DE102019204749A1

DE102019204749A1 - Verfahren und Einrichtung zum automatisierten Betrieb einer vorwiegend im Tagebau einsetzbaren Materialgewinnungsanlage

Info

Publication number: DE102019204749A1
Application number: DE102019204749.1A
Authority: DE
Inventors: Daniele Naro
Original assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Current assignee: ThyssenKrupp AG; ThyssenKrupp Industrial Solutions AG
Priority date: 2019-04-03
Filing date: 2019-04-03
Publication date: 2020-03-19

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Betreiben einer Materialgewinnungsanlage, bei der wenigstens ein Abbaugerät (100) zum Erzeugen von Schüttgut und wenigstens ein erstes Fördergerät (105) zum Abtransportieren des abgebauten Schüttgutes vorgesehen sind, und wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der Prozesszustand der Materialgewinnung und der Betriebszustand des wenigstens einen Abbaugerätes (100) sowie des wenigstens einen ersten Fördergerätes (105) mittels wenigstens eines autonomen, unbemannten Fahrzeugs (200), insbesondere eines Fluggerätes (200) überwacht werden, wobei an dem wenigstens einen unbemannten Fahrzeug (200) eine Sensorik (205) angeordnet ist, mittels der wenigstens eine den Prozesszustand betreffende physikalische Größe und wenigstens eine den Betriebszustand betreffende physikalische Größe erfassbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer insbesondere im Tagebau einsetzbaren Materialgewinnungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm, ein maschinenlesbarer Datenträger zur Speicherung des Computerprogramms und eine Einrichtung, mittels derer das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.
Stand der Technik
Ein automatisierter Betrieb von hier betroffenen Materialgewinnungs- bzw. Materialförderanlagen erfordert eine aufwändige und kostenintensive Sensorik zur kontinuierlichen Datenerfassung, insbesondere zur kontinuierlichen Erfassung der Umgebung eines an der Materialgewinnung aktiv beteiligten, bewegbaren Materialgewinnungsgerätes. So erfordert z.B. die Erzgewinnung oder Braunkohlegewinnung im (Über-)Tagebau eine kontinuierliche räumliche Überwachung des Umfelds eines Abraumbaggers, z.B. Schaufelradbaggers, insbesondere in seiner Bewegungs- bzw. Vorschubrichtung.
Aus DE 10 2016 208 465 A1 geht ein Sensornetzwerk mit einem autonom agierenden Fluggerät („Drohne“) mit einer Mehrzahl von Sensoren hervor, wobei das Fluggerät einen mobilen Kommunikations-Hauptknoten aufweist, der mittels einer Sende- und Empfangseinrichtung zum Senden bzw. Empfangen von Daten eingerichtet ist. Die gewonnenen, für eine räumliche 3D-Erfassung einer Umgebung geeigneten Messdaten werden in Echtzeit ausgewertet. Zudem wird die Erfassung von Betriebsparametern von Maschinen und Anlagen zur Ableitung wichtiger Informationen bezüglich Betriebsverhalten oder Verschleiß ermöglicht. Als Sensoren können Abstandssensoren, Drucksensoren, Temperatursensoren, Mikrophone, Kameras, 3D-Messeinrichtungen, Gassensoren, Sensoren für thermodynamische Grö-ßen, Vibrationen und/oder Materialuntersuchungen oder Stoffqualitäten, eine globale und/oder lokale Positionsbestimmungseinrichtung mittels GPS sowie ein Gyrometer und/oder Beschleunigungssensor vorgesehen sein.
Ferner geht aus EP 2 930 652 A1 ein Verfahren zur thermischen Überwachung von Industrie- oder Kraftwerksanlagen oder deren Anlagenteilen hervor. Dabei wird ein dreidimensionales Modell eines zu überwachenden Objektes mittels einer Kamera oder Wärmebildkamera erfasst und in dem Modell Messpunkte mit zugehörigen thermischen Sollwerten sowie Überwachungszeitpunkte mit zugehörigen Überwachungsabläufen festgelegt. Zum jeweiligen Überwachungszeitpunkt werden dann der entsprechende, zugehörige Überwachungsablauf aufgerufen und an den festgelegten Messpositionen zweidimensionale Thermalbilder der Messpunkte von einer Überwachungsvorrichtung aufgenommen. Die aufgenommenen Thermalbilder werden von einer zentralen Auswerteeinrichtung mit dem dreidimensionalen Modell abgeglichen. Das Modell kann danach für einen Vielzahl von Überwachungsabläufen für das jeweilige zu überwachende Objekt als Referenz herangezogen werden.
Offenbarung der Erfindung
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bei industriell eingesetzten Materialgewinnungsanlagen, insbesondere bei im Über- und Untertagebau eingesetzten Materialgewinnungsanlagen und -geräten sowie entsprechenden Materialförderanlagen und -geräten, sowohl eine situative Prozessüberwachung als auch eine Maschinenzustandsüberwachung durch Datenerfassung mittels wenigstens eines nicht bemannten, autonomen Fahrzeugs (sog. „Drohne“), welches eigenständig operiert oder ferngesteuert wird, bereitzustellen. Bei dem Fahrzeug handelt es sich bevorzugt um ein Luftfahrzeug bzw. Fluggerät, welches autonom bzw. eigenständig agiert bzw. operiert, und mit einer Sensorik ausgestattet, ebenfalls eigenständig sensorisch agieret.
Es ist hierbei anzumerken, dass es sich bei dem unbemannten Fahrzeug auch um ein auf dem Boden fahrendes, entsprechend sensorisch agierendes Kraftfahrzeug bzw. Zusatzgerät handeln kann.
Die Prozessüberwachung umfasst bevorzugt eine Umgebungsüberwachung der Materialgewinnungsanlage bzw. der dort vorgesehenen Arbeitsgeräte. Dabei kann ein genanntes autonomes Fahrzeug, z.B. Fluggerät, auch eine dezentral einsetzbare Aktorik umfassen, um bestimmte Eingriffe an der Anlage bzw. einem Arbeitsgerät bereits vor Ort durchführen zu können.
Es ist anzumerken, dass die genannte automatisierte Prozessüberwachung sowohl die Überwachung von industrieller Prozess- bzw. Verfahrenstechnik als auch die Überwachung des Materialgewinnungsprozesses bei genannten Materialgewinnungsanlagen, insbesondere zum sicheren Betrieb der an der Materialgewinnung und Materialförderung beteiligten Geräte bzw. Maschinen, umfasst.
