Verfahren und Einrichtung zum automatisierten Betrieb einer Anlage zur Lagerung von Schüttgut

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Anlage zur Lagerung von Schüttgut, zum Beispiel einer Anlage zum Materialumschlag von Schüttgut oder einer im Tagebau ein gesetzten Materialgewinnungsanlage mit einem Lagerungsbetrieb von in der Materialgewin nungsanlage abgebautem Abraum beziehungsweise Schüttgut, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm, ein maschinen lesbarer Datenträger zur Speicherung des Computerprogramms und eine Einrichtung, mittels derer das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.

Stand der Technik

Bei der Lagerplatzhaltung an einem Materialumschlagplatz für Schüttgut, zum Beispiel eines Materialumschlagplatzes eines Schiffshafens oder einer Materialabbaustätte, werden die Materialien in sogenannten Halden zwischengelagert. Diese Halden bestehen aus Aufschüt tungen von zum Beispiel Erz, Braunkohle, Rohmaterial für die Zementherstellung oder von Salzen wie zum Beispiel Kalisalz (Kaliumkarbonat) oder dergleichen. Bei der Lagerplatzhal tung beziehungsweise Lagerung von Schüttgut werden lagerungsbedingte, physikalische Einflüsse auf das jeweils gelagerte Material oft unzureichend oder sogar überhaupt nicht be rücksichtigt.

Aus WO 2009/075945 A1 geht ein Verfahren zur Simulation eines Materialreservoirs, zum Beispiel einer Öl- oder Gas-Lagerstätte zur Öl- oder Gasproduktion, hervor. Dabei wird ein Reservoir-Modell erzeugt, wobei das erzeugte Modell in verschiedene Domänen partitioniert wird, von denen jede Domäne einer effizienten Partition für einen bestimmten Teil des Mo dells entspricht. Bei dem Verfahren wird die Simulation des Reservoirs in mehrere Verarbei tungselemente aufgeteilt und eine Vielzahl von Verarbeitungselementen auf der Grundlage der Partitionen parallel verarbeitet. Bei dem dreidimensionalen Reservoir-Modell wird zum Beispiel der Betrieb eines Öl- und/oder Gasreservoirs mit einem oder mehreren vertikalen Bohrlöchern simuliert. Das Modell wird durch ein Gitternetz in mehrere Knoten aufgeteilt, wo bei die Knoten des Modells verschiedene Größen aufweisen können. Aus der JP 2017 138166 A ist ein Überwachungssystem für eine Kohlehalde, wobei ver schiedene Kohlearten gruppiert gelagert werden.

Aus der CN 104634 815 B ist ein Verfahren zur Simulation der Selbstentzündung einer Koh lehalde bekannt.

Aus der DE 102015 104229 A1 ist ein System und ein Verfahren zum Betrieb einer Halde mit einem dreidimensionalen Haldenmodell bekannt.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bei einer hier betroffenen Anlage zur Lagerung von Schüttgut, zum Beispiel einer Anlage zum Materialumschlag von Schüttgut (sog. „Materi alumschlagplatz“ zum Umschlag von Schüttgut bei einer im Tagebau betriebenen Material gewinnungsanlage, den Lagerungsbetrieb von dort gelagertem Material auf der Berech nungsgrundlage eines rechnergestützten Lagerplatzmodells beziehungsweise Haldenmo dells materialschonend, und dabei auch möglichst automatisiert, zu steuern.

Es ist gerade nicht materialschonend, wenn das Schüttgut während der Lagerung durch Ver härtungen oder Anbackungen vor dem erneuten Entnehmen wieder aufgebrochen werden muss.

