Ruhrkohle AG & THGA make mining shafts safer with Sigfox 0G

English

Goals:
- Reduce the effort required for on-site inspections
- Create digital twins for long-term documentation

RAG AG has started to digitize abandoned daily openings, shafts and tunnels in the hard coal mine via the Sigfox-0G network. In North Rhine-Westphalia alone there are around 60,000 of them [i]. The aim of this IoT connection is the continuous monitoring of changes in real time in order to increase protection against daybreak and to reduce the effort for on-site inspections. The Sigfox-0G-based mining shaft monitoring system, which is also used for long-term documentation, was designed by the Post-Mining Research Center and the Electrical / Information Technology and Industrial Engineering department of the Georg Agricola University of Technology and made ready for series production in cooperation with RAG AG.

The 0G-based remote monitoring system operated by a solar generator consists of pull-wire switches as sensors and a microcontroller with radio transceiver that transmits the data via Sigfox 0G networks to a monitoring cloud. For example, the sensors monitor the vertical movement of the filling column in an old mining shaft. The data collected via the Sigfox-0G network can be displayed in the cloud for monitoring purposes and, in the event of an alarm, automatically sent to a predefined message chain via SMS and email.

"The more than 5,200 km² of coal rights with around 7200 former day openings, which are in our area of responsibility, must be constantly monitored, because day breaks are possible at any time in a sub-area of around 100 km². Therefore, around 6,000 inspections are carried out every year in order to be able to take preventive action in good time. To minimize this personal inspection and for real-time monitoring of any changes, selected daily openings are now also constantly monitored via Sigfox-0G network connection, ”explains Dipl.-Ing Frank Wollnik from the RAG Aktiengesellschaft location and geospatial services.

“The Sigfox-0G solution for shaft monitoring is part of the so-called Mineberry system, which is solar-powered and completely self-sufficient and, thanks to its modular structure, is suitable for almost any type of old mining object. In order to implement the cloud connection of our remote monitoring solution in a particularly cost-efficient, durable and maintenance-free manner, we have connected proven sensor technology to the innovative Sigfox-0G network. And since it can be used worldwide without roaming charges, our solution can also be used worldwide, ”explains Prof. Dr.-Ing. Bernd vom Berg, head of the laboratory for electrical measurement technology and the laboratory for microprocessor technology at the Georg Agricola Technical University in Bochum.

“The RAG AG monitoring system is an excellent example of the remote monitoring of things and conditions that previously could not be paid attention to because it was too expensive or too energy hungry to collect all this data in real time. With Sigfox 0G, however, real-time monitoring of even the simplest objects and conditions is possible. In the case of mining, it is easy to imagine that there are many control points around the world that can be monitored via the Sigfox 0G network. Because no more money is being earned after the coal phase-out, cost-efficient and low-maintenance data transmission paths such as those offered by Sigfox-0G are particularly important, ”explains Stéphane Pâris Technical and Network Director at Sigfox Germany.

The 0G controller is installed in the remote monitoring system for daily opening monitoring above ground outside the possible Ex area, while the Ex-protected sensors are built into the shaft. Since radio signals can be transmitted over many kilometers via the Sigfox-0G network, they can also be used in areas with weak mobile communications. Thanks to battery-saving radio technology, the controllers can be operated for many years without changing the battery. Installations in the underground environment, which is also radio-critical, can already be found in the water supply network of the city of Antwerp. However, the prerequisites for extensive underground installations are repeaters that must be positioned every 3-5 kilometers.

[i] Not all of them are in the area of responsibility of RAG AG.

Source: https://sigfox.de/rag-ag-digitalisiert-bergbauschaechte-mit-0g-netz

German

Ziele:
- Aufwand für Vor-Ort Inspektionen reduzieren
- Digitale Zwillinge zur Langzeitdokumentation schaffen

Die RAG AG hat damit begonnen, über das Sigfox-0G Netz verlassene Tagesöffnungen, Schächte und Stollen des Steinkohlebergbaus zu digitalisieren. Alleine in Nordrhein-Westfalen gibt es rund 60.000 davon[i]. Das Ziel dieser IoT-Anbindung ist die kontinuierliche Überwachung von Veränderungen in Echtzeit, um den Schutz vor Tagesbrüchen zu erhöhen und den Aufwand für Vor-Ort-Inspektionen zu reduzieren. Das Sigfox-0G basierte Bergbauschacht-Überwachungssystem, das auch zur Langzeitdokumentation dient, wurde vom Forschungszentrum Nachbergbau und dem Wissenschaftsbereich Elektro-/Informationstechnik und Wirtschaftsingenieurwesen der Technischen Hochschule Georg Agricola konzipiert und in Kooperation mit der RAG AG zur Serienreife geführt.

Das über Solargenerator betriebene 0G-basierte Remote-Monitoring-System besteht aus Seilzug-Schaltern als Sensoren und einem Mikrocontroller mit Funktransceiver, der die Daten über Sigfox-0G-Netze in eine Überwachungs-Cloud überträgt. Die Sensoren überwachen beispielsweise die senkrechte Bewegung der Füllsäule eines alten Bergbauschachts. Die über Sigfox-0G-Netz eingesammelten Daten lassen sich in der Cloud zu Überwachungszwecken darstellen und im Alarmfall automatisch an eine vordefinierte Meldekette per SMS und eMail senden.

„Die in unserem Zuständigkeitsbereich liegende mehr als 5.200 km² große Steinkohlenberechtsame mit rund 7200 ehemaligen Tagesöffnungen gilt es konstant zu überwachen, denn in einem Teilbereich von rund 100 km² sind jederzeit Tagesbrüche möglich. Jährlich werden deshalb unter anderem rund 6.000 Befahrungen durchgeführt, um rechtzeitig präventiv eingreifen zu können. Zur Minimierung dieser persönlichen Inaugenscheinnahme und zur Echtzeitüberwachung jedweder Veränderung werden ausgewählte Tagesöffnungen nun auch konstant über Sigfox-0G-Netzanbindung überwacht“, erklärt Dipl.-Ing Frank Wollnik vom Bereich Standort- und Geodienste der RAG Aktiengesellschaft.

„Die Sigfox-0G-Lösung für die Schachtüberwachung ist Bestandteil des sogenannten Mineberry-Systems, das solarbetrieben komplett autark arbeitet und sich dank modularem Aufbau für fast jede Art von altbergbaulichen Objekten eignet. Um die Cloudanbindung unserer Remote-Monitoring-Lösung besonders kosteneffizient, langlebig und wartungsfrei umzusetzen, haben wir bewährte Sensor-Technik an das innovative Sigfox-0G-Netz angeschlossen. Und da es weltweit ohne Roaminggebühren einsetzbar ist, kann unsere Lösung ebenfalls weltweit zum Einsatz kommen“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Bernd vom Berg, Leiter des Laboratoriums für elektrische Messtechnik und des Laboratoriums für Mikroprozessortechnik an der Technischen Hochschule Georg Agricola in Bochum.

„Das Monitoringsystem der RAG AG ist ein hervorragendes Beispiel für das Remote-Monitoring von Dingen und Zuständen, denen man bislang nicht ständig Beachtung schenken konnte, weil es zu teuer oder zu energiehungrig war, all diese Daten in Echtzeit zu erfassen. Mit Sigfox 0G wird jedoch die Echtzeitüberwachung selbst einfachster Gegenstände und Zustände möglich. Im Falle des Bergbaus kann man sich leicht vorstellen, dass es weltweit sehr viele Kontrollpunkte gibt, die man über Sigfox-0G-Netz überwachen kann. Insbesondere weil nach dem Kohleausstieg kein Geld mehr verdient wird, sind kosteneffiziente und wartungsarme Datenübertragungswege, wie sie Sigfox-0G bietet, besonders wichtig“, erklärt Stéphane Pâris Technical and Network Director bei Sigfox Germany.

Der 0G-Controller ist bei dem Remote-Monitoring-System zur Tagesöffnungs-Überwachung oberirdisch außerhalb des möglichen Ex-Bereiches installiert, während die Ex-geschützten Sensoren im Schacht verbaut sind. Da Funksignale über das Sigfox-0G-Netz über viele Kilometer hinweg übertragen werden können ist Ihr Einsatz auch in mobilfunkschwachen Bereichen möglich. Die Controller können dank batterieschonender Funktechnik auch über viele Jahre hinweg ohne Batteriewechsel betrieben werden. Installationen im ebenfalls funkkritischen unterirdischen Umfeld finden sich bereits im Wasserversorgungsnetz der Stadt Antwerpen. Voraussetzungen für weitläufige unterirdische Installationen sind jedoch Repeater, die alle 3-5 Kilometer positioniert werden müssen.

[i] Nicht alle davon liegen im Zuständigkeitsbereich der RAG AG.

Quelle: https://sigfox.de/rag-ag-digitalisiert-bergbauschaechte-mit-0g-netz