Mittels eines oder mehrerer solcher autonomer Fahrzeuge kann eine kontinuierliche dezentrale Umgebungserfassung, insbesondere als integrativer Bestandteil einer hier betroffenen Anlage bzw. eines oder mehrerer der an der Anlage beteiligten Geräte bzw. Maschinen, erfolgen. Die mittels eines solchen Fahrzeugs sensorisch ermittelten Daten können insbesondere zur Kollisionsverhinderung von Geräten oder Anlagenteilen mit anderen Geräten, Anlagenteilen, Personen, Tieren, pflanzlichen Gewächsen bzw. Vegetation oder geologischen Objekten wie z.B. Findlingen im Betrieb einer hier betroffenen Anlage verwendet werden. Die sensorisch ermittelten Daten können zusätzlich mit modellbasiert berechneten Daten abgeglichen werden.
Da die Steuerung einer hier betroffenen Anlage bzw. eines an der Materialgewinnung bzw. Materialförderung beteiligten Arbeitsgerätes auf die Datenerfassung mittels des autonomen Fahrzeugs zurückgreift, kann das Fahrzeug als fester und integrativer, sensorischer Bestandteil der Anlage bzw. des beteiligten Gerätes verstanden werden. Dadurch kann auf eine zur Automatisierung hier betroffener Anlagen und Geräte erforderliche, höherwertige stationäre Sensorik zur gleichzeitigen Erfassung von Anlagen- und Prozessdaten entweder ganz oder zumindest teilweise verzichtet werden.
Da bei der hier vorgeschlagenen Automatisierung eine kontinuierliche Datenerfassung erforderlich ist, würde eine stationäre Sensorik erhebliche technische Aufwendungen und damit auch erhebliche Kosten für die Implementierung erfordern. Es ist dabei hervorzuheben, dass dies gemäß dem Stand der Technik eine technisch relativ aufwändige und somit kostspielige Sensorik erfordern würde. Denn dabei wäre eine Vielzahl von an jedem einzelnen Arbeitsgerät der Anlage bzw. an jeder Anlagenkomponente anzuordnenden, multiphysikalischen Sensoren vorzusehen.
Hinzu kommt, dass mittels solcher autonomer Fahrzeuge die Erfassung verschiedenster Daten einer hier betroffenen Anlage von außen meist wesentlich effektiver ist und aufgrund der dabei möglichen Raumperspektive auch wesentlich mehr Informationen über den Zustand der Anlage bzw. der dort ablaufenden Prozesse bereitgestellt werden. Darüber hinaus ermöglicht die Umgebungserfassung mittels solcher Fahrzeuge insbesondere auch Abschattungseffekte im „Blickfeld“ von stationär angeordneten Sensoren sicher zu vermeiden.
Darüber hinaus kann mittels solcher autonomer Fahrzeuge, insbesondere mittels autonomer Fluggeräte, auch eine räumlich sehr ausgedehnte Materialgewinnungsanlage einfach und kostengünstig überwacht werden, da eine Vielzahl von stationären Sensoren durch wenige an dem jeweiligen Fahrzeug angeordnete mobile Sensoren ersetzt werden kann. So kann im Falle einer Materialgewinnungsanlage, bei der die dortige Förderbandtechnik meist über weite Strecken ausgedehnt angeordnet ist, eine Vielzahl von an Förderbandrollen angeordneten stationären Sensoren oder an Übergabepunkten zwischen verschiedenen Fördergeräten angeordneten stationären Sensoren durch wenige oder sogar nur einen einzigen mobilen Sensor ersetzt werden.
Gemäß einem Aspekt des vorgeschlagenen Verfahrens und der Einrichtung ist wenigstens ein genanntes autonomes Fahrzeug vorgesehen, welches mit einer für die Überwachung einer hier betroffenen Anlage geeigneten Sensorik, und ggf. einer zusätzlichen Aktorik, ausgestattet ist. Als Sensorik können an sich bekannte Sensoren mit entsprechender Datenverarbeitung dienen, wobei es vorliegend auf die jeweils gewählte Art der Sensorik nicht ankommt. Jedoch kommen dabei bevorzugt an sich bekannte optische Sensoren oder Kameras, 3D-Messeinrichtungen zur Erfassung einer Umgebungstopografie, thermographische Messeinrichtungen und/oder akustische Messeinrichtungen in Betracht.
Es ist hierbei anzumerken, dass als Sensorik des autonomen, unbemannten Fahrzeugs jegliche Sensorik gemäß dem Stand der Technik möglich ist, welche auf einem solchen Fahrzeug bzw. Fluggerät, d.h. mobil, eingerichtet werden kann. So können alternativ oder zusätzlich eine laserbasierte Sensorik, eine radarbasierte Sensorik, eine Näherungssensorik, oder eine IR-Kamera zur Ermöglichung von Nachtflügen des Fahrzeugs bzw. Fluggerätes, vorgesehen sein.
Ferner ist erwähnenswert, dass als Aktorik des autonomen Fahrzeugs z.B. eine Aktorik zum Verrücken bzw. Versetzen von Anlagenteilen, zum Betätigen von Mechanismen an der Anlage, oder dergleichen, vorgesehen sein kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt des vorgeschlagenen Verfahrens und der Einrichtung kann das autonome Fahrzeug entweder den zu überwachenden Flächen- bzw. Raumbereich raster- oder zeilenförmig (d.h. zyklisch) abfliegen oder aber in einer empirisch vorgebbaren Flughöhe stationär betrieben werden. Ein solcher stationärer Betrieb bietet sich insbesondere dann an, wenn es dadurch nicht zu unerwünschten Abschattungseffekten kommt.
Das autonome Fahrzeug stellt die von seiner (mobilen) Sensorik erfassten Daten bevorzugt nur inkrementell bereit. Daher sind gemäß einem weiteren Aspekt des vorgeschlagenen Verfahrens bzw. der Einrichtung im Betrieb einer hier betroffenen Anlage durchgeführte geräte- und/oder anlagenbezogene Prozessschritte auf die inkrementelle Datenversorgung seitens des autonomen Fahrzeuges abgestimmt. So kann die für den Vorschub der Anlage bzw. eines beteiligten Gerätes dienende Aktorik so eingerichtet sein, dass ein Vorschub erst bei einem mittels der Sensorik bezüglich der Umgebung als sicher eingestuften Vorschubbetrieb durchgeführt wird.
