Bergbau-Technologie: Antworten auf die brennenden Fragen der Fachleute zur drahtlosen Überwachung

Immer mehr Branchen, in denen das Risikomanagement eine wichtige Rolle spielt, setzen drahtlose Technologien zur Überwachung ihrer Abläufe ein. Bergbaubetreiber, die für langfristige Projekte verantwortlich sind, die mehr als ein Jahrzehnt dauern können, wollen sich auf digitale Fortschritte wie die drahtlose IoT-Überwachung verlassen, um die Sicherheit zu erhöhen und die Produktivität zu steigern.

Worldsensing-Ingenieure nahmen zusammen mit Bergbauexperten aus Australien und Südafrika an dem Webinar Die neuesten Technologien für das Risikomanagement im Bergbau die wichtigsten Herausforderungen, denen sich Bergbaueigentümer und -ingenieure im Zusammenhang mit der Überwachung gegenübersehen, sowie die Frage, wie IoT-basierte Technologien ihnen helfen können, eine Risikomanagementstrategie zu entwerfen und umzusetzen.

Bei den teilnehmenden Bergbauexperten handelte es sich um Ben Scott, Technical Manager bei Geomotion Australia, Stéphane Cantin, VicePresident Execution Excellence bei Ramjack Technology Solutions, Ángela Lluch, Geologin und Bauingenieurin bei Worldsensing, und Fernando Pérez, Bergbauingenieur und Experte für Funktechnologie bei Worldsensing. Die Gruppe diskutierte die Fragen des Publikums während der Fragerunde. Ihre Antworten sind in diesem Artikel zusammengefasst.

Wenn ich eine drahtlose Überwachung unterirdisch installiere, gibt es dann bestimmte Arten von Materialien oder Erzen, die die Funkfrequenzen stören können?

Einige Materialien, wie z. B. ferromagnetische Materialien, werden höchstwahrscheinlich die Funkkommunikation in der Nähe der ferromagnetischen Quelle verringern. Im Gegensatz dazu, LoRa-Technologie eine gute Toleranz gegenüber elektromagnetischem Rauschen.

Die drahtlose Überwachung kann Daten von geotechnischen Bodensensoren nahezu in Echtzeit liefern. Bislang werden die meisten Bodensensoren jedoch noch manuell abgelesen und liefern sporadische Messwerte. Was die Gesetzgebung betrifft, warum sind Ihrer Meinung nach Echtzeitdaten für Bergwerke noch nicht vorgeschrieben?

Die Bergbauindustrie braucht einfach etwas Zeit, um die neuesten Technologien zu übernehmen. Früher war es vor allem bei Abraumhalden schwierig, ein System durchzusetzen, das nicht als kosteneffizient und zuverlässig galt, weil die Batterien häufig ausgetauscht werden mussten. Mit der Verbesserung der Batterie- und Funktechnologie sind diese Systeme jedoch viel einfacher zu implementieren und als Investition zu rechtfertigen. Die Einsparungen und Sicherheitsvorteile könnten letztendlich zu einer Senkung der Versicherungskosten führen und den Gesetzgeber dazu bewegen, die drahtlose Überwachung zu einer Grundvoraussetzung im Bergbau zu machen.

Wir haben bereits ein bestehendes drahtloses Überwachungssystem. Kann Ihr System mit anderen Systemen integriert werden oder müssen wir alles ersetzen?

Sie können die beiden Systeme parallel betreiben und Worldsensing schrittweise in jeden neu installierten Sensor einbauen. Vorhandene Knoten, die ausfallen, können ebenfalls nach und nach ersetzt werden.

Ist es möglich, die Abtastrate von Sensoren zu ändern, nachdem sie konfiguriert wurden?

Ja, das ist möglich. Auf das oder die installierten Gateways kann über das Internet oder eine lokale Netzwerkverbindung aus der Ferne zugegriffen werden. Das Worldsensing-Gateway verfügt über eine Software-Schnittstelle, über die die Abtastrate jedes Knotens geändert werden kann. Es können alle Knoten auf einmal geändert werden oder, falls erforderlich, nur die Abtastrate der Knoten, die der Kunde wünscht.

Wie hoch ist das Risiko einer Beschädigung der Sensoren durch Diebstahl, versehentliche Beschädigung oder Sabotage? Hat das Gremium diesbezüglich persönliche Erfahrungen gemacht?

