Eine schnelle und sichere Notfallevakuierung ist deshalb bereits bei der Planung von Infrastrukturen, z. B. Gebäuden ein wichtiger Aspekt.
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Bekannte Evakuierungssysteme sind allerdings sind allerdings statisch ausgelegt, wie z. B. die Kennzeichnung von Notausgängen bzw. die Wegführung zu im Gebäude befindlichen Notausgängen.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Anordnung und ein Verfahren zur dynamischen Ausgabe von Informationen zur Evakuierung von Personen aus Gebäuden bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung zur dynamischen Ausgabe von Informationen zur Evakuierung von Personen aus Gebäuden, die Anordnung umfasst:
- – eine geeignete erste Sensorik zur Bestimmung der aktuellen Verwendbarkeit der jeweiligen im Gebäude befindlichen Fluchtwege;
- – eine Steuereinheit zur Echtzeitverarbeitung der von der Sensorik gelieferten Daten; und
- – im Gebäude befindliche Ausgabevorrichtungen zur dynamischen Ausgabe von Evakuierungsinformation, die von der Steuereinheit basierend auf der aktuellen Verwendbarkeit der Fluchtwege bereitgestellt wird. Fluchtwege sind je nach der Anzahl der Personen in den verschiedenen Gebäudeteilen stark oder weniger stark ausgelastet. Weiterhin können Fluchtwege durch Hindernisse (z. B. durch Brand oder Rauch) versperrt oder nur schwer passierbar sein. Die Räumung eines Gebäudes erfolgt allerdings schneller, wenn die Personen dynamisch (je nach Auslastung bzw. Verfügbarkeit) zu offenen und passierbaren Fluchtwegen geführt werden.
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Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Bestimmung der aktuellen Verwendbarkeit von Fluchtwegen auf deren jeweiligen Auslastung und/oder deren Passierbarkeit beruht. In den Fluchtwegen (z. B. Treppenhäusern) werden geeignete Sensoren (z. B. Kameras und/oder Gasmelder) platziert. Diese Sensoren erfassen z. B. Rauch, Anzahl der Personen (Auslastung). Dadurch kann die Auslastung bzw. Verwendbarkeit (Fluchtweg verraucht) eines Fluchtweges ermittelt werden. Üblicherweise erfolgt die Anzeige von Fluchtwegen in Gebäuden über statische Hinweisschilder oder Wegweiser. Die Erfindung ermöglicht es, bei der Evakuierung von Personen aus Gebäuden die aktuelle Auslastung und aktuelle Passierbarkeit von Fluchtwegen zu berücksichtigen. Es werden somit aktuell vorliegende Verstopfungen aber auch zu erwartende Verstopfungen erkannt und bei der Evakuierung berücksichtigt. Dadurch können bei der Evakuierung u. a. Paniksituationen vermieden werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Ausgabevorrichtungen Beleuchtungsmittel umfassen, die die Evakuierungsinformation durch eine geeignete Lichtcodierung darstellen. Mit den gelieferten Sensorinformationen wird z. B. die Fussboden- oder die Deckenbeleuchtung eines Raumes mit mehreren Notausgängen im Notfall (Feuer, Terroralarm, ...) gesteuert. Die Fußboden- bzw. Deckenbeleuchtung besteht z. B. aus Leuchten bei denen die Farbe (RGB-Leuchten) verändert werden kann. In einem Notfall kann dadurch eine Lichtcodierung (z. B. ein Lichtspot auf oder eine Lichtumrahmung (z. B. grüne Farbe) um die passierbaren Notausgänge eines Raumes).
