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Semesterbericht Markus Langner HTW9800 Dr. Jürgen Peissig Markus Langner Sachgebietsleiter Digitale Entwicklung Praktikant Betreuende Hochschule: Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden Betreuende Firma: Sennheiser electronic GmbH Zeitraum: 10.2000 bis 02.2001 Zeitpunkt: 5. Semester

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Semesterbericht

Markus Langner HTW9800

Dr. Jürgen Peissig Markus Langner Sachgebietsleiter Digitale Entwicklung Praktikant

Betreuende Hochschule: Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden Betreuende Firma: Sennheiser electronic GmbH Zeitraum: 10.2000 bis 02.2001 Zeitpunkt: 5. Semester

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1. Inhaltsverzeichnis

1 Inhaltsverzeichnis 1 Inhaltsverzeichnis............................................................................................................................ 2 2 Die Firma Sennheiser electronic ..................................................................................................... 3 3 HISS (Human Interface Supervision System)................................................................................. 4

3.1 Was ist HISS ............................................................................................................................... 4 3.2 HISS-Sehen ................................................................................................................................. 5 3.3 HISS-Hören ................................................................................................................................. 5 3.4 HISS-Riechen.............................................................................................................................. 6 3.5 HISS-Logik ................................................................................................................................. 7 3.6 Hintergrund ................................................................................................................................. 8

4 HISS Audio Prototyp....................................................................................................................... 9 4.1 Hardware Struktur ....................................................................................................................... 9

4.1.1 Schallwandler .................................................................................................................... 10 4.1.1.1 Kondensatormikrophon ............................................................................................. 11 4.1.1.2 Dynamisches Mikrofon ............................................................................................. 12 4.1.1.3 Optisches Mikrophon ................................................................................................ 14 4.1.1.4 Körperschall Mikrophon ........................................................................................... 15

4.1.2 Wetterschutz...................................................................................................................... 17 4.1.3 EEX Schutz ....................................................................................................................... 17

4.2 Software Struktur ...................................................................................................................... 18 4.2.1 Mustererkennung............................................................................................................... 20 4.2.2 Die nichtadaptive Mustererkennung.................................................................................. 21 4.2.3 Die adaptive Mustererkennung.......................................................................................... 22 4.2.4 Aufbau eines Klassifikationssystems ................................................................................ 24

4.2.4.1 Aufnahme / Erfassung eines Signals ......................................................................... 24 4.2.4.2 Vorverarbeitung......................................................................................................... 24 4.2.4.3 Merkmalsextraktion................................................................................................... 24 4.2.4.4 Klassifikation............................................................................................................. 24

5 HISS Audio UGS .......................................................................................................................... 26 5.1 Hardware Struktur ..................................................................................................................... 26 5.2 Software Struktur ...................................................................................................................... 28 5.3 Einbindung in das Prozeßleitsystem (PLS) ............................................................................... 28

6 Abbildungsverzeichnis .................................................................................................................. 30 7 Tabellenverzeichnis....................................................................................................................... 31

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2.Die Firma Sennheiser electronic

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2 Die Firma Sennheiser electronic Der Ursprung der Sennheiser electronic GmbH & Co. KG ist noch heute in der Wedemark bei Hannover zu sehen: Das historische Fachwerkhaus, in dem Professor Fritz Sennheiser 1945 sein "Labor W" gründete, ist noch immer der Mittelpunkt des inzwischen weltweit operierenden Herstellers elektroakustischer Produkte. Seitdem gilt das niedersächsische Unternehmen als feste Marktgröße in Fertigung und Vertrieb von hochwertigen Mikrofonen, Kopfhörern und drahtlosen Übertragungssystemen. Für seine Produkte ist Sennheiser bereits mehrfach ausgezeichnet worden, darunter mit dem begehrten "Technischen Oscar" der Academy of Motion Picture Arts and Sciences, dem "Emmy" der American Academy of Television Arts and Sciences und 1999 mit dem Grammy für die Georg Neumann GmbH, einem Unternehmen der Sennheiser-Gruppe. 1998 gewann der Elektroakustik-Spezialist zudem den Innovationspreis der deutschen Wirtschaft für das optische Mikrofon - 1999 erhielt Sennheiser den Preis erneut, für den revolutionären AudioBeam, einen Lautsprecher, der Schall wie einen Lichtstrahl fokussiert. Der Erfolg der Sennheiser-Produkte ist vor allem in dem breit gefächerten Know-how begründet, das sich in wegweisenden, patentierten Technologien, in einer modernen Fertigung und in der hohen Produktqualität widerspiegelt. Noch deutlicher wird dies, wenn man die finanziellen Aufwendungen für Forschung und Entwicklung betrachtet, die im vergangenen Jahr bei rund 21 Millionen Mark lagen. 1999 investierte Sennheiser rund 10 Millionen Mark in den Bau eines 2.500 Quadratmeter großen Fertigungsgebäudes in der Wedemark. Hier entsteht ein hochmodernes Zentrum für die Fertigung von Akustikkomponenten wie Mikrofone und Kopfhörersysteme. Kernstück des Neubaus ist der 350 Quadratmeter umfassende Reinraum, der alle Qualitätsanforderungen zur Herstellung von Halbleiterchips erfüllt. Ob Mikrofone, Kopfhörer, drahtlose Infrarot- und Hochfrequenz-Systeme, hochentwickelte Hörhilfen oder Hör-/Sprechgarnituren für die Luft- und Raumfahrt - Sennheiser bietet in vielen Bereichen eine umfassende Produktpalette an, die bei Profis und Konsumenten gleichermaßen einen hervorragenden Ruf genießt. Sennheiser beschäftigt heute weltweit ca. 1.200 Mitarbeiter, rund 750 davon sind in Deutschland tätig. Neben der engen Zusammenarbeit mit Vertriebspartnern hat Sennheiser mit der Eröffnung eigener Vertriebsbüros in Hannover, Hamburg und München einen entscheidenden Schritt in Richtung Kundennähe und Restrukturierung des Vertriebs in Deutschland unternommen. Weltweit agiert das Unternehmen mit eigenen Tochtergesellschaften in Frankreich, England, Belgien, den Niederlanden, China, Singapur, Kanada, Mexiko und den USA sowie mit Vertriebspartnern in anderen Regionen. Als weltweit führender Hersteller von Mikrofonen, Kopfhörern und drahtlosen Übertragungssystemen machte die Sennheiser-Gruppe im Jahr 1999 ca. 300 Millionen Mark Umsatz.

