Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bergbau am PC: Virtueller Streb einsatzbereit

28.09.2001


Blick in den Streb eines Walzenschrämlader-Reviers


Streb-Streckenkomplex


Die Bergleute der Deutsche Steinkohle AG (DSK), Herne, können den Umgang mit neuem Gerät künftig auch über Tage trainieren. Für Schulungszwecke, aber auch um die Anlagen vor dem Einsatz in schwieriger Umgebung zu testen und neue Überwachungsmöglichkeiten auszuloten hat die DSK gemeinsam mit dem Fraunhofer IPA ein virtuelles Bergwerksmodell entwickelt.

Wenn sich der Kohlehobel durch das Flöz frisst, sind in modernen Bergwerken nur noch eine Handvoll Bergleute vor Ort im Streb, dem Abbauraum, in dem die Kohle gefördert wird. Vortrieb der Strecken und Gewinnung der Kohle laufen heute in hohem Maß automatisiert ab, ferngesteuert von Leitstellen über Tage. Die Steuer- und Regeltechnik, die das möglich macht, ist sehr komplex. Entsprechend hoch sind die Anforderungen an das Personal. Für Schulungszwecke, um die Anlagen vor dem Einsatz in schwieriger Umgebung zu testen und um neue Überwachungsmöglichkeiten auszuloten und ihre geometrisch technischen Datenbanken zu visualisieren, bedient sich die Deutsche Steinkohle AG (DSK), Herne, künftig eines virtuellen Modells. Es entstand in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IPA innerhalb des Projekts "Use of virtual reality (VR) for mine operations and safety", unter Federführung der University of Nottingham und gefördert von der Europäischen Gemeinschaft für Kohle und Stahl (EGKS). Die interaktive, animierte 3-D-Umgebung eines Streb-Streckenkomplexes stellt einen Streb nebst Kopf- und Basisstrecke und den eingesetzten Betriebsmitteln dar.

Die DSK betreibt in den Revieren im Saarland, in Ibbenbüren und im Ruhrgebiet 15 Steinkohlebergwerke und fördert nach eigenen Angaben pro Tag und Bergwerk durchschnittlich 11150 Tonnen. Mit dem virtuellen Streb will die DSK ihr Personal künftig effizienter mit den Prozessen unter Tage vertraut machen. "Die 3-D-Animation ist bestens dafür geeignet, geometrisch-kinematische Zusammenhänge zwischen den Betriebsmitteln eingängig darzustellen und Arbeitsreihenfolgen und Prozessabhängigkeiten zu verdeutlichen", erklärt Projektleiter Christoph Runde vom Fraunhofer IPA. Maschinendaten aus dem täglichen Einsatz stellen den direkten Bezug zur realen Situation im Streb her. Eine Hardware-in-the-loop-Anwendung liest die Ausgangsdaten einer Maschinensteuerung - in diesem Falle einer Schildausbausteuerung PM4 - ein und setzt sie in Manipulationen in der virtuellen Welt um. "Damit kann der Umgang mit der PM4-Steuerung in Zukunft nicht nur gelehrt, sondern auch risikofrei getestet werden", fasst Runde zusammen.

Darüber hinaus will die DSK Möglichkeiten zum Online-Monitoring der Arbeiten unter Tage über eine 3-D-Umgebung ausloten, um die Betriebssicherheit zu erhöhen. Dazu wird die Visualisierung prototypisch an die Datenströme einer Grubenwarte angebunden. Positionen der Betriebsmittel lassen sich damit ebenso wirklichkeitsgetreu visualisieren wie deren Zustände. Im Notfall soll der Zugriff auf eine äquivalente virtuelle Umgebung schnelle Aussagen über die nächsten Fluchtwege, Telefone oder Erste-Hilfe-Einrichtungen geben. "Anstatt in einer Stresssituation Grubenpläne mit abstrakten Zustandsdaten verknüpfen zu müssen, soll sich der Mitarbeiter der Grubenwarte künftig zügig in einer virtuellen Welt orientieren und unmittelbar in die Situation der Mitarbeiter unter Tage versetzen können", beschreibt Christoph Runde das angestrebte Szenario. Ähnliche Vorteile bietet die konfigurierbare virtuelle Umgebung als intuitive Benutzeroberfläche der geometrisch-technischen Datenbanken der DSK. Immense Datenbestände markscheiderischer Daten, Sensorauswertungen der Wetterführung, der Elektrik und Mechanik unter Tage liegen bereits vor und könnten die Basis für eine virtuelle Welt bilden, die die Inhalte dieser Datenbanken transparent wiedergibt.

