MOVIE: Modellkopplung im Kontext eines Virtuellen Untertagelabors und dessen Entwicklungsprozess

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MOVIE

MOVIE: Modellkopplung im Kontext eines Virtuellen Untertagelabors und dessen Entwicklungsprozess

01.01.2024 bis 31.12.2026


Technische Universität Clausthal, Institut für Geo-Ingenieurwesen (IGE)
Erzstraße 18
38678 Clausthal-Zellerfeld

fibrisTerre Systems GmbH Berlin
TU Bergakademie Freiberg, Institut für Bergbau und Spezialtiefbau (Rohstoffabbau)

Geoforschung für Nachhaltigkeit (GEO:N)

Digitale Geosysteme

Im Rahmen des Verbundprojekts MOVIE soll ein virtuelles Labor für untertägige Hohlräume entwickelt werden, das sich für die nachhaltige Bewirtschaftung unterirdischer Geosysteme einsetzen lässt. Grundlage des virtuellen Labors bildet eine cloudbasierte Visualisierungssoftware (LiquidEarth), die für das Fallbeispiel des Forschungs- und Lehrbergwerk Reiche Zeche (Untertagelabor) in Freiberg eingesetzt und ggf. an projektspezifische Gegebenheiten angepasst wird. Im Gegensatz zu den bisher zumeist eingesetzten Partialmodellen (u.a. aus der Geologie und Geomechanik sowie zur Geometrie und zum Wetter) soll mit dem Verbundprojekt eine ganzheitliche Modellkopplung erfolgen, welche eine bessere Analyse der Systemzusammenhänge und Abhängigkeiten erlaubt. Mit Hilfe eines hybriden Modellansatzes, der auf Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) basiert, werden die Rechenzeiten der komplexen Simulationen optimiert, so dass eine interaktive Nutzung möglich ist.

Das Verbundprojekt MOVIE gliedert sich in insgesamt sechs Arbeitspakete, wovon das erste Arbeitspaket dem Projekt- und Datenmanagement gewidmet ist. Im Mittelpunkt des zweiten Arbeitspakets steht die Kopplung eines geologischen Untergrundmodells, eines geometrischen und geomechanischen Modells sowie eines Modells zum Untertagewetter und zur Luftströmungssimulation. Die Modellkalibrierung erfolgt mit Hilfe eines retrospektiven Simulationsansatzes, bei dem historische Daten den aktuellen Messungen aus dem Untertagelabor gegenübergestellt werden. Das Ziel des dritten Arbeitspaketes ist die Entwicklung eines hybriden KI-Modells, welches zur Approximation der gekoppelten Modelle genutzt werden soll. Im vierten Arbeitspaket erfolgen die Arbeiten im Untertagelabor, welche insbesondere den Aufbau eines faseroptischen Sensornetzwerkes für eine verteilte Temperatur- und Dehnungsmessung umfasst. Die Datenübertragung wird dabei über das dezentrale Kommunikationssystem DECOMDA gewährleistet. Weiterhin sollen Umweltsensoren zur punktuellen Erfassung des Mikroklimas installiert und ergänzend Gesteinsproben analysiert werden. Im fünften Arbeitspaket erfolgt die Implementierung des virtuellen Untertagelabors, so dass für den im Verbundprojekt betrachteten Ausschnitt des Forschungs- und Lehrbergwerk Reiche Zeche ein digitaler Zwilling entsteht. Dabei sollen die Funktionalitäten der Software LiquidEarth zur Visualisierung mittels virtueller und gemischter Realität (VR und AR) genutzt werden und an die Bedürfnisse des Projekts angepasst werden. Als Ergebnis wird ein virtuelles Labor als Gegenstück zum realen Labor bereitgestellt, mit dem sich die Auswirkungen von Eingriffen in den Untergrund in Echtzeit prognostizieren lassen. Das virtuelle Labor wird aufgrund der cloudbasierten Plattform über verschiedene Endgeräte nutzbar sein. Der Schwerpunkt des sechsten Arbeitspakets liegt auf der Übertragung der Projektergebnisse auf die wissenschaftliche Weiternutzung und in die wirtschaftliche Praxis.