WO2010020359A1 - Method for determining the position and location of mine spaces and/or equipment utilizing rfid technology - Google Patents

Method for determining the position and location of mine spaces and/or equipment utilizing rfid technology Download PDF

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WO2010020359A1
WO2010020359A1 PCT/EP2009/005730 EP2009005730W WO2010020359A1 WO 2010020359 A1 WO2010020359 A1 WO 2010020359A1 EP 2009005730 W EP2009005730 W EP 2009005730W WO 2010020359 A1 WO2010020359 A1 WO 2010020359A1
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mine
base stations
monitoring
transponders
transponder
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PCT/EP2009/005730
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Martin Junker
Uwe Müller
Uwe Barabasch
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Rag Aktiengesellschaft
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    • G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
    • E21F17/00—Methods or devices for use in mines or tunnels, not covered elsewhere
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    • G01S5/0284—Relative positioning

Definitions

  • the invention relates to a method for position and position determination of parts of the mine building and / or of mechanical equipment used therein, in particular in underground coal mining.
  • Mines for example, in the German hard coal mining, have at large mining stages and correspondingly large area expansions extensive mining buildings with track lengths of 100km, in which circumvent the coal mining forage farms. These mine buildings are subject to constant change due to the re-development of tracks, the immediate mining, the dropping of tracks and the convergence movements of the mountains.
  • the pit building is measured exactly by employees of the Markscheiderei and mapped digitally by manual inputs in a computer system.
  • the course of the mining buildings in the mountain body is determined by Gauss-Krüger coordinates.
  • a 3D visualization of the mine in the mountain body can be realized from the data obtained.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method of the type mentioned, by means of which a constant and more accurate position and orientation with respect to the mine building and the resources is possible.
  • monitoring transponders with identification data are installed using RFID technology at fixed points to be defined for mine development and / or operating equipment, and the monitoring transponders are assigned near-site base stations in the form of transmitter-receiver stations which intercept the detection of the signal the base stations and the Monitoring transponders and their identification data are used, wherein the individual base stations are assigned in their positions erasure metered reference transponder, and that the data recorded by the base stations data are transmitted to a computing unit, in which an accurate mapping of the mine building and / or the position of the mechanical equipment is created.
  • the invention has the advantage that it is possible, based on a significantly reduced requirement of maritime recordings that can be limited to the measurement of the reference transponder to be used, a constant and quasi-continuous online monitoring of the mine building and the resources used therein perform.
  • the used monitoring transponders and the associated base stations which are designed as transmitter-receiver stations, which in a change in position of the monitoring transponder with respect to the base stations or a change in position of the base stations with respect to fixed monitoring transponder itself
  • the entire operational "Vita" of a mine can thus be recorded and thus stored within the framework of an empirical database.Thus, training courses, simulations, fault presentations, technical and operational planning as well as final costing and forecasting in underground mining operations are considerably simplified and can be simplified.
  • the density of the measuring points determined by the Marchenborgerei in cooperation with the company in the form of the reference transponder depending on the geology and the desired quantification of the operational data will be determined additionally markscheiderische control measurements for calibration of the system at sufficient intervals carried out, wherein the control measurements relate to the monitoring transponder used and thus by comparing the actual measurement results with the on the basis of the original reference transponder f
  • the system's work can be checked in the form of data written using RFID technology. Corresponding reference points are placed where the least rock movements occur.
  • the geometric shape of the respective mine chamber is determined.
  • the geometric shape of the respective mine chamber is determined.
  • the feedback is sent to the base station a clear identification of the monitoring transponder as an information carrier the location of the track extension and longwall construction in the mine building exactly localized.
  • the method can be provided according to an embodiment of the invention that for detecting the convergence in sub-areas of mine spaces in the form of distances and / or struts distributed over the scope of individual expansion units distributed a plurality of monitoring transponders and the change in position of the individual monitoring transponder each other Detected over the unit of time and in the arithmetic unit at the respective expansion unit j in each case applicable profile of the mine chamber is determined.
  • three monitoring transponders may be attached to the respective expansion unit, it being possible to detect changes in the profile of the route or the strut via the evaluation of the recorded data.
  • measures for countermeasures can be derived for detected convergences, for example measures to increase the distance expansion resistance, the implementation of sinking activities or other safeguards.
  • measures for countermeasures can be derived for detected convergences, for example measures to increase the distance expansion resistance, the implementation of sinking activities or other safeguards.
  • corresponding monitoring transponders can also be used only intermittently in such a way that monitoring transponders are installed in mining areas and in mining areas in the area of the transition from coal to host rock, so that Changes in the assignment of the position of the coal seam to the respective mine chamber in the arithmetic unit can be detected.
  • control commands can be automatically given to the component control in the case of positional deviations outside of a predetermined tolerance range in such a way that too strong angled portions of the tiller column, which are caused by misplacements of the longwall conveyor, are prevented, as a result of which the construction of the longwall armor is less stressed.
  • the base stations are permanently installed in the mine building or that the base stations are installed on mobile equipment.
  • a particular application for the procedure according to the invention results in the navigation of a tunneling machine in the form of a so-called roadheader or a drill in a mine-forming route.
  • a profile-accurate outbreak for the track must be ensured in order to easily set the Stahlbogenunterstützungsausbau as a track expansion, and on the other hand to produce as little overcut as possible, which later if necessary must be refilled with a building material.
  • two base stations are arranged at a defined distance from each other for navigation of a tunneling machine in a pit space forming track on the tunneling machine, which in each case independently address a plurality of monitoring transponders attached to the track extension, so that in If a change in distance and position of the two base stations in relation to the fixed monitoring transponders a change in position of the tunneling machine in the route profile can be determined.
  • the base stations mounted on the tunneling machine also change in their distance and their position in relation to the permanently installed monitoring transponders.
  • the navigation computer calculates the necessary control commands for alignment correction or for the partial cut-off machine Cutting arm alignment or the Bohrwagen the adjustment of the drilling specifications.
  • the navigation computer further data in the form of recorded by appropriately arranged inclinometers, transmitted in the transverse axis and in the longitudinal inclination axis of the tunneling machine acceleration values are transmitted.
  • FIG. 1 shows a route section with a plurality of route removal units and reference and monitoring transponders used thereon
  • Fig. 2 is a single Streckenausbautician arranged thereon
  • Fig. 3 is a longwall with longwall conveyor, mining machine and
  • FIG. 4 shows a route section with a roadheader used therein as a tunneling machine, including the assignment of base stations and reference transponders before the beginning of the excavation, 5 shows the subject matter of FIG. 4 during the route driving,
  • Fig. 6 is a front view of the working face in a Streckenauffahrung including the arrangement of transponders.
  • a section shown in a cutout has a track sole 10 and track extension units 1 1 thereon, which are each designed as a three-part round arch extension.
  • the rails 12 of a material handling conveyor are indicated, and with 13 the rails 13 suspended from the line extension units 1 1 are indicated on a monorail conveyor.
  • the route extension units 1 1 are supplemented by introduced into the surrounding mountains anchor 14.
  • a plurality of reference transponders 15 are provided, which are attached to a rail 12, further to a rail 13 of the monorail conveyor and finally to a round arch element of a track removal unit 11. These reference transponders are calibrated in a marker-like manner, so that their position is known and stored in the arithmetic unit as a basic parameter.
  • monitoring transponders are also provided, namely monitoring transponders 16a on the route extension units 11 and monitoring transponders 16b, which are assigned to the individual anchors 14.
  • monitoring transponders 16a on the route extension units 11 and monitoring transponders 16b which are assigned to the individual anchors 14.
  • FIG. 2 different signal propagation times between the base station 17 and the monitoring transponders 16a attached to a track extension unit 11 can be detected by a base station 17, which is permanently or mobile, for example, mounted on a diesel engine.