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Evakuierungsinformation durch ein von der Ausgabevorrichtung erzeugtes Lichtband gebildet ist, welches in einem Raum eines Gebäudes den Weg zu einem geeigneten Fluchtweg anzeigt. So ist es möglich die passierbaren Fluchtwege in einem Raum (Wege zu den passierbaren Notausgängen) an der Decke oder am Fußboden z. B. mit der Farbe Grün anzuzeigen. Optional wird der Rest der Decke bzw. des Bodens mit einer anderen Farbe Rot beleuchtet, z. B. Rot. Dadurch wird der Kontrast zur Fluchtwegsanzeigefarbe erhöht und im Raum befindliche Personen können den Weg zu passierbaren Fluchtwegen sicherer wahrnehmen. An der Decke bzw. am Boden entsteht dadurch ein Lichtband (z. B. in Farbe Grün) zu einem passierbaren Notausgang. Dieses grüne Lichtband kann auch als Lauflicht (Laufrichting Notausgang) angezeigt werden. Dadurch wird die Richtung, in der sich der Notausgang befindet, angezeigt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt in einer geeigneten zweiten Sensorik zur Bestimmung der aktuellen Positionsdaten der sich im Gebäude befindlichen Personen. Im Gebäude oder in einem Raum befindliche weitere Personen stellen aus der Sicht eines einzelnen im Evakuierungsfall prinzipiell auch ein Hindernis auf dem Weg zu einem Fluchtweg dar. Durch die Berücksichtigung der aktuellen Positionsdaten der sich im Gebäude befindlichen Personen können z. B. im Evakuierungsfall Verstopfungen oder Überlastsituationen in Fluchtwegen vermieden werden. Auch können für eine Person dedizierte Fluchtwegsinformationen bestimmt und ausgegeben werden. Die zweite Sensorik kann z. B. durch Kameras realisiert sein. Vorteilhafterweise werden die erste und die zweite Sensorik durch dieselben Sensoren (z. B. Kameras) realisiert. Dies erspart Installationskosten. Die zweite Sensorik kann aber auch durch Drucksensorik im Fußboden oder durch Bewegungsmelder realisiert sein. Prinzipiell können Positionsdaten von Personen in einem Gebäude auch durch Near Field Communication gewonnen werden, z. B. durch geeignet angebrachte RFID-Technologie, z. B. durch die Integration von RFID-Antennen in den Fußboden oder in Bodenplatten und die Anbringung von RFID-Tags an den Personen (z. B. durch Besucherausweise beim Betreten des Gebäudes).
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Steuereinheit, basierend auf den jeweils aktuellen Positionsdaten der im Gebäude befindlichen Personen und der aktuellen Verwendbarkeit der Fluchtwege, eine Objektstromsimulation durchführt, und wobei basierend auf den Ergebnissen der Objektstromsimulation jeweils aktualisierte Evakuierungsinformationen durch die Ausgabevorrichtungen bereitgestellt werden. Durch eine Objektstromsimulation wird die zu erwartende Bewegung von Personen möglichst realistisch nachgebildet, um daraus beispielsweise Aussagen zur Evakuierung der Personen aus Gebäuden ableiten zu können.
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Dadurch, dass die Positionsinformation von Personen und die Verfügbarkeit von Fluchtwegen als Eingangsparameter für eine Objektstromsimulation verwendet werden, kann dediziert für die jeweilige Person eine dedizierte Fluchroute berechnet werden. Z. B. der schnellste Weg einer Person von ihrem aktuellen Standort zum nächsten passierbaren Notausgang. Dadurch kann eine effektive Evakuierung eines vorgegebenen Gebietes oder Gebäudes erfolgen. Auf Ausgabemittel (z. B. Lichtinstallationen, aber auch Bildschirme oder Anzeigetafeln) im Gebäude können Fluchtwege aufgezeigt werden. Weiterhin können über technische Leitsysteme flüchtenden Personen in einer Gefahrensituation gezielt, dediziert und koordiniert Fluchtrouteninformation übermittelt werden. Prinzipiell ist es auch möglich die Fluchtrouteninformation auf ein mobiles Gerät einer Person zu übermitteln. Dazu ist es aber nötig, dass das mobile Gerät (z. B. Smartphone, PDA) eindeutig einer Person zugeordnet werden kann, z. B. durch eine vorherige Anmeldung