The increasing deployment of low-cost IoT sensor platforms in industry boosts the demand for anomaly detection solutions that fulfill two key requirements: minimal configuration effort and easy transferability across equipment. Recent advances in deep learning, especially long-short-term memory (LSTM) and autoencoders, offer promising methods for detecting anomalies in sensor data recordings. We compared autoencoders with various architectures such as deep neural networks (DNN), LSTMs and convolutional neural networks (CNN) using a simple benchmark dataset, which we generated by operating a peristaltic pump under various operating conditions and inducing anomalies manually. Our preliminary results indicate that a single model can detect anomalies under various operating conditions on a four-dimensional data set without any specific feature engineering for each operating condition. We consider this work as being the first step towards a generic anomaly detection method, which is applicable for a wide range of industrial equipment.


翻译:在工业中越来越多地部署低成本的IOT传感器平台,增加了对异常现象探测解决方案的需求,满足了两个关键要求:最小的配置努力和在设备之间易转移。最近深层学习的进展,特别是长期短期内存(LSTM)和自动编码器,为探测传感器数据记录中的异常现象提供了有希望的方法。我们用一个简单的基准数据集将自动编码器与深神经网络(DNN)、LSTMS和神经神经网络(CNN)等各种结构进行比较,我们通过在各种操作条件下操作渗透式泵和人工引发异常现象而生成这些数据。我们的初步结果显示,单一模型可以在四维数据集下,在四维操作条件下探测异常现象,而每个操作条件没有具体特征工程。我们认为这项工作是朝着通用异常探测方法迈出的第一步,这种方法适用于广泛的工业设备。

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在数据挖掘中,异常检测(英语:anomaly detection)对不符合预期模式或数据集中其他项目的项目、事件或观测值的识别。通常异常项目会转变成银行欺诈、结构缺陷、医疗问题、文本错误等类型的问题。异常也被称为离群值、新奇、噪声、偏差和例外。 特别是在检测滥用与网络入侵时,有趣性对象往往不是罕见对象,但却是超出预料的突发活动。这种模式不遵循通常统计定义中把异常点看作是罕见对象,于是许多异常检测方法(特别是无监督的方法)将对此类数据失效,除非进行了合适的聚集。相反,聚类分析算法可能可以检测出这些模式形成的微聚类。 有三大类异常检测方法。[1] 在假设数据集中大多数实例都是正常的前提下,无监督异常检测方法能通过寻找与其他数据最不匹配的实例来检测出未标记测试数据的异常。监督式异常检测方法需要一个已经被标记“正常”与“异常”的数据集,并涉及到训练分类器(与许多其他的统计分类问题的关键区别是异常检测的内在不均衡性)。半监督式异常检测方法根据一个给定的正常训练数据集创建一个表示正常行为的模型,然后检测由学习模型生成的测试实例的可能性。
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