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3. HISS (Human Interface Supervision System)

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3 HISS (Human Interface Supervision System) 3.1 Was ist HISS Das Human Interface Supervision System (HISS) ist ein modulares Überwachungssystem zum Einsatz auf Industrieanlagen und derzeit für die Überwachung der Gasförderung und des Gastransportes parametriert. Es ist jedoch in allen Bereichen der Industrie einsetzbar, in denen ein hohes Gefahrenpotential, unzumutbare Arbeitsbedingungen oder große Distanzen eine regelmäßige Anlagen- oder Prozesskontrolle durch den Menschen erschweren. Jede Erdgasförderanlage wird bisher regelmäßig und punktuell durch qualifiziertes Fachpersonal überprüft. Trotzdem ist ein Störfall während des restlichen unbeobachteten Anlagenbetriebes bei Fernsteuerung nicht ausgeschlossen. Ein Restrisiko für Mensch und Umwelt bleibt bestehen. Nur eine lückenlose, automatische Überwachung, die über die Fernsteuerung hinausgeht und rund um die Uhr die entsprechende Sicherheit bietet, kann auf eventuelle Anlagenstörungen schnell reagieren. Doch dazu müssen die technischen Sensoren stellvertretend für den Menschen kontinuierlich vor Ort verfügbar und entsprechend geschärft sein, um für ihn unregelmäßige Prozessabläufe (Leckagen, Maschinenschäden, Leitungsproblemen, fehlerhafte Eingriffe) wahrzunehmen und den Anlagenzustand zu bewerten.

Abbildung 3.1: Die Anlage in Thönse bei Hannover

Aus dieser Aufgabenstellung startete das Projekt HISS im Herbst 1999 mit einem Prototyp, bei dem die menschlichen Sinnesorgane Augen - Ohren - Nase mit Hilfe von Sensoren nachgebildet wurden. Die von den hochempfindlichen Sensoren vorverarbeiteten und bewerteten Informationen über Bewegungen, Geräusche und Gerüche werden unmittelbar durch eine lernfähige Logik so verknüpft,

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3.HISS (Human Interface Supervision System)

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daß Ereignisse an prozeßtechnischen Einrichtungen, die nicht mit herkömmlichen Prozeßleitsystemen für die Anlagenfernsteuerung erkannt werden, folgerichtig bewertet und weitergeleitet werden können. Die in HISS realisierte Fernübertragung von Sensordaten, Bild und Ton in hoher Qualität ermöglicht eine qualifizierte Fernkontrolle und Fernbewertung durch den Menschen sowohl von aktuellen als auch von vergangenen, in Situationsbibliotheken abgelegten Anlagenzuständen. HISS ist ein Gemeinschaftsprojekt, initiiert von der BEB Erdgas und Erdöl GmbH, entwickelt von den Unternehmen DaimlerChrysler Aerospace AG, RST GmbH, Rostock, Sennheiser electronic GmbH & Co KG, Wedemark und dem Siemens-Industriebereich Anlagenbau und Technische Dienstleistungen, Erlangen. In der derzeitigen Ausbaustufe besteht HISS aus einem Bildverarbeitungssystem mit drei Videokameras, einem Audio-System mit 16 Mikrofonen und zwei "elektronischen Nasen" mit vier Ansaugkanälen und jeweils mehreren Ansaugstellen. Im Rahmen der EXPO 2000 wurde die Technologie HISS als Teil des weltweiten deutschen Projektes der "Intelligenten Ergasförderung" im Global House gezeigt. 3.2 HISS-Sehen HISS Sehen analysiert optische Fremdeinflüsse wie Betreten des Geländes durch unbefugte Personen, drohende Feuer- oder Sturmschäden, Eisbildung an Anlagenteilen (Leckagen) oder Flüssigkeitsansammlungen. Sobald etwas Ungewöhnliches beobachtet wird, meldet sich das System mit einer qualifizierten Meldung in der Leitstelle. Bis zu zehn Videokameras können an das Bildverarbeitungssystem angeschlossen werden. Jeder überwachte Anlagenteil läßt sich als Bereich im Kamerabild markieren. Sobald in einem Bereich eine Veränderung - sprich Bewegung - erfolgt, gibt das Bildverarbeitungssystem eine Alarmmeldung mit Angabe der Bereichsnummer aus. Die Mindestgröße der detektierten Objekte hängt vom Aufstellungsort der Kamera und vom verwendeten Objektiv ab. Eine Veränderung wird erkannt, wenn sich mindestens vier Bildpunkte verändern. HISS-Sehen arbeitet mit einer Auflösung von 64x64 Bildpunkten. 3.3 HISS-Hören HISS Hören registriert und bewertet alle akustischen Ereignisse rund um die Anlage, die durch verschiedene Aufnahmequellen (hochsensible Mikrofone, Körperschallsensoren, etc.) an einen Prozessrechner gemeldet werden. Für den Luftschall werden dabei neuartige optische Mikrofone eingesetzt, die höchstmögliche Sicherheit in explosionsgefärdeten Bereichen gewährleisten. Der Analyserechner vergleicht vor Ort die aktuellen Signale mit einer Geräuschdatenbank , in der alle zustandsspezifischen Anlagengeräusche abgelegt sind. Auf diese Weise ermittelt er, ob das Schallmuster auf einen normalen oder einen gestörten Betriebszustand hinweist. Sporadische Umgebungs- oder Störgeräusche, die keine Fehlermeldung auslösen sollen, können in die Bewertungslogik aufgenommen werden und lassen das System lernen. HISS-Hören greift so auf eine ständig wachsende Geräuschdatenbank und immer exaktere Signalanalyse zurück. Das System hört so gut, dass kleinste Gasleckagen entdeckt werden: Das feine Zischen wird selbst bei lauten Umgebungsgeräuschen sicher identifiziert. Drohende Anlagenstörungen wie beginnende Lager- oder Pumpenschäden können am Klangmuster frühzeitig erkannt und lokalisiert werden. Die Analyse von Flußgeräuschen erlaubt einen Einblick in die aktuelle Prozeßsituation.

