Im EU-Projekt illuMINEation arbeitet ein multidisziplinäres Projektkonsortium daran, Umweltstandards und Sicherheitsvorgaben im Bergbau zu verbessern. Kernstück des Projekts ist die Entwicklung einer Plattform für das industrielle Internet der Dinge (IIoT), die genau diese Verbesserungen unterstützen soll. 

Titelbild: Ein Gruppenfoto vom Treffen des internationalen Projektteams in Leoben. (Credit: Montanuniversität Leoben)

Europa besitzt wichtige und wertvolle Rohstoffvorkommen. Um diese erfolgreich abzubauen, müssen sehr strenge rechtliche und ökologische Auflagen erfüllt werden. Das stellt die Grundvoraussetzung dafür dar, damit die Bevölkerung den Bergbau nicht als Bedrohung ihrer Lebensqualität wahrnimmt, sondern im Gegenteil: als wichtige Ressource für Arbeit und Wohlstand.​

Hohe Gesundheits-, Sicherheits- und Umweltverträglichkeitsstandards (HS&E) sind daher essentiell für den europäischen Bergbausektor. Um die erforderlichen HS&E Standards zu erreichen und laufend zu verbessern, müssen fortwährend neue Technologien entwickelt werden. Voraussetzung dafür wiederum sind innovative Forschungsansätze und eine enge Zusammenarbeit europäischer Expert*innen.

Aus diesem Grund traf sich das multidisziplinäre illuMINEation Projektkonsortium kürzlich im obersteirischen Leoben, um die Fortschritte des Forschungs- und Innovationsprojektes und die seit Projektbeginn erzielten Ergebnisse zu diskutieren. Das durch die EU geförderte Horizon 2020 Projekt hat ein Gesamtbudget von 8,9 Millionen Euro und wird von der Montanuniversität Leoben koordiniert.

Daten zur Risikominimierung​

Im Mittelpunkt des Projekts steht die Entwicklung einer zuverlässigen, datenintensiven und anpassungsfähigen digitalen IIoT-Plattform, die in der Lage ist, Daten für verschiedene bergbaubezogene Anwendungen zu verarbeiten. „Im Rahmen von illuMINEation werden verschiedene Sensortechnologien eingesetzt. Diese bestehen aus handelsüblichen kostengünstigen Sensoren, kombiniert mit solchen, die für spezifische Anforderungen benötigt werden. Alle Sensoren werden in weiterer Folge in einem digitalen Bergbaumanagementsystem integriert und zusammengefügt. Wertvolle Informationen werden von ausgedehnten Sensornetzwerken erfasst und anschließend mit Hilfe hochentwickelter Datenanalyseverfahren, einschließlich Algorithmen für maschinelles Lernen, verarbeitet und analysiert“, erläutert Dr. Gernot Loidl, vom Außeninstitut der Montanuniversität.

Dies ermöglicht unter anderem Risiko- und Nachhaltigkeitsbewertungen in Echtzeit - und stellt eine kosteneffiziente Methode dar, die Einhaltung der hohen HS&E-Standards zu überprüfen und sicherzustellen. Auf lange Sicht können Rohstoffe so nachhaltiger gewonnen werden. Transparenz über Daten und Aktivitäten könnte außerdem dazu beitragen, die angeknackste Akzeptanz des Bergbaus seitens der Bevölkerung wieder etwas zu stärken. 

Technik mit enormen Vorteilen

Um die Sicherheitsstandards im Bergbau noch weiter zu verbessern, wird im Projekt an einer Reihe von Technologien geforscht. Dazu gehört beispielsweise die Verwendung von autonomen Drohnen innerhalb des Untertagebergbaus. Mittels geeigneter Sensoren wird hier eine genaue und kollisionsfreie Navigation in einer Umgebung ohne GPS Positionierung ermöglicht, während gleichzeitig das Gewicht der Drohne minimiert wird: so kann sie schneller und länger Daten sammeln.

Überwacht werden auch Abraumhalden: Mithilfe weitläufiger Sensornetzwerke können riesige Datensätze, bestehend aus kombinierten seismischen, hydrologischen, geologischen und strukturellen Daten, generiert werden. Die automatisierte Verarbeitung und Analyse dieser Daten über Big-Data-Analytic trägt dazu bei, Unfälle im Zusammenhang mit Dammbrüchen zu verhindern.

Sensorbasierte Überwachungssysteme werden auch an Bergbaumaschinen eingesetzt. Hier sollen Frühwarnsysteme dabei helfen, Kollisionen zwischen Maschinen und Untertagepersonal zu vermeiden. „Sämtliche wichtige Informationen über die Einsatzbedingungen werden dem im Bergbau tätigen Personal über digitale Schnittstellen wie Dashboards auf Tablets und Mobiltelefonen oder über Augmented- / Virtual-Reality-Systeme direkt und in Echtzeit zur Verfügung gestellt“, meint Loidl.

Erste erfolgreiche Installationstests der ‚Intelligenten Gebirgsanker‘​

Der 'intelligente Gebirgsanker' liefert Daten für die Plattform. (Bild: Montanuniversität Leoben) 

„Als Teil des Projektes werden ‚intelligenten Gebirgsanker‘ entwickelt, die wichtige Daten für die IIoT Plattform liefern sollen. Sie kombinieren klassische Gebirgssicherungsmethoden mit neuartigen und kostengünstigen Sensortechnologien zur Überwachung der Gebirgsstabilität. Weiters sind diese Anker mit zusätzlichen Sensoren zur kontinuierlichen Überwachung der untertägigen Arbeitsbedingungen ausgestattet“, erklärt Priv.-Doz. Dr. Philipp Hartlieb vom Lehrstuhl für Bergbaukunde, Bergtechnik und Bergwirtschaft.

Die erstmalige Installation der Ankerköpfe wurde bereits von österreichischen Projektpartnern durchgeführt. Die intelligenten Ankerköpfe vereinen verschiedene Sensoren, Mikroprozessor, Akku und Datenübertragungseinheit. „Diese kostengünstigen intelligenten Gebirgsanker ermöglichen die Erfassung und Visualisierung von geotechnischen und umweltrelevanten Messwerten in großem Maßstab und nahezu in Echtzeit – ein Meilenstein auf dem Weg zur Digitalisierung und Erzielung größtmöglicher Sicherheitsstandards im Untertagebergbau“, fasst Hartlieb abschließend zusammen.