Es ist dabei hervorzuheben, dass die Erfindung auch bei sogenannten „Mischbetf-Anlagen zur Anwendung kommen kann, in denen verschiedene Materialien und/oder verschiedene Materialqualitäten eines Materials und/oder Materialien mit verschiedenen Materialzuständen in einem Mischbett (zwischen-)gelagert werden, um diese miteinander zu vermischen. In ei nem solchen Anwendungsszenario kann das digitale Haldenmodell, zusätzlich zum Material zustand, auch beschreiben, welches Material beziehungsweise welche Materialqualität an einer bestimmten Stelle in der Halde vorliegt. Dadurch ist es möglich, auch den genauen Mi schungsgrad von auszulagerndem Material nach erfolgter Vermischung vorherzusagen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es bei der Lagerplatzhaltung bei einem Materialumschlagplatz für Schüttgut, zum Beispiel einem an einem Schiffshafen oder einer Materialabbaustätte angeordneten Lagerplatz zum Umschlag vom Materialien, unter be stimmten physikalischen Einflussfaktoren verstärkt zu einer oberflächlichen Verhärtung und/oder Anbackung des gelagerten Materials kommen kann. Solche Einflussfaktoren sind zum Beispiel der lagerungsbedingte mechanische Druck auf das Material, die durch äußere und/oder innere Einflüsse bedingte Materialtemperatur, die durch äußere und/oder innere Einflüsse bedingte Luftfeuchte beziehungsweise Materialfeuchte und/oder die Lagerungszeit. Genannte lagerungsbedingte Materialveränderungen können zum Beispiel bei Materialien beziehungsweise Rohstoffen wie zum Beispiel Eisenerz, Braunkohle, Rohmaterial für die Ze mentherstellung, zum Beispiel Kalkstein, Kalkstein/Mergel/Ton-Gemische, Gips oder Ton, sowie Kaliumkarbonat, granulärem Schwefel, Düngemittel, oder dergleichen, auftreten. Zu sätzlich zur Materialfeuchte können weitere, für eine Verhärtung und/oder Anbackung des Materials relevante, materialabhängige physikalische beziehungsweise chemische Einfluss größen berücksichtigt werden, zum Beispiel der Kalkgehalt im Falle von Kalkstein.

Gemäß einem ersten Aspekt des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird für ei nen jeweiligen Lagerbereich, beziehungsweise eine entsprechende Halde, ein digitales Haldenmodell erstellt. Auf der Grundlage dieses Modells wird die Wahrscheinlichkeit für die Entstehung von im Vorfeld empirisch, zum Beispiel durch Vorversuche oder Simulationsrech nungen, bestimmten physikalischen Zuständen, welche bei der Lagerung des jeweils einge lagerten Materials auftreten können, berechnet. Diese Zustände werden dann als Prozess größen bei der Automation des Lagerungsbetriebs herangezogen, um die genannten, uner wünschten physikalischen Lagerungszustände durch einen geeigneten Lagerungsbetrieb be ziehungsweise entsprechende Gegenmaßnahmen wirksam zu vermeiden.

Es ist hierbei anzumerken, dass ein genannter Lagerbereich in der einschlägigen Literatur als eine an einem Lagerplatz (engl stockyard") angeordnete Halde (engl "stockpile") be zeichnet wird, welche einen Lagerort für hier betroffenes Schüttgut darstellt. Eine solche Halde wird zum Beispiel bei einer hier betroffenen Materialgewinnungsanlage vorwiegend durch Gurtfördergeräte erzeugt beziehungsweise gespeist.

Erfindungsgemäß wird eine hier betroffene Halde in eine Vielzahl von kleineren Volumenele menten zerlegt. Bei diesen Volumenelementen handelt es sich bevorzugt um in den drei Raumrichtungen symmetrische Elemente, zum Beispiel würfelförmige Volumenelemente, wodurch die Berechnung der auf ein einzelnes Volumenelement einwirkenden physikali schen Kräfte, beziehungsweise die Berechnung des entsprechenden physikalischen Zustan des eines solchen Volumenelements, erheblich vereinfacht wird. Bei der Berechnung eines aktuellen Haldenmodells werden jeweils für ein vorgegebenes Volumenelement die Einflüsse von darüber und seitlich angeordneten Nachbarelementen berücksichtigt. Dabei kann die zu berücksichtigende Anzahl nächster Nachbarelemente ggf. vergrößert werden, um die Ge nauigkeit der Modellrechnung zu verbessern. Bei Testberechnungen hat sich ergeben, dass die Berücksichtigung von horizontal nur nächsten Nachbarn und von vertikal möglichst sämt lichen, oberhalb des betrachteten Volumenelementes angeordneten Volumenelementen aus reichend präzise Ergebnisse liefert.

