Sensortechnologie soll Bergleuten das Leben retten

Mehr als 80 Menschen starben im vergangenen Jahr bei Grubenunglücken in Südafrika – weltweit rechnen Experten jährlich sogar mit mehr als 10.000 Todesfällen in Bergwerken. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Bremen sowie der Wits University in Johannesburg entwickeln daher gemeinsam eine neue Sensor- und Funktechnologie, die eine Positionsbestimmung vermisster Bergleute ermöglichen soll. Darüber hinaus hat die Technologie das Potenzial, auch im Alltag die Gesundheit der Arbeiter zu sichern.

Eine der größten Gefahren für Bergleute besteht im Einsturz von Decken und Wänden: Die Arbeitskräfte sind dann oft von der Außenwelt abgeschnitten oder komplett verschüttet. Für Rettungsteams ist es häufig sehr schwer, die betroffenen Bergleute zu orten, zumal die Stollen mittlerweile immer tiefer in den Untergrund getrieben werden. Viele Verschüttete werden zu spät gefunden, manche nie. Die Experten sprechen daher vom „Missing Miner Problem“ – dem Problem der verschollenen Bergleute.

Dezentrale Funknetze mit hoher Robustheit

Bis jetzt gab es dafür keine Lösung, weil herkömmliche Mobilfunktechnologien unter Tage nicht funktionieren – schon gar nicht unter Bergen von Geröll. Am Technologiezentrum Informatik und Informationstechnik (TZI) der Universität Bremen beschäftigt sich die Arbeitsgruppe Kommunikationsnetze unter der Leitung von Prof. Anna Förster jedoch bereits seit mehreren Jahren mit dem Aufbau dezentraler Netze, die zum Einsatz kommen können, wenn die Infrastruktur zusammenbricht, beispielsweise aufgrund von Naturkatastrophen. Diese Arbeiten helfen nun, auch in Bergwerken zuverlässige Kommunikationsverbindungen herzustellen.

Entstanden ist das Projekt im Rahmen eines Austauschbesuchs des wissenschaftlichen Mitarbeiters Idrees Zaman am Bergbau-Institut der Wits University. Unterstützt wurde es vom Postgraduate International Programme des Fachbereichs 1 der Uni Bremen und von der südafrikanischen Universität. Gemeinsam mit den dortigen Partnern entwickelte Zaman ein System aus Knotenpunkten, die eine Erreichbarkeit in allen Winkeln eines Bergwerks ermöglichen sollen. Die Bergleute tragen dabei einen Sensor am Körper, der automatisch ihren genauen Aufenthaltsort an das System überträgt. „Selbst wenn die Verbindung bei einem Unglück abbricht, kann auf diese Weise jederzeit die letzte Position der Betroffenen ermittelt werden“, erklärt Prof. Förster, die das Projekt mitbetreut. „Das ist schon eine große Hilfe.“

Vitale Körperfunktionen können beobachtet werden

Das System nutzt eine niedrige Funkfrequenz, die deutlich robuster ist als das normale WLAN-Netz. Dies geht zwar mit einer reduzierten Bandbreite einher, also einer geringeren Menge an übertragbaren Daten, aber es bleibt noch Spielraum, um neben der Position der Bergleute auch vitale Körperfunktionen oder den Sauerstoffgehalt im Blut zu beobachten. Somit können die Beschäftigten rechtzeitig in Sicherheit gebracht werden, wenn beispielsweise die Sauerstoffversorgung im Stollen nicht optimal funktioniert.

Die ersten Tests hat das System erfolgreich bewältigt – im Keller der Wits University, die dort die Umgebung einer Mine nachgebaut hat. Nun soll das System für den Einsatz in einem echten Bergwerk weiterentwickelt werden. Geplant ist in diesem Zusammenhang auch der Ausbau der Kooperationen zwischen der Universität Bremen und der Wits University.

Video der Wits University (englisch).