Das Monitoring und die Erkundung unterirdischer Hohlräume im Bergbau stellt während des gesamten Lebenszyklus eines Bergwerks eine große Herausforderung dar, insbesondere in der Phase des Nachbergbaus, in denen der Zugang eingeschränkt ist. In diesem Vortrag werden zwei Forschungsprojekte vorgestellt, die sich mit diesen Herausforderungen befassen: das Projekt "Ernst-August-Grubenwassermonitoring" (EAGruMo) und das Projekt "MOdellkopplung im Kontext eines VIrtuellen Untertagelabors und dessen Entwicklungsprozess" (MOVIE). Im EAGruMo Projekt wird ein hochmodernes schwimmendes Multisensorsystem zur Messung der Wasserqualität und zur präzisen Kartierung von Wasserlösungsstollens im Oberharz entwickelt. Das MOVIE Projekt zeichnet sich durch die Integration einer mobilen, personengetragenen SLAM-Plattform, verteilten faseroptischen Sensoren und künstlicher Intelligenz aus, um einen digitalen Zwilling eines unterirdischen Labors zu entwickeln, der eine Echtzeitüberwachung und Entscheidungsfindung ermöglicht. Diese Projekte zeigen eindeutig das Potenzial innovativer Technologien zur Verbesserung der Überwachung und Erkundung von unterirdischen Hohlräumen im Bergbau.

Our infrastructure is aging. The road networks as well as our electricity and water networks are often 30-40 years or older. Europe needs to commit to large investments to protect and upgrade our infrastructure. Roads needs upgrades. Demand and generation in the electricity sector is changing and the energy transition is in danger due to incapable networks.

To plan proper maintenance and upgrades a full understanding of the above and below ground state of the infrastrucate is essential to prevent costly damages or service interuption. 

In this presentation we are exploring the combination of above ground, Mobile Mapping, and below ground, Ground Penetrating Radar, technologies. Data is captured using both sensors on one vehicle. The combination of both will provide a more complete insight in the infrastructure. We will look at a test project that was done to highlight the benefits of the combined sensors. 

Deiche schützen vor Hochwasser und gehören damit zur Kritischen Infrastruktur (KRITIS) in Deutschland. Ein Versagen von Deichbauwerken ist mit dramatischen Folgen wie Todesfällen, wirtschaftlich-gesellschaftlichem Schaden aber auch Schäden an ökologisch relevanten Naturräumen verbunden und wird in Folge des Klimawandels zunehmend relevant. Viele systemrelevante Deiche verfügen über keinerlei integrierte Sensorik zur Überwachung, sondern in der Praxis kann stattdessen lediglich die Hülle im Rahmen regelmäßiger Deichschauen begutachtet werden. Dies ist heutzutage nach wie vor ein Vorgang ohne Kenntnis der Prozesse im Deichinnern: Menschliche Deichläufer beobachten den Deich in regelmäßigen Routinebegehungen wie auch im Belastungsfall und untersuchen ihn durch meist visuelle Inspektionen auf Schäden (z.B. Sickerstellen oder Ausspülungen).

Im Forschungsprojekt „Digitaler Deichläufer“ wird der traditionelle Deichläufer durch innovative Technologien und digitale Methoden ersetzt, um Deichanlagen, Stör- und Schadstellen (halb-) automatisch, effizient und ökologisch-minimalinvasiv per „Röntgenblick“ zu erfassen. Ziel ist es, die Erfassung der aktuellen inneren Struktur, inklusive Schad- und Störstellen, mit Hilfe von an Flugdrohnen montierter Bodenradar (engl. Ground Penetration Radar, GPR)-Technologie zu erfassen. Zur (halb-) automatischen Auswertung und Bewertung sollen Methoden der künstlichen Intelligenz (KI), des maschinellen Lernens, auf die Radargramme adaptiert und angewandt werden.

In Verbindung mit einem digitalen Modell des Deiches (Building Information Modeling - BIM) können die so erfassten raumzeitlichen (Untergrund-)Daten Teil eines „gläserne“ Deich(zwilling) und für ein kontinuierliches Monitoring verwendet werden, so dass ein frühzeitiges (minimalinvasives) Eingreifen ermöglicht wird, bevor größere Schäden auftreten.

Der Vortrag gibt einen Überblick über die nahezu abgeschlossenen Untersuchungen und Entwicklungen.