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3.HISS (Human Interface Supervision System)

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HISS-Hören ist mit zwei unterschiedlichen Systemen zur akustischen Mustererkennung ausgestattet, es kommen sowohl adaptive als auch Fuzzy Logic-Verfahren zum Einsatz. Ein automatischer Selbsttest und eine Nachkalibrierung der akustischen Sensorik wird in regelmäßigen Abständen durchgeführt. Schleichende oder jahreszeitlich bedingte Veränderungen des normalen Anlagengeräusches können berücksichtigt werden und führen nicht zu Fehlalarmen. HISS-Hören kann derzeit bis zu 16 Überwachungskanälen arbeiten; eine Erweiterung auf 32 Kanäle ist geplant. 3.4 HISS-Riechen Die elektronische Nase von HISS-Riechen wurde speziell auf Schadstoffe aus dem chemischen Bereich wie Benzol, Methan, Kohlenmonoxid (CO) und Schwefelwasserstoff (H2S) sensibilisiert. Über vier Rohrleitungen wird die Luft von verschiedenen Stellen der Anlage eingesaugt und den Gas-Detektoren zugeführt. Diese bestehen aus 10 Trägerplättchen, die auf unterschiedliche Moleküle ansprechen und zu einem Sensor-Array zusammengefaßt sind. Auf diese Weise fungiert die Nase als elektro-chemisches Sieb. Je nach Zusammensetzung des Luftstromes sprechen die Plättchen unterschiedlich an. Dabei verändern sich deren elektrische Eigenschaften. Gase und Gasgemische liefern so auch in geringsten Konzentrationen ein charakteristisches elektronisches Geruchsmuster, das von einem neuronalen Netz ausgewertet wird. Ähnlich wie die menschliche Nase erkennt HISS-Riechen keine Einzelstoffe sondern bestimmte Geruchsmuster. So lassen sich die bei der Erdgasförderung auftretenden Gase Süßgas (Methan, Ethan) und Sauergas (Methan, Schwefelwasserstoff) wesentlich genauer als mit konventionellen Gassensoren von Gasemmissionen aus Landwirtschaft und Straßenverkehr (Gülle, Autoabgase, etc.) unterscheiden, die ja zum Teil die gleichen Einzelstoffe enthalten oder eine ähnliche Zusammensetzung aufweisen. Sofern ein Gas detektiert wird, wird von der Auswerte-Einheit von HISS-Riechen eine entsprechende Alarmmeldung an die HISS-Logik abgegeben. Hauptkomponentenanalyse für typische Gasgemische, die beim Einsatz in der Erdgasproduktion auftreten könnten (Süßgas; Sauergas, Kondensat, Abluft aus Gülle, Abgase eines Dieselmotors.). Die Muster dieser Gasgemische bilden deutlich separierte Cluster, so dass sie von HISS-Riechen mit niedriger Falschalarmwahrscheinlichkeit klassifiziert werden können. Das Gasansaugsystem besteht aus vier Meßleitungen und einer Null-Luftleitung mit einer Länge von maximal 100 m. Nach einer Gasaufbereitung werden die zu messenden Gase über Ventile auf zwei Sensorarrays aus Halbleiter-MOS-Sensoren geleitet, mit denen ein kontinuierliches Monitoring der zu überwachenden chemischen Anlagen realisiert wird. Die Regenerierung des Sensors erfolgt mit normaler Umgebungsluft und verhindert eine Zerstörung des Sensors durch Sättigung mit Schadstoffen. Auf diesen Weise lassen sich sehr lange Standzeiten von über zwei Jahren erreichen.

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3.HISS (Human Interface Supervision System)

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3.5 HISS-Logik

Abbildung 3.2: Verknüpfung der Sensoren Sehen, Hören, Riechen

HISS-Logik enthält die zusammenfassende Intelligenz des HISS-Systems. Im Anlagenmodell sind alle Aufgabe und Eigenschaften der Prozeßeinrichtung (Süß- oder Sauergasanlage) hinterlegt. Die Falldatenbank hat zur Zeit 14 verschiedene Anlagen und deren Zustände gespeichert. Jedes Meßsystem meldet nun seine Veränderungen gegenüber dem Normalzustand. HISS-Logik überprüft die Meldungen bezüglich ihrer zeitlichen und örtlichen Zusammenhänge, verknüpft sie zu einem Szenario. und vergleicht sie mit sämtlichen Szenarien der Falldatenbank. Dabei wird jede Situation mit einer bereits bekannten Situationen verglichen (Ähnlichkeitsanalyse nach dem Clusteranalyseverfahren). Der vergleichbare Ähnlichkeitsgrad ist ebenso parametrierbar wie die Zeitintervalle, innerhalb deren Meldungen noch als zusammengehörig behandelt werden können. Die einzelnen Situationen sind in verschiedene Eigenschaftsvektoren repräsentiert, bei denen auch die Prozeßvariablen eine Rolle spielen. So verändert sich beispielsweise durch Erhöhung der Produktionsrate das Grundgeräusch der Anlage. Diese Änderung darf aber nicht zu einem Alarm führen. Ist die Ursache geklärt, geht sofort eine qualifizierte, verschlüsselte Meldung mit allen relevanten Daten, Messwerten, Audio- und Video-Sequenzen an den Operator. Wenn HISS kein eindeutig vergleichbares Szenario in der Datenbank finden kann, ist der Mensch gefragt: Anhand der übermittelten Daten und Hinweise muss er die Situation selbst bewerten. HISS-Logik verwendet dieses Feedback, um zu lernen. Sollte diese oder eine ähnliche Situation später noch einmal auftreten, kennt das System die Situation und gibt eine qualifizierte Meldung aus. Das neu bewertete Szenario wird automatisch in die Falldatenbank übernommen. So lernt das System ständig dazu. Mittels eines ISDN-Modems kann der Operator live in die Anlage "hineinsehen" oder "hineinhören". HISS-Hören komprimiert die gemessenen Anlagengeräusche mittels MP3 und überträgt sie breitbandig mit hoher Audioqualität über ISDN. Anhand des hochwertigen Audiomaterials kann der Operator die gemeldeten Anlagenzustände präzise bewerten oder nachbeurteilen. HISS-Sehen zeigt dem Operator Live-Videoaufnahmen allerdings wegen der begrenzten Übertragungsrate des ISDN-Netzes nicht in der üblichen Frequenz von 25 Bildern/Sekunde sondern mit zwei Bildern/Sekunde. Die Auflösung bleibt aber gleich. Eventuelle Bewegungen erscheinen zwar abgehackt, sämtliche Details sind aber in voller Qualität zu erkennen. Grundsätzlich stehen dem Operator ständig alle Meldungsdaten zur Verfügung. So lassen sich für eine Störfallanalyse alte Meldungen abgerufen, statistische Zusammenhänge auswerten oder Kamera-Bilder oder Audio-Sequenzen vorspielen. HISS-Riechen ermöglicht durch die Zuordnung des Alarmsignals zu einem Ansaugkanal die räumliche Eingrenzung bzw. genaue Lokalisierung der aufgetretenen Leckage. Alle HISS-Funktionen können

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3.HISS (Human Interface Supervision System)