  • the course of the route in the route longitudinal direction can be detected and monitored via the monitoring transponder 16a attached to a plurality of consecutive track extension units 11. it can but also the convergence of the route development by changing the position of the individual round arch sections are detected to each other.
  • a longwall equipment for a mining operation comprising a longwall conveyor 18, a traversable mining machine 19 in the form of a Doppelwalzenschrämladers and exemplified Strebausbautechniken 20.
  • a traversable mining machine 19 in the form of a Doppelwalzenschrämladers and exemplified Strebausbautechniken 20.
  • At both ends of the strut are long-distance crossings 35 with therein drives 36.
  • Various base stations 17 are provided on the drives 36 and on the longwall conveyor 18, which individual monitoring transponder 16 are assigned, and also distributed over the course of the longwall conveyor 18, to the drives 36 and the longwall assemblies 20.
  • FIGS. 4 and 5 illustrate the application of the RFID technology in the navigation of a roadheader used as a tunneling machine in a route that is in turn constructed with roadway extension units 1 1 consisting of a three-part arched construction.
  • the direction of advance is indicated by the arrow 25.
  • two base stations 22 and 23 are mounted at a fixed distance.
  • the state is shown in Figure 4, as it represents before the beginning of the excavation in the marquee-measuring the reference transponder.
  • the base station 22 transmits its data via a defined interface to a navigation computer 27 set up on the roadheader 21.
  • the navigation computer 27 not only the data of the base station 22 are processed, but also the data from an IPC computer 28 of the roadheader 21, wherein for the implementation of navigation additionally the data of accelerometers in the form of inclinometers both in the bank and in the longitudinal inclination are evaluated.
  • the respectively attached monitoring transponders 16, which are mounted on the track extension units 11 in the direction of approach, are calibrated during further excavation.
  • the position of the two base stations 22 and 23 and their distance from each other known and stored in the navigation computer 27 as a basic parameter via the navigation computer and the data obtained from the two base stations 22 and 23, the position of the monitoring transponder 16 to the reference transponders 15 in Reference set.
  • the base stations 22 and 23 together and crosswise address a total of eight transponders, and in each case the identification data and the runtime signals are evaluated.
  • the position of the roadheader 21 in the route profile can now be detected, wherein subsequently via the navigation computer 27 corresponding control commands for alignment in the transverse direction as in the longitudinal direction to the IPC computer 28 of the roadheader 21 are transmitted.
  • transponders each have to be installed according to an agreed scheme with advancing propulsion, they are installed according to Figure 5, for example on every second track extension unit 21 at four locations thereof. These installation sites can be displayed on the section construction via a laser 26 arranged on the part-cutting machine 21 so that the installation sites are continuously displayed via the laser 26 in the advancing direction (arrow 25).
  • additional reference transponders 15 can be additionally attached to the working face. These transponders are only used intermittently during the course of the route, for example at the crossings from the coal seam 30 to the secondary rock, in order to be able to obtain a clear and exact sight chest image or to make a fault measurement. During the propulsion process, these reference transponders 15 are not needed. These reference transponders 1 5 are recorded in terms of data via the front base station 23.
  • the acquisition of data on the tunneling machine also allows the generation of control parameters for further excavation or drilling activity.
  • the basis for this can also be forecasting.
  • a "collision tube" in profile and position can be specified, to which the predetermined cutting parameters are transmitted to the IPC computer 28 of the tunneling machine 21 and implemented.

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Abstract

The invention relates to a method for determining the position and location of parts of mine spaces and/or machine equipment utilized therein, particularly in underground coal mining, characterized in that, by utilizing RFID technology, monitoring transponders having identification data are installed at fixed points of the mine layout and/or at equipment to be determined, and local base stations in the form of transmitter/receiver stations are associated with the monitoring transponders, said base stations detecting the signal propagation delays between the base stations and the monitoring transponders, and for detecting the identification data thereof, wherein reference transponders having been measured by mine surveyors are associated with the individual base stations at the positions thereof, and that the data received by the base stations is transmitted to a computer in which an exact image of the mine space and/or of the position of the machine equipment is generated.

Description

Verfahren zur Positions- und Lagebestimmung von Grubenräumen und/oder Betriebsmitteln unter Nutzung der RFID-Technik Method for determining the position and position of mine cavities and / or equipment using RFID technology
B e s c h r e i b u n gDescription
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Positions- und Lagebestimmung von Teilen des Grubengebäudes und/oder von darin eingesetzten maschinellen Betriebsmitteln, insbesondere im untertägigen Steinkohlenbergbau.The invention relates to a method for position and position determination of parts of the mine building and / or of mechanical equipment used therein, in particular in underground coal mining.
Bergwerke, beispielsweise im deutschen Steinkohlentiefbau, besitzen bei großen Gewinnungsteufen und entsprechend großen Flächenausdehnungen ausgedehnte Grubengebäude mit Streckenlängen von 100km, in denen die zur Gewinnung der Kohle dienenden Strebbetriebe umgehen. Diese Grubengebäude sind bedingt durch die Neuauffahrung von Strecken, den umgehenden Abbau, das Abwerfen von Strecken und die Konvergenzbewegungen des Gebirges einer ständigen Veränderung unterworfen. Üblicherweise wird das Grubengebäude durch Mitarbeiter der Markscheiderei exakt vermessen und durch manuelle Eingaben in einem Rechnersystem digital abgebildet. Der Verlauf der Grubengebäude im Gebirgskörper wird dabei durch Gauß-Krüger- Koordinaten bestimmt. Bei Einsatz eine 3D-Darstellungssoftware kann aus den ermittelten Daten eine 3D-Visualisierung des Grubengebäudes im Gebirgskörper realisiert werden. Mit einer derartigen Vorgehensweise ist der Nachteil verbunden, dass die Datenerhebung sehr zeit- und personalintensiv ist, da die markscheiderischen Aufnahmen jeweils manuell durchgeführt werden müssen. Aus diesem Grunde bestehen im Normalfall zwischen den einzelnen markscheiderischen Aufnahmen große zeitliche Abstände und es liegt eine vergleichsweise geringe Datendichte vor. Auch ist die für die betrieblichen Zwecke notwendige Genauigkeit der j eweiligen markscheiderischen Aufnahmen durchaus unterschiedlich.Mines, for example, in the German hard coal mining, have at large mining stages and correspondingly large area expansions extensive mining buildings with track lengths of 100km, in which circumvent the coal mining forage farms. These mine buildings are subject to constant change due to the re-development of tracks, the immediate mining, the dropping of tracks and the convergence movements of the mountains. Usually, the pit building is measured exactly by employees of the Markscheiderei and mapped digitally by manual inputs in a computer system. The course of the mining buildings in the mountain body is determined by Gauss-Krüger coordinates. When using a 3D presentation software, a 3D visualization of the mine in the mountain body can be realized from the data obtained. With such an approach has the disadvantage that the data collection is very time-consuming and labor-intensive, since the markscheiderischen recordings must be carried out manually. For this reason, there are usually large time intervals between the individual maritime recordings and there is a comparatively low data density. In addition, the accuracy of the relevant maritime recordings, which is necessary for the operational purposes, is quite different.
