Innovative Braunkohlen Integration in Mitteldeutschland ibi. Neue Strategien zur stofflichen Verwertung

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1 Innovative Braunkohlen Integration in Mitteldeutschland ibi. Neue Strategien zur stofflichen Verwertung Vortragsthema : GPS-Anwendungen in Leach Pad Systemen Referent : Gilbert Lilienthal am am in

2 Projekt Gaby/Chile mit Takraf Fördertechnik

3 Moderne Leach Pad Systeme bestehen aus verschiedenen autonom verfahrbaren, d.h. mechanisch nicht starr gekuppelten Geräten. Diese sind z.b. - Mobile Förderbrücken auf Raupenfahrwerken - Stacker, Reclaimer, Absetzer, Schleifenwagen und Trichterwagen auf Schienen oder Raupenfahrwerken Geräte werden durch einen lokalen Anlagenfahrer bedient oder operieren vollautomatisch und werden durch einen Anlagenfahrer in einem Zentralleitstand bedient und beobachtet Um die Sicherheits- und Genauigkeitsanforderungen für den Bergbaubereich zu erfüllen macht sich der Einsatz von hoch entwickelter Steuer- und Sensortechnik erforderlich. Risiko- und Gefahrenanalysen müssen während der Engineering Phase durchgeführt werden, um jegliche Schäden an Mensch und Maschine (vor allem durch o.g. autonome Fahrweise) zu vermeiden

4 Voraussetzungen Hochgenaue GPS Empfänger (rover) Hochgenaue GPS Basis Station für Generierung von Korrekturwerten Beide mit Funk oder Glasfaser gekoppelt um Korrekturdaten zu übertragen Entfernung zwischen Rover und Referenzstation kleiner als 10 km Nahezu optische Sicht bei Funkübertragung Unter o. g. Bedingungen können folgende Genauigkeiten an den GPS- Antennen erzielt werden ± 10 mm horizontal (X, Y) ± 20 mm vertikal (Z) Update rate bis zu 20 ms Berechnung der Orientierung im Raum (Ebene) bei Nutzung von 2 GPS Systemen

5 Die folgenden Hauptsteuerfunktionen müssen verfügbar sein: Fest zugeordnete Steuerungseinrichtungen mit Kommunikationseinrichtungen zu allen Einheiten Verriegelungsstrukturen zwischen Geräten Koordinatentransformation des Arbeitsbereiches in lokales Koordinatensystem Transformation tausender Referenzkoordinaten für Leach Pad-Sollhöhe in einem Raster von 20m und Ablage dieser auf einem Server oder in der SPS

6 GPS Koordinatentransformation GPS liefert Positionsdaten im WGS84 Format (Hauptachse in Nord- Süd / Ost-West) Lokale Koordinaten haben Hauptachse gedreht und Nullpunkt verschoben Koordinatentransformation Standard-GPS Empfänger liefern Transformationsalgorithmus, ist jedoch auch in der SPS möglich Tagebau mit globalen GPS Koordinaten Lokaler Koord. Ursprung 0,0 Tagebau mit lokalen (transformierten) Koordinaten

7 GPS Koordinatentransformation Local zero point 0,0 (X, Y) Coordinates in WGS84 Drehung des Koordinatensystems um die Nordachse in lokales System Translation des Koordinatensystems zu neuem 0,0 Punkt

8 GPS auf Tagebaueinrichtungen GPS auf der Fahrerkabine und auf Abwurfausleger um Raupenfahrwerke zu steuern und zu beobachten sowie um Schaufelradhöhe zu regeln, Schaufelrad folgt den Referenzwerten TakrafGmbH GPS an beiden Extrempunkten der Brücken um Parallelfahrt und Kurvenfahrt zu steuern sowie Abdriften auf geneigter Ebene zu verhindern Base oder Referenzstation

9 Beispiel Projekt Gaby (Basisstation, Stacker Bridge & Reclaimer)

10 Die folgenden Hauptsteuerfunktionen an mobilen Brücken wurden implementiert: Geradeausfahrt aller Raupenfahrwerke (rechtwinklig zum Strossenband) mit gleicher Schrittgeschwindigkeit für genaue Ausrichtung aller Brückensegmente auf verschiedenen Untergrundverhältnissen (fest, nass, schlammig, ) Genaue Geschwindigkeitsregelung der Raupenfahrwerke bei Kurvenfahrt abhängig vom Kurvenradius für genaue Ausrichtung aller Brückensegmente auf verschiedenen Untergrundverhältnissen (fest, nass, schlammig, ) Ausrichtung der Brückensegmente mittels Lasersensoren Takraf GmbH Takraf GmbH

11 Fortsetzung Hauptsteuerfunktionen an mobilen Brücken: Exakte Horizontierung der Brückensegmente auf verschiedenen Untergrundneigungen Abstandsregelung zwischen Brücke und Schleifenwagen bzw. zwischen Brücke und Trichterwagen Steuerung des Stackers auf der Stackerbrücke bezüglich Fahrgeschwindigkeit und Fahrwegsumkehr an Wendepunkten Geschwindigkeits- und Abstandsregelung der Reclaimerbrücke zum Reclaimer während S-Kurve für neue Spantiefe Kollisionsschutz zwischen allen mobilen Einrichtungen TakrafGmbH TakrafGmbH

12 Die folgenden Hauptsteuerfunktionen am Reclaimer wurden implementiert: Fahrwegssteuerung und -begrenzung der Raupenfahrwerke innerhalb der Leach Pad Grenzen Geradeausfahrt des Reclaimers entlang der Leach Pad Halde mit dem Ziel eines genauen Spans auf verschiedenen Untergrundverhältnissen (fest, nass, schlammig, ) und seitlichen Abdrängungen S-Turn - Genaue Winkelregelung in Bezug auf die Leach Pad Haldenkante - Genaue Regelung der Raupenfahrwerke in der S-Kurve (Winkel und Span) an Haldenenden, um neue Spantiefe zu erreichen TakrafGmbH

13 Fortsetzung Hauptsteuerfunktionen am Reclaimer: Genaue Regelung der Schaufelradhöhe abhängig von Reclaimer Position und Referenzhöhen, Transformation tausender Referenzkoordinaten für Leach Pad- Sollhöhe in einem Raster von 20m und Ablage dieser auf einem Server oder in der SPS Abstandsregelung zwischen Reclaimer und Trichterwagen auf Reclaimer Brücke Überwachung und Limitierung der Förderleistung zur Vermeidung von Überladungen Kollisionsschutz zwischen allen mobilen Einrichtungen

14 Zusammenfassung GPS- Technologie Nutzung von Differential GPS mit real-time kinematics: Zusätzliche Basis- oder Referenzstation mit genau vermessenen Koordinaten berechnet die Abweichungen der eigenen Koordinaten zu denen, die aus den Satellitensignalen ermittelt wurden und berechnet daraus Korrekturdaten Übertragung der Korrekturdaten an die Rover Real-time kinematics: Methode zur Lösung von Mehrdeutigkeiten in GPS Signalen in Echtzeit, also in Bewegung möglich Nutzung von GLONASS und GPS Signalen Erhöht die Verfügbarkeit des Satellitennavigationssystems, da zusätzlich auf 21 russische Satelliten zugegriffen werden kann. Im Zusammenwirken mit weiterer Gebertechnik wie Neigungsgeber, Winkelkodierer, Seillängengeber und Laserentfernungsmesseinrichtungen können die geforderten Automatisierungsfunktionen erfüllt werden.