Advancing LightGBM with data augmentation for predicting the residual strength of corroded pipelines

残余物 管道运输 管道(软件) 自编码 计算机科学 机器学习 数据挖掘 生成对抗网络 人工智能 人工神经网络 试验数据 特征(语言学) 工程类 连接词(语言学) 可靠性工程 数据建模 预测建模 特征工程 残余强度 模式识别(心理学) 生成语法 支持向量机
作者
Qiankun Wang,Hongfang Lü,Fan Li,Yufeng Frank Cheng
出处
期刊:npj Materials degradation [Nature Portfolio]
卷期号:9 (1) 被引量:6
标识
DOI:10.1038/s41529-025-00673-9
摘要

Machine learning methods have been widely applied in predicting the residual strength of corroded pipelines due to their powerful predictive capabilities. However, the effective application of these techniques is constrained by the limited availability of high-quality data, as traditional pipeline burst tests are both costly and time-consuming. This study addresses the challenge of data limitations by applying and comparing three advanced data augmentation models—Tabular Variational Autoencoder (TVAE), Copula Generative Adversarial Network (CopulaGAN), and conditional tabular generative adversarial network (CTGAN)—to enhance the corroded pipeline dataset. The augmented datasets were used to train a LightGBM model for residual strength prediction. Among the three, the CopulaGAN-LightGBM data augmentation yielded the best improvement, increasing the model’s R 2 by 4.46%. Additionally, SHapley Additive exPlanations (SHAP) analysis was conducted on the CopulaGAN-LightGBM model to interpret feature importance, identifying wall thickness, defect depth, and pipe diameter as the most influential factors affecting residual strength. Finally, a practical online platform implementing the proposed model has been developed to enable real-time residual strength prediction. The results demonstrate that combining LightGBM with effective data augmentation techniques provides a reliable solution to overcome data limitations in pipeline corrosion assessment.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
sufujun完成签到,获得积分10
刚刚
852的应助被小郝采纳,获得10
2秒前
zuoshoubo完成签到 ,获得积分10
3秒前
果宝妞妞发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
完美世界的应助被樊笼客采纳,获得10
4秒前
4秒前
整齐听南完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
麻薯太好吃了完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
大模型的应助被1111采纳,获得30
4秒前
6秒前
黄寒梅发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
sunny发布了新的文献求助10
9秒前
深情安青的应助被Scarlett采纳,获得10
9秒前
Badge发布了新的文献求助10
10秒前
喜羊羊完成签到,获得积分10
10秒前
十月发布了新的文献求助10
10秒前
Stella发布了新的文献求助10
10秒前
Zzy22完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
12秒前
music_2号发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
13秒前
独特的海云完成签到 ,获得积分10
14秒前
邵蹦蹦发布了新的文献求助10
14秒前
小豆完成签到 ,获得积分10
15秒前
珍~完成签到 ,获得积分10
16秒前
Hommand_藏山完成签到,获得积分10
16秒前
科研通AI6.2的应助被xixi采纳,获得10
16秒前
童心完成签到 ,获得积分10
17秒前
17秒前
1111发布了新的文献求助30
17秒前
关尔匕禾页完成签到,获得积分10
18秒前
李不言发布了新的文献求助10
18秒前
18秒前
哈德森完成签到,获得积分20
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)通过应助OA文献获取积分 10000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Organizational Behavior 510
Arbitrage Theory in Discrete and Continuous Time 500
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 400
English Longitudinal Study of Ageing: Waves 0-11, 1998-2024 300
2026-2030年中國基因檢測行業市場前瞻與未來投資戰略分析報告 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 有机化学 化学工程 内科学 物理 生物化学 复合材料 催化作用 细胞生物学 人工智能 心理学 无机化学 基因 遗传学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7824633
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9351211
关于积分的说明 20560584
捐赠科研通 7417697
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3334