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von jedem beliebigen Netz-PC ausgeführt werden. Mobile Lösungen sind problemlos realisierbar. Durch standardisierte Schnittstellen und ein Client-Server-Konzept können gleichzeitig verschiedenen Betriebssysteme und unterschiedliche Hardwareplattformen eingesetzt werden, was das System offen für Erweiterungen macht. HISS-Logik ist auf Basis der Automatisierungssoftware G2 von Gensym realisiert, was eine einfache und flexible Gestaltung der Funktionen und der Benutzer-Oberfläche gestattet. So können bei Bedarf weitere Sensorsignale in die Auswertung integriert oder spezielle Meldungen an ein übergeordnetes Leitsystem weitergeleitet werden. HISS ist in allen Industriebereichen einsetzbar, in denen ein hohes Gefahrenpotential, unzumutbare Arbeitsbedingungen oder große Distanzen eine regelmäßige Anlagen- oder Prozesskontrolle durch den Menschen erschweren oder unmöglich machen. 3.6 Hintergrund BEB Erdgas und Erdöl GmbH, Hannover Jeder fünfte Kubikmeter Erdgas, der in Deutschland verkauft wird, stammt von BEB. BEB steht in Deutschland für die integrierte Erdgasversorgung. Mit etwa 1.500 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern ist das Unternehmen in Deutschland aktiv in Exploration, Produktion und Import von Erdgas. Weiterhin übernimmt das Unternehmen die Speicherung und Transport durch mehrere Untergrundspeicher und ein rund 3.500 km langes Leitungsnetz bis hin zum Kunden. Dabei bieten die BEB ein Höchstmaß an Versorgungssicherheit. Denn als größter deutscher Erdgasproduzent decken sie die Hälfte ihres Absatzes aus eigener inländischer Produktion. Bei den Importen hat die Ausgewogenheit der Bezugsquellen höchste Priorität. Für die Industrie ergibt sich mit durchgängiger IT-Integration eine Chance die Produktivität zu steigern. Die Erhöhung des Automatisierungsgrades, Integration und Vernetzung aller Produktionsteile und Flexibilisierung der Produktionsmöglichkeiten schaffen neue Potenziale für Produktivität und Wettbewerbsfähigkeit. Einzeloptimierte Automatisierungssysteme sowie Hardware- und Softwareinseln lassen sich durch innovative Informationstechnik zu einer intelligenten Anlage verbinden.

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4. HISS Audio Prototyp

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4 HISS Audio Prototyp HISS Audio Prototyp ist Bestandteil der Test und Versuchsanlage in Thönse. 4.1 Hardware Struktur Zunächst werden Schallsignale mit folgenden auf der Anlage in Thönse installierten Sensoren aufgenommen : • 5 dynamische Mikrophone e604HISS • 2 Kondensatormikrophone ME102 • 1 optisches Mikrophon • 8 Körperschallaufnehmer Brüel & Kjær 8326 Anschließend werden sie über EEx-Barrieren geführt: • Stahl 9001/02-016-050-11, Stahl 9001/01-280-165-10 und Stahl 9001/02-016-050-10 Das Signal wird verstärkt und mit Hilfe des 8Kanal Swissonic AD-Wandler gewandelt. Die Daten gelangen zu den digitalen Soundkarten RME Digi 96/8 Pro. Hier stehen sie zur Softwaretechnischen Verabeitung zur Verfügung

Abbildung 4.1: Schematische Darstellung der HISS-Audio Hardware-Module

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4. HISS Audio Prototyp

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In Abbildung 4.2 sieht man den Schrank mit den Sennheiser Hardwarekomponenten, ebenfalls untergebracht ist die Hardware der Partner Siemens und Daimler Chrysler Aerospace.

Will man sich vom Client auf den Server aufwählen, wird noch ein ISDN-Router zur besseren Verwaltung der gesendeten Daten- und Informationspakete benötigt; am Client-PC reicht dann eine ISDN-Karte, eine einfache Soundkarte und ein Kopfhörer / Lautsprecher. Für die Übertragung wird das Signal mit Hilfe eines MP3-Encodierers des Fraunhofer-Instituts komprimiert. Dadurch kann auch bei nur 64kbit/s eine Übertragung eines Mono-Kanals in hoher Audioqualität übertragen werden (48kHz Abtastrate).

4.1.1 Schallwandler Auf der Prototypenanlage in Thönse wurden aus diversen Gründen verschiedene Mikrophontypen eingesetzt. Da qualitativ hochwertigere Kondensatormikrophone wie das ME102 im EEx-Bereich nicht verwendet werden können, wurden solche Mikrophone nur außerhalb des EEx-Bereichs genutzt (an zwei Positionen auf der Anlage).

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4. HISS Audio Prototyp

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4.1.1.1 Kondensatormikrophon

Richtcharakteristik Kugel Übertragungsbereich 40-20.000kHz Freifeldleerlauf-Übertragungsfaktor (1kHz) 10 mV/Pa ±2,5 dB Nennimpedanz 1000 Ω Min. Abschlussimpedanz 4700 Ω Grenzschalldruckpegel (1kHz) 127 dB Speisestrom 2,6mA Abmessungen ∅ 6mm x 12mm Gewicht 1g

Tabelle 1: Technische Daten des ME102

Abbildung 4.3: Das Kondensatormikrophon ME102

Abbildung 4.4: Frequenzgang des ME102

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4. HISS Audio Prototyp

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Abbildung 4.5: Einsatz des ME102 auf der Anlage

4.1.1.2 Dynamisches Mikrofon Im EEx-Bereich II dürfen immerhin dynamische Mikrophone (e604) zum Einsatz kommen, so daß das teurere, noch nicht in Serie produzierte optische Mikrophon nur für EEx-Bereich I verwendet werden muss. Die dynamischen Mikrophone e604HISS wurden ausgehend von der Serienfertigung e604 für das HISS-Projekt dahingehend optimiert, dass die höhere Grenzfrequenz angehoben und dort eine schmalere Keulencharakteristik geschaffen wurde.