der Person beim der Steuereinrichtung (z. B. Gebäudeleitsystem), z. B. vorab über das Internet oder beim Betreten des Gebäudes. Die Objektstromsimulation kann auf einem handelsüblichen Computer (z. B. Laptop, PC) mit geeigneter Simulationssoftware durchgeführt werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass durch die erste und zweite Sensorik die Bewegungsrichtung einer Person bestimmt wird und wobei auch die Bewegungsrichtung der Person für die Objektstromsimulation verwendet wird. Somit können auf einfache Weise für eine Person Bewegungsmuster und Bewegungsrichtungen erkannt und für die Objektstromsimulation verwendet werden, um eine dedizierte Routenlenkung für die entsprechende Person zu berechnen. Mit Vorteil sind z. B. mehrere Videokameras in einem Sensornetzwerk so verschaltet, dass eine flächendeckende Verfolgung der Personenpositionen (inkl. Bewegungsrichtung) durchgeführt werden kann.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass für die Objektstromsimulation weiterhin eine Emissionsausbreitung einer Gefahrenquelle im Gebäude verwendet wird. Das Bewegungsverhalten von Personen unterliegt auch dynamischen Einflüssen, die beispielsweise durch Emissionen unterschiedlicher Art verursacht werden. Dadurch wird eine direkte Kopplung zwischen einer Objektstromsimulation, insbesondere einer Personstromsimulation, und einem Emissions-Ausbreitungsmodell hergestellt. Die Emissions-Ausbreitungsparameter für die Simulation einer Gefahrenausbreitung werden dabei über die von den Sensoren gelieferten Messwerte (z. B. Temperaturverteilung, Luftströmungen) abgeleitet. Die Ausbreitung der Emission kann z. B. kontinuierlich berechnet werden. Dabei wird eine kontinuierliche berechnete Emissions-Ausbreitung mit einem diskreten Personen- bzw. Objektstrommodell gekoppelt. Dabei wird in jedem Zeitschritt das Emissions-Ausbreitungsmodell zur Übernahme der Werte diskretisiert, wobei im Emissions-Ausbreitungsmodell selbst stets kontinuierlich die Ausbreitung der Emission berechnet wird. Für eine effiziente Berechnung des Simulationsmodells kann z. B. der sogenannte Fast Marching Algorithmus verwendet werden. Die Berechnung kann z. B. auf einem handelsüblichen PC mit entsprechender Software erfolgen. Die Emissionen umfassen beispielsweise Hitzeemissionen oder Schadstoffemissionen bzw. Rauchemissionen, die durch eine Emissionsquelle bzw. einen Brandherd hervorgerufen werden. Auch die Berücksichtigung von Schadstoffemissionen im Gebäude (Schadstoffemissionen treten in Gefahrensituationen sehr oft auf, z. B. bei Bränden) ermöglichen für Personen eine gezielte Fluchroutenauswahl und somit eine sichere und schnelle Evakuierung.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur dynamischen Ausgabe von Informationen zur Evakuierung von Personen aus Gebäuden, das Verfahren umfasst:
- – Bestimmen der aktuellen Verwendbarkeit von im Gebäude befindlichen Fluchtwegen durch eine geeignete erste Sensorik;
- – Ermitteln von Evakuierungsinformationen durch eine Steuereinheit, basierend auf der aktuellen Verwendbarkeit der Fluchtwege; und
Ausgeben der Evakuierungsinformation durch geeignete Ausgabevorrichtungen im Gebäude. Das Verfahren kann prinzipiell durch handelsübliche Geräte und Installationen realisiert werden. Als Sensorik können z. B. Kameras (Überwachungskameras) verwendet werden. Als geeignete Ausgabevorrichtungen im Gebäude können z. B. eine vorhandene Beleuchtung oder Anzeigemonitoren verwendet werden. Als Steuereinheit kann ein handelsüblicher Computer mit Prozessor, Eingabe-, Ausgabe-, und Kommunikationsmittel verwendet werden. Mit Vorteil werden zur Kommunikation zwischen der Steuereinheit und der Sensorik bzw. den Ausgabevorrichtungen drahtlose Kommunikationsmittel (z. B. Funkverbindungen) verwendet. Dies erspart insbesondere bei einer Nachrüstung eine aufwendige Verkabelung. Prinzipiell kann die Kommunikation aber auch drahtgebunden erfolgen (z. B. durch eine Busverbindung).