Die vielfältigen Anwendungen stellen besondere Anforderungen an das Visualisierungssystem: Es läuft auf handelsüblichen Industrie-PCs unter Windows NT oder Windows 2000. Bei konventionellen Visualisierungen liegt das 3-D-Modell in der Regel als komplett modellierte Einheit vor und kann nur mit erheblichem Aufwand verändert werden. "Wir haben den virtuellen Streb aus Metadaten wie Streckenlänge, Streblänge, Strebposition, Ausbautyp, Gewinnungseinrichtung und Schildtyp generiert. So lässt er sich auch vom Benutzer einfach an neue Gegebenheiten anpassen", erklärt Runde. Der ISO-Standard VRML 2.0 hält DSK zudem die Möglichkeit offen, die VR-Welt um benutzerspezifische neue Modelle zu erweitern. Bisher sind folgende Betriebsmittel als 3-D-Modelle und zum Teil auch mit Ton realisiert: Walzenschrämlader, Kohlenhobel, Haupt- und Hilfsantriebe (spezifisch je nach Gewinnungseinrichtung), Streb- und Streckenförderer, Brecher, Sohlenspreize, Übergabebock, geankerte und ungeankerte Streckenausbauten, Strebgebäude und Ausbauschilde. Auch die Schnittstellen zwischen realen Maschinensteuerungen und virtueller Umgebung stehen.

Informationstechnische Experten der DSK erweitern und vervollständigen derzeit die Modellbibliothek und arbeiten an der informationstechnischen Anpassung der Grubenwarte. Erste Versuche mit dem Prototyp sind für den Herbst diesen Jahres geplant.


Ihr Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Ing. Christoph Runde
Telefon: 0711/970-1128, Telefax: 0711/970-1005, E-Mail: chr@ipa.fhg.de

Dipl.-Ing. Michaela Neuner | idw

Weitere Berichte zu: Betriebsmittel DSK

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Fraunhofer IPT und Ericsson starten mit 5G-Industry Campus Europe größtes industrielles 5G-Forschungsnetz Europas
13.12.2019 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

nachricht Vernetzte Produktion in Echtzeit: Deutsch-schwedisches Testbed geht in die zweite Phase
11.12.2019 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Das feine Gesicht der Antarktis

Eine neue Karte zeigt die unter dem Eis verborgenen Geländeformen so genau wie nie zuvor. Das erlaubt bessere Prognosen über die Zukunft der Gletscher und den Anstieg des Meeresspiegels

Wenn der Klimawandel die Gletscher der Antarktis immer rascher Richtung Meer fließen lässt, ist das keine gute Nachricht. Denn dadurch verlieren die gefrorenen...

Im Focus: Virenvermehrung in 3D

Vaccinia-Viren dienen als Impfstoff gegen menschliche Pockenerkrankungen und als Basis neuer Krebstherapien. Zwei Studien liefern jetzt faszinierende Einblicke in deren ungewöhnliche Vermehrungsstrategie auf atomarer Ebene.

Damit Viren sich vermehren können, benötigen sie in der Regel die Unterstützung der von ihnen befallenen Zellen. Nur in deren Zellkern finden sie die...

Im Focus: Virus multiplication in 3D

Vaccinia viruses serve as a vaccine against human smallpox and as the basis of new cancer therapies. Two studies now provide fascinating insights into their unusual propagation strategy at the atomic level.

For viruses to multiply, they usually need the support of the cells they infect. In many cases, only in their host’s nucleus can they find the machines,...

Im Focus: Cheers! Maxwell's electromagnetism extended to smaller scales

More than one hundred and fifty years have passed since the publication of James Clerk Maxwell's "A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field" (1865). What would our lives be without this publication?

It is difficult to imagine, as this treatise revolutionized our fundamental understanding of electric fields, magnetic fields, and light. The twenty original...

Im Focus: Hochgeladenes Ion bahnt den Weg zu neuer Physik

In einer experimentell-theoretischen Gemeinschaftsarbeit hat am Heidelberger MPI für Kernphysik ein internationales Physiker-Team erstmals eine Orbitalkreuzung im hochgeladenen Ion Pr9+ nachgewiesen. Mittels einer Elektronenstrahl-Ionenfalle haben sie optische Spektren aufgenommen und anhand von Atomstrukturrechnungen analysiert. Ein hierfür erwarteter Übergang von nHz-Breite wurde identifiziert und seine Energie mit hoher Präzision bestimmt. Die Theorie sagt für diese „Uhrenlinie“ eine sehr große Empfindlichkeit auf neue Physik und zugleich eine extrem geringe Anfälligkeit gegenüber externen Störungen voraus, was sie zu einem einzigartigen Kandidaten zukünftiger Präzisionsstudien macht.

Laserspektroskopie neutraler Atome und einfach geladener Ionen hat während der vergangenen Jahrzehnte Dank einer Serie technologischer Fortschritte eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Analyse internationaler Finanzmärkte

10.12.2019 | Veranstaltungen

QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien

04.12.2019 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Arbeit

03.12.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Titin in Echtzeit verfolgen

13.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

LogiMAT 2020: Automatisierungslösungen für die Logistik

13.12.2019 | Messenachrichten

Das feine Gesicht der Antarktis

13.12.2019 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics