Синтез геометрии сенсорной сети акустической диагностики течей теплоносителя

Abstract

Исследован вопрос влияния геометрии акустической сенсорной сети (АСС) с технологией TDOA на потенциальную точность оценивания координат источника звука. Задача выбора геометрии АСС решена для построения системы акустического мониторинга течей теплоносителя в энергетическом оборудовании. Для синтеза алгоритма размещения акустических сенсоров в доступных точках технологического помещения применен геометрический фактор потери точности (GDOP). Разработанный метод синтеза геометрии АСС позволяет получить гарантированную потенциальную точность оценивания координат течи.

The question of the influence of the acoustic sensor network (ASN) with TDOA technology on the potential accuracy of sound source coordinates estimation has been studied. The problem of choice ACC geometry resolved to build an acoustic system for heat transfer leak monitoring in the energy equipment. A special feature of this problem is the possibility to placing acoustic sensors only in available for this point of technological enclosure. The geometric dilution of precision (GDOP) is selected as a measure for the potential estimation accuracy of the sound source coordinates estimation. It is shown that the direct calculation of GDOP is computationally challenging. It is proposed to use volumes of elementary tetrahedrons formed by each four sensors of network in the network geometry synthesis. These volumes are inversely proportional to the value of GDOP. Tetrahedron close to coplanar, have a volume close to zero, and should be excluded from the network geometry in the synthesis process. The multi-step method for ASN geometry synthesis allows to obtain the guaranteed value of GDOP controlled within a rectangular technological space. The method involves sequential sensors in the network with rejection ones which produce tetrahedrons being coplanar or nearly coplanar. It is shown that the method allows to obtain the value of GDOP no more than 4-6.

Досліджено питання впливу геометрії акустичної сенсорної мережі (АСМ) з технологією TDOA на потенційну точність оцінювання координат джерела звуку. Вирішено задачу вибору геометрії АСМ для побудови системи акустичного моніторингу течі теплоносія в енергетичному обладнанні. Для синтезу алгоритму розміщення акустичних сенсорів в доступних точках технологічного приміщення застосований геометричний фактор втрати точності (GDOP). Розроблений метод синтезу геометрії АСМ дозволяє отримати гарантовану потенційну точність оцінювання координат течі.