Richtcharakteristik Modifizierte Niere Übertragungsbereich 40-20.000kHz Empfindlichkeit (1kHz) 1,8 mV/Pa ± 3 dB Nennimpedanz 350 Ω Min. Abschlussimpedanz 1000 Ω Abmessungen ∅ 33mm x 59mm Gewicht 60g

Tabelle 2: Technische Daten des e604HISS

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4. HISS Audio Prototyp

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Abbildung 4.6: Das dynamische Mikrophon e604

Abbildung 4.7: Frequenzgang des e604

Abbildung 4.8: Einsatz des e604HISS auf der Anlage

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4. HISS Audio Prototyp

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4.1.1.3 Optisches Mikrophon Eine Neuerung in der Technik der Mikrophone ist das optische Mikrophon. Eine Leuchtdiode emittiert Licht, das in einen Lichtwellenleiter gekoppelt wird. Am anderen Ende des Sende-LWL tritt das Licht aus und fällt im schrägen Winkel auf eine verspiegelte Membran, die den Lichtstrahl reflektiert. Der Strahl wird von einem Empfangs-LWL aufgenommen, welcher ebenfalls im schrägen Winkel zur Membran angeordnet ist. Am Ende des Empfangs-LWL wird das Licht von einer Fotodiode aufgenommen und in ein elektrisches Signal gewandelt. In der Ruhelage der Membrane ergibt sich so ein Lichtstrahl, dessen Kegel etwa zur Hälfte den Empfangs-LWL überdeckt. Wird die Membran ausgelenkt, ergibt sich je nach Ausrichtung ein Versatz des Strahls und somit eine kleinere oder größere Überlappung mit dem LWL-Profil und somit auch eine entsprechende Schwankung der Lichtintensität, die von der Fotodiode detektiert wird. Die Membranauslenkung wird also in eine Lichtintensitätsschwankung umgeformt (siehe Abbildung 4.10). Das optische Mikrophon wird erstmalig in einem Serienmikrophon ein optisches Wandlersystem einsetzen, das aufgrund seiner Eigenschaften für sehr viele Anwendungszwecke äußerst interessant erscheint: • Der wichtigste Aspekt ist für das HISS-Projekt der bedenkenlose Einsatz in explosionsgefährdeten

Umgebungen, wie sie gerade auf Gasanlagen fast ausschließlich zu finden sind. Eine Funkenbildung durch elektrischen Überschlag ist ausgeschlossen; das Signal kann über optische Kabel aus dem EEx-Bereich herausgeführt und erst außerhalb in ein elektrisches gewandelt werden.

• Der Mikrophonkopf und die Lichtquelle bzw. der Fotodetektor können über den Lichtwellenleiter über mehrere 100 Meter entfernt angeordnet werden, ohne dass ein Qualitätsverlust spürbar wird.

• Ein optisches System ist völlig resistent gegenüber jeglicher Art von elektrischen und magnetischen Emissionen und daher EMV unempfindlich; gibt aus dem gleichen Grund auch keine elektromagnetische Strahlung ab.

• Das gesamte optische System ist immun gegenüber Feuchtigkeit und ist daher für die Außen-Anlagen gut geeignet.

Abbildung 4.9: Das optische Mikrophon auf der Anlage

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4. HISS Audio Prototyp

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Abbildung 4.10: Prinzip der akustisch-optischen Wandlung

4.1.1.4 Körperschall Mikrophon Zusätzlich zu den Luftschallmikrophonen wurden bereits Körperschallmikrophone installiert und in das Gesamtsystem eingefügt. Bis jetzt ist eine Mustererkennung von Körperschallsignalen jedoch noch nicht enthalten; es ist lediglich möglich, die Signale abzuhören. In sehr naher Zukunft soll jedoch auch die Klassifikation auf diverse Körperschallsignale erweitert werden. In Thönse wurden Körperschallaufnehmer der Firma Brüel & Kjær installiert (Brüel & Kjær 8326).

Typ DeltaTron Frequenzgang 1-10.000kHz Resonanzfrequenz 25.000kHz Empfindlichkeit (1kHz) 10 mV/ms-2

Versorgungsstrom 4mA Temperaturbereich -54...+125°C Maße ∅23,6mm x 104mm

Tabelle 3: Technische Daten der Körperschallaufnehmer B&K 8326

Abbildung 4.11: B&K 8326

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4. HISS Audio Prototyp

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Abbildung 4.12: Frequenzgang des B&K 8326 (mit Resonanzfrequenz bei 25kHz)

Abbildung 4.13: Die Körperschallsensoren auf der Anlage

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4. HISS Audio Prototyp

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4.1.2 Wetterschutz Der Wetterschutz setzt sich aus zwei mechanischen Schutzmechanismen zusammen: dem reinen Wetterschutz (Niederschlag) und dem Windschutz. Während der Windschutz über die britische Firma Rycote bezogen wird, wurde der Wetterschutz im Hause entworfen und in vielen Varianten getestet (siehe Abbildung 4.14). Der Wetterschutz muss nach Priorität sortiert folgende Eigenschaften haben: 1. akustisch dämpfend 2. wetterbeständig / UV beständig / temperaturbeständig 3. preisgünstig 4. bedruckbar / lackierbar (für Sennheiser Logo) 5. einfache Nachbearbeitung (für ggf. modifizierte Halterung) 6. geringes Gewicht

Abbildung 4.14: Der Wetterschutz zum Schutz vor Niederschlag

Als günstigste Alternative hat sich die Verwendung eines handelsüblichen KG Abflussrohres erwiesen. Dieses wird entsprechend den örtlichen Anforderungen modifiziert.

4.1.3 EEX Schutz Es versteht sich von selbst, dass eine Gasaufbereitungsanlage größtenteils aus explosionsgefährdeten Gebieten besteht. So dürfen in solchen abgegrenzten Gebieten keinerlei Funken entstehen, die dann eine Anlage in ein flammendes Inferno verwandeln würden. Handys sind verboten, bei Bedarf wird mit speziellem Werkzeug gearbeitet, das jegliche Art von Funkenbildung verhindert. Im EEx-Bereich I ist jede Art von Stromfluss verboten, elektromechanische wie elektrodynamische und elektrostatische (Kondensatormikrophon) Schallwandler dürfen nicht verwendet werden. In der Prototypenanlage Thönse gibt es ein Mikrophon, das in einem solchem Bereich installiert ist; hier kommt nur ein rein optischer Wandler in Frage. Der Ort der Wandlung muss außerhalb des EEx-Bereichs liegen; in Thönse einige Meter neben dem Mikrophon. Für den EEx-Bereich II, der sich lokal ein wenig weiter entfernt befindet, wurde für das eingesetzte dynamische Mikrophon (e604) eine Unbedenklichkeitsbescheinigung eingeholt. Dieses war möglich, weil das Mikrophon in einer Untersuchung der PTB Braunschweig als eigensicher eingestuft wurde. Ein dynamisches Mikrophon könnte theoretisch sehr hohe Spannungen erzeugen, weil sich in der Theorie die Membran sehr weit ausdehnen kann. In der Praxis ist die Auslenkung der Membran auf ca.

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4. HISS Audio Prototyp

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1mm begrenzt oder sie ist so stark deformiert, dass das Mikrophon nicht mehr arbeitet. Diese Situation lässt folgende Maximalwerte von Strom und Spannung am Mikrophon e604 zu: Maximalspannung bei 150dB Schalldruck: 1,13 VEff Maximaler Membranhub: 1mm Maximalstrom bei Kurzschluss: 4,3mA Maximale Leistung im Kurzschlussfall: 5mW Eine Erwärmung von Gehäuse und Spule kann aufgrund der maximalen Leistung im Kurzschlussfall eintreten. Diese Erwärmung entspricht 5mW und verteilt sich auf ca. 1,5m Spulendraht. 4.2 Software Struktur Die Software wurde weitestgehend in Kooperation mit der HDA ( Hupert Digital Audio besser bekannt unter dem Namen Steinberg VST) entwickelt. Hierzu wurde eine Testumgebung aufgebaut mit welcher alle auftretenden Anlagenzustände simuliert werden können. Durch diese Simulation war es möglich eine funktionierend Software einzusetzen und somit das Risiko einer Fehl oder Falschauslösung in der Versuchsanlage zu minimieren. In Abbildung 4.15 sieht man das Meldungsfenster, das im Minutentakt den neuen Status aller überwachten Kanäle dokumentiert. Dabei sind die Zeit, diverse Aktionen und der Kanal angegeben, ebenfalls die Wahrscheinlichkeit, mit der die Probe in die ebenfalls dargestellte Klasse eingeordnet wird. Der letzten Spalte ist zu entnehmen, ob die Klasse in einen normalen Anlagenzustand sortiert wird oder ob sie einen Alarm darstellt.

Abbildung 4.15: Meldungsfenster in HISS-Audio

Im folgenden Fenster (Abbildung 4.16) besteht die Möglichkeit, sich auf einen frei wählbaren Kanal aufzuschalten und diesen mit hoher Tonqualität abzuhören. Dazu wird das Signal MP3-kodiert und kann so auch Remote von einem weiter entfernten Rechner über ISDN (FS = 48kHz, 24Bit) abgehört werden.

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4. HISS Audio Prototyp

Sennheiser electronic 19 Semesterbericht Markus Langner

Abbildung 4.16: HISS-Audio Überwachen aller 16 Kanäle

Beim Selbsttest (Abbildung 4.17) wird über einen Lautsprecher ein Referenzsignal über die Anlage gestrahlt; die Mikrophone werden einmal auf dieses Signal eingepegelt. Diese spektrale Pegelkurve wird jetzt für jeden Sensor als Referenz gespeichert und bei jedem Selbsttest mit der aktuellen Kurve verglichen. Dabei muss das aktuelle Signal innerhalb eines im Konfig-File wählbaren Toleranzschlauchs liegen; sonst wird ein Defekt an den Mikrophonen gemeldet.

Abbildung 4.17: Selbsttest in HISS-Audio

Im folgenden Fenster (Abbildung 4.18)können gespeicherte Szenarien in neue Klassen gespeichert werden. Meldet das System z.B. einen Alarm, kann ein Arbeiter in die ebenfalls gespeicherten Wave-Files hineinhören. Bestätigt er diesen Alarm, so kann er diesen Kanal als weitere Alarmreferenz in die Bibliothek ablegen.

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4. HISS Audio Prototyp

Sennheiser electronic 20 Semesterbericht Markus Langner

Abbildung 4.18: Überwachtes Lernen in HISS-Audio

4.2.1 Mustererkennung Als Herzstück der Software kann die Mustererkennung gesehen werden. Hier wird grundsätzlich zwischen zwei Arten unterschieden die im folgenden erklärt werden sollen. Fast alle Mustererkennungssysteme lassen sich in folgende Schritte unterteilen:

Abbildung 4.19: Schematischer Aufbau eines typischen Klassifikationssystems

Grundsätzlich wird vor der Auswertung des Signals dieses einer Vorbehandlung unterzogen. Dabei werden einige feste Merkmale extrahiert: Die Auswertung erfolgt immer für einen repräsentativen Teil eines Buffers; es werden 30s aufgezeichnet, die Auswertung erfolgt dagegen nur in den mittleren 10s was für eine Erkennung eines Fehlers vollkommen ausreicht.

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4. HISS Audio Prototyp

Sennheiser electronic 21 Semesterbericht Markus Langner

4.2.2 Die nichtadaptive Mustererkennung Da die nichtadaptive Mustererkennung bei HISS Audio Prototyp deaktiviert ist soll hier nur das Prinzip erläutert werden. Der RMS-Wert der ankommenden Signale anhand folgender Beziehung wird berechnet:

∑=

⋅=N

0i

2u(i)N1U

Es werden 10 Mittelwerte bestimmt. Für die weitere Bearbeitung wird eine Preemphase vorgenommen. Die Preemphase bewirkt eine Dämpfung im tieferen und eine Anhebung im höheren Frequenzbereich des Signals. Dieser Frequenzgang wirkt sich vorteilhaft aus, da das Signalgeräusch eines Gasaustrittes seinen Schwerpunkt im Bereich höherer Frequenzen hat und Störungen im tieferen Bereich von vornherein gedämpft werden. In Abbildung 4.20 sieht man die Gewichtung der Preemphase im Frequenzgang. Differenzengleichung:

( ) ( ) ( )0.95a

1nxanxny=

−⋅−=

Abbildung 4.20: Bedeutung der Preemphase im Frequenzgang

Weiterhin wird die Nulldurchgangsrate (ZeroCrossingRate) bestimmt. In jedem Signalblock wird die Anzahl der Nulldurchgänge detektiert und auf die Länge des Blockes normiert. Die Nulldurchgangsrate ist ein Maß für hohe Frequenzen, da ein hochfrequentes Signal auf tiefen Frequenzen in der Umgebung der Nulldurchgänge für eine höhere ZCR sorgt. Für eine gute Ausnutzung des Merkmals ZCR in der Klassifikation sollte der Gleichspannungsanteil im Signal so gering wie möglich sein. Nach einer Anwendung der Autokorrelationsfunktion und einer Kurzzeitanalysen wird das Signal einer rein spektralen Analyse unterzogen; zur Berechnung wird ein schneller FFT-Algorithmus verwendet. Die FFT wird berechnet mit N=2048 Samples, zur besseren Übersicht wird es nach der Normierung logarithmiert (20 · log10 (...) ). Zur Reduktion der Datenmenge und zum besseren Vergleich werden die zum Vergleich von Referenz und Proben benötigten Werte in 16 Filterbänke zusammengefasst; dabei hat jeder Filter eine Bandbreite von:

