Mit Datenfusion das Potenzial der Geo-Intelligenz im Bergbau erschließen
Die moderne Gesellschaft ist in hohem Maße auf beträchtliche Mengen an Bodenschätzen angewiesen, die für Maschinen, Fahrzeuge, Elektronik, Smartphones und Computer benötigt werden. Da die Nachfrage nach diesen mineralischen Ressourcen aufgrund von erneuerbaren Energien, Elektrofahrzeugen und moderner Elektronik voraussichtlich steigen wird, steht die Bergbauindustrie vor großen Herausforderungen. Die Bergbauunternehmen müssen der Sicherheit der Arbeitskräfte und dem Umweltschutz Vorrang einräumen, auch wenn sich dies für die wenigen hochwertigen Vorkommen, die oft in abgelegenen oder dicht besiedelten Gebieten liegen, schwierig gestaltet. Marko Paavola (Technisches Forschungszentrum Finnland, VTT), Koordinator des EU-finanzierten Projekts Goldeneye, erläutert dazu: „Die zunehmende Automatisierung und Erdbeobachtung werden große Veränderungen für die Zukunft des Bergbaus mit sich bringen. Bei der Überwachung von Bergbauaktivitäten wie der Ortung von Arbeitskräften, der Stabilität von Grubenhängen, der Verwaltung von Anlagen und im Umweltschutz werden sich erhebliche Fortschritte erkennen lassen.“ Paavola unterstreicht, dass der Schlüssel zu dieser Entwicklung in der Nutzung mehrerer Datenquellen liegt, wobei Satellitenbildmaterial, Drohnenaufnahmen und Luftbilderhebungen sowie Sensoren oder Instrumente vor Ort eine Rolle spielen werden.
Intelligente, einfach bedienbare Plattform zur Automatisierung der Bergbauindustrie
Im Rahmen des Gemeinschaftsunternehmens Goldeneye wird eine KI-Plattform entwickelt, mit der eine neuartige Nutzung von Erdbeobachtungsdaten in der Bergbauindustrie möglich wird. „Die Golden AI-Plattform vereint Satelliten-, Drohnen- und In-Situ-Sensordaten mit automatischer Datenvorverarbeitung und hochmodernen Visualisierungswerkzeugen. Das Endergebnis werden analytische Karten sein, die den für den Betrieb von Bergbaustandorten Zuständigen leicht zugänglich sind und keine tiefgreifenden Kenntnisse der Datenerfassung und -verarbeitung voraussetzen“, erklärt Paavola. Bei der Datenfusion werden Daten aus zwei oder mehr Quellen, die dasselbe Gebiet abdecken, mit vergleichbarer Auflösung zusammengeführt, wodurch die Datenqualität erheblich verbessert wird. Auch für Daten mit unterschiedlicher räumlicher oder zeitlicher Auflösung kann diese Verfahrensweise von Vorteil sein. „So kann beispielsweise die zeitliche Auflösung von Satellitendaten mit geringer Auflösung und niedriger Frequenz durch die Integration von Daten aus Quellen mit höherer Auflösung und höherer Frequenz optimiert werden“, erklärt Paavola. Die Golden AI-Plattform ermöglicht außerdem die Kombination von geophysikalischen Daten aus Drohneneinsätzen mit In-situ-Raman-Spektroskopie-Messungen oder aktiver hyperspektraler Bildverarbeitung. Die sich daraus ergebenden Datenfusionsprodukte werden einem Stapel generierter analysereifer Daten in der Datenwürfel-Anlage der Europäischen Weltraumorganisation zur Wiederverwendung hinzugefügt. Die bahnbrechende Plattform bewirkt, dass die Erkennung bekannter Muster in den fusionierten Daten durch die Erstellung spezifischer, für verschiedene Anwendungsfälle entwickelter KI-Wissenspakete automatisiert wird. Diese KI-Wissenspakete sind nicht von Sprache und Entwicklungswerkzeugen abhängig. Daher kann jedes mit der Golden AI-Plattform kompatible KI-Werkzeug genutzt werden.
Erfolgreiche Technologievorführungen
Das Team von Goldeneye hat in verschiedenen europäischen Ländern erfolgreiche Feldkampagnen durchgeführt. Die Anwendungsbereiche umfassen die Mineralerkennung, Sicherheitsüberwachung, Betriebsführung, Überwachung von Georisiken und die Umweltüberwachung. „Unsere automatisierten Umweltbeobachtungslösungen dienten auch dazu, große Gewässer wie Seen und Bergeteiche zu überwachen sowie Bodenverschiebungen in großräumigen Gebieten aufzudecken, wodurch der Aufwand für den Menschen um mindestens 50 % reduziert wurde“, bemerkt Paavola. Modernste Technologien wie die 3D-Kartierung per Drohne und die elektromagnetische Abtastung tragen dazu bei, menschliche Einsätze bei der Erkundung von Zielgebieten um über 80 % zu verringern, wenn sie mit bewährten Explorationsverfahren kombiniert werden. Mit diesen Methoden können die Auswirkungen von Explorationsaktivitäten auf die Umwelt erheblich abgemildert werden, da sie das Bohrvolumen um über 60 % reduzieren. In Hinsicht auf den Bergbaubetrieb konnte mit der Goldeneye-Technologie die Planung verbessert werden, wodurch der Energieverbrauch für Sprengungen und Bohrungen um 40 % gesunken ist. „Durch die Verknüpfung verschiedener Datenquellen bietet die Golden AI-Plattform Werkzeuge der nächsten Generation – für die Sicherheit im Bergbau, die Umweltüberwachung und die mineralogische Kartierung. Ihre hochwertige Architektur dient als Grundlage für eine kostenwirksame, skalierbare und kommerziell tragfähige Lösung. Das Design ist flexibel und aktualisierbar, sodass in der Zukunft neuartige Technologien integriert werden können“, schließt Paavola. Das Team von Hypermine beim Projektpartner VTT setzt die Entwicklung der laserbasierten Mineralogieerkundung für Bergbauanwendungen fort. Nach Angaben von Mikhail Mekhrengin, dem Entwicklungsleiter, wird die Lösung in südafrikanischen und brasilianischen Bergwerken erprobt. Das Team befindet sich außerdem auf der Suche nach Risikokapital.
Schlüsselbegriffe
Goldeneye, Bergbau, Drohne, Satellit, Fernerkundung, Umweltüberwachung, Golden AI-Plattform, Datenfusion, Erdbeobachtung