Gemäß einem weiteren Aspekt des vorgeschlagenen Verfahrens werden bei der Berech nung genannter Volumenelemente der lokal beziehungsweise im Mittel vorherrschende, be vorzugt isostatische Druck sowie die im jeweiligen Volumenelement im Mittel vorliegende Temperatur berücksichtigt, um aus diesen Größen zu berechnen, wie wahrscheinlich eine Verhärtung des Materials des jeweils betrachteten Volumenelements und/oder eine Anba- ckung des Materials dieses Elements mit dem Material eines der Nachbarelemente ist. Dabei werden bevorzugt im Vorfeld empirisch ermittelte Daten für das Verhärtungs- und/oder Anba- ckungsverhalten verschiedener Materialien zugrunde gelegt. Die so im Vorfeld ermittelten Daten umfassen zum Beispiel die Verhärtungs- beziehungsweise Anbackungswahrschein- lichkeit (in %) in Abhängigkeit von dem an der Grenzfläche zwischen zwei Volumenelemen ten vorliegenden Druck und der Temperatur, und zwar in Abhängigkeit von dem jeweiligen Material.

Gemäß einem weiteren Aspekt des vorgeschlagenen Verfahrens wird bei der Berechnung genannter Volumenelemente des Haldenmodells zusätzlich die bereits abgelaufene Lage rungszeit des jeweiligen Materials berücksichtigt. Dadurch können zeitabhängige Effekte bei dem Verhärtungs- und/oder Anbackungsverhalten des jeweiligen Materials präziser berück sichtigt werden.

Gemäß einem weiteren Aspekt des vorgeschlagenen Verfahrens werden die für die Berech nung des Haldenmodells erforderlichen räumlichen Daten einer aktuell vorliegenden Materi alaufschüttung mit sensorisch erfassten, topografischen Oberflächendaten zusammengeführt beziehungsweise verglichen und anhand des Vergleichs ggf. eine Anpassung des Halden modells an die aktuelle Materialaufschüttung vorgenommen. Die sensorische Erfassung sol cher Oberflächendaten kann dabei berührungslos mittels üblicher Kamerasysteme oder la sertechnisch, radartechnisch, optisch, oder auch mittels autonom agierender Flug- oder Fahrdrohnen, erfolgen. Die für die Berechnung des Haldenmodells ebenfalls erforderlichen physikalischen Daten, wie zum Beispiel aktuelle Temperaturen an den Oberflächen bezie hungsweise in den Außenbereichen einer Materialaufschüttung, können ebenfalls bevorzugt berührungslos sensorisch erfasst werden, zum Beispiel mittels an sich bekannter Infrarott hermometer (sog. Pyrometer) oder mittels an sich bekannter Wärmebildkameras. Gemäß einem noch weiteren Aspekt des vorgeschlagenen Verfahrens können die Ergeb nisse der Berechnung eines aktuell gültigen Haldenmodells, zum Beispiel im Falle einer La gerplatzhaltung mit einer Maschinensteuerung zum Betrieb entsprechender Transport- be ziehungsweise Fördertechnik (zum Beispiel Bandabsetzer) für Schüttgut, einer speicherpro grammierbaren (SPS-)Steuerung in Echtzeit zugeführt werden. Dadurch kann eine erhebli che Automatisierung des Betriebs eines hier betroffenen Lagerplatzes erreicht werden.

Die erfindungsgemäß ebenfalls vorgeschlagene Einrichtung ist eingerichtet, eine hier be troffene Lagerplatzsteuerung oder eine mit einer Lagerplatzhaltung ausgestatteten Material gewinnungsanlage, insbesondere einen dort vorgesehenen Lagerbereich beziehungsweise eine entsprechende Halde, mittels des vorgeschlagenen Verfahrens weitestgehend automa tisiert und dennoch materialschonend zu betreiben.

Gemäß einem ersten Aspekt weist die vorgeschlagene Einrichtung eine Sensorik zur bevor zugt berührungslosen Erfassung von topografischen Daten der jeweiligen Halde, insbeson dere von deren aktuellen Oberflächendaten, und/oder zur Erfassung von physikalischen Da ten der jeweiligen Halde, insbesondere von deren Temperaturdaten, auf. Zusätzlich weist die Einrichtung eine Datenverarbeitungseinheit auf, mittels der, auf der Grundlage der senso risch erfassten Oberflächendaten und/oder physikalischen Daten, ein aktuelles Haldenmodell berechnet wird. Die Ergebnisse der Berechnungen anhand des Haldenmodells werden von der Einrichtung einer Steuerungseinheit der jeweiligen Lagerplatzanlage beziehungsweise Materialgewinnungsanlage zugeführt.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorgeschlagenen Einrichtung ist vorgesehen, dass die Datenverarbeitungseinheit eingerichtet ist, aktuelle physikalische und/oder chemische Zu standsgrößen der Halde anhand des digitalen Haldenmodells sowie der sensorisch erfassten Daten zu berechnen, aktuelle physikalische beziehungsweise chemische Zuständen des in der Halde gelagerten Materials anhand der berechneten Zustandsgrößen zu berechnen so wie eine Vorhersage von möglichen Materialveränderungen des gelagerten Materials an hand der berechneten physikalischen beziehungsweise chemischen Zustände zu treffen be ziehungsweise entsprechende Vorhersagedaten bereitzustellen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorgeschlagenen Einrichtung ist vorgesehen, dass die Steuerungseinheit eingerichtet ist, anhand der von der Datenverarbeitungseinheit gelieferten Vorhersagedaten (eine) geeignete Maßnahme(n) zur Verhinderung einer Materialänderung beziehungsweise Materialverschlechterung zu berechnen und die so berechneten Gegen- maßnahmendaten zum Beispiel einer SPS-Steuerung oder Maschinensteuerung zur Lager haltung zuzuführen, mittels der die Gegenmaßnahmen bei der Lagerhaltung durchgeführt werden.

Gemäß einem noch weiteren Aspekt der vorgeschlagenen Einrichtung ist vorgesehen, dass die die Steuerungseinheit eingerichtet ist, wenigstens eine geeignete Maßnahme anhand von vorgegebenen, möglichen Maßnahmen durchzuführen, wobei für bestimmte physikali sche beziehungsweise chemische Zustände geeignete Gegenmaßnahmen im Vorfeld an hand von Testversuchen ermittelt werden.

Die Erfindung kann insbesondere im Bereich von zum Beispiel an Schiffshäfen vorgesehe nen Materialumschlagplätzen zum Umschlagen von Schüttgut (zum Beispiel Erz, Kohle, Braunkohle, Düngemittel, oder Salzen wie Kaliumkarbonat) sowie im Bereich einer entspre chenden Materialgewinnung solchen Schüttguts, zum Beispiel bei einer im Tagebau betrie benen Minenanlage oder in einer Lagereinrichtung für Schüttgüter der Zementproduktion, mit den hierin beschriebenen Vorteilen zur Anwendung kommen. Das Verfahren und die Einrich tung können allerdings auch bei anderweitig vorgesehenen Lagerplätzen, zum Beispiel bei Lagerplätzen zur Lagerung von Stein-/Natursteingut, entsprechend eingesetzt werden.

Das erfindungsgemäße Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere wenn es auf einem Steuergerät zur Steuerung der Lagerhal tung eines hier betroffenen Lagerbereichs beziehungsweise Lagerplatzes abläuft. Es ermög licht insbesondere die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einem elekt ronischen Steuergerät, zum Beispiel einem SPS-Steuergerät, ohne an dem Steuergerät bau liche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist der maschinenlesbare Datenträger vorgesehen, auf welchem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Durch Aufspielen des erfindungsgemäßen Computerprogramms auf eine Einrichtung beziehungs weise ein entsprechendes elektronisches Steuergerät wird die erfindungsgemäße Einrich tung erhalten, welches eingerichtet ist, um eine hier betroffene Lagerplatzsteuerungsanlage beziehungsweise ein entsprechendes Lager beziehungsweise Zwischenlager für Schüttgut beziehungsweise Abraum einer Materialgewinnungsanlage mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zu betreiben beziehungsweise zu steuern.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. In den Zeichnungen sind identische oder funktional gleich wirkende Elemente beziehungsweise Merkmale mit übereinstimmenden Bezugszeichen ver sehen. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläutern den Merkmale nicht nur in der jeweiligen angegebenen Kombination, sondern auch in ande ren Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegen den Erfindung zu verlassen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 zeigt schematisch ein digitales Haldenmodell zur Illustration des erfindungsge mäßen Verfahrens und der Einrichtung.

Figur 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Berechnung eines physikalischen Haldenmodells anhand einer schematischen Darstellung einer lokalen Anordnung von Volumenelementen.

Figur 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens be ziehungsweise der Einrichtung anhand eines kombinierten Fluss-/Blockdia- gramms.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Das in Figur 1 gezeigte Haldenmodell betrifft die Zwischenlagerung von Kaliumkarbonat (so genannte „Pottasche“) in einer Halde. Bei der Lagerung von Kaliumkarbonat tritt unter be stimmten physischen Einflussfaktoren wie Druck, Temperatur, Luftfeuchte und/oder Lager zeit eine Anbackung und/oder Verhärtung des Materials auf. Dieser oder ein ähnlicher Effekt kann unter Umständen auch bei anderen Materialien beobachtet werden.

Angebackenes Material hat zum Beispiel die folgenden nachteiligen Auswirkungen:

Eine Verringerung der Materialqualität und somit Umsatzeinbußen für den Materialei gentümer; eine stärkere Abnutzung von Rücklademaschinen aufgrund von Zahnverschleiß; eine Verringerung der Effizienz der Lagerplatzeinrichtung und somit Umsatzeinbußen aufgrund einer verlangsamten Auslagerung sowie durch erforderliche, weitere Ar beitsschritte, um das angebackene Material wieder zu mahlen. Gemäß dem in Figur 1 in einer isometrischen Draufsicht dargestellten Haldenmodell wird der jeweils betroffene Lagerplatz in ein digitales Lagerplatzmodell überführt, indem dieser in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in digitale, würfelförmige Volumenbereiche beziehungs weise Volumenkörper unterteilt wird. Die Größe dieser Bereiche bestimmt die Auflösung des digitalen Modells und kann je nach Anforderung variiert werden.

Jedem der Volumenbereiche können verschiedene, physikalische beziehungsweise chemi sche Zustandsgrößen (Parameter) zugeordnet werden. Diese Größen können sein:

Der momentane, in dem Volumenbereich herrschende (mittlere) Druck; der Zeitpunkt der Einlagerung des betreffenden Materials in dem Volumenbereich zur Berechnung des seitdem vergangenen Lagerungszeitraums; die Außertemperatur in der Haldenumgebung zum Zeitpunkt der Einlagerung des be treffenden Materials; die in der Haldenumgebung herrschende Luftfeuchtigkeit zum Zeitpunkt der Einlage rung des betreffenden Materials; der genannte Druck in einem Volumenbereich, und zwar multipliziert mit dem seit dem genannten Zeitpunkt der Einlagerung vergangenen Lagerungszeitraum, um eine zeitabhängige Druckkennzahl zu erhalten; die Art des betreffenden Materials;

Qualitätsinformationen über das betreffende Material, zum Beispiel die chemische Zusammensetzung und Reinheit oder die physikalische Feinheit der Materialpartikel); sowie weitere Einflussfaktoren beziehungsweise Einflussgrößen für die Lagerung des betreffenden Materials, zum Beispiel dessen Anbackungswahrscheinlichkeit, und zwar bevorzugt in Abhängigkeit genannter Zustandsgrößen.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Haldenmodell liegen in den hier gezeigten Volumenberei chen 100 die folgenden Werte vorgenannter Zustandsgrößen und Materialeigenschaften vor:

Zeitpunkt der Einlagerung des betreffenden Materials: 2019.04.10 / 12:35:24 Lagerungszeitraum bis dato: 56:20:54 h Momentaner, durchschnittlicher Druck: 10.000 N Materialart: Pottasche

Materialqualität: xyz

Anbackungswahrscheinlichkeit: 50%

Die genannten Werte ergeben in dem vorliegenden Beispiel von Pottasche für die hellgrau schattierten acht Volumenbereiche beziehungsweise -elemente 105 eine (nicht zu vernach lässigende) Anbackungsgefahr, für die mittelgrau schattierten vier Volumenbereiche 110 eine Anbackungswahrscheinlichkeit von <30% und für die dunkelgrau schattierten vier Volu menbereiche 115 eine Anbackungswahrscheinlichkeit von >90%

Das entsprechend der Figur 1 somit vorliegende, digitale Haldenmodell wird in dem vorlie genden Ausführungsbeispiel mittels bilderfassender Sensoren, zum Beispiel Laser, Radar, photogrammetrische Sensoren, oder dergleichen, erstellt, welche bevorzugt an einem (Band absetzer und/oder an einem Rückladegerät der jeweiligen Lagerhaltungseinrichtung ange ordnet sind.