Die vorgenannte Abstimmung ermöglicht zudem eine inkrementelle Verifikation von vorliegenden Sensordaten, um dem autonomen Fahrzeug, als autonomes Hilfsgerät, Ausfallzeiten für Aufladung, Betankung, Austausch und/oder Reparatur zudem ermöglichen, ohne den Gesamtbetrieb der Anlage zu beeinflussen. Das autonome Fahrzeug sammelt dabei, von dem jeweiligen Gerät bzw. der Anlage getriggert und priorisiert bedarfsgerecht Prozess-, Umfeld- und Zustandsdaten und speist diese kontinuierlich und drahtlos in ein lokales Datenverarbeitungssystem bzw. eine Steuereinheit ein.
Aufgrund von erforderlichen Ausfallzeiten des autonomen Fahrzeuges insbesondere im Falle eines autonom betriebenen Fluggerätes, z.B. für die Batterieaufladung oder Betankung sowie den Austausch bzw. die Reparatur von defekten Bauteilen, können wenigstens zwei autonome Fahrzeuge bzw. Fluggeräte vorgesehen sein, so dass bei einem vorübergehenden Ausfall des einen Fahrzeugs bzw. Fluggerätes die kontinuierliche Überwachung der Anlage durch das wenigstens zweite Fahrzeug bzw. Fluggerät sichergestellt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt des vorgeschlagenen Verfahrens bzw. der Einrichtung kann vorgesehen sein, dass die situative Umgebungs- und Gefahrenerkennung anhand der von dem wenigstens einen autonome Fahrzeug sensorisch gelieferten Daten mittels einer an dem jeweiligen Gerät bzw. an der Anlage angeordneten Auswertelogik erfolgt. Die Auswertelogik kann eine speicherprogrammierbare Maschinensteuerung (SPS bzw. engl. PLC) und/oder ein „Maintenance Assistance System“ (MAS) umfassen.
Dasn ist dabei aufgrund seiner Mobilität in der Lage, die zugrunde liegende Datenerfassung bedarfsgerecht, d.h. nur auf Anforderung seitens der Auswertelogik, durchzuführen und an diese drahtlos zu kommunizieren. Das autonome Fahrzeug kann dabei die sensorische Abdeckung am jeweiligen Materialgewinnungsgerät bzw. -anlage mittels eines Lernverfahrens fortlaufend erhöht bzw. verbessert werden, um stets eine hochwertige Datenqualität zu gewährleisten.
Es ist hierbei anzumerken, dass zur Prozessüberwachung auch an sich bekannte Systeme zur Kollisionserkennung bzw. -vermeidung von Anlagenteilen sowie an sich bekannte Systeme zur Prozessoptimierung und Emissionsreduktion auf der Basis von mittels des autonomen Fahrzeugs gewonnenen Daten agieren können bzw. entsprechend betrieben werden können.
Das vorgeschlagene Verfahren bzw. die Einrichtung ermöglichen somit eine situativ gesteuerte Überwachung des Einsatzbereichs von hier betroffenen Materialgewinnungsgeräten bzw. -anlagen, und zwar ohne örtliche Gebundenheit oder anderweitige räumliche Einschränkungen beim Einsatz wenigstens eines genannten autonomen Fahrzeugs.
Es ist hierbei zudem anzumerken, dass der Einsatz wenigstens eines sensorisch agierenden Fahrzeuges, insbesondere Fluggerätes, an Stelle einer fest eingerichteten, aus mehreren Sensoren gebildeten Sensorik, bei einer hier betroffenen Anlage letztlich erst dadurch möglich ist, dass bei der Materialgewinnung im Tagebau die entsprechenden Geräte bzw. Anlagenteile nur relativ langsam bewegt werden. Daher kann insbesondere ein solches Fluggerät in der verfügbaren Zeit sowohl den optisch einsehbaren Raum als auch den nicht einsehbaren Raum, in den sich z.B. ein Gerätebestandteil hinein bewegt, sensorisch abdecken.
Gemäß einem weiteren Aspekt des vorgeschlagenen Verfahrens bzw. der Einrichtung arbeitet das wenigstens eine autonome Fahrzeug mit einer Maschinensteuerung der Anlage, z.B. einer genannten SPS-Steuerung, zusammen. Dabei kann vorgesehen sein, dass bei der Aktivierung eines Aktors der Materialgewinnungsanlage bzw. eines Arbeitsgerätes der Anlage im Wesentlichen zeitgleich ein Anforderungsbefehl bzw. ein entsprechendes Signal an das autonome Fahrzeug gesendet wird, um den noch nicht einsehbaren bzw. unbekannten Bereich auszuleuchten bzw. sensorisch zu erfassen. Die von dem autonomen Fahrzeug erfassten Daten werden dann funktechnisch an die Maschinensteuerung übertragen und bei der weiteren Ansteuerung des jeweiligen Aktors bzw. der Anlage berücksichtigt.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt des vorgeschlagenen Verfahrens bzw. der Einrichtung kann bei einer ein MAS-System mit einer stationären Sensorik umfassenden Materialgewinnungsanlage in dem Fall, dass das MAS-System in den von der Sensorik erfassten Daten eine Auffälligkeit erkennt, das autonome Fahrzeug eingesetzt werden, um die Auffälligkeit vor Ort genauer zu untersuchen bzw. zu analysieren. Eine solche Auffälligkeit kann ein besonders erhöhter Leistungsbedarf an einem Gurtförderer sein. Die genaue Analyse kann mittels geeigneter, an dem autonomen Fahrzeug angeordneter Sensorik, z.B. einem thermographischen Sensor, erfolgen.
Als geeignete Sensorik des autonomen Fahrzeugs kann eine Positions- und eine Bilderfassung vorgesehen sein. Dabei kann durch überlagerte Positions- und Bilderkennung ermittelt werden, ob an dem Gurtförderer ein Satz blockierender Tragrollen vorliegt, welche durch resultierenden Reibungswiderstand zum Gurt hin zu der von dem MAS-System ermittelten Auffälligkeit im Leistungsbedarf führen kann. In dem MAS-System wird diese Information des erhöhten Leistungsbedarfs mit dort hinterlegten Informationen zu erhöhten Tragrollentemperaturen zusammengeführt. Dies ermöglicht eine Klassierung entsprechender Zustandsdaten der betroffenen Komponente des Gurtförderers, so dass das MAS-System den Austausch der betroffenen Tragrollen an den jeweiligen Maschinenoperator oder an ein nachgeschaltetes, automatisiertes „Maintenance System“ empfehlen kann.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt des vorgeschlagenen Verfahrens bzw. der Einrichtung können in an sich bekannter Weise z.B. mittels stationärer Sensoren überwachte Endschalter von bewegbaren Anlagenteilen oder überwachte Temperaturen an Antriebsteilen einer hier betroffenen Anlage bzw. einem beteiligten Gerät über dezentral und an einem autonomen Fahrzeug mobil angeordnete Sensoren überwacht werden. Dabei können z.B. Getriebetemperaturen solcher Antriebsteile zwar nicht direkt und kontinuierlich an jeder Komponente erfasst werden, sondern nur indirekt und sequentiell durch Erfassung von Gehäusetemperaturen mittels der an dem autonomen Fahrzeug angeordneten Sensoren.
