Die Innovation des Teilprojekts der TU Clausthal liegt in der Entwicklung eines prototypischen Multi-Sensor-Systems (MSS) zur Erfassung wassergefüllter, untertägiger Hohlräume. Der Fokus liegt auf einer innovativen, simultanen Erfassung mittels Laserscanning unter und über der Wasserlinie sowie auf der KI-basierten Navigation des schwimmenden MSS.

Schwimmendes Multi-Sensor System

Das Schwimmendes Multi-Sensor System wird mit hochmodernen Sensoren ausgestattet, um einerseits den Stollen geometrisch zu erfassen und gleichzeitig Daten zu verschiedenen Wasserqualitätsparametern zu sammeln. Diese Daten sind unerlässlich, um dynamische Wechselwirkungen zwischen Wasserressourcen und der umgebenden Umwelt zu verstehen. Die Objekterfassung erfolgt durch einen Unterwasserlaserscanner mit anpassbarem Scanmuster und einen Laser im grünen Spektralbereich. Diese Technologie wird in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IPM in Freiburg im Breisgau individuell angepasst. Eine der Herausforderungen besteht in der Sensorfusion der referenzierenden und objekterfassenden Sensoren des MSS zur Erstellung einer konsistenten 3D-Geometrie. Der Einsatz eines aktiven, beleuchtungsunabhängigen Laserscanners bietet gegenüber passiven Kameras den Vorteil, Informationen über Materialeigenschaften durch die Analyse der rückgestreuten Laserintensität zu gewinnen. Die besonderen Bedingungen untertägiger, wassergefüllter Hohlräume stellen hohe Anforderungen an die Positionierungsgenauigkeit des MSS und den Navigationsalgorithmus, der mittels KI-Methoden auf Basis heterogener Live-Sensordaten entwickelt wird. Das MSS fungiert gleichzeitig als Trägerplattform für mobile Wasserqualitätsanalysen, die im Rahmen des Teilprojekts EAGruMo-OCS als stationäres Monitoring-Netzwerk im Hohlraum implementiert werden. Dieses stationäre Netzwerk wird durch virtuelle KI-Sensoren, die im Teilprojekt EAGruMo-TUC entwickelt werden, ergänzt. Der Vorteil dieser virtuellen Sensoren liegt in ihrer Widerstandsfähigkeit gegen Ablagerungen wie Ton- und Metall-Hydroxidverbindungen, was einen bedeutenden Schritt in Richtung nachhaltiger Sensorik und Datenerfassung darstellt. Ziel des Systemeinsatzes im Ernst-August-Stollen ist es, Informationen zur Evaluierung der Kapazität und Stabilität des Stollens zu sammeln und so die Erschließung zusätzlicher Nutzungsmöglichkeiten zu evaluieren. Hierzu wird in Zusammenarbeit von Wissenschaft und Praxis iterativ eine Lösung entwickelt, die das Wasserqualitäts-Monitoringsystem in Teilen mobil macht (vgl. EAGruMo-OCS) und Daten zur Modellierung und Simulation (vgl. EAGruMo-TUBS) liefert.

Bewahrung des Welterbes

Ein weiterer wichtiger Aspekt dieses Projekts ist die Bewahrung des historischen Erbes der UNESCO-Welterbestätte. Wir sind uns der Verantwortung bewusst, die bestehende Infrastruktur zu schützen, während wir gleichzeitig neue Wege zur Nutzung und zum Management dieser wertvollen Wasserressourcen erkunden. Daher geschehen Entwicklung und Einsatz in enger Abstimmung mit dem Denkmalschutz.

Ausblick

Das MSS liefert nicht nur Daten zum Ernst-August-Stollen sondern einen Systementwurf zur Erkundung von wasserführenden Strecken. Dieses System kann auch in anderen Bereichen des Altbergbaus Einsatz finden.