Beim Einlagern des Materials werden die zu diesem Zeitpunkt verfügbaren Parameter, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das eingelagerte Material, der Einlagerungszeitpunkt, die bei der Einlagerung herrschende Luftfeuchtigkeit, etc. dem zu diesem Zeitpunkt jeweils befüllten Volumenbereich zugeordnet. Auf Basis dieser Zustandsgrößen beziehungsweise Parameter berechnet ein materialspezifischer Algorithmus die Wahrscheinlichkeit von Zu ständen des Materials in den jeweiligen, vorliegend würfelförmigen Volumenbereichen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gemäß der folgenden Beziehung: in der die Größe t den Zeitpunkt des Materialzustandes, die Größe X, eine materialbezogene Zustandsgröße X, _, die Größe w, einen Gewichtungsfaktor für die Zustandsgröße X _, die Größe Vi einen Gewichtungsfaktor für Zeitabhängigkeit der Zustandsgröße X _, und die Größe h die Anzahl der zeitlich zurückliegenden beziehungsweise historischen Zeitschritte, die für die Zu standsgröße X betrachtet werden, bedeuten.

Beispiel für die Zustandsberechnung: In dem Beispiel wird als Material beziehungsweise Lagergut Kaliumkarbonat (Pottasche) zu grunde gelegt, von dem angenommen wird, dass es nach x Stunden Lagerzeit unter einem Druck y zu 90% anbackt. Der vorgenannte Algorithmus wird auf der Grundlage entsprechen der Vorversuche und/oder den dabei gewonnenen physikalischen beziehungsweise chemi schen Zusammenhängen gebildet beziehungsweise angepasst. Der Algorithmus ermöglicht damit eine Bewertung von Wahrscheinlichkeiten beziehungsweise Vorhersage von hier be troffenen, lagerungsbedingten Zuständen, zum Beispiel genannter Anbackungszustände, die das Material in genannten Volumenbereichen annimmt.

Die Anlagensteuerung kann nun auf Basis der so berechneten Wahrscheinlichkeiten bezie hungsweise Vorhersagen so eingerichtet beziehungsweise programmiert werden, dass die Wahrscheinlichkeit, dass ein bestimmter, ungewünschter (lagerungsbedingter) Materialzu stand eintritt, verringert wird.

Mögliche Maßnahmen im Betrieb einer hier betroffenen Lagerungseinrichtung zur Verringe rung der Eintrittswahrscheinlichkeiten bestimmter Materialzustände können sein:

Eine rechtzeitige Auslagerung des Materials, d.h. eine entsprechende Verringerung der Einlagerungszeit; eine geringere Aufhaidung von Material und damit eine geringere Höhe einer Halde an kritischen Stellen, wodurch sich der Druck auf ein beziehungsweise in einem be schriebenen Volumenelement verringert;

Einlagerung neuen Materials nur an entsprechend unkritischen Stellen, ebenfalls zur Verringerung des genannten Drucks.

In der Figur 2 ist eine schematische Darstellung einer lokalen Anordnung von beschriebenen Volumenelementen, und zwar zu Vereinfachungszwecken von nur fünf aneinandergrenzen den Volumenelementen 200 - 220, gezeigt. Anhand dieser Darstellung wird ein erstes Aus führungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Berechnung eines hier betroffenen, physikalischen Haldenmodells anhand eines genannten Algorithmus' beschrieben.

Der nur für die beiden Volumenelemente 200, 205 gezeigte Druckgradient Dri _, 2 in vertikaler Richtung der gezeigten Anordnung wird im Wesentlichen bestimmt durch die gravitationsbe- dingte Druckausübung des oberen Volumenelements 200 auf das darunterliegende Volu menelement 205. Der Druckgradient zwischen den beiden unteren Volumenelementen 205, 210 ergibt sich dann entsprechend, wobei allerdings die gesamte Druckbelastung der beiden Volumenelemente 200, 205 auf das darunterliegende Volumenelement 210 zu berücksichti gen ist.

Der ebenfalls nur für die beiden Volumenelemente 200, 205 gezeigte Temperaturgradient DTI,2 in vertikaler Richtung der gezeigten Anordnung wird im Wesentlichen bestimmt durch äußere Einflüsse wie die Sonneneinstrahlung und die Bodentemperatur sowie die daraus über die Haldenhöhe (in der y-Richtung 230) sich ergebende Temperaturdifferenz DT 225. Der Temperaturgradient zwischen den beiden unteren Volumenelementen 205, 210 ergibt sich dann entsprechend.

Aus genannten Druck- und Temperaturgradienten können die in den drei Volumenelementen 200 - 210 herrschenden mittleren Drücke und mittleren Temperaturen abgeleitet werden.

Aus diesen Daten kann, für das jeweils vorliegende Material spezifisch, die lagerungsbeding ten physikalischen beziehungsweise chemischen Materialveränderungen ermittelt werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt diese Ermittlung anhand von in Testversuchen für das jeweilige Material gewonnenen Daten, welche zum Beispiel in Form von (elektroni schen) Tabellen oder Datenbanken vorliegen.

Der nur für die beiden Volumenelemente 205, 215 gezeigte Druckgradient Dri,3 in horizonta ler Richtung der gezeigten Anordnung wird im Wesentlichen bestimmt durch horizontale Druckbelastungskomponenten zwischen horizontal benachbarten Volumenelementen, wel che durch die bei einer Schüttung von kornförmigem Material mögliche seitliche Bewegung einzelner Materialpartikel verursacht werden.

Der ebenfalls nur für die beiden Volumenelemente 205, 215 gezeigte Temperaturgradient DTI _,3 in horizontaler Richtung der gezeigten Anordnung wird im Wesentlichen bestimmt durch den Temperaturverlauf entlang der Halde, und zwar in dem vorliegenden Beispiel ent lang der gezeigten x-Richtung 235.

In der Figur 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens bezie hungsweise der Einrichtung anhand eines kombinierten Block-/Flussdiagramms dargestellt. Eine Datenverarbeitungseinheit 300 berechnet im Block beziehungsweise Schritt 305 ein be schriebenes, digitales Haldenmodell auf der Grundlage von sensorisch 310 erfassten aktuel len physikalischen und/oder chemischen Daten. Diese Daten umfassen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sowohl geometrischen Daten beziehungsweise entsprechende Oberflä chendaten einer betreffenden Halde, in der Umgebung der Halde und/oder innerhalb der Halde sensorisch erfasste Temperaturdaten sowie materialspezifische Daten bezüglich des momentan in der Halde gelagerten Materials. Anhand dieser Daten wird ein aktuelles bezie hungsweise momentan gültiges Haldenmodell berechnet 305.

Die Datenverarbeitungseinheit 300 berechnet 315 anhand des digitalen Haldenmodells 305 sowie der sensorisch erfassten Daten 310 aktuelle physikalische und/oder chemische Zu standsgrößen der Halde. Anhand dieser berechneten Zustandsgrößen werden aktuelle phy sikalische beziehungsweise chemische Zustände des in der Halde gelagerten Materials be rechnet 320 und anhand der so berechneten physikalischen beziehungsweise chemischen Zustände eine Vorhersage zu möglichen Materialveränderungen des gelagerten Materials getroffen 325 beziehungsweise entsprechender Vorhersagedaten bereitgestellt 330. Zur Vor hersage kann dabei die Wahrscheinlichkeit für die Entstehung von physikalischen Zustän den, welche bei der Lagerung des jeweils eingelagerten Materials auftreten können, berech net werden 325, 330.

Die so bereitgestellten 330 Vorhersagedaten werden einer Steuerungseinheit 335 der jeweili gen Lagerplatzanlage beziehungsweise Materialgewinnungsanlage zugeführt. Anhand der vorliegenden Vorhersagedaten 330 werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in der Steuereinheit 335 eine oder mehrere geeignete Gegenmaßnahmen zur Verhinderung einer Materialänderung berechnet 340 und die dabei sich ergebenden Daten vorliegend einer SPS-Steuerung 350 zuführt, mittels der die berechneten 340 Gegenmaßnahmen beim Hal denbetrieb der hier betroffenen Lagereinrichtung durchgeführt werden.

Es ist anzumerken, dass die Berechnung der geeigneten Gegenmaßnahme(n) in dem vorlie genden Ausführungsbeispiel anhand eines vorgegebenen Katalogs beziehungsweise einer entsprechenden Auswahl 345 möglicher Gegenmaßnahmen durchführt wird, wobei für be stimmte physikalische beziehungsweise chemische Zustände geeignete Gegenmaßnahmen im Vorfeld anhand von Testmessungen beziehungsweise -versuchen ermittelt werden.

Es ist ferner anzumerken, dass ein vorbeschriebenes Verfahren sowie eine vorbeschriebene Einrichtung zum Beispiel bei einem an einer Materialgewinnungsanlage (Erzabbau, Kohleab bau, Kaliabbau, etc.) vorgesehenen Materialzwischenlager oder an einem Schiffshafen vor gesehenen Materialumschlagplatz zum Umschlagen von entsprechendem Schüttgut ersetz bar sind.