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4. HISS Audio Prototyp

Sennheiser electronic 22 Semesterbericht Markus Langner

1,5kHz162

48kHz162

Fb Samp =

⋅=

⋅=

Bei der nichtadaptiven, musterunabhängigen Mustererkennung wird nur auf Erreichen eines Schwellwertes geschaut, sie ist aber mit einer Klassifikation im herkömmlichen Sinne nicht zu vergleichen. Dies ist der Grund für die Abschaltung im Prototyp Thönse

4.2.3 Die adaptive Mustererkennung Der Vorteil der adaptiven Mustererkennung liegt darin, dass hier die Merkmale, die zur Klassifikation herangezogen werden, frei wählbar sind. Man ist nicht auf die festen Merkmale angewiesen, sondern kann je nach Bedarf den Satz der verwendeten Merkmale frei wählen. Das ganze geschieht leider noch nicht online im Betrieb, sondern ein neuer Merkmalssatz wird mit vorhandenen Mustern außerhalb des Betriebs bestimmt und hinterher durch entsprechende Einträge in ein Konfig-File übernommen. Die Auswahl des neuen Merkmalssatzes erfolgt über einen speziellen Algorithmus, man kann den Vorgang jedoch manuell überwachen und sich auch gegen vorgeschlagenen Merkmale entscheiden. Es wird hier nicht mit so vielen Merkmalen gearbeitet; außerdem sind diese Merkmale nur auf das Spektrum bezogen. Nach einer FFT wird das Spektrum geglättet (Abbildung 4.22), damit „Kurzzeiteffekte“ wie in Abbildung 4.21 herausgefiltert werden. Anschließend wird es in verschiedene Bänke geteilt; ähnlich wie bei der nichtadaptiven Mustererkennung. In diesen Segmenten wird nun über das Spektrum eine Ausgleichsgerade gelegt. Als extrahierte Merkmale werden z.B. der Energieinhalt (Fläche), die Steigung in den Abschnitten, sowie Start- und Endkoordinaten der Geradenstücke herangezogen.

Abbildung 4.21: Bildung der Segmentausgleichsgeraden ohne Glättung

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4. HISS Audio Prototyp

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Abbildung 4.22: Bildung der Ausgleichsgeraden mit Glättung

Abbildung 4.23 Arten der Mustererkennung

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4. HISS Audio Prototyp

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4.2.4 Aufbau eines Klassifikationssystems Zum besser Verständnis der Mustererkennung soll hier der generelle Aufbau eines Klassifikatorsystems beschrieben werden. Der Schematische Aufbau wurde schon in Abbildung 4.19 beschrieben.

4.2.4.1 Aufnahme / Erfassung eines Signals Die charakteristischen Signale des Objektes werden durch einen Sensor und ein Aufnahmegerät erfaßt und in eine einheitliche technische Darstellung gebracht. Somit werden sie einer Weiterverarbeitung zugänglich gemacht (Kamera, Mikrophon, Beschleunigungsaufnehmer...)

4.2.4.2 Vorverarbeitung Die Signale werden vorverarbeitet, d.h. z.B. Bandbegrenzung, Abtastung und Digitalisierung, Fouriertransformation, Normierung und Mittelung der Spektren, Logarithmierung etc.

4.2.4.3 Merkmalsextraktion In der Merkmalsextraktion des Signals wird eine Auswahl bestimmter, möglichst charakteristischer Merkmale durchgeführt, die gewährleisten, daß die Probe sich gut von anderen Klassen unterscheidet. Die Merkmale stellen einen n-dimensionalen Vektor cρ dar. Beispiele für solche Merkmale sind bestimmte Frequenzbänder, Zeiten zwischen Intervallen etc.

4.2.4.4 Klassifikation In der Klassifikation wird die Probe mit den vorhandenen Klassen verglichen und letztlich der ähnlichsten Klasse mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit zugeordnet. Voraussetzung einer korrekten Klassifikation ist eine ausgeprägte Lernphase, in der viele vorhandene Muster zu Clustern zusammengefaßt werden. Wenn sich keine Übereinstimmung feststellen läßt, ist der Zustand unbekannt.

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4. HISS Audio Prototyp

Sennheiser electronic 25 Semesterbericht Markus Langner

Abbildung 4.24: Beispiel für die Abstandsberechnung anhand eines 2-dimensionalen Merkmalsraums

Die aktuelle Probe wird über das Verfahren des nächsten Nachbarn mit den vorhandenen Referenzmustern verglichen. In diesem Fall wird die Distanz zum Schwerpunkt eines jeden Clusters berechnet.

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5. HISS Audio UGS

5 HISS Audio UGS HISS Audio UGS stellt eine Erweiterung bzw. Ausgliederung von HISS Audio Prototyp dar. UGS steht für Untergrundspeicher, einer Anlage der BEB in Dötlingen, für welche die Maßnahmen durchgeführt wurden. HISS Audio UGS arbeitet autark und ist nicht auf HISS Logik angewiesen. HISS Audio UGS führt eine zusätzlichen Pegelüberwachung durch und wird in ein bestehendes Prozeßleitsystem (PLS) eingebunden. Alle weiteren Funktionalitäten entsprechen HISS Audio Prototyp.

Abbildung 5.1 Anlage in Dötlingen. Zu sehen ist 1 von 15 weiteren Sonden.

5.1 Hardware Struktur Grundsätzlich besteht HISS Audio UGS aus getrennt installierten Sennsoreinheiten (SE) und einer Abhöreinheit(AE). Die Aböreinheit befindet sich generell bei der Leitwarte und dient zur Konfiguration und Bedienung des Systems. Die Sennsoreinheit steht vorzugsweise im Feld in der Nähe der zu überwachenden Anlagen. Die SE beinhaltet alle HW-Komponenten zur Signalaufnahme, Signalverarbeitung, Mustererkennung, und des Selbsttestes des Systems. Die AE ist mit den SE´s Vorzugsweise über ISDN verbunden, wobei eine Verbindung über LAN nicht ausgeschlossen wird. In Sonderfällen ist es möglich SE und AE auf einem Rechner zu installieren, wobei hier die nötige Rechnerleistung beachtet werden muss.