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass das Verfahren weiterhin folgende Schritte umfasst:
- – Bestimmen der aktuellen Positionsdaten der sich im Gebäude befindlichen Personen durch eine geeignete zweite Sensorik;
- – Durchführen einer Objektstromsimulation durch die Steuereinheit, basierend auf den aktuellen Positionsdaten der im Gebäude befindlichen Personen und der aktuellen Verwendbarkeit der Fluchtwege, wobei basierend auf den Ergebnissen der Objektstromsimulation jeweils aktuelle Evakuierungsinformationen durch die Ausgabevorrichtungen bereitgestellt werden. Mit Vorteil wird für die zweite Sensorik die bereits vorhandene erste Sensorik verwendet (z. B. Überwachungskameras). Mit Vorteil wird die Objektstromsimulation auf einem handelsüblichen Computer mit einer geeigneten Simulationssoftware durchgeführt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 eine beispielhafte Prinzipdarstellung für die vorliegende Erfindung, und
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2 ein beispielhaftes Flussdiagramm für ein Verfahren zur Durchführung der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt eine beispielhafte Prinzipdarstellung für die vorliegende Erfindung. In einem Raum R eines Gebäudes G befindet sich eine Person P. Bei dem Raum kann es sich z. B. um ein Zimmer, einen Flur, ein Treppenhaus, einen Balkon, aber prinzipiell auch um einen Aussenbereich eines Gebäudes G handeln. Im Falle eines Notfalls (z. B. Feuer, Terroralarm) sollen im Gebäude G befindliche Personen P sicher und schnell evakuiert werden. Heutzutage sind Gebäude (d. h. insbesondere öffentliche Gebäude) mit Notausgängen NA1, NA2 und Wegweisern zu Notausgängen versehen, um Personen P im Notfall einen Weg aus dem Gebäude G zu zeigen. Bei den bekannten statischen Notausgang-Systemen ist aber nicht sichergestellt, dass der Weg hinter einer Notausgangstür NA1, NA2 auch wirklich einen Fluchtweg aus dem Gebäude G darstellt, denn der Fluchtweg hinter einer der Notausgangstüren NA1, NA2 könnte versperrt sein.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht dagegen eine dynamische Ausgabe von Informationen zur Evakuierung von Personen P aus Gebäuden G. Gemäß der Darstellung nach 1 umfasst die Anordnung eine geeignete erste Sensorik K1, K1', K1'', K1''' zur Bestimmung der aktuellen Verwendbarkeit der jeweiligen im Gebäude befindlichen Fluchtwege NA1, NA2. Als geeignete erste Sensorik K1, K1', K1'', K1''' können z. B. Kameras verwendet werden. In 1 überwachen die Kameras K1 und K1' den Notausgang NA1, die Kameras K1'' und K1''' den Notausgang NA2. In 1 erkennt die Kamera K1''', dass sich hinter dem Notausgang NA2 ein Hindernis H in Form eines Feuers befindet. Ein Fluchtweg über Notausgang NA2 wäre somit nicht passierbar. Diese Information, dass ausgehend vom Raum R ein Fluchtweg über den Notausgang NA2 für eine im Raum R befindliche Person P nicht verwendbar ist, wird der Steuereinheit SE von der Kamera K1''' in Echtzeit über eine Kommunikationsverbindung KV (z. B. eine Funkverbindung) bereitgestellt. Die Steuereinheit SE (z. B. PC, Laptop, Workstation) bestimmt basierend auf dem Gebäudeplan und den von der ersten Sensorik K1, K1', K1'', K1''' gelieferten Daten bezüglich über die Verwendbarkeit bzw. Passierbarkeit von Notausgängen NA1, NA2 Evakuierungsinformationen EI für im Gebäude G befindliche Personen P. Die Steuereinheit SE übermittelt die Evakuierungsinformationen EI über die