Die Digitalisierung und Automatisierung des europäischen Bergbausektors beschleunigen
In den meisten Industriesektoren haben Automatisierung und Digitalisierung in den letzten Jahrzehnten immer schneller an Bedeutung gewonnen. Der Bergbausektor ist dagegen traditioneller und hat sich bei der Einführung einschlägiger Verfahren, die mehr Effizienz und Sicherheit sowie eine bessere Gesundheit der Arbeitskräfte versprechen, zurückgehalten. Das ändert sich jetzt, und die EU ist voll dabei und unterstützt die Digitalisierung des Untertagebaus strategisch. In diesem Zusammenhang wurde über das Projekt illuMINEation eine vielseitige und flexible Plattform für das industrielle Internet der Dinge (IIoT) für Bergbauanwendungen konzipiert.
IIoT mit intelligenter Verwaltung und Analyse von Daten
Die umfassende Digitalisierung und Automatisierung dreht sich um die Erfassung, Übertragung, Verarbeitung und Nutzung großer Datenmengen. „illuMINEation setzte eine Reihe von Sensorlösungen, vielschichtige Ansätze zur Digitalisierung und eine umfassende, tiefgreifende Datenanalyse ein. Dadurch ist ein besseres Verständnis der Erzgehaltsverteilung und der geologischen Bedingungen möglich und es erleichtert eine umfassende Überwachung der Gesteinsbeanspruchung und der Umwelt und unterstützt die vorausschauende Wartung der Bergbauausrüstung“, kommentiert Projektkoordinator Gernot Loidl von der Montanuniversität Leoben. All diese Daten werden über die IIoT-Plattform von illuMINEation verarbeitet. Die mehrstufige Plattform erlaubt eine robuste und intelligente Datenverwaltung und -analyse an einzelnen Betriebsstandorten (Edge-Knoten), innerhalb einzelner Bergbaubetriebe (Nebelschicht) oder über mehrere Bergwerke hinweg auf Unternehmensebene (Cloud). Außerdem nutzt die Plattform browserbasierte frei zugängliche Visualisierungslösungen, die sich leicht an spezifische Anwendungsszenarien im Bergbau anpassen lassen. „Der frei zugängliche Ansatz vereinfacht die Lizenzverwaltung und senkt die Kosten. Die „Low-Code“-Implementierung (modellgestützte Drag-and-Drop-Anwendungsentwicklung) erleichtert die Anpassung des Dashboards. Die 3D-Funktionen unterstützen digitale Zwillinge sowie erweiterte, virtuelle und synthetische Realität und sind auf mobilen Geräten verfügbar“, fasst Loidl zusammen.
Kommunikation in einer 4D-Bergbauumgebung
Im Untertagebau werden schon verschiedenste Signalübertragungsmöglichkeiten genutzt. Dazu gehören WLAN, Bluetooth, LoRa (kurz für „Long Range“, ein aufstrebendes drahtloses Übertragungsverfahren mit extrem großer Reichweite) und LoRaWAN. Im Rahmen von illuMINEation wurden ausgewählte Technologien von Fall zu Fall eingesetzt. „Um die Kommunikationsreichweite in komplexen unterirdischen Tunnelsystemen auf mehr als 1,5 Kilometer zu erhöhen, wurde ein Multi-Hop-Datenübertragungssystem auf Basis der LoRa-Technologie erschlossen“, so Loidl. Beim Bergbau handelt es sich um eine 4D-Umgebung, die sich nicht nur räumlich, sondern auch zeitlich verändert. Da sich die unterirdischen Tunnel und Stollen im Laufe der Zeit mit dem Fortschritt des Bergbaus verändern, wird die Netzinfrastruktur kontinuierlich gewartet, indem Komponenten umgebaut oder entfernt werden, um Veränderungen Rechnung zu tragen.
Nachhaltigkeit, Effizienz, Sicherheit und Rentabilität im Bergbau steigern
„Die entwickelten Technologien erlauben eine bessere Kontrolle der Gesteinsmasse und eine bessere Kenntnis der Geologie und des Erzkörpers, was zu einem effizienteren Abbau der Ressourcen mit weniger Aufwand und einer höheren Sicherheit am Arbeitsplatz führt“, bemerkt Loidl. Zudem wurden autonome Drohnen zur Inspektion gefährlicher Bereiche getestet und eingesetzt sowie ein System zur Erkennung menschlicher Bewegungen in der Nähe von Bergbaumaschinen betrieben, um mögliche Kollisionen zu vermeiden. „Alle Ergebnisse von illuMINEation steigern die Nachhaltigkeit und Rentabilität von Bergbaubetrieben, da sie sich mit den Themen Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz, Umweltauswirkungen, effiziente Ressourcengewinnung und wirtschaftlicher Betrieb befassen“, so Loidl abschließend. Alle 22 Projektpartner aus sieben europäischen Ländern – Hochschulen, Forschungsinstitute, Erstausrüster und Bergbauunternehmen – haben neue Technologien, die auf den Ergebnissen von illuMINEation basieren, in ihre Arbeitsabläufe, Produkte und Forschungsportfolios integriert. Diese breite Basis von Sachverständigen und fünf reale Anwendungsfälle sowie der frei zugängliche und Low-Code-Ansatz sollten eine solide Grundlage für den weiteren Ausbau der Digitalisierung und Automatisierung des europäischen Bergbaus bilden, von der alle profitieren.
Schlüsselbegriffe
illuMINEation, Bergbau, Digitalisierung, IoT, Automatisierung, Bergwerke, IIoT, Industrielles IoT, LoRa, Drohnen