Ja, wir haben diese Situation in einigen Minen in Afrika oder Lateinamerika erlebt. Wir haben einige Knoten in einem Polycarbonat-Gehäuse und mit einer internen Antenne. Diese Knoten sind weniger anfällig für Vandalismus. Die Verwendung eines externen Gehäuses ist ebenfalls möglich.

In extremen Situationen kann eine Metallbox verwendet werden. Einige Benutzer haben diese Option mit guten Ergebnissen gewählt. Selbst unter diesen Umständen können die Datenlogger immer noch Messwerte an das bis zu 2 Kilometer entfernte Gateway senden. Unsere empfohlene Lösung ist jedoch ein Kunststoff- oder Glasfaserkasten.    

Wie kann ich mein Unternehmen davon überzeugen, diese Technologie einzuführen, wenn der Vorstand trotz aller praktikablen Optionen nicht daran interessiert ist? Gibt es Phasen oder Schritte, die wir einhalten können?

Es mag schwierig sein, Unternehmen zu überzeugen, die keine Erfahrung mit dem Einsatz drahtloser Technologien haben, aber Informationen über die Vorteile sind hilfreich: Die Kosten werden gesenkt, die erfassten Daten steigen, menschliche Fehler bei den Ablesungen werden vermieden und die Sicherheit der Arbeiter wird gewährleistet. Bergbauunternehmen können im Voraus berechnen, wie hoch die zu erwartende Kapitalrendite (ROI) für den Einsatz dieser Technologie ist und inwieweit sie ihnen helfen wird, die Produktivität zu steigern und die Sicherheit zu erhöhen. Die wichtigsten Elemente zur Förderung der drahtlosen Überwachung in Ihrem Unternehmen sind in dieser Infografik.

Wir verwenden mehrere Piezometer und SAAF (Shape Accel Array Field) zur Überwachung von Absetzbecken. Das Problem ist, dass unsere unterirdischen oder bodengebundenen Überwachungsgeräte während der TSF-Bauarbeiten (Tailings Storage Facility), Aushubarbeiten und Erdarbeiten beschädigt werden und kaputt gehen können. Können Sie eine Lösung für dieses Problem vorschlagen? Wir haben ein TSF, das nach dem Downstream-Design gebaut wird.

Bei Bauarbeiten ist es üblich, die im Boden befindlichen Messgeräte durch eine Umzäunung zu schützen, z. B. durch einen Stahlgitterzaun, der es ermöglicht, das Vorhandensein der Messgeräte leicht zu erkennen. Während des Baus eines TSF ist es außerdem wichtig, über ein äußerst flexibles Überwachungssystem zu verfügen. So kann beispielsweise die Ausrüstung für die Weltsensorik während und nach den Bau- und Aushubarbeiten leicht verlagert und neu installiert werden.

Ist es möglich, den Grundwasserspiegel bei Absetzanlagen ohne Piezometerkabel zu überwachen?

Die beste Option ist ein Kabel vom Piezometer zur Bodenoberfläche, wo der Knotenpunkt installiert werden kann. In einigen experimentellen Versuchen wurde versucht, direkt vom Drucksensor zu senden. Allerdings müssen die Wellen sowohl den gesättigten als auch den ungesättigten Boden durchqueren. Dies kann eine technische Herausforderung sein und ist höchstwahrscheinlich teuer, falls es überhaupt möglich ist. Außerdem müssen die Batterien im Piezometer untergebracht werden, so dass ein Austausch der Batterien nach der Installation nicht möglich ist..

Ist es möglich, die maximale Anzahl von Kanälen pro Knoten auf mehr als 5 Kanäle zu erweitern, z.B. jeder Knoten mit 10 VW-Dehnungsmessstreifen verbunden?

Derzeit ist der Worldsensing Vibrating Wire Node 5-Channel für fünf Kanäle vorgesehen. Um bis zu 10 VW-Dehnungsmessstreifen anzuschließen, wären zwei Knoten erforderlich.

Können Sie Worldsensing-Datenlogger und -Gateways in bestehende Server integrieren? Wie?

Ja, das können wir. Es gibt eine ganze Reihe von Möglichkeiten, zwischen internen Servern zu kommunizieren. Da Bergbaubetreiber in der Regel mit ihren eigenen internen Servern arbeiten, verbinden wir unser Gateway über FTP oder das Modbus-Kommunikationsprotokoll mit ihrem internen Server.