Kommunikationsverbindung KV an im Gebäude G befindliche Ausgabevorrichtungen AV1–Avn zur dynamischen Ausgabe der Evakuierungsinformation EI. Bei einer Ausgabevorrichtung AV1–AVn kann es sich z. B. um im Gebäude G befindliche Monitore zur grafischen und/oder textuellen Ausgabe der Evakuierungsinformationen EI handeln, oder wie in 1 dargestellt, um im Fußboden angebrachte Beleuchtungsmittel. Mit Vorteil sind die Beleuchtungsmittel trittfest im Bodenbelag eingelassen und bilden ein Raster zur Darstellung von geeigneten grafischen Evakuierungsinformationen EI. Die Evakuierungsinformation kann z. B. durch ein von der Ausgabevorrichtung AV1–AVn erzeugtes Lichtband gebildet sein, welches in einem Raum R eines Gebäudes G einer Person P den Weg zu einem geeigneten Fluchtweg NA1 anzeigt. Die Beleuchtungsmittel zur grafischen Ausgabe der Evakuierungsinformation EI können auch an Wänden oder an der Decke von Räumen R angebracht sein. Weiterhin kann die Evakuierungsinformation EI auch akustische Information (z. B. Durchsagen) umfassen, die durch im Gebäude befindliche Lautsprecher ausgebbar sind.
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Die Steuereinheit SE erhält Informationen über die jeweilige Verwendbarkeit von allen im Gebäude G befindlichen Notausgängen, auch in unterschiedlichen Räumen und Teilen des Gebäudes G. Mit Vorteil bestimmt die Steuereinheit SE einen Gesamtfluchtweg aus dem Gebäude G, für jeden Raum. Mit Vorteil bestimmt die Steuereinheit SE jeweils dynamisch die Gesamtfluchtwege bei gemeldeten Änderungen der Passierbarkeit von Notausgängen bzw. (lokalen) Fluchtwegen. Mit Vorteil bestimmt die Steuereinheit SE Fluchtwege aufgrund einer prognostizierten Auslastung eines Notausganges. Die Steuereinheit SE kann somit Flaschenhälse (Engpässe) erkennen und durch eine für die jeweils in einem Raum R befindlichen Personen P dedizierte Evakuierungsinformation sicherstellen, dass ein Flaschenhals von den Personen P in einem geeigneten zeitlichen Abstand passiert wird.
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Mit Vorteil umfasst die Anordnung auch eine geeignete zweite Sensorik K2, K2' zur Bestimmung der aktuellen Positionsdaten der sich im Gebäude G befindlichen Personen P. Durch die Berücksichtigung der aktuellen Positionsdaten der sich im Gebäude G befindlichen Personen P können z. B. im Evakuierungsfall Verstopfungen oder Überlastsituationen in Fluchtwegen vermieden werden. Auch können für eine Person P dedizierte Fluchtwegsinformationen EI bestimmt und ausgegeben werden. Die zweite Sensorik K2, K2' kann z. B. durch Kameras realisiert sein. Vorteilhafterweise werden die erste und die zweite Sensorik durch dieselben Sensoren (z. B. Kameras) realisiert. Dies erspart Installationskosten.
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Mit Vorteil wird durch die Steuereinheit SE, basierend auf den jeweils aktuellen Positionsdaten der im Gebäude G befindlichen Personen P und der aktuellen Verwendbarkeit der Fluchtwege NA1, NA2, eine Objektstromsimulation durchführt, und wobei basierend auf den Ergebnissen der Objektstromsimulation jeweils aktualisierte Evakuierungsinformationen EI durch die Ausgabevorrichtungen AV1–AVn bereitgestellt werden. Durch eine Objektstromsimulation wird die zu erwartende Bewegung von Personen basierend auf einem zugrundeliegenden Bewegungsmodell möglichst realistisch nachgebildet. Dadurch kann eine effektive Evakuierung des Gebäudes erfolgen.