Die erfindungsgemäß ebenfalls vorgeschlagene Einrichtung ist eingerichtet, eine hier betroffene Materialgewinnungsanlage, insbesondere eine im Tagebau betriebene Erzgewinnungsanlage, mittels des vorgeschlagenen Verfahrens weitestgehend automatisiert und dennoch sehr (betriebs-)sicher zu steuern.
Gemäß einem zusätzlichen Aspekt kann die vorgeschlagene Einrichtung wenigstens ein autonom agierendes Fluggerät umfassen, welches entweder in einer konstanten Flughöhe oder mittels einer Näherungssensorik in einer im Wesentlichen konstanten Flughöhe gegenüber Anlagenteilen und dem Boden bewegt wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Fluggerät stets einen optimalen Abstand zu den überwachten Bereichen bzw. Geräten einhält.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorgeschlagenen Einrichtung kann das autonome Fahrzeug, insbesondere Fluggerät, „on-board“ eine geeignete Sensorik, z.B. eine monoskopisch oder stereoskopisch erfassende Kamera, einen Radarsensor und/oder einen thermografischen Sensor (IR Sensor), aufweisen. Durch Anordnung von wenigstens zwei physikalisch unterschiedlich erfassenden Sensoren, z.B. Radarsensor und Infrarot(IR)-Sensor, kann die gleichzeitige Überwachung von geräte- und prozessbezogenen Größen technisch besonders einfach und dennoch sehr zuverlässig erreicht werden.
Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorgeschlagenen Einrichtung werden die sensorisch erfassten Daten fortwährend an eine zentrale Steuereinheit bzw. ein entsprechendes Steuergerät der Anlage drahtlos übermittelt, und zwar bevorzugt über eine sichere Wireless-Verbindung gegenüber einem geräte- bzw. anlagengebundenen „Access-Point“. Die mittels des autonomen Fahrzeugs ermittelten Daten umfassen dabei bevorzugt Positions- und Lagedaten des autonomen Fahrzeugs. Auch kann die Einrichtung eine Bilderkennung zur spezifischen Lokalisierung von ermittelten Daten entlang eines Gerätes oder einer Anlage aufweisen, so dass sich in der zentralen Steuereinheit ein ggf. im Zeitbereich diskontinuierlicher Datenstrom ergibt, welcher jedoch alle für eine hier betroffene Anlagen- und Prozesssteuerung relevanten Daten enthält. Das Steuergerät wertet die empfangenen Daten in Echtzeit aus und ermittelt daraus erforderliche Prozesseingriffe an der Anlage. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass das autonome Fahrzeug die räumliche Umgebung der Anlage bzw. von Anlagenteilen auf mögliche Hindernisse hin überwacht und die räumliche Ausrichtung von Übergabepunkten zwischen entsprechenden Anlagenteilen automatisiert steuert.
Die Erfindung kann insbesondere im Bereich der Materialgewinnung im Übertage- und Untertagebau, z.B. bei der Braunkohle-, Steinkohle- oder Erzgewinnung an einer entsprechenden Minenanlage, aber auch bei anderen industriellen Anlagen, bei denen Arbeitsmaschinen oder Arbeitsgeräte im Betrieb bewegt werden müssen, zur Anwendung kommen. Das Verfahren und die Einrichtung können allerdings auch bei anderweitig eingesetzten Abraumlagen, z.B. zur Stein-/Natursteingewinnung,, zur Gewinnung von Rohstoffen für die Zementherstellung, oder bei anderen industriellen Anlagen, bei denen Maschinen oder Arbeitsgeräte zum Betrieb der jeweiligen Anlage bewegt werden müssen, entsprechend eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne an diesem bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist der maschinenlesbare Datenträger vorgesehen, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Computerprogramms auf eine Einrichtung bzw. ein entsprechendes elektronisches Steuergerät wird die erfindungsgemäße Einrichtung erhalten, welches eingerichtet ist, um eine hier betroffene industrielle Großanlage bzw. deren Gerätschaft mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu betreiben bzw. zu steuern.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. In den Zeichnungen sind identische oder funktional gleichwirkende Elemente bzw. Merkmale mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Figurenliste

1 zeigt schematisch eine beispielhafte Erzgewinnungsanlage, zur Illustration des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Einrichtung.
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäße Verfahrens bzw. der Einrichtung anhand eines kombinierten Fluss-/Blockdiagramms.
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäße Verfahrens bzw. der Einrichtung anhand eines kombinierten Fluss-/Blockdiagramms.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Die in 1 in einer schematischen Draufsicht dargestellte, ein beispielhaftes Anwendungsszenario der vorliegenden Erfindung betreffende Erzgewinnungsanlage umfasst einen Schaufelradbagger 100 zusammen mit entsprechenden Fördergeräten, welche gemeinsam an einer Abbaufront bzw. Abbaukante 130 eines angenommenen Erzlagers betrieben werden. Zusätzlich ist beispielhaft ein im Arbeitsbereich des Schaufelradbaggers angeordnetes, z.B. aus einem Findling gebildetes Hindernis 125 eingezeichnet. Als Hindernis kann aber auch ein vorübergehend im Bereich der Abbaukante 130 befindliches Fahrzeug, eine Person, ein größeres Gewächs oder dergleichen in Betracht kommen.
Der Schaufelradbagger 100 weist ein in der horizontalen Bodenebene (= Zeichenebene) sowie meist auch senkrecht dazu drehbar gelagertes Schaufelrad 135 auf. Durch eine Drehbewegung des Schaufelrads 135, insbesondere in der Bodenebene entsprechend einer ersten Pfeilrichtung 140, und einen sukzessiven Vorschub des Schaufelrades 135, bzw. entsprechend des Abraumbaggers 100, in einer zweiten Pfeilrichtung 145 zur Abraumkante 130 hin wird schüttfähiges Material abgebaut bzw. abgeräumt.
