Infrastruktur „Living Lab Reiche Zeche“

Die Infrastruktur „Living Lab Reiche Zeche“ ist ein Sensornetzwerk, bestehend aus unterschiedlichsten Sensorelementen, das zur Überwachung von im Bergwerk befindlichen Menschen, Maschinen und Robotern sowie deren Umgebung dient. Es erfasst (in der Regel anonym) den Ort und die Aktivität aller Personen im Bergwerk und kann auch zur Überwachung von Maschinen und Robotern dienen.

Ziel ist die Zusammenführung dieser Aspekte mit der Überwachung von Umweltparametern, die ebenfalls sensorisch erfasst werden.
Zunächst erfolgt der Aufbau eines funktionierenden Tracking-Systems im Bereich des Lehrpfades und hier insbesondere die Installation von Empfängern an Wegekreuzungen. Durch An- und Abmeldung der Empfänger können jeweils Ein- und Austrittsort ermittelt werden. Außerdem werden zwei Stereokameras als Personenzähler an den Zugängen „Reiche Zeche“ und „Alte Elisabeth“ installiert.

Für diese Arbeiten wurden mit Bewilligungsbescheid vom 23.6.2015 entsprechende Mittel zur Verfügung gestellt und die Beschaffung der erforderlichen Komponenten realisiert.

Befahrung im Juli 2016Maßgeblich initiiert durch das Institut für Elektronik- und Sensormaterialien (Prof. Dr. Y. Joseph, Dipl.-Ing. U. Ballaschk) und in enger Zusammenarbeit mit Mitarbeitern des Forschungs- und Lehrbergwerks und des Instituts für Rohstoffabbau und Spezialverfahren unter Tage (Dipl.-Ing. Reuter, Dipl.-Wirt.-Ing. Horner, Dr. Liebscher, Prof. Mischo u.a.) erfolgt derzeit die Vorbereitung und Durchführung der erforderlichen Arbeiten.

Technische Umsetzung

Echt-Zeit-Lokalisation und Aktivitätsbeobachtung von Personen (Personal, Studenten, Forscher, Besucher) im Bergwerk

Im Bergwerk befinden sich maximal 50 Personen in etwa 19 km horizontalen Strecken. Die Abstände zwischen den Personen sind häufig groß und es besteht zwischen den Personen meist keine Sichtverbindung. Derzeit werden die Personen nur beim Ein- und Ausfahren analog erfasst. Da untertage keine Lokalisation mittels Global Positioning System (GPS) möglich ist, muss eine „Indoor“-Lokalisationstechnik angewendet werden.

In die persönliche (aber nicht personalisierte) Schutzausrüstung werden akkubetriebene Bluetooth-Sender implementiert. Diese kommunizieren innerhalb einer Reichweite von bis zu 50 m (Sichtlinie) mit den untertage angebrachten oder Bluetooth-Empfängern  Eine Echt-Zeit-Lokalisation der Personen in allen sensorisch erfassten Gebieten ist so bis auf 10 cm genau möglich. Solange die Personen sich bewegen, ist mit dieser Infrastruktur auch beobachtbar, dass sie aktiv (und nicht bewusstlos) sind.

Bewegliche Geräte und Roboter können genau wie Personen mit einem Bluetooth- Tag ausgestattet werden, was ihre Lokalisierung ebenfalls möglich macht.

Die Daten des Sensornetzwerks werden in einer mitgelieferten nutzungsspezifischen Software in der Leitzentrale des Bergwerks zusammenfließen, die auch den Betrieb der beantragten Infrastruktur „Living Lab Reiche Zeche“ übernehmen wird.

Impakt für den Lehrbetrieb

Langfristige Sicherung der Infrastruktur „Bergwerk“ für die Lehre

Die mit dem Aufbau des Sensornetzwerkes entstehende moderne Infrastruktur erlaubt ein zukunftsweisendes integriertes Gesamtsicherheitskonzept für Mensch und Maschine im Bergwerk und ertüchtigt das FLB langfristig in Sicherheitsaspekten. Das „Living Lab Reiche Zeche“ kann außerdem zur Gefahrenprävention und -abwehr dienen (Detektion vermisster Personen, ungewöhnlicher Wetterbedingungen untertage u. a.) Zusätzlich kann das Sensornetzwerk die Grubenwehrmitglieder bei ihren Trainings- und Übungseinsätzen dadurch unterstützen, dass zum einen die Gefahrensituation realistischer simuliert werden und zum anderen das Vorgehen der Grubenwehr aufgezeichnet und nachträglich analysiert werden kann. Die Infrastruktur erlaubt zudem in nicht vorhersehbaren Schadensfällen ein gezieltes Evakuierungsmanagement. Durch das installierte System können sich langfristig mehr Personen und damit auch mehr Studierende gleichzeitig und sicher untertage bewegen und dort das Lehrangebot der Hochschule annehmen.

Das Sensornetzwerk „Living Lab Reiche Zeche“ kann als dezentrales verteiltes Lehr- und Forschungslabor untertage dienen und damit weiteren wissenschaftlichen Bereichen das Bergwerk als Wirkungsstätte eröffnen und weiteren Studierenden im Wesentlichen das forschende Lernen untertage ermöglichen (Robotik, Datenmanagement und Sensorik).