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基于自动编码器的工业机械设备异常检测:利用正常操作数据训练模型以识别异常 - MATLAB实现

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简介:
本研究采用自动编码器技术,通过MATLAB平台,使用设备正常运行的数据来训练模型,旨在有效识别和预测工业机械中的异常状况。 此预测性维护示例使用来自工业机器的正常操作数据来训练深度学习自动编码器。该示例如下进行: - 使用Diagnostic Feature Designer应用程序从工业振动时间序列数据中提取相关特征。 - 设置并训练基于LSTM(长短期记忆网络)的自动编码器,以检测异常行为。 - 评估结果。 设置说明:此演示是在MATLAB环境中实现的一个项目,并需要用户打开该项目才能运行。该MATLAB项目将管理所有必要的路径和快捷方式。 操作步骤: 1. 打开名为AnomalyDetection.prj的MATLAB项目文件。 2. 运行第一部分,即数据准备与特征提取阶段。 3. 运行第二部分,包括模型构建及评估过程。

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  • - MATLAB
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    本研究采用自动编码器技术,通过MATLAB平台,使用设备正常运行的数据来训练模型,旨在有效识别和预测工业机械中的异常状况。 此预测性维护示例使用来自工业机器的正常操作数据来训练深度学习自动编码器。该示例如下进行: - 使用Diagnostic Feature Designer应用程序从工业振动时间序列数据中提取相关特征。 - 设置并训练基于LSTM(长短期记忆网络)的自动编码器,以检测异常行为。 - 评估结果。 设置说明:此演示是在MATLAB环境中实现的一个项目,并需要用户打开该项目才能运行。该MATLAB项目将管理所有必要的路径和快捷方式。 操作步骤: 1. 打开名为AnomalyDetection.prj的MATLAB项目文件。 2. 运行第一部分,即数据准备与特征提取阶段。 3. 运行第二部分,包括模型构建及评估过程。
  • LSTM:尝试LSTM进行
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    本研究提出了一种基于LSTM的自动编码器模型,专门用于时间序列数据中的异常检测。通过优化LSTM结构,该模型能够有效识别和预测数据中的异常模式,提升复杂场景下的检测准确性。 基于LSTM的异常检测方法表明可以利用自动编码器构建异常检测模型。实验结果证明了这种方法的有效性:当使用纯无监督的LSTM自动编码器进行训练时,能够识别出含有增加放大噪声的简单正弦波信号中的异常情况。具体来说,呈现给网络的是整个信号(以滑动窗口的形式),而输出则是由该LSTM检测器计算得到的均方误差(MSE),以此来衡量模型对输入数据的近似程度。此外,文中还记录了添加并被捕捉到的噪声样本的数量。
  • 传感MATLAB
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    本研究利用自动编码器在MATLAB环境中对传感器数据进行异常检测,通过训练模型识别正常模式并标记偏离情况,以提高系统监测效率和准确性。 使用 MATLAB 对传感器数据进行基于自动编码器的异常检测演示了如何利用半监督机器学习技术中的自编码器来识别三缸泵输出压力数据中的异常情况。此外,该演示还展示了将训练好的自编码器通过代码生成部署到嵌入式系统的方法。 **基础概念:** 自编码器是一种神经网络模型,由两个主要部分构成——即编码器和解码器。其中,编码器的作用是把输入的N维数据(例如一帧传感器信息)压缩为一个较低维度x(其中 x < N),以保留大部分重要信息但减少冗余的数据量。这一过程类似于主成分分析,并且自编码器的一个显著优势在于它能够仅使用正常操作期间采集到的数据来训练模型,从而识别出异常情况,而无需故障数据的支持。
  • LSTM
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    简介:本文提出了一种结合长短期记忆网络(LSTM)与自编码器的创新方法,专门用于复杂数据序列中的异常检测。通过深度学习技术优化模型性能,以识别并预测潜在的数据偏差或故障模式,在金融风控、系统监控等领域展现出广泛应用前景。 LSTM自编码器异常检测模型是一种利用长短期记忆网络的自编码器来识别数据中的异常模式的技术。这种模型能够有效地捕捉时间序列数据中的长期依赖关系,并通过学习正常行为的数据表示来进行异常检测。
  • 视频
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    本数据集专为视频异常行为检测设计,包含大量标注视频片段,旨在提升机器学习模型在监控和安全领域的应用能力。 在IT领域内的人工智能与计算机视觉分支中,训练数据集是至关重要的组成部分。特别是用于视频异常识别的训练数据集通常包含正常行为及异常事件的视频片段,以便算法能够学会区分两者,并在未来应用中自动检测到异常情况。 “数据集”一词指的是机器学习和深度学习中的基础素材——它由大量标记的数据组成,这些数据被用来教导模型如何执行特定任务,例如图像分类、语音识别或视频异常检测。对于视频异常识别来说,一个有效的数据集需要涵盖多样化的场景以及各种可能的异常情况,以确保算法能够适应未见过的新环境。 接下来我们具体看看两个子文件:ShanghaiTech和UCF-Crime。 上海科技大学的数据集可能是专为城市监控应用场景设计的视频异常检测工具。它包含来自不同地点(如街道、商场、公园等)的监控录像,并包括各种正常活动以及预定义的异常事件,例如盗窃、斗殴及交通事故等。每个样本通常都会标注出异常发生的时间点,帮助模型识别并定位关键帧。 UCF-Crime数据集是另一个广泛使用的资源库,它可能侧重于犯罪行为的检测。该数据库收集了各种来源(包括网络视频和新闻报道)中的事件,并涵盖了抢劫、袭击及盗窃等案例。与上海科技大学的数据集类似,UCF-Crime同样提供了详尽的信息以帮助模型学习区分正常活动和非法行为。 训练用于识别异常情况的视频模型通常涉及以下步骤: 1. 数据预处理:包括对视频进行剪辑或利用帧差法来检测运动变化。 2. 特征提取:通过卷积神经网络(CNN)从每一帧中抽取视觉特征,有时还会结合时空信息。 3. 模型构建:采用循环神经网络(RNN)、长短时记忆模型(LSTM)或其他序列结构捕捉视频的时间特性。 4. 训练与优化:利用反向传播和诸如Adam或SGD等算法调整参数以减少预测误差。 5. 评估与验证:通过交叉验证及标准评价指标如准确率、召回率以及F1分数来衡量模型的表现。 6. 微调与超参数调节:根据测试结果对模型架构进行修改,进一步提高性能。 在实际应用中,这种类型的系统可用于安全监控平台,在检测到潜在异常行为时自动触发警报。这有助于减少人工监视的需求,并提升公共安全性。然而值得注意的是,数据集的质量和多样性、模型的泛化能力以及隐私保护措施都是确保此类技术有效且负责任地运作的关键因素。
  • MatlabbiLSTM分析与.zip
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    本项目利用Matlab平台实现了一种基于biLSTM自编码器的深度学习模型,用于分析和预测工业机械设备的振动数据,并进行有效异常检测。 当然可以,请提供您希望我重写的文字内容。
  • 变分(VAE)施图像:在MATLAB中学会与定位区域
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    本教程介绍如何使用MATLAB和变分自动编码器(VAE)进行图像异常检测及区域定位,适合希望掌握深度学习技术以实现智能图像分析的读者。 在化工原料、服装以及食品原材料的出货检验过程中,需要检测正常产品中的缺陷及杂质。这里介绍了一种使用卷积自动编码器(CAE)进行异常检测与定位的方法,并且仅采用图像数据来进行模型训练。接下来将演示如何利用变分自编码器(VAE),而非传统的CAE来执行同样的任务。 相较于传统方法,VAE通过在潜在变量的概率分布上工作并从该概率分布中抽取样本以生成新的数据点。此外,在异常检测和定位领域内已有文献展示了仅使用正常图像训练的CAE模型可以有效识别出与之混合在一起的异常情况。本演示则将展示如何采用变分自编码器实现类似的功能。 通过这种方法,我们可以利用深度学习技术来准确地捕捉并标记产品中的缺陷或杂质,从而确保最终产品的质量符合标准要求。
  • LSTM系统方法
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    本研究提出了一种基于LSTM自动编码器的创新算法,用于提升工业系统的异常检测精度与效率,保障系统稳定运行。 在工业互联网环境下,有效的异常检测方法对于保障工业系统的安全与稳定运行至关重要。然而,传统的异常检测技术存在需要大量标注样本以及不适应高维度时间序列数据等问题。为此,我们提出了一种基于LSTM自动编码机的新型工业系统异常检测方案。 为解决现有方法依赖于标记样本来进行训练的问题,该方案采用了无监督学习策略——通过自动编码器来识别和提取大量的正常操作模式与特征,并据此实现对样本重构及误差计算以完成异常判断。同时,为了克服传统技术在处理高维度时间序列数据时的局限性,我们引入了双向LSTM作为核心组件之一,用以深入挖掘多维时间序列中的潜在特性。 实验结果表明,在一个实际造纸工业的数据集中应用上述方法后,其性能指标相比现有无监督异常检测算法有了显著提高。具体而言,该方案实现了高达93.4%的总体精度。
  • 优质
    本数据集集合了多种常见的用于异常检测的研究数据,涵盖网络、传感器、医疗等领域,为算法开发与性能评估提供支持。 异常检测常用的一些数据集包括信用卡欺诈交易记录、网络入侵日志以及工业传感器读数等。这些数据集通常包含大量正常操作的数据点,并且掺杂着少量的异常事件,用于训练机器学习模型识别不寻常的行为或模式。研究人员和工程师可以利用这些资源来开发更有效的算法以提高系统的安全性和可靠性。
  • 优质
    本数据集合汇集了广泛使用的异常检测测试集合,涵盖网络、系统日志、传感器等多种类型的数据源,旨在促进异常检测算法的研究与开发。 异常检测常用的一些数据集包括信用卡欺诈检测、网络入侵识别以及工业设备故障预警等领域中的公开数据集。这些数据集通常包含正常行为的数据样本与异常事件的标记,便于研究者进行模型训练及性能评估。