Die in 1 gezeigte Geräteanordnung umfasst zudem einen Förderbrückenwagen („belt wagon“) 105 mit einem Zuladeausleger („receiving boom“) 110 und einem Entladeausleger („discharge boom“) 115, sowie einem in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf einer Fahrschiene bzw. einem Strossenband angeordneten Schüttgutwagen („hopper car“) 120.
Das von dem Schaufelradbagger 100 abgebaute Material bzw. Schüttgut wird von einem das Schaufelrad 135 tragenden Schaufelradausleger 150 über ein erstes Förderband 155 und über ein mit dem ersten Förderband 155 zusammenwirkendes zweites Förderband 160 an einem ersten Übergabepunkt 165 an den Förderbrückenwagen 105 übergeben. Der erste Übergabepunkt 165 muss während des Abbau- bzw. Abraumbetriebs des Schaufelradbaggers 100, d.h. insbesondere bei seinem Vorschub in der zweiten Pfeilrichtung 145 bei einer gleichzeitigen Rotationsbewegung des Schaufelrads 135, fortwährend mit dem Zuladeausleger 110 des Förderbrückenwagens 105 in räumliche Übereinstimmung gebracht werden, damit bei der Übergabe kein Schüttgut von dem zweiten Förderband 160 und/oder dem Zuladeausleger 110 herunterfällt. Daher besteht hier ein nicht unerhebliches Kollisionsrisiko des Schaufelradbaggers 100 und des Förderbrückenwagens 105 bzw. von deren Auslegern 110 mit umgebenden Maschinen, Geräten, Personen oder dem beispielhaft gezeigten Hindernis 125.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel stellt auch die Ausrichtung des Entladeauslegers 115 des Förderbrückenwagens 105 gegenüber dem Schüttgutwagen 120 einen ebenfalls nicht fixen, zweiten Übergabepunkt 170 dar, da der Schüttgutwagen 120 in der Vorschubrichtung 145 des Schaufelradbaggers 100 ebenfalls nachgeführt werden muss. Denn die jeweils freie Übergabe des Schüttguts an den beiden Übergabepunkten 165, 170 während des Vorschubs des Schaufelradbaggers 100 in der zweiten Pfeilrichtung 145 erfordert eine stetige Anpassung bzw. Nachjustierung der jeweiligen beiden Übergabepunkte 165, 170, und zwar zwischen dem Schaufelradbagger 100 und dem Förderbrückenwagen 105 einerseits und zwischen dem Förderbrückenwagen und dem Schüttgutwagen 120 andererseits. Daher kann es auch an dem zweiten Übergabepunkt 170 zu kritischen bzw. bedrohlichen Fahrzeug- oder Personenkollisionen kommen.
Es ist hierbei anzumerken, dass der Schüttgutwagen 120 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein schienengebundenes Transportfahrzeug, z.B. einen Güterwagen eines entsprechenden Schienentransportnetzes darstellt. Allerdings kann der Abtransport des Schüttgutes auch mittels Radladerfahrzeugen, z.B. Großmuldenkippern, erfolgen. Insbesondere auch durch solche Radladerfahrzeuge kann es zu kritischen bzw. bedrohlichen Fahrzeug- oder Personenkollisionen kommen.
Die genannten betrieblichen Anforderungen bzw. Sicherheitsanforderungen beim automatisierten Betrieb einer in 1 gezeigten Materialgewinnungsanlage können gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und der Einrichtung mittels wenigstens eines im Wesentlichen selbständig agierenden (hier nicht gezeigten) Fluggerätes („Flugdrohne“) erfüllt werden. Bei dem automatisierten Betrieb der Anlage können insbesondere die genannten Übergabepunkte 165, 170 automatisch ausgerichtet bzw. nachjustiert werden. Auch können rechtzeitig Anpassungen von Prozessparametern zur genannten Kollisionsverhinderung vorgenommen werden.
Es ist hervorzuheben, dass an Stelle des Fluggerätes oder zusätzlich zu dem Fluggerät, je nach Beschaffenheit des Untergrundes, auch ein bodengebundenes autonomes Fahrzeug vorgesehen sein kann.
Das (hier nicht gezeigte) Fluggerät kann die in 1 gezeigte Anlage auf dem durch die Strichelung 175 eingegrenzten Raumbereich in der Weise überfliegen, dass auf eine fest angeordnete Sensorik ganz verzichtet werden kann. Der Raumbereich 175 „wandert“ dabei mit dem Vorschub 145 der Anlage entsprechend mit, damit die Abbau- und Fördergeräte der Anlage sowie deren Umgebung fortwährend abgedeckt sind. Der gezeigte, im Wesentlichen quadratisch oder rechteckförmig ausgebildete Raumbereich 175 kann von dem Fluggerät zeilenweise in der gezeigten X- oder Y-Richtung abgetastet bzw. gerastert werden. Alternativ kann das Fluggerät zunächst als besonders kritisch eingestufte bzw. priorisierte Überwachungsbereiche anfliegen und erst danach die übrigen Bereiche abdecken.
In der zusätzlich angedeuteten, senkrecht zur Papierebene liegenden Z-Richtung kann das Fluggerät sich entweder in einer konstanten Flughöhe gegenüber dem Boden bewegen oder sich mittels einer Näherungssensorik, z.B. einem Radarsensor oder einem Ultraschallsensor, in einer im Wesentlichen konstanten Flughöhe gegenüber den Anlagenteilen, Geräten und auch den freien Bodenbereichen der in 1 gezeigten Anlage bewegen. In der zuletzt genannten Ausgestaltung kann somit sichergestellt werden, dass das Fluggerät stets einen für die weitere Sensorik optimalen Abstand zu den überwachten Bereichen bzw. Geräten einhält.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Fluggerät in einer empirisch vorgebbaren Flughöhe in Bezug auf die X- und Y-Richtung stationär betrieben wird, d.h. nicht den zu überwachenden Flächen- bzw. Raumbereich in der X- und Y-Richtung z.B. rasterförmig überfliegen muss. Ein solcher stationärer Betrieb bietet sich insbesondere dann an, wenn es dadurch nicht zu unerwünschten Abschattungseffekten kommt, d.h. die an dem Fluggerät angeordnete Sensorik die zu überwachenden Bereiche in direkter Sichtlinie erfassen kann.