Es besteht weiterhin ein Bedürfnis, die jeweilige Position der in diesem Grubengebäude eingesetzten Betriebsmittel, insbesondere in Teilen des Grubengebäudes wie Strecken oder Strebräumen, zu erfassen und zu überwachen, um bei unerwünschten oder gefährlichen Lageveränderungen der Betriebsmittel entsprechend schnell reagieren und durch betriebliche Maßnahmen gegensteuern zu können.There continues to be a need to detect and monitor the respective position of the resources used in this mine building, in particular in parts of the mine building such as routes or strewn spaces, in order to be able to respond quickly and counteract undesired or dangerous changes in the location of the operating resources ,
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mittels dessen eine ständige und auch genauere Positions- und Lagebestimmung hinsichtlich des Grubengebäudes und der Betriebsmittel möglich ist.The invention is therefore based on the object to provide a method of the type mentioned, by means of which a constant and more accurate position and orientation with respect to the mine building and the resources is possible.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.The solution to this problem arises, including advantageous refinements and developments of the invention from the content of the claims, which are adjusted to this description.
Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, dass unter Verwendung der RFID-Technik an festzulegenden Fixpunkten von Grubenausbau und/oder Betriebsmitteln Überwachungstransponder mit Identifizierungsdaten installiert und den Überwachungstranspondern ortsnahe Basisstationen in Form von Sender-Empfänger-Stationen zugeordnet werden, die der Erfassung der Signallaufzeigen zwischen den Basisstationen und den Überwachungstranspondern sowie von deren Identifizierungsdaten dienen, wobei den einzelnen Basisstationen in ihren Positionen markscheiderisch eingemessene Referenz-Transponder zugeordnet werden, und dass die von den Basisstationen aufgenommenen Daten einer Recheneinheit übermittelt werden, in der eine genaue Abbildung des Grubengebäudes und/oder der Position der maschinellen Betriebsmittel erstellt wird.The basic idea of the invention is that monitoring transponders with identification data are installed using RFID technology at fixed points to be defined for mine development and / or operating equipment, and the monitoring transponders are assigned near-site base stations in the form of transmitter-receiver stations which intercept the detection of the signal the base stations and the Monitoring transponders and their identification data are used, wherein the individual base stations are assigned in their positions erasure metered reference transponder, and that the data recorded by the base stations data are transmitted to a computing unit, in which an accurate mapping of the mine building and / or the position of the mechanical equipment is created.
Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass ausgehend von einem deutlich reduzierten Erfordernis von markscheiderischen Aufnahmen, die auf die Einmessung der einzusetzenden Referenz-Transponder beschränkbar sind, es möglich ist, eine ständige und quasi lückenlose Online-Überwachung des Grubengebäudes und der darin eingesetzten Betriebsmittel durchzuführen. Im Rahmen der an sich bekannten RFID-Technik ist es mit den eingesetzten Überwachungstranspondern und den zugehörigen Basisstationen, die als Sender-Empfänger-Stationen ausgebildet sind, möglich, die bei einer Lageveränderung der Überwachungstransponder bezüglich der Basisstationen beziehungsweise einer Lageveränderung der Basisstationen bezüglich festliegender Überwachungstransponder sich jeweils ändernden Signallaufzeiten zu erfassen und daraus im Vergleich mit den bekannten und in der Recheneinheit als Basisdaten abgelegten Koordinaten der markscheiderisch eingemessenen Referenz-Transponder die Position der Überwachungstransponder zu berechnen und daraus Rückschlüsse auf Verlauf beziehungsweise Veränderungen von Grubenräumen und Betriebsmitteln zu ziehen.The invention has the advantage that it is possible, based on a significantly reduced requirement of maritime recordings that can be limited to the measurement of the reference transponder to be used, a constant and quasi-continuous online monitoring of the mine building and the resources used therein perform. In the context of RFID technology known per se, it is possible with the used monitoring transponders and the associated base stations, which are designed as transmitter-receiver stations, which in a change in position of the monitoring transponder with respect to the base stations or a change in position of the base stations with respect to fixed monitoring transponder itself To detect each changing signal transit times and to calculate the position of the monitoring transponder compared with the known and stored in the arithmetic unit as the base data coordinates of the markscheiderisch calibrated reference transponder and draw conclusions on course or changes of mine areas and resources.
Soweit der geometrische Verlauf von Grubenräumen insbesondere schon während deren Auffahrung wie auch eine anschließende Querschnittsveränderung aufgrund der Einwirkung des Gebirges ständig überwacht werden können, können die mit der RFID-Technik gewonnenen Ergebnisse ständig mit den bekannten geologischen Daten abgeglichen werden. Soweit somit eine lückenlose und exakte Zuordnung der aufgenommenen betrieblichen Daten zu den bekannten geologischen Daten möglich ist, werden damit betriebliche Situationen reproduzierbar beziehungsweise in einer bisher nicht gekannten Komplexität auch simulierbar. Die gesamte betriebliche „Vita" eines Bergwerkes wird so im Rahmen einer Erfahrungsdatenbank erfassbar und damit abspeicherbar. Somit werden Entwicklungen jedweder Art vergleichbar gemacht. Schulungen, Simulationen, Fehlerdarstellungen, technische und betriebliche Planung wie auch Nachkalkulation und Prognose im untertägigen Grubenbetrieb werden erheblich vereinfacht und können detaillierter ausgeführt werden. Dabei wird die Dichte der von der Markscheiderei in Zusammenarbeit mit dem Betrieb festgelegten Messpunkte in Form der Referenz-Transponder in Abhängigkeit von der Geologie und der gewünschten Quantifizierung der betrieblichen Daten festgelegt. Zusätzlich werden in ausreichenden Abständen markscheiderische Kontrollmessungen zur Eichung des Systems durchgeführt, wobei sich die Kontrollmessungen auf die eingesetzten Überwachungstransponder beziehen und somit durch Vergleich der tatsächlichen Messergebnisse mit den auf der Basis der ursprünglichen Referenz-Transponder fortgeschriebenen, aus der RFID-Technik gewonnenen Daten die Arbeit des Systems überprüft werden kann. Entsprechende Referenzpunkte werden dort angebracht, wo die geringsten Gebirgsbewegungen auftreten.Insofar as the geometric progression of mine cavities, especially during their excavation as well as subsequent cross-sectional change due to the effect of the rock can be constantly monitored, the results obtained with the RFID technology can be constantly compared with the known geological data. Insofar as a complete and exact allocation of the recorded operational data to the known geological data is possible, it becomes operational Situations reproducible or in a hitherto unknown complexity also simulated. The entire operational "Vita" of a mine can thus be recorded and thus stored within the framework of an empirical database.Thus, training courses, simulations, fault presentations, technical and operational planning as well as final costing and forecasting in underground mining operations are considerably simplified and can be simplified In addition, the density of the measuring points determined by the Marchenscheiderei in cooperation with the company in the form of the reference transponder depending on the geology and the desired quantification of the operational data will be determined additionally markscheiderische control measurements for calibration of the system at sufficient intervals carried out, wherein the control measurements relate to the monitoring transponder used and thus by comparing the actual measurement results with the on the basis of the original reference transponder f The system's work can be checked in the form of data written using RFID technology. Corresponding reference points are placed where the least rock movements occur.
Nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Erfassung der Lage von Grubenräumen in Form von Strecken und/oder Streben als Teil des Grubengebäudes an den in den Grubenräumen eingesetzten Ausbaueinheiten Überwachungstransponder angebracht und zugeordnete Basisstationen angeordnet werden, und dass aus der Lage und Zuordnung der einzelnen Ausbaueinheiten zueinander der geometrische Verlauf des jeweiligen Grubenraumes bestimmt wird. Hierdurch ist es möglich, eine an die betrieblichen Erfordernisse angepasste hinreichend exakte Positionsbestimmung des Strecken- und auch Strebausbaus und damit des bestehenden Strecken- und Strebprofils zu erzielen. Durch die festgelegten Einbaupunkte der Überwachungstransponder an Strebausbau und/oder Streckenausbau wird durch die Rückmeldung an die Basisstation mit einer eindeutigen Kennung des Überwachungstransponders als Informationsträger die Position von Streckenausbau und Strebausbau im Grubengebäude genau lokalisiert.According to a first embodiment of the invention, it is provided that for detecting the position of mine spaces in the form of distances and / or struts as part of the mine building at the expansion units used in the mine expansion units mounted transponder and assigned base stations, and that from the location and assignment the individual expansion units to each other, the geometric shape of the respective mine chamber is determined. This makes it possible to achieve a sufficiently accurate position determination of the track and also longwall construction and thus of the existing track and longwall profile adapted to the operational requirements. Due to the specified installation points of the monitoring transponder on the longwall construction and / or track extension, the feedback is sent to the base station a clear identification of the monitoring transponder as an information carrier the location of the track extension and longwall construction in the mine building exactly localized.
In einer Weiterentwicklung des Verfahrens kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, dass zur Erfassung der Konvergenz in Teilbereichen von Grubenräumen in Form von Strecken und/oder Streben über den Umfang einzelner Ausbaueinheiten verteilt eine Mehrzahl von Überwachungstranspondern angebracht wird und die Lageveränderung der einzelnen Überwachungstransponder zueinander über der Zeiteinheit erfasst und in der Recheneinheit das an der betreffenden Ausbaueinheit j eweils geltende Profil des Grubenraumes ermittelt wird. So können an der jeweiligen Ausbaueinheit beispielsweise drei Überwachungstransponder angebracht sein, wobei über die Auswertung der aufgenommenen Daten Veränderungen am Profil der Strecke beziehungsweise des Strebes erkannt werden können. Daraus können Maßnahmen zum Gegensteuern bei festgestellten Konvergenzen abgeleitet werden, beispielsweise Maßnahmen zur Erhöhung des Streckenausbauwiderstandes, die Durchführung von Senkaktivitäten beziehungsweise weiteren Sicherungsmaßnahmen. Es ist aber ebenso gut im Wege einer langfristigen Reaktion möglich, Planungsänderungen für zukünftige Streckenauffahrungen abzuleiten.In a further development of the method can be provided according to an embodiment of the invention that for detecting the convergence in sub-areas of mine spaces in the form of distances and / or struts distributed over the scope of individual expansion units distributed a plurality of monitoring transponders and the change in position of the individual monitoring transponder each other Detected over the unit of time and in the arithmetic unit at the respective expansion unit j in each case applicable profile of the mine chamber is determined. Thus, for example, three monitoring transponders may be attached to the respective expansion unit, it being possible to detect changes in the profile of the route or the strut via the evaluation of the recorded data. From this, measures for countermeasures can be derived for detected convergences, for example measures to increase the distance expansion resistance, the implementation of sinking activities or other safeguards. However, it is equally possible, by way of a long-term response, to derive planning changes for future track occurrences.
Entsprechendes gilt nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auch für die Erfassung der Lageveränderung von in das Gebirge eingebrachten Gebirgsankern, indem entsprechende Überwachungstransponder an den Gebirgsankern angebracht und in der Recheneinheit die über der Zeitachse auftretenden Lageveränderungen der Gebirgsanker erfasst werden.The same applies according to an embodiment of the invention also for detecting the change in position of introduced into the mountains rock anchors by appropriate monitoring transponders attached to the rock anchors and detected in the arithmetic unit occurring over the time axis changes in position of the rock anchors.
Nach einem Ausführungsbeispiel können entsprechende Überwachungstransponder auch nur zeitweise eingesetzt werden derart, dass in Abbaustrecken und in Abbaustreben im Bereich des Übergangs von Kohle zu Nebengestein Überwachungstransponder angebracht werden, so dass Veränderungen in der Zuordnung der Lage des Kohlenflözes zu dem jeweiligen Grubenraum in der Recheneinheit erfassbar sind.According to one exemplary embodiment, corresponding monitoring transponders can also be used only intermittently in such a way that monitoring transponders are installed in mining areas and in mining areas in the area of the transition from coal to host rock, so that Changes in the assignment of the position of the coal seam to the respective mine chamber in the arithmetic unit can be detected.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrenes kann vorgesehen sein, dass an einzelnen Strebausbaueinheiten Überwachungstransponder angebracht werden und der Verlauf der Ausbausäule im Streb mittels der Recheneinheit bestimmt wird. So können in Kenntnis des Verlaufs der Ausbausäule im Streb durch entsprechende Steuerungsbefehle an die Schildausbausteuerung automatisch nach festgelegten Algorithmen die Hydraulikfunktionen des Ausbaus angesteuert werden, um beispielsweise den Abstand des Antriebes zum Oberstoß innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches zu halten. Hierdurch kann von einer Basisstation hinsichtlich der von ihr angesprochenen und an den Strebausbaueinheiten angebrachten Überwachungstransponder erkannten Abweichungen unmittelbar automatisch entgegengesteuert werden. Zu große Abweichungen können insofern nicht mehr auftreten, so dass die Gegensteuerungen moderater ausfallen und leichter umzusetzen sind.In a further development of the method according to the invention, provision can be made for monitoring transponders to be mounted on individual longwall units and for the course of the trenching column to be determined in the longwall by means of the arithmetic unit. Thus, with knowledge of the course of the Ausbausäule in Streb by appropriate control commands to the Schildausbausteuerung be automatically controlled according to established algorithms, the hydraulic functions of the expansion, for example, to keep the distance of the drive to the upper joint within a predetermined tolerance range. As a result, deviations detected by a base station with regard to the monitoring transponder addressed by it and attached to the longwall assembly units can be counteracted directly and automatically. Excessive deviations can no longer occur, so that the countermeasures are more moderate and easier to implement.
Weiterhin kann nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, dass an den in den Streben eingesetzten Strebförderern Überwachungstransponder angebracht und der Verlauf des Strebförderers im Verhältnis zum Profil des Strebraumes ermittelt wird. Durch die räumliche Einmessung der Fördererrinnen können bei Lageabweichungen außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs automatisch Steuerungsbefehle an die Ausbausteuerung derart gegeben werden, dass zu starke Abwinklungen der Strebsäule, die durch Fehllagen des Strebförderers hervorgerufen werden, verhindert sind, wodurch die Konstruktion der Strebausrüstung weniger belastet ist.Furthermore, it can be provided according to a further embodiment of the invention that mounted on the struts used in the struts monitoring transponder and the course of the longwall conveyor is determined in relation to the profile of the face space. Due to the spatial measurement of the conveyor troughs, control commands can be automatically given to the component control in the case of positional deviations outside of a predetermined tolerance range in such a way that too strong angled portions of the tiller column, which are caused by misplacements of the longwall conveyor, are prevented, as a result of which the construction of the longwall armor is less stressed.
Entsprechendes gilt auch für die Streb-Strecken-Übergänge derart, dass an den im Bereich der Streb-Strecken-Übergänge befindlichen Antrieben Überwachungstransponder angebracht sind und die jeweilige Lage des Antriebes im Profil des Grubenraumes ermittelt wird.The same applies to the long-distance transitions such that at the located in the area of the long-distance transitions drives Monitoring transponder are mounted and the respective position of the drive is determined in the profile of the mine chamber.
Nach Ausführungsbeispielen der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Basisstationen fest im Grubengebäude installiert sind oder dass die Basisstationen auf mobilen Betriebsmitteln installiert sind.According to exemplary embodiments of the invention it can be provided that the base stations are permanently installed in the mine building or that the base stations are installed on mobile equipment.
Eine besondere Einsatzmöglichkeit für die erfindungsgemäße Vorgehensweise ergibt sich bei der Navigation einer Vortriebsmaschine in Form einer sogenannten Teilschnittmaschine oder auch eines Bohrwagens in einer einen Grubenraum bildenden Strecke. Soweit hier eine Automatisierung der Schneid- bzw. der Bohrarbeit angestrebt wird, ist die Herstellung eines profilgenauen Ausbruches für die Strecke zu gewährleisten, um einerseits den Stahlbogenunterstützungsausbau als Streckenausbau problemlos setzen zu können, und andererseits so wenig Überschnitt wie möglich zu erzeugen, der gegebenenfalls später wieder mit einem Baustoff aufgefüllt werden muss. Je präzisier also der Ausbruch hergestellt ist, desto effizienter kann der Ausbauprozess erfolgen.A particular application for the procedure according to the invention results in the navigation of a tunneling machine in the form of a so-called roadheader or a drill in a mine-forming route. Insofar as an automation of the cutting or drilling is sought here, the production of a profile-accurate outbreak for the track must be ensured in order to easily set the Stahlbogenunterstützungsausbau as a track expansion, and on the other hand to produce as little overcut as possible, which later if necessary must be refilled with a building material. The more precise the outbreak is made, the more efficient the expansion process can be.
Bei sogenannten Teilschnittmaschinen wurden in der Vergangenheit zahlreiche Entwicklungen betrieben, den Schneidvorgang automatisch zu steuern. So wurden die Maschinen mit Sensoren ausgerüstet, die den Bewegungsablauf des Schneidauslegers und des Schneidkopfes elektronisch verfolgen. Druck- und Kraftsensoren sowie Leistungsmessgeräte ermitteln die Belastung des Schneidkopfes beziehungsweise die auftretenden Schneidkräfte. Die entsprechenden Sensorsignale wurden von elektronischen Steuerungen aufgenommen, rechentechnisch verarbeitet und in Steuerungssignale für die Bewegungsaktorik umgesetzt. Während die Erfassung der Schneidkopfbewegungen relativ zum Maschinenunterbau mit den vorgenannten technischen Maßnahmen durchaus beherrschbar ist, stellt die Erfassung der Position der Vortriebsmaschine zur Streckenachse beziehungsweise zu den seitlichen Streckenstößen, also die sogenannte Navigation der Vortriebsmaschine im Streckenprofil, ein schwer zu lösendes Problem dar. So kann aufgrund der herrschenden Schneidkräfte durchaus ein seitlicher Versatz der Vortriebsmaschine in der Streckenachse auftreten. Ansätze zur Definition der Position der Vortriebsmaschine im Streckenquerschnitt während des Betriebes sind Ultraschall- oder optische Distanzsensoren zur Bestimmung des seitlichen Abstands zu den Streckenstößen; Kreiselsysteme können dem Winkelversatz der Maschine zur Streckenachse erfassen. Auch der Einsatz von sogenannten Streckenlasern ist gebräuchlich. Somit ist es ein Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens, eine an den betrieblichen Erfordernissen angepasste hinreichend exakte Positions- und Lagebestimmung insbesondere des Maschinenunterbaus in Bezug auf den Streckenausbau und die Ortsbrust zu erzielen.In the case of so-called roadheaders, numerous developments have been carried out in the past to control the cutting process automatically. Thus, the machines were equipped with sensors that track the movement of the cutting arm and the cutting head electronically. Pressure and force sensors and power meters determine the load on the cutting head or the cutting forces that occur. The corresponding sensor signals were recorded by electronic controls, computationally processed and converted into control signals for the Bewegungsaktorik. While the detection of the cutting head movements relative to the machine base with the aforementioned technical measures is quite manageable, the detection of the position of the tunneling machine to the track axis or to the lateral track joints, so the so-called navigation of Driving machine in the route profile, a problem difficult to solve. Thus, due to the prevailing cutting forces quite a lateral offset of the tunneling machine in the track axis occur. Approaches for defining the position of the tunneling machine in the path section during operation are ultrasonic or optical distance sensors for determining the lateral distance to the track joints; Gyro systems can detect the angular offset of the machine to the track axis. The use of so-called line lasers is common. Thus, it is an object of the method according to the invention to achieve a sufficiently exact position and position determination, in particular of the machine substructure with regard to the route construction and the working face, adapted to the operational requirements.
Hierzu ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass zur Navigation einer Vortriebsmaschine in einer einen Grubenraum bildenden Strecke auf der Vortriebsmaschine zwei Basisstationen in einem definierten Abstand zueinander angeordnet sind, die unabhängig voneinander j eweils eine Mehrzahl von am Streckenausbau angebrachten Überwachungstranspondern ansprechen, so dass im Falle einer Abstands- und Lageveränderung der beiden Basisstationen im Verhältnis zu den festliegenden Überwachungstranspondern eine Positionsänderung der Vortriebsmaschine im Streckenprofil ermittelbar ist. Soweit sich die Ausrichtung der Vortriebsmaschine aufgrund der beim Schneid- oder Bohrvorgang einwirkenden Kräfte ändert, verändern sich auch die an der Vortriebsmaschine angebrachten Basisstationen in ihrem Abstand und in ihrer Lage im Verhältnis zu den fest eingebauten Überwachungstranspondern. Aufgrund von Änderungen der Winkellage der Überwachungs- transponder zu den Basisstationen ergeben sich zwangsläufig unterschiedliche Signallaufzeiten. Soweit die Ergebnisse der Datenerfassung aus der RFID- Technik einem Navigationsrechner übermittelt werden, berechnet der Navigationsrechner daraus bei der Teilschnittmaschine die notwendigen Steuerbefehle zur Ausrichtungskorrektur beziehungsweise zur Schneidarmausrichtung oder beim Bohrwagen die Anpassung der Bohrvorgaben.For this purpose, according to one embodiment of the invention, it is provided that two base stations are arranged at a defined distance from each other for navigation of a tunneling machine in a pit space forming track on the tunneling machine, which in each case independently address a plurality of monitoring transponders attached to the track extension, so that in If a change in distance and position of the two base stations in relation to the fixed monitoring transponders a change in position of the tunneling machine in the route profile can be determined. As far as the orientation of the tunneling machine changes due to the forces acting on the cutting or drilling process, the base stations mounted on the tunneling machine also change in their distance and their position in relation to the permanently installed monitoring transponders. Due to changes in the angular position of the monitoring transponder to the base stations inevitably result in different signal transit times. If the results of the data acquisition from the RFID technology are transmitted to a navigation computer, the navigation computer calculates the necessary control commands for alignment correction or for the partial cut-off machine Cutting arm alignment or the Bohrwagen the adjustment of the drilling specifications.
Dabei kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen sein, dass dem Navigationsrechner weitere Daten in Form von von entsprechend angeordneten Inklinometern aufgenommenen, in der Querneigungsachse und in der Längsneigungsachse der Vortriebsmaschine wirkenden Beschleunigungswerten übermittelt werden.It can be provided according to an embodiment of the invention that the navigation computer further data in the form of recorded by appropriately arranged inclinometers, transmitted in the transverse axis and in the longitudinal inclination axis of the tunneling machine acceleration values are transmitted.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die von der Recheneinheit ermittelte Lage der Grubenräume und/oder die Position von Betriebsmitteln jeweils visuell dargestellt werden.According to an exemplary embodiment of the invention, provision can be made for the position of the mine spaces, determined by the arithmetic unit, and / or the position of operating means to be visually displayed in each case.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:In the drawings, embodiments of the invention are shown, which are described below. Show it:
Fig. 1 einen Streckenabschnitt mit einer Mehrzahl von Streckenausbaueinheiten und daran eingesetzten Referenz- und Überwachungstranspondern,1 shows a route section with a plurality of route removal units and reference and monitoring transponders used thereon,
Fig. 2 eine einzelne Streckenausbaueinheit mit daran angeordnetenFig. 2 is a single Streckenausbaueinheit arranged thereon
Überwachungstranspondern sowie einer zugeordneten Basisstation,Monitoring transponders and an associated base station,
Fig. 3 einen Streb mit Strebförderer, Gewinnungsmaschine undFig. 3 is a longwall with longwall conveyor, mining machine and
Strebausbaueinheiten einschließlich Streb-Strecken-Übergängen mit einer Zuordnung von Basisstationen und Transpondern in einer schematisierten Gesamtdarstellung,Longwall construction units including long-distance stretches with an assignment of base stations and transponders in a schematic overall representation,
Fig. 4 einen Streckenabschnitt mit einer darin als Vortriebsmaschine eingesetzten Teilschnittmaschine einschließlich der Zuordnung von Basisstationen und Referenz-Transpondern vor Beginn der Auffahrung, Fig. 5 den Gegenstand der Figur 4 während des Streckenvortriebes,4 shows a route section with a roadheader used therein as a tunneling machine, including the assignment of base stations and reference transponders before the beginning of the excavation, 5 shows the subject matter of FIG. 4 during the route driving,
Fig. 6 eine Vorderansicht der Ortsbrust bei einer Streckenauffahrung einschließlich der Anordnung von Transpondern.Fig. 6 is a front view of the working face in a Streckenauffahrung including the arrangement of transponders.
Wie sich aus Figur 1 ergibt, weist eine in einem Ausschnitt dargestellte Strecke eine Streckensohle 10 und darauf stehende Streckenausbaueinheiten 1 1 auf, die jeweils als dreiteiliger Rundbogenausbau ausgeführt sind. Auf der Streckensohle 10 sind die Fahrschienen 12 einer Flurförderbahn angedeutet, und mit 13 sind die an den Streckenausbaueinheiten 1 1 aufgehängten Schienen 13 einer Einschienenhängebahn angedeutet. Die Streckenausbaueinheiten 1 1 werden durch in das umgebende Gebirge eingebrachte Anker 14 ergänzt.As can be seen from FIG. 1, a section shown in a cutout has a track sole 10 and track extension units 1 1 thereon, which are each designed as a three-part round arch extension. On the route sole 10, the rails 12 of a material handling conveyor are indicated, and with 13 the rails 13 suspended from the line extension units 1 1 are indicated on a monorail conveyor. The route extension units 1 1 are supplemented by introduced into the surrounding mountains anchor 14.
Es sind mehrere Referenz-Transponder 15 vorgesehen, die an einer Schiene 12, ferner an einer Schiene 13 der Einschienenhängebahn und schließlich an einem Rundbogenelement einer Streckenausbaueinheit 1 1 angebracht sind. Diese Referenz-Transponder werden markscheiderisch eingemessen, so dass ihre Position bekannt und in der Recheneinheit als Grundparameter hinterlegt ist.A plurality of reference transponders 15 are provided, which are attached to a rail 12, further to a rail 13 of the monorail conveyor and finally to a round arch element of a track removal unit 11. These reference transponders are calibrated in a marker-like manner, so that their position is known and stored in the arithmetic unit as a basic parameter.
Es sind ferner verschiedene Überwachungstransponder vorgesehen, und zwar Überwachungstransponder 16a an den Streckenausbaueinheiten 1 1 sowie Überwachungstransponder 16b, welche die einzelnen Ankern 14 zugeordnet sind. Wie sich dazu ergänzend aus Figur 2 ergibt, können durch eine Basisstation 17, die fest oder mobil zum Beispiel auf einer Diesellock montiert ist, unterschiedliche Signallaufzeiten zwischen der Basisstation 17 und den an einer Streckenausbaueinheit 1 1 angebrachten Überwachungstranspondern 16a erfasst werden. Zum einen kann über die an mehreren aufeinander folgenden Streckenausbaueinheiten 1 1 angebrachten Überwachungstransponder 16a der Verlauf der Strecke in der Streckenlängsrichtung erfasst und überwacht werden; es kann aber auch die Konvergenz des Streckenausbaus durch Veränderung der Lage der einzelnen Rundbogenabschnitte zueinander erfasst werden.Various monitoring transponders are also provided, namely monitoring transponders 16a on the route extension units 11 and monitoring transponders 16b, which are assigned to the individual anchors 14. As can be seen from FIG. 2, different signal propagation times between the base station 17 and the monitoring transponders 16a attached to a track extension unit 11 can be detected by a base station 17, which is permanently or mobile, for example, mounted on a diesel engine. On the one hand, the course of the route in the route longitudinal direction can be detected and monitored via the monitoring transponder 16a attached to a plurality of consecutive track extension units 11. it can but also the convergence of the route development by changing the position of the individual round arch sections are detected to each other.
In Figur 3 ist eine Strebausrüstung für einen Abbaubetrieb dargestellt umfassend einen Strebförderer 18, eine darauf verfahrbare Gewinnungsmaschine 19 in Form eines Doppelwalzenschrämladers sowie beispielhaft dargestellte Strebausbaueinheiten 20. An beiden Enden des Strebes befinden sich Streb-Strecken-Übergange 35 mit darin liegenden Antrieben 36. Es sind diverse Basisstationen 17 an den Antrieben 36 und an dem Strebförderer 18 vorgesehen, denen einzelne Überwachungstransponder 16 zugeordnet sind, und zwar ebenfalls verteilt über den Verlauf des Strebförderers 18, an den Antrieben 36 sowie an den Strebausbaueinheiten 20. Entsprechend kann mit der RFID-Technik die Lage der Ausbausäule im Streb und der Verlauf des Strebförderers im Strebquerschnitt festgestellt und überwacht werden, ebenso die Lage der Streb-Strecken-Übergänge 35 in der Zuordnung zu den anschließenden Strecken sowie die Lage der Antriebe 36 im vorhandenen Profil der Streb-Strecken-Übergänge 35.In Figure 3, a longwall equipment for a mining operation is shown comprising a longwall conveyor 18, a traversable mining machine 19 in the form of a Doppelwalzenschrämladers and exemplified Strebausbaueinheiten 20. At both ends of the strut are long-distance crossings 35 with therein drives 36. Es Various base stations 17 are provided on the drives 36 and on the longwall conveyor 18, which individual monitoring transponder 16 are assigned, and also distributed over the course of the longwall conveyor 18, to the drives 36 and the longwall assemblies 20. Accordingly, with the RFID technology the position of the Ausbausäule in the longwall and the course of the longwall conveyor in Strebquerschnitt be detected and monitored, as well as the location of the long-distance junctions 35 in the assignment to the subsequent routes and the position of the drives 36 in the existing profile of the long-distance transitions 35th
In Figuren 4 und 5 ist die Anwendung der RFID-Technik bei der Navigation einer als Vortriebsmaschine eingesetzten Teilschnittmaschine in einer wiederum mit aus einem dreiteiligen Rundbogenausbau bestehenden Streckenausbaueinheiten 1 1 ausgebauten Strecke dargestellt. Mit dem Pfeil 25 ist dabei die Vortriebsrichtung angedeutet.FIGS. 4 and 5 illustrate the application of the RFID technology in the navigation of a roadheader used as a tunneling machine in a route that is in turn constructed with roadway extension units 1 1 consisting of a three-part arched construction. The direction of advance is indicated by the arrow 25.
