Herausforderungen der Echtzeit-Bestandserfassung im Kohle- und Bergbausektor
Die genaue Erfassung von Schüttgutbeständen in Kohlehallen, Mischlagern und Silos ist eine entscheidende Herausforderung für moderne Bergbaubetriebe. Anlagenleiter sind auf präzise Echtzeit-Volumen- und Tonnagewerte angewiesen, um Kohlemischungsverhältnisse zu steuern, den Durchsatz zu optimieren und Buchhaltungsaudit-Anforderungen zu erfüllen.
Die Erfassung zuverlässiger Bestandsdaten in Echtzeit bleibt in stark staubhaltigen Umgebungen jedoch schwierig:
- Risiken manueller Vermessungen: Herkömmliche Vermessungsmethoden mit manuellen Laser-Entfernungsmessern oder Drohnen erfordern ein Anhalten der Materialförderung. Sie bringen das Personal in gefährliche, enge und stark staubbelastete Bereiche und liefern nur verzögerte, nicht-kontinuierliche statische Berichte.
- Grenzen von Optik & LiDAR: Überkopf installierte optische LiDAR-Scanner versagen im Bergbau häufig. Schwebender Kohlestaub, Eisenerzfeinstaub und Umgebungsdampf setzen die optischen Linsen rasch zu, was zu schweren Messabweichungen oder zum vollständigen Erblinden des Systems führt.
- Fehler bei Einpunkt-Radarmessungen: Herkömmliche Radar- oder Ultraschall-Füllstandssensoren messen nur einen einzelnen Punkt direkt unterhalb des Messgeräts. Da sich Schüttgüter ungleichmäßig aufschütten – unter Bildung von Schüttkegeln, Abzugstrichtern und Anbackungen an den Wänden –, kann die Extrapolation des Gesamtvolumens aus einem einzigen Abstandswert zu Bestandsfehlern von über 20 bis 30 % führen.
80-GHz-3D-Millimeterwellen-Radar: Entwickelt für extrem staubige Umgebungen
Um die Erblindung durch Staub zu lösen, bietet die berührungslose 80-GHz-Millimeterwellen-3D-Radar-Scantechnologie eine kontinuierliche 24/7-Lösung zur Bestandsüberwachung. Die im hochfrequenten Radarspektrum arbeitenden Millimeterwellensignale zeichnen sich durch physikalische Wellenlängen aus, die dichten Kohlestaub in der Luft, Partikelwolken und Dampf ohne Signaldämpfung oder Reflexionsstörungen direkt durchdringen.
Zu den wichtigsten technischen Vorteilen für den industriellen Bergbau gehören:
- Staub- und Dampfdurchdringung: Die Signalausbreitung bleibt von fliegenden Staubpartikeln oder atmosphärischen Turbulenzen unbeeinträchtigt, wodurch das Abwischen optischer Linsen oder ein ständiges Freiblasen mit Luft entfällt.
- ATEX- und IECEx-Explosionsschutz-Zertifizierung: Vollständig zertifiziert für gefährliche Staub- und Gasumgebungen (Zone 20, 21 und 22), was den Einsatz des Radars in leicht flüchtigen Kohlesilos, überdachten Kuppeln und untertägigen Bunkern sicher macht.
- Wartungsfreies Industriedesign: Berührungslose Messung ohne interne bewegliche Teile eliminiert mechanischen Verschleiß und reduziert die langfristigen Gesamtbetriebskosten (TCO) drastisch.
Praxiseinsatz: Multi-Radar-3D-Punktwolken-Stitching für Halden und Silos
Lagerhallen & Mischlager
In großen überdachten Lagerhallen und automatisierten Mischlagern – in denen Eisenerz, Kupferkonzentrat, Bauxit oder Kohle gehandhabt werden – kann ein einzelner Scanner aufgrund von Bauschatten und langen Geländemaßen nicht die gesamte Fläche abdecken.
Um eine vollständige Abdeckung zu erreichen, wird ein Array aus 3D-Millimeterwellen-Radarscannern oben an den Dachfachwerken installiert. Ein automatisierter 3D-Punktwolken-Stitching-Algorithmus führt die Live-Datenströme aller Radareinheiten in Echtzeit zusammen und erstellt ein kontinuierliches 3D-Oberflächenmodell des gesamten Lagers. Anlagennutzer erhalten präzise zonenbezogene Volumenberechnungen, Live-Mischprofilkarten des Materials und eine frühzeitige Erkennung von Totzonen direkt in ihrem Leitstand.
Vertikalsilos & Pufferbunker mit hoher Staubbelastung
In vertikalen Lagersilos und Pufferbunkern mit gebrochenem Fördererz (ROM-Erz), Feinkonzentraten oder Kohle tasten 3D-Radareinheiten die Materialoberfläche kontinuierlich ab, um asymmetrische Trichter und Oberflächenstrukturen auch bei starker Staubentwicklung beim Befüllen zu erfassen.
Durch die Berechnung des tatsächlichen Netto-Volumenbestands in Echtzeit liefert das System präzise Tonnagedaten direkt an unternehmensweite SCADA-, MES- oder ERP-Plattformen. Dies liefert wertvolle Erkenntnisse zur Optimierung der Produktionsplanung, sichert die genaue Abnahme- und Versandplanung und vereinfacht den täglichen Massenbilanzabgleich.
Nachgelagerte Prozesssensorik: Trübedichte und Silo-Grenzstände
Über die 3D-Schüttgut-Volumenerfassung hinaus erfordert eine umfassende digitale Anlagensteuerung robuste Sensorik in der gesamten Aufbereitung:
- Nicht-invasive Trübedichtemessung: In Flotationskreisläufen, Mahlkreisen und im Rückstandsmanagement ist die kontinuierliche Verfolgung der Trübedichte entscheidend für die Chemikaliendosierung und Massenbilanz. Nicht-invasive Dichtesensoren messen direkt durch Rohrleitungswände ohne radioaktive Strahlenquellen, wodurch strenge Strahlenschutzauflagen vermieden werden und eine kontinuierliche Betriebsbereitschaft gewahrt bleibt.
Silo- und Tank-Grenzstandschalter
Als Überlaufsicherung für den Maximalstand und zur Leerlaufverriegelung sowohl bei Schüttgutspeichern (Silos, Bunker, Brecher und Schutten) als auch bei Flüssigkeits-/Trübetanks (Lagerbehälter, Sumpfbecken und Flotationszellen) bieten robuste Grenzstandschalter essenziellen Schutz. Sie sind so konstruiert, dass sie starken Vibrationen, chemischer Korrosion und abrasivem Verschleiß standhalten, und lösen sofortige Verriegelungen aus, um katastrophale Überläufe und Trockenlaufen von Pumpen zu verhindern.
Die Integration von Multi-Radar-3D-Punktwolken-Stitching mit nicht-invasiven Prozesssensoren ermöglicht Bergbau- und Kohleanlagen den Übergang von reaktiven Schätzungen zu einer automatisierten digitalen Steuerung. Durch den Einsatz ATEX/IECEx-zertifizierter 3D-Millimeterwellen-Radarscanner vermeiden Bergbaubetriebe gefährliche manuelle Vermessungen, sichern rund um die Uhr eine exakte Bestandsgenauigkeit bei hoher Staubbelastung und schützen nachgelagerte Aufbereitungsmaschinen.