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Mit Vorteil wird für die Objektstromsimulation auch die Emissionsausbreitung einer Gefahrenquelle H (z. B. ein Brand) im Gebäude G verwendet. Die Emissionen umfassen beispielsweise Hitzeemissionen oder Schadstoffemissionen bzw. Rauchemissionen, die durch eine Emissionsquelle bzw. einen Brandherd hervorgerufen werden. Die Emissionen können einen Personenstrom durch direkten Kontakt beeinflussen, beispielsweise indem Personen durch die Emission verletzt werden, oder den betrachteten Personenstrom indirekt beeinflussen, da sie die Fortbewegungsgeschwindigkeit der Personen verändern bzw. beeinflussen. Auch dadurch erfolgt eine effektive Evakuierung des Gebäudes G. Die Berechnung der Objektstromsimulation kann z. B. auf einem handelsüblichen PC mit entsprechender Software erfolgen.
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2 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm für ein Verfahren zur Durchführung der vorliegenden Erfindung. Die Darstellung gemäß 2 zeigt ein Verfahren zur dynamischen Ausgabe von Informationen zur Evakuierung von Personen P aus Gebäuden G mit folgenden Verfahrensschritten:
Bestimmen der aktuellen Verwendbarkeit von im Gebäude G befindlichen Fluchtwegen durch eine geeignete erste Sensorik (VS1);
Ermitteln von Evakuierungsinformationen durch eine Steuereinheit SE, basierend auf der aktuellen Verwendbarkeit der Fluchtwege (VS2); und
Ausgeben der Evakuierungsinformation EI durch geeignete Ausgabevorrichtungen im Gebäude (VS3).
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Optional umfasst das Verfahren weitere Schritte:
Bestimmen der aktuellen Positionsdaten der sich im Gebäude befindlichen Personen P durch eine geeignete zweite Sensorik (VS4);
Durchführen einer Objektstromsimulation durch die Steuereinheit SE, basierend auf den aktuellen Positionsdaten der im Gebäude befindlichen Personen und der aktuellen Verwendbarkeit der Fluchtwege, wobei basierend auf den Ergebnissen der Objektstromsimulation jeweils aktuelle Evakuierungsinformationen durch die Ausgabevorrichtungen bereitgestellt werden (VS5).
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Mit Vorteil sind die erste und zweite Sensorik durch dieselbe Sensorik realisiert. Dies erspart Installationskosten. Die Steuereinheit SE kann durch einen handelsüblichen Computer realisiert sein und je nach Anforderung (z. B. Größe des Gebäudes, Umfang der Sensorik) mit entsprechender Prozessorleistung ausgerüstet sein.
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Anordnung und Verfahren zur dynamischen Ausgabe von Informationen zur Evakuierung von Personen aus Gebäuden, wobei eine geeignete erste Sensorik zur Bestimmung der aktuellen Verwendbarkeit der jeweiligen im Gebäude befindlichen Fluchtwege verwendet wird, wobei eine Steuereinheit in Echtzeit die von der Sensorik gelieferten Daten verarbeitet, und wobei eine dynamischen Ausgabe von Evakuierungsinformation auf im Gebäude befindlichen Ausgabevorrichtungen erfolgt, wobei die Evakuierungsinformation von der Steuereinheit basierend auf der aktuellen Verwendbarkeit der Fluchtwege bereitgestellt wird. Mit Vorteil werden für die Bereitstellung der Evakuierungsinformation auch die Positionsdaten der sich im Gebäude befindlichen Personen berücksichtigt, sowie optional die Emissionsausbreitung einer Gefahrenquelle (z. B. Brand im Gebäude).
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Bezugszeichen
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- G
- Gebäude
- R
- Raum
- K1, K1', K1'', K1'''
- Erste Sensorik
- K2, K2'
- Zweite Sensorik
- P
- Person
- BR
- Bewegungsrichtung
- H
- Hindernis
- EI
- Evakuierungsinformation
- AV1–Avn
- Ausgabevorrichtung
- SE
- Steuereinheit
- KV
- Kommunikationsverbindung
- NA1, NA2
- Fluchtweg
- VS1–VS5
- Verfahrensschritt