Auf der Teilschnittmaschine 21 sind in einem festgelegten Abstand zwei Basisstationen 22 und 23 angebracht. Hierbei ist in Figur 4 der Zustand dargestellt, wie er sich vor Beginn der Auffahrung bei dem markscheiderischen Einmessen der Referenz-Transponder darstellt. Durch die von der Marktscheiderei festgelegten Einbaupunkte der Referenz-Transponder 15, im vorliegenden Fall durch Einbringen von Gebirgsankern 14 an Stellen mit geringen Gebirgsbewegungen, wird im Wege einer Rückanmeldung an die hintere Basisstation 22 mit der eindeutigen Kennung des Informationsträgers des jeweiligen Referenz-Transponders 15 die Position der Referenzpunkte genau lokalisiert. Die Basisstation 22 gibt ihre Daten über eine definierte Schnittstelle an einen an der Teilschnittmaschine 21 eingerichteten Navigationsrechner 27 weiter. In dem Navigationsrechner 27 werden nicht nur die Daten der Basisstation 22 verarbeitet, sondern auch die Daten aus einem IPC-Rechner 28 der Teilschnittmaschine 21 , wobei für die Durchführung der Navigation zusätzlich die Daten von Beschleunigungsmessern in Form von Inklinometern sowohl in der Querneigung als auch in der Längsneigung ausgewertet werden. Wie sich dazu aus Figur 5 ergibt, werden während der weiteren Auffahrung die jeweils angebrachten Überwachungstransponder 16 eingemessen, die an den Streckenausbaueinheiten 1 1 in Auffahrrichtung montiert werden. Soweit die Position der beiden Basisstationen 22 und 23 und deren Abstand zueinander bekannt und im Navigationsrechner 27 als Grundparameter hinterlegt ist, wird über den Navigationsrechner und die aus den beiden Basisstationen 22 und 23 gewonnenen Daten die Lage der Überwachungstransponder 16 zu den Referenz-Transpondern 15 in Bezug gesetzt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sprechen die Basisstationen 22 und 23 gemeinsam und kreuzweise insgesamt acht Transponder an, und es werden j eweils die Identifizierungsdaten und die Laufzeitsignale ausgewertet. Hiermit kann nun die Lage der Teilschnittmaschine 21 im Streckenprofil erkannt werden, wobei anschließend über den Navigationsrechner 27 entsprechende Steuerungsbefehle zur Ausrichtung in der Querrichtung wie in der Längsrichtung an den IPC- Rechner 28 der Teilschnittmaschine 21 übermittelt werden.On the roadheader 21, two base stations 22 and 23 are mounted at a fixed distance. In this case, the state is shown in Figure 4, as it represents before the beginning of the excavation in the marquee-measuring the reference transponder. By established by the market decision installation points of the reference transponder 15, in this case by introducing rock anchors 14 at locations with low rock movements, is by way of a return to the rear base station 22 with the unique identifier of the information carrier of the respective reference transponder 15 exactly locates the position of the reference points. The base station 22 transmits its data via a defined interface to a navigation computer 27 set up on the roadheader 21. In the navigation computer 27 not only the data of the base station 22 are processed, but also the data from an IPC computer 28 of the roadheader 21, wherein for the implementation of navigation additionally the data of accelerometers in the form of inclinometers both in the bank and in the longitudinal inclination are evaluated. As can be seen from FIG. 5, the respectively attached monitoring transponders 16, which are mounted on the track extension units 11 in the direction of approach, are calibrated during further excavation. As far as the position of the two base stations 22 and 23 and their distance from each other known and stored in the navigation computer 27 as a basic parameter, via the navigation computer and the data obtained from the two base stations 22 and 23, the position of the monitoring transponder 16 to the reference transponders 15 in Reference set. In the illustrated embodiment, the base stations 22 and 23 together and crosswise address a total of eight transponders, and in each case the identification data and the runtime signals are evaluated. Hereby, the position of the roadheader 21 in the route profile can now be detected, wherein subsequently via the navigation computer 27 corresponding control commands for alignment in the transverse direction as in the longitudinal direction to the IPC computer 28 of the roadheader 21 are transmitted.
Soweit bei fortschreitendem Vortrieb Transponder jeweils nach einem vereinbarten Schema eingebaut werden müssen, werden sie entsprechend Figur 5 beispielsweise an jeder zweiten Streckenausbaueinheit 21 an vier Stellen davon eingebaut. Diese Einbaustellen können über einen auf der Teilschnitt-maschine 21 angeordneten Laser 26 am Streckenausbau angezeigt werden, so dass in Vortriebsrichtung (Pfeil 25) die Einbaustellen über den Laser 26 kontinuierlich angezeigt werden. Wie sich aus Figur 6 ergibt, können zusätzlich an der Ortsbrust weitere Referenz-Transponder 15 angebracht werden. Diese Transponder werden nur zeitweise während der Streckenauffahrung eingesetzt, zum Beispiel an den Übergängen vom Kohleflöz 30 zum Nebengestein, um eine eindeutige und exakte Ortsbrustabbildung zu erreichen oder eine Störungseinmessung vornehmen zu können. Während des Vortriebsvorganges werden diese Referenz-Transponder 15 nicht benötigt. Diese Referenz-Transponder 1 5 werden über die vordere Basisstation 23 datenmäßig erfasst.As far as transponders each have to be installed according to an agreed scheme with advancing propulsion, they are installed according to Figure 5, for example on every second track extension unit 21 at four locations thereof. These installation sites can be displayed on the section construction via a laser 26 arranged on the part-cutting machine 21 so that the installation sites are continuously displayed via the laser 26 in the advancing direction (arrow 25). As can be seen from FIG. 6, additional reference transponders 15 can be additionally attached to the working face. These transponders are only used intermittently during the course of the route, for example at the crossings from the coal seam 30 to the secondary rock, in order to be able to obtain a clear and exact sight chest image or to make a fault measurement. During the propulsion process, these reference transponders 15 are not needed. These reference transponders 1 5 are recorded in terms of data via the front base station 23.
Mit diesen Ortsbrust-Daten und den Daten der eindeutigen und exakten Positions- und Lagebestimmung der Teilschnittmaschine 21 wird ein automatischer Schneidvorgang ermöglicht. Entsprechendes gilt auch für den Bohrvorgang bei einem als Vortriebsmaschine eingesetzten Bohrwagen.With this face data and the data of the unique and exact position and position determination of the roadheader 21, an automatic cutting process is made possible. The same applies to the drilling process in a Bohrwagen used as driving machine.
