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Neues Kollisionsschutzsystem für mehr Sicherheit im Bergbau

In ein bis zwei Jahren wird ein für Bergbaubetreiber und Hersteller von Bergbaumaschinen maßgeschneidertes innovatives Kollisionsschutzsystem auf den Markt gebracht. Dieses System ist zuverlässiger und effektiver als gängige Technologien und wird daher dazu beitragen, dass die Industrie strengere gesetzliche Auflagen erfüllen kann.

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Bergwerke zählen zu den gefährlichsten Arbeitsplätzen weltweit. Hier müssen bei eingeschränkter Sicht große Maschinen bedient werden und das stellt sowohl für die Bergleute als auch die Maschinen selbst eine ständige Gefahr dar. Wie groß diese ist, zeigt die Tatsache, dass in den USA 22 % der tödlichen Unfälle in Steinkohlebergwerken auf diesen Umstand zurückgeführt werden können. Die Industrie und Staatsbedienstete sind sich zunehmend einig, dass ein Kollisionsschutzsystem hier Beihilfe schaffen könnte. Es sieht sogar so aus, als würden einige Gesetzesänderungen bald in weiteren Teilen der USA, in Indien und Südamerika durchgesetzt werden.

Im Rahmen des FEATUREFACE-Projekts wurde ein neues Konzept für ein Kollisionsschutzsystem entwickelt, das die Einhaltung künftiger Richtlinien in diesem Sektor vereinfachen soll. Das System integriert zahlreiche Technologien, sodass es präziser und zuverlässiger ist als die bisher verfügbaren Systeme. Die Initiative wurde mit Mitteln aus dem Forschungsfonds für Kohle und Stahl der Europäischen Kommission, dem RFCS, unterstützt.

Die Verabschiedung neuer Verordnungen in Bezug auf die Sicherheit von Bergwerken zeige ganz deutlich, dass dieser Sektor künftig eine wichtige Rolle bei der Entwicklung mechatronischer Produkte spielen wird, so Dr.  Clemens Hesch. Aus diesem Grund hat sich der Projektleiter für die Durchführung des Projekts entschieden. „Auf Basis unserer Erfahrung im Bereich der Signalverarbeitung haben wir Algorithmen und Technologien entwickelt, die sichere Arbeitsbedingungen in lärmbelasteten Umgebungen gewährleisten.“

Die vom FEATUREFACE-Team entwickelte Technologie baut auf gängigen Kollisionsschutzsystemen auf, die größtenteils auf elektromagnetischer Wirkung basieren. Sie kombiniert diese Systeme mit Sensoren, die die unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten von Funksignalen und Schall nutzen, um die Position von Hindernissen präzise bestimmen zu können. Dass die Technologie präzise und zuverlässig funktioniert, zeigten Tests an realen Maschinen, bei denen das System die Position von Bergleuten, die sich in der Nähe einer Maschine befanden, präzise bestimmen konnte. Wenn einer der Bergleute der Maschine gefährlich nahe kam, schaltete sich diese sofort ab.

„Die Maschine, die eine vermeintliche Gefahr darstellt, sendet über mehrere Lautsprecher hörbare Audiosignale und ein Funksignal aus. Diese Signale werden von einem kleinen Mikrofon am Helm des Bergmanns empfangen, das daraufhin deren Laufzeit (die von der Entfernung abhängt) von den Lautsprechern berechnet und so die Position jedes Bergmanns genau bestimmen kann“, so Dr.  Hesch. Der Prototyp kann die Position von Bergleuten in einem Umkreis von 10 m mit einer maximalen Abweichung von 10 cm zweidimensional bestimmen und deren Entfernung in einem Umkreis von 50 m präzise berechnen.

Dieses System nun erfolgreich unter realen Bedingungen einzusetzen, war zweifellos die größte Herausforderung während des gesamten Prozesses. Das lag daran, dass der hohe Geräuschpegel, der in Bergwerken herrscht, und die ständige Bewegung der involvierten Parteien – die zu einem Doppler-Effekt führen kann – die Signale eventuell stören. LCM, einer der Projektpartner, fand die Lösung für dieses Problem in Form von spezifischen Signalverarbeitungsalgorithmen, die sogar Signale aufnehmen können, die von den Umgebungsgeräuschen übertönt werden.

Der nächste Schritt für das FEATUREFACE-Konsortium wird nun die ATEX-Zertifizierung sein – eine der zahlreichen Sicherheitszertifizierungen die das System benötigt, um in einem Steinkohlebergwerk betrieben werden zu dürfen. Da die Konsortiumpartner, darunter Sensorenentwickler, Hersteller von Bergbaumaschinen und Bergbaubetreiber, aus vielen unterschiedlichen Bereichen stammen, ist die erfolgreiche Vermarktung des Systems nahezu garantiert: Dr.  Hesch zufolge werden Hersteller von Bergbaumaschinen das finale System schon in ein bis zwei Jahren exklusiv in ihre Maschinen integrieren.

Weitere Informationen erhalten Sie unter:

FEATUREFACE
http://www.imr.rwth-aachen.de/index.php/featureface_en.html

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