Sennheiser electronic 26 Semesterbericht Markus Langner

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5. HISS Audio UGS

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Abbildung 5.2 Schema der Testanlage in Dötlingen

Sennheiser electronic 27 Semesterbericht Markus Langner

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5. HISS Audio UGS

Der Signallaufweg entspricht dem von HISS Audio. Eine Übersicht über die Anlage in Dötlingen, welche wiederum eine Testanlage darstellt, ist in Abbildung 5.2 zu erkennen. Die Anbindung an PLS erfolgt über potentialfreie (EEx-Schutz) I/O Karten. 5.2 Software Struktur Die Bedienoberfläche der SE entspricht weitestgehend HISS Audio Prototyp. Auf einer SE läuft der Audio Manager in einem Rahmenprogramm. Dieses Rahmenprogramm übernimmt die Kommunikation mit ISDN, der Digitalen I/O Karte, das schreiben von Statusfiles und Audiofiles in entsprechende Directories. Auf der AE lauft die HISS Audio Oberfläche wiederum innerhalb eines Rahmenprogramms welches folgende Funktionen integriert: Verwaltung von DFÜ, DigI/O karten, Watchdogfunktion und zusätzliche Konfigurationen wie z.B. Watchdog Zyklen, Adressverwaltung der AE und SE. Die AE ist zur Konfiguration und Installation nur dem Experten zugänglich. Das Leitwartenpersonal kann die Anlage nur über das PLS bedienen. Dies ist aus Datenschutzgründen nötig, da über die SE ein ständiges live Mithören möglich ist. Diese Funktionalität wird mit Hilfe des PLS unterbunden. Die AE Übernimmt die steuernde Rolle bei der Überwachung des HISS Audio Zustandes. Hierfür wurde eine Watchdogfunktion intregriert. Die AE schick in regelmäßigen Zeitabständen Statusabfragen an alle beteiligten Rechner. Die Anforderung wird von der jeweiligen SE über ein lokales SE Statusfile quittiert. Dazu wählt sich die AE bei der SE via DFÜ ein, um zugriff auf die entsprechenden Files zu erhalten. 5.3 Einbindung in das Prozeßleitsystem (PLS) Sowohl AE als auch SE sind über digitale I/O Karten mit dem PLS verbunden. Alle für den Prozess wichtigen Funktionen können von hier gesteuert werden. Die Einbindung in das PLS hat zwei wesentliche Vorteile. Zum einen werden datenschutzrechtliche Bedenken ausgeräumt. Weiterhin wird der Operator der Leitwarte entscheidend entlastet. Er braucht sich nicht in ein komplett neues System einzuarbeiten, sondern findet die neuen Funktionalitäten in einer für ihn gewöhnten Umgebung wieder. Somit wird eine optimale Integration von HISS Audio UGS erreicht. Über das PLS werden die Funktionen der AE, SE gesteuert. Auf Anforderung durch das PLS wird von der AE eine Verbindung zur SE hergestellt Die SE hat auf Anforderung des PLS ein Audiofile in einer Standart Directory abgelegt. Dieses Audio File wird von der AE geholt und dort über Soundkarte wiedergegeben. Von der Soundkarte besteht eine Audioverbindung zur Leitwarte wo das Signal Abgehört wird. Wird in einem Kanal Alarm detektiert, so wird dieser Alarm an das PLS über einen DigOUT-SE Kanal weitergeleitet. Jeder Audiokanal besitzt einen eigenen digital OUT Pin für die Alarmweiterleitung. Der Alarm wird außerdem in SE Statusfile abgelegt. Der Audiomanager pollt zyklisch die DigOUT-SE Kanäle. Ist ein Kanal aktiv wird das aktuelle File gespeichert und steht zur Weiterverarbeitung zur Verfügung.

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5. HISS Audio UGS

Abbildung 5.3 PLS Bildschirm in Dötlingen mit Funktionalität von HISS Audio UGS

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6. Abbildungsverzeichnis

6 Abbildungsverzeichnis Abbildung 3.1: Die Anlage in Thönse bei Hannover .................................................................................. 4 Abbildung 3.2: Verknüpfung der Sensoren Sehen, Hören, Riechen ........................................................... 7 Abbildung 4.1: Schematische Darstellung der HISS-Audio Hardware-Module......................................... 9 Abbildung 4.2 sieht man den Schrank mit den Sennheiser Hardwarekomponenten................................. 10 Abbildung 4.3: Das Kondensatormikrophon ME102................................................................................ 11 Abbildung 4.4: Frequenzgang des ME102................................................................................................ 11 Abbildung 4.5: Einsatz des ME102 auf der Anlage .................................................................................. 12 Abbildung 4.6: Das dynamische Mikrophon e604.................................................................................... 13 Abbildung 4.7: Frequenzgang des e604 .................................................................................................... 13 Abbildung 4.8: Einsatz des e604HISS auf der Anlage.............................................................................. 13 Abbildung 4.9: Das optische Mikrophon auf der Anlage.......................................................................... 14 Abbildung 4.10: Prinzip der akustisch-optischen Wandlung .................................................................... 15 Abbildung 4.11: B&K 8326 ...................................................................................................................... 15 Abbildung 4.12: Frequenzgang des B&K 8326 (mit Resonanzfrequenz bei 25kHz) ............................... 16 Abbildung 4.13: Die Körperschallsensoren auf der Anlage...................................................................... 16 Abbildung 4.14: Der Wetterschutz zum Schutz vor Niederschlag............................................................ 17 Abbildung 4.15: Meldungsfenster in HISS-Audio.................................................................................... 18 Abbildung 4.16: HISS-Audio Überwachen aller 16 Kanäle ..................................................................... 19 Abbildung 4.17: Selbsttest in HISS-Audio ............................................................................................... 19 Abbildung 4.18: Überwachtes Lernen in HISS-Audio.............................................................................. 20 Abbildung 4.19: Schematischer Aufbau eines typischen Klassifikationssystems..................................... 20 Abbildung 4.20: Bedeutung der Preemphase im Frequenzgang ............................................................... 21 Abbildung 4.21: Bildung der Segmentausgleichsgeraden ohne Glättung................................................. 22 Abbildung 4.22: Bildung der Ausgleichsgeraden mit Glättung ................................................................ 23 Abbildung 4.23 Arten der Mustererkennung............................................................................................. 23 Abbildung 4.24: Beispiel für die Abstandsberechnung anhand eines 2-dimensionalen Merkmalsraums. 25 Abbildung 5.1 Anlage in Dötlingen. Zu sehen ist 1 von 15 weiteren Sonden. ......................................... 26 Abbildung 5.2 Schema der Testanlage in Dötlingen................................................................................. 27 Abbildung 5.3 PLS Bildschirm in Dötlingen mit Funktionalität von HISS Audio UGS.......................... 29

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7. Inhaltsverzeichnis

7 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Technische Daten des ME102.............................................................................................. 11 Tabelle 2: Technische Daten des e604HISS ......................................................................................... 12 Tabelle 3: Technische Daten der Körperschallaufnehmer B&K 8326.................................................. 15

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