Das Fluggerät weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel „on-board“ eine geeignete Sensorik, z.B. eine monoskopisch oder stereoskopisch erfassende Kamera, einen Radarsensor und/oder einen thermografischen Sensor, auf. Das Fluggerät übermittelt die gewonnenen Daten fortwährend drahtlos an ein bei der Anlage vorgesehenes Steuergerät. Das Steuergerät wertet die empfangenen Daten in Echtzeit aus und ermittelt daraus nachfolgend beschriebene erforderliche Prozesseingriffe an der Anlage.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Fluggerät mit dem Steuergerät sowie mit einer fest angeordneten Sensorik bevorzugt bidirektional zusammenarbeitet, wobei das Fluggerät z.B. die räumliche Umgebung der Anlage bzw. von Anlagenteilen auf mögliche Hindernisse hin überwacht und wobei mittels der an der Anlage angeordneten Sensorik z.B. in 1 gezeigte räumliche Anordnung von Übergabepunkten zwischen entsprechenden Anlagenteilen automatisiert gesteuert wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum automatisierten Betrieb einer in 1 gezeigten Anlage sowie eine entsprechende Steuereinrichtung werden nachfolgend an zwei Ausführungsbeispielen beschrieben. Es ist allerdings anzumerken, dass das Verfahren und die Einrichtung auch bei anderen Industrieanlagen, welche entweder (räumlich) relativ weitläufige Anlagenteile oder relativ weitläufig bewegliche Anlagenteile aufweisen, entsprechend eingesetzt werden können.
Die 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Einrichtung anhand eines kombinierten Block-/Flussdiagramms. Das gezeigte Verfahren basiert in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf einem Fluggerät 200, z.B. einer Flugdrohne, welche die jeweils zu überwachende Industrieanlage, z.B. eine in 1 gezeigte Erzgewinnungsanlage, in der vorbeschriebenen Weise ständig überfliegt oder an einem geeigneten X/Y-Ort in einer vorgegebenen Flughöhe stationär gehalten wird.
Das Fluggerät 200 weist eine aus zwei physikalisch unterschiedlich erfassenden Sensoren, und zwar in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einer optischen Kamera und einem Infrarotsender/-empfänger, gebildete Sensorik 205 auf. Mittels der beiden unterschiedlichen Sensoren wird insbesondere sowohl eine Maschinenzustandsüberwachung als auch eine Prozessüberwachung der Anlage ermöglicht. Die von den beiden Sensoren gelieferten Daten werden mittels eines ersten Funkmoduls 210 an die Anlage übertragen 218.
Bei einem nicht stationären Betrieb des Fluggerätes 200 ist an dem Fluggerät zusätzlich ein GPS-Sensor 215 angeordnet. Bei einem genannten Betrieb des Fluggerätes 200 mit variierender Flughöhe ist an dem Fluggerät zudem ein (nicht gezeigter) Näherungssensor vorgesehen.
In einem bodennahen Bereich der Anlage ist eine Maschinensteuerung angeordnet. Diese umfasst in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein zweites Funkmodul 220, welches sich im Betrieb des Fluggerätes 200 in einer ständigen Kommunikationsverbindung mit dem ersten Funkmodul befindet. Die von dem zweiten Funkmodul 220 empfangenen Daten werden einer genannten programmierbaren Steuerung (SPS) 225 sowie einem genannten Assistenzsystem (MAS) 230 zugeführt.
Mittels der SPS 225 werden, wie nachfolgend anhand von 3 beschrieben, an der Anlage bzw. an den ihr zugeordneten Arbeitsgeräten angeordnete Aktoren, z.B. hydraulische und/oder motorische Antriebe für Schwenk- und Hubbewegungen des in 1 gezeigten Schaufelradbaggers 150 sowie hydraulische und/oder motorische Antriebe der Fördergeräte 105, 120, 160, automatisch angesteuert. Diese Ansteuerung beeinflusst bzw. bestimmt letztlich auch die Geschwindigkeit des Vorschubs der Anlage bzw. der an dem Abbau und der Förderung des Schüttguts beteiligten Anlagenteile bzw. Geräte in der in 1 gezeigten X-Richtung. Zusätzlich kann mittels der SPS 225 eine Verriegelung bzw. vollständige Abschaltung von Aktoren der Anlage in genannten kritischen Betriebssituationen erfolgen.
Mittels des MAS 230 kann vorwiegend der Maschinenzustand („machine health“) ermittelt und bewertet werden.
Die von der SPS 225 und dem MAS 230 schließlich generierten Daten, und zwar Betriebszustände, Betriebsmeldungen, aufgetretene Maschinenbelastungen bzw. erfolgte Maschinenzyklen, einschließlich erfolgter Alarmierungen bei kritischen Betriebssituationen, sowie ggf. spezielle Einsatzmodi der Maschine(n), werden schließlich einem Datenlogger („data logger“) 235 zu Speicherzwecken zur Verfügung gestellt.
Die SPS 225 arbeitet in an sich bekannter Weise nach dem „EVA-Prinzip“ und besitzt einen Eingabe-, einen Verarbeitungs- und einen Ausgabeteil. Die E/A-Geräte, d.h. die an die Eingänge/Ausgänge angeschlossenen Geräte, sind mit der SPS 225 verdrahtet. Es ist hierbei anzumerken, dass die Zuordnung der von der Sensorik 205 des Fluggerätes 200 erfassten Daten an einen bestimmten Eingang bereits auf Seiten des Fluggerätes 200 erfolgen kann, so dass an einer vorliegenden SPS 225 keine entsprechenden Anpassungen der genannten Verdrahtung erforderlich sind und lediglich das Fluggerät 200 entsprechend eingerichtet werden muss. Auch kann die Zuordnung der von der Sensorik 205 des Fluggerätes 200 erfassten Daten an die jeweilige Datenstruktur des MAS 230 angepasst werden.
Am Anfang eines Arbeitszyklus' wird ein sogenanntes „Peripherieabbild“ der Eingänge der SPS 225 eingelesen. Danach erfolgt die Verarbeitung eines jeweiligen Steuerprogramms und die Übergabe der entsprechenden Steuerdaten in das Peripherieabbild der Ausgänge der SPS 225. Die SPS 225 arbeitet zudem zyklisch, d.h. sie liest die Werte aller Eingänge am Anfang eines Arbeitszyklus' ein. Nach der Ausführung des gespeicherten Steuerprogramms setzt die SPS 225 entsprechend ihre Ausgänge. Danach startet der Arbeitszyklus von neuem. Mögliche Zustandsänderungen, die sich bei an den Eingängen der SPS 225 anliegenden Sensorsignalen während eines Zyklusdurchlaufs ereignen, werden erkannt und abhängig von deren Werten die an ihren Ausgängen angeschlossenen Aktoren gemäß einem eigens dafür vorgesehenen Programmteil angesteuert. Dies geschieht einmal am Ende eines jeweiligen Arbeitszyklus'.
Die (situative) Erkennungsgüte einer kritischen Betriebssituation und/oder Genauigkeit von beschriebenen automatischen Eingriffen in entsprechende Anlagenteile kann durch ein lernfähiges Verfahren zur prädiktiven Planung des Betriebs der Anlage, z.B. mittels eines künstlichen neuronalen Netzes (KNN), zusätzlich verbessert werden. So kann eine entsprechende Optimierung der erfassten Daten durch mehrfache und über sphärische Einhüllende über sog. „Points of Interest“ aufgenommene Daten erfolgen. Auch kann die Datenauswertung auf der Grundlage von funktionalen Modulen, z.B. eines genannten „Maintenance Assistance Systems“ (MAS) erfolgen, wobei die mittels des Fluggerätes erfassten Daten deterministisch bzw. „Machine-Learning“-basiert ausgewertet werden.
Das beschriebene Verfahren kann, anstatt einer beschriebenen prädiktiven Planung, auch als automatisiertes Regelungssystem bzw. als selbstlernender Regler ausgebildet sein. Bei einem solchen Regelungssystem kann als Soll-Größe entweder die Vorschubgeschwindigkeit der Anlage (Bezugszeichen 145 in 1) oder das Abraumvolumen pro Zeiteinheit der Anlage vorgegeben werden. Als Ist-Größe kann dabei die tatsächlich gemessene Vorschubgeschwindigkeit oder das Abraumvolumen so angepasst werden, dass die gesamte Anlage bezüglich des mittels des Fluggerätes 200 überwachten Abbau- und Förderprozesses, des Maschinenzustandes der am Abbau und der Förderung beteiligten Geräte sowie des Zustandes der Umgebung sicher betrieben werden kann.
In der 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Einrichtung anhand eines kombinierten Block-/Flussdiagramms dargestellt. Hierbei wird wiederum angenommen, dass das in 1 gezeigte Fluggerät 200 eine zu überwachende Erzgewinnungsanlage fortwährend und flächendeckend überfliegt oder an einem geeigneten X/Y-Ort in einer vorgegebenen Flughöhe stationär gehalten wird. Die in 2 bereits gezeigte Sensorik 205 des Fluggerätes 200 umfasst in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wiederum wenigstens zwei Sensoren.
Die von dem Fluggerät drahtlos übertragenen 300 Daten werden zunächst einem Steuerungsmodul 305 zugeführt, welches einen Signalwandler 310 zur Umwandlung des empfangenen Signals in ein von einer Datenverarbeitungseinheit 315 nutzbares Datenformat aufweist. Das Steuerungsmodul 305 arbeitet in der bereits beschriebenen Weise mit einem künstlichen neuronalen Netz (KNN) 320 zusammen, mittels dessen die Erkennungsgüte von kritischen Situationen bzw. die Aussagekraft der von dem Fluggerät 200 gelieferten Bilddaten und/oder Audiodaten verbessert werden kann. Die Erkennung bzw. Aussagekraft betrifft insbesondere den von dem Fluggerät 200 überwachten Abbau- und Förderprozess, den Maschinenzustand der am Abbau und der Förderung beteiligten Geräte sowie den Zustand der jeweiligen örtlichen Maschinenumgebung.
Um die situative Erkennungsgüte bzw. die Aussagekraft noch weiter zu verbessern, können die sensorisch ermittelten Daten zusätzlich mit einer entsprechenden Modellrechnung abgeglichen bzw. plausibilisiert werden. Die Modellrechnung beruht dabei auf einer Simulation des Betriebsablaufs einer hier betroffenen Materialgewinnungsanlage, wobei insbesondere das genannte Ausrichten und Mitbewegen von an der Anlage beteiligten Arbeitsgeräten bei einem vorgegebenen Vorschub des Schaufelradbaggers berücksichtigt bzw. berechnet werden. Das Ausrichten bezieht sich dabei wiederum bevorzugt auf sowie die jeweils sich ergebenden Positionen von genannten Übergabepunkten.
Am Beispiel der in 1 gezeigten, im Bereich der Abraumkante 130 angeordneten Gerätekette bestehend aus dem Schaufelradbagger 100, dem Förderbrückenwagen 105 und dem Schüttgutwagen 120, ist die Bewegung dieses Geräteverbunds hierarchisch zu steuern. Das Gerät an der Abbaukante 130, hier der Schaufelradbagger 100, ist dabei als führendes Gerät im Verbund am Abbauprozess orientiert. Die mittels des Fluggerätes 200 zur Verfügung gestellten Daten sind ggf. für den Abgleich eines an sich bekannten bergmännischen Modells der Abbaukante 130 verwendbar, um dieses mit aktuellen und spezifischeren Daten anzureichern. Die dem führenden Gerät 100 nachfolgenden Geräte 105, 120 orientieren sich primär am dem führenden Gerät, um die genannten geometrischen Randbedingungen, z.B. Übergabepunkte zwischen den Geräten und zur Fahrschiene bzw. zum Strossenband des Schüttgutwagens 120 hin, sowie Gegebenheiten in der Umgebung, z.B. Rampen, Hindernisse, etc., einzuhalten. Dabei kann der Abgleich der Positionen der Geräte bzw. der in 1 gezeigten Ausleger 110, 115, 150 zueinander ebenfalls mittels der Sensorik des Fluggerätes 200 überwacht bzw. verifiziert werden, wobei als Ausgangspositionen empirisch vorgebbare, globale Positionsdaten für die Positionierung herangezogen werden können.
Die von der Datenverarbeitungseinheit 315 erzeugten Steuerdaten werden schließlich wiederum einer SPS 325 als Eingangsdaten zugeführt, welche die jeweils betroffenen Aktoren der Anlage in der genannten Weise automatisch ansteuert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016208465 A1 [0003]
EP 2930652 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Materialgewinnungsanlage, bei der wenigstens ein Abbaugerät (100) zum Erzeugen von Schüttgut und wenigstens ein erstes Fördergerät (105) zum Abtransportieren des abgebauten Schüttgutes vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozesszustand des Materialgewinnung und der Betriebszustand des wenigstens einen Abbaugerätes (100) sowie des wenigstens einen ersten Fördergerätes (105) mittels wenigstens eines autonomen, unbemannten Fahrzeugs (200), insbesondere eines Fluggerätes, überwacht werden, wobei an dem wenigstens einen unbemannten Fahrzeug (200) eine Sensorik (205) angeordnet ist, mittels der wenigstens eine den Prozesszustand betreffende physikalische Größe und wenigstens eine den Betriebszustand betreffende physikalische Größe erfassbar sind.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung des Prozesszustandes eine Umgebungserfassung des wenigstens einen Abbaugerätes (100) und des wenigstens einen ersten Fördergerätes (105) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei autonome, unbemannte Fahrzeuge (200) vorgesehen sind, wobei mögliche Ruhe- oder Ausfallzeiten eines der wenigstens zwei unbemannten Fahrzeuge von einem anderen unbemannten Fahrzeug überbrückt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine unbemannte Fahrzeug (200) einen vorgebbaren, zu überwachenden Bereich der Materialgewinnungsanlage rasterförmig zyklisch abfährt bzw. überfliegt.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das unbemannte Fahrzeug (200) als Fluggerät ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Fluggerät (200) mittels einer Näherungssensorik in einer im Wesentlichen konstanten Flughöhe gegenüber Anlagenteilen der Materialgewinnungsanlage und dem Boden bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das unbemannte Fahrzeug (200) als Fluggerät ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Fluggerät (200) in einer empirisch vorgebbaren Flughöhe stationär betrieben wird, wobei die Sensorik (205) an dem Fluggerät (200 motorisch beweglich betrieben wird, um den zu überwachenden Bereich der Materialgewinnungsanlage sensorisch rasterförmig abzudecken.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sensorisch (205) ermittelten Daten mit modellbasiert berechneten Daten abgeglichen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine unbemannte Fahrzeug (200) die von der Sensorik (205) erfassten Daten nur inkrementell bereitstellt und dass anlagen- und/oder gerätebezogene Prozessschritte auf die inkrementelle Datenversorgung abgestimmt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die sensorische Erkennungsgüte des Prozesszustandes des Gewinnungsprozesses und/oder des Betriebszustandes des wenigstens einen Abbaugerätes (100) und/oder des wenigstens einen Fördergerätes (105) und/oder des Zustandes der Umgebung anhand eines mittels eines künstlichen neuronalen Netzes durchgeführten Lernverfahrens verbessert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialgewinnungsanlage mittels einer Regelung betrieben wird, wobei als Regelungsgröße eine die Materialgewinnungsrate charakterisierende Betriebsgröße vorgegeben wird, wobei der mittels des unbemannten Fahrzeugs (200) überwachte Prozesszustand des Gewinnungsprozesses, der Betriebszustand des wenigstens einen Abbaugerätes (100) und/oder des wenigstens einen Fördergerätes (105), und der Zustand der Umgebung berücksichtigt werden.
Verfahren einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine unbemannte Fahrzeug (200) mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung der Materialgewinnungsanlage zusammenarbeitet, wobei bei einer Aktivierung eines Aktors der Materialgewinnungsanlage ein Anforderungsbefehl an das unbemannte Fahrzeug (200) übermittelt wird, um einen noch nicht überwachten Bereich sensorisch zu erfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialgewinnungsanlage ein MAS-System umfasst, wobei in dem Fall, dass das MAS-System in den von dem unbemannten Fahrzeug (200) bereitgestellten Daten eine Auffälligkeit erkennt, ein Anforderungsbefehl an das unbemannte Fahrzeug (200) übermittelt wird, um die Auffälligkeit genauer zu untersuchen.
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 durchzuführen.
Maschinenlesbarer Datenträger, auf welchem ein Computerprogramm gemäß Anspruch 13 gespeichert ist.
Einrichtung, welche eingerichtet ist, eine Materialgewinnungsanlage mit einem Gewinnungsprozess, bei dem wenigstens ein Abbaugerät (100) zum Erzeugen von Schüttgut und wenigstens ein erstes Fördergerät (105) zum Abtransportieren des abgebauten Schüttgutes vorgesehen sind, anhand des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 zu steuern.
Einrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch wenigstens ein autonomes, unbemanntes Fahrzeug (200), insbesondere ein Fluggerät, mit einer an dem unbemannten Fahrzeug (200) angeordneten Sensorik (205) zur Erfassung wenigstens einer den Prozesszustand des Gewinnungsprozesses und den Betriebszustand des wenigstens einen Abbaugerätes (100) sowie des wenigstens einen ersten Fördergerätes (105) charakterisierenden physikalischen Größe.
Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem wenigstens einen unbemannten Fahrzeug (200) angeordnete Sensorik (205) wenigstens zwei verschiedene physikalische Größen erfassende Sensoren aufweist.
Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei verschiedenen physikalischen Größen mittels wenigstens zwei aus der Gruppe der folgenden Sensoren: - monoskopisch oder stereoskopisch erfassende Kamera, - elektromagnetischer Sensor, insbesondere Radarsensor, zur Erfassung einer Umgebungstopografie, - thermographischer Sensor, insbesondere Infrarotsensor, zur Erfassung von thermographischen Daten, - akustische Messeinrichtung, insbesondere Mikrofon. erfassbar sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die von dem wenigstens einen unbemannten Fahrzeug (200) gelieferten Sensordaten mittels einer an dem unbemannten Fahrzeug (200) oder an einem Anlagenteil der Materialgewinnungsanlage angeordneten Auswertelogik zur Ermittlung des Prozesszustandes des Gewinnungsprozesses und des Betriebszustandes des wenigstens einen Abbaugerätes (100) sowie des wenigstens einen ersten Fördergerätes (105) ausgewertet werden.
Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertelogik durch eine speicherprogrammierbare Steuerung und/oder ein MAS gebildet wird.
Einrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertelogik mit einem künstlichen neuronalen Netz zusammenarbeitet, mittels dessen die Auswertungsgüte der Auswertelogik verbessert wird.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 21, wobei das unbemannte Fahrzeug (200) als Fluggerät ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Fluggerät (200) eine Näherungssensorik aufweist, mittels derer das Fluggerät (200) in einer im Wesentlichen konstanten Flughöhe gegenüber Anlagenteilen und dem Boden bewegbar ist.