Wie dargestellt ermöglicht die Aufnahme von Daten an der Vortriebsmaschine auch die Generierung von Steuerungsparametern für die weitere Auffahrung beziehungsweise Bohrtätigkeit. Grundlage dafür können auch Prognoseerstellungen sein. Damit kann beispielsweise für eine Teilschnittmaschine 21 eine „Auffahrungsröhre" in Profil und Lage vorgegeben werden, zu der die vorzugebenden Schneidparameter an den IPC-Rechner 28 der Vortriebsmaschine 21 übermittelt und umgesetzt werden.As shown, the acquisition of data on the tunneling machine also allows the generation of control parameters for further excavation or drilling activity. The basis for this can also be forecasting. Thus, for example, for a roadheader 21 a "collision tube" in profile and position can be specified, to which the predetermined cutting parameters are transmitted to the IPC computer 28 of the tunneling machine 21 and implemented.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. The features disclosed in the foregoing description, the claims, the abstract and the drawings of the subject matter of these documents may be essential individually as well as in any combination with each other for the realization of the invention in its various embodiments.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Verfahren zur Positions- und Lagebestimmung von Teilen des Grubengebäudes und/oder von darin eingesetzten maschinellen Betriebsmitteln, insbesondere im untertägigen Steinkohlenbergbau, dadurch gekennzeichnet, dass unter Verwendung der RFID-Technik an festzulegenden Fixpunkten von Grubenausbau und/oder Betriebsmitteln Überwachungstransponder (16a, 16b) mit Identifizierungsdaten installiert und den Überwachungstranspondern ( 16) ortsnahe Basisstationen (17; 22, 23) in Form von Sender- Empfänger-Stationen zugeordnet werden, die der Erfassung der Signallaufzeigen zwischen den Basisstationen ( 17; 22, 23) und den Überwachungstranspondern ( 16) sowie von deren Identifizierungsdaten dienen, wobei den einzelnen Basisstationen ( 17; 22, 23) in ihren Positionen markscheiderisch eingemessene Referenz-Transponder ( 15) zugeordnet werden, und dass die von den Basisstationen ( 17; 22, 23) aufgenommenen Daten einer Recheneinheit übermittelt werden, in der eine genaue Abbildung des Grubengebäudes und/oder der Position der maschinellen Betriebsmittel erstellt wird.1. A method for position and position determination of parts of the mine building and / or of mechanical equipment used therein, especially in underground coal mining, characterized in that using the RFID technology to be fixed fixed points of mine construction and / or equipment monitoring transponder (16a, 16b ) are installed with identification data and assigned to the monitoring transponders (16) near-site base stations (17; 22,23) in the form of transceiver stations which enable the detection of the signal indications between the base stations (17; 22,23) and the monitoring transponders (16 ), as well as their identification data, whereby the individual base stations (17, 22, 23) are assigned in their positions the reference transponders (15) calibrated in a tracer, and the data recorded by the base stations (17, 22, 23) is transmitted to a processor in which an accurate picture of the mine Äudes and / or the position of the mechanical equipment is created.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Lage von Grubenräumen in Form von Strecken und/oder Streben als Teil des Grubengebäudes an den in den Grubenräumen eingesetzten Ausbaueinheiten (1 1 ) Überwachungstransponder ( 16a, b) angebracht und zugeordnete Basisstationen ( 17) angeordnet werden, und dass aus der Lage und Zuordnung der einzelnen Ausbaueinheiten ( 1 1 ) zueinander der geometrische Verlauf des jeweiligen Grubenraumes bestimmt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that for detecting the location of mine spaces in the form of distances and / or struts as part of the mine building at the expansion units used in the mine (1 1) monitoring transponder (16a, b) attached and assigned base stations (17), and that from the location and assignment of each expansion units (1 1) to each other, the geometric shape of the respective mine chamber is determined.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Konvergenz in Teilbereichen von Grubenräumen in Form von Strecken und/oder Streben über den Umfang einzelner Ausbaueinheiten (1 1 ) verteilt eine Mehrzahl von Überwachungs- transpondern ( 16a, 16b) angebracht wird und die Lageveränderung der einzelnen Überwachungstransponder ( 16a, 16b) zueinander über der Zeiteinheit erfasst und in der Recheneinheit das an der betreffenden Ausbaueinheit ( 1 1 ) jeweils geltende Profil des Grubenraumes ermittelt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that for detecting the convergence in partial areas of mine spaces in the form of distances and / or struts over the circumference of individual expansion units (1 1) distributed a plurality of monitoring transponders (16a, 16b) is mounted and detects the change in position of the individual monitoring transponder (16a, 16b) to each other over the unit of time and in the arithmetic unit at the respective expansion unit (1 1) respectively applicable profile of the mine chamber is determined.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung der Lageveränderung von in das Gebirge eingebrachten Gebirgsankern (14) Überwachungstransponder (16b) an den Gebirgsankern ( 14) angebracht und in der Recheneinheit die über der Zeitachse auftretenden Lageveränderungen der Gebirgsanker ( 14) erfasst werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that for detecting the change in position of introduced into the mountains rock anchors (14) monitoring transponder (16b) attached to the rock anchors (14) and in the arithmetic unit occurring over the time axis position changes Rock anchor (14) are detected.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Abbaustrecken und in Abbaustreben im Bereich des Übergangs von Kohle zu Nebengestein Überwachungstransponder ( 16) angebracht werden, so dass Veränderungen in der Zuordnung der Lage des Kohlenflözes (30) zu dem jeweiligen Grubenraum in der Recheneinheit erfassbar sind.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that in Abbaustrecken and degradation struts in the region of the transition from coal to host monitoring transponder (16) are mounted so that changes in the assignment of the position of the coal seam (30) to the respective mine space can be detected in the arithmetic unit.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, dass an einzelnen Strebausbaueinheiten (20) Überwachungstransponder (16) angebracht werden und der Verlauf der Ausbausäule im Streb mittels der Recheneinheit bestimmt wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that on individual longwall construction units (20) monitoring transponder (16) are mounted and the course of the Ausbausäule is determined in the longwall by means of the arithmetic unit.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den in den Streben eingesetzten Strebförderern ( 1 8) Überwachungstransponder ( 16) angebracht und der Verlauf des Strebförderers ( 18) im Verhältnis zum Profil des Strebraumes ermittelt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that attached to the Strebförderern (1 8) used in the struts monitoring transponder (16) and the course of the longwall conveyor (18) is determined in relation to the profile of the face space.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an den im Bereich der Streb-Strecken-Übergänge (35) befindlichen Antrieben (36) Überwachungstransponder ( 16) angebracht und die jeweilige Lage des Antriebes (36) im Profil des Grubenraumes ermittelt wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that at the located in the region of the long-distance transitions (35) drives (36) monitoring transponder (16) and the respective position of the drive (36) in the profile of Mine space is determined.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstationen ( 17) fest im Grubengebäude installiert sind.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the base stations (17) are permanently installed in the mine building.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstationen (17) auf mobilen Betriebsmitteln installiert sind.10. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the base stations (17) are installed on mobile equipment.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Navigation einer Vortriebsmaschine (21 ) in einer einen Grubenraum bildenden Strecke auf der Vortriebsmaschine (21 ) zwei Basisstationen (22, 23) in einem definierten Abstand zueinander angeordnet sind, die unabhängig voneinander jeweils eine Mehrzahl von am Streckenausbau angebrachten Überwachungstranspondern ( 16) ansprechen, so dass im Falle einer Abstands- und Lageveränderung der beiden Basisstationen (22, 23) im Verhältnis zu dem festliegenden Überwachungstranspondern ( 16) eine Positionsänderung der Vortriebsmaschine (21 ) im Streckenprofil ermittelbar ist.1 1. Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that for navigating a tunneling machine (21) in a pit forming path on the tunneling machine (21) two base stations (22, 23) are arranged at a defined distance from each other, independently Respect in each case a plurality of monitoring transponders (16) attached to the track extension, so that in the case of a distance and position change of the two base stations (22, 23) relative to the fixed monitoring transponders (16) a change in position of the tunneling machine (21) in the route profile can be determined ,
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit zur Auswertung der RFID-Signale mit einem auf der Vortriebsmaschine (21 ) angeordneten Navigationsrechner (27) verbunden ist und der Navigationsrechner (27) Steuerbefehle zur Ausrichtung der Vortriebsmaschine (21 ) im Streckenprofil absetzt.12. The method according to claim 1 1, characterized in that the arithmetic unit for evaluating the RFID signals with a on the Propulsion machine (21) arranged navigation computer (27) is connected and the navigation computer (27) sends control commands for aligning the tunneling machine (21) in the route profile.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass dem Navigationsrechner (27) weitere Daten in Form von von entsprechend angeordneten Inklinometern aufgenommenen, in der Querneigungsachse und in der Längsneigungsachse der Vortriebsmaschine (21 ) wirkenden Beschleunigungswerten übermittelt werden.13. The method according to claim 12, characterized in that the navigation computer (27) further data in the form of suitably arranged inclinometers recorded, in the transverse axis and in the longitudinal inclination axis of the tunneling machine (21) acting acceleration values are transmitted.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 , dadurch gekennzeichnet, dass die von der Recheneinheit ermittelte Lage der Grubenräume und/oder die Position von Betriebsmitteln j eweils visuell dargestellt werden. 14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the determined by the arithmetic unit location of the mine cavities and / or the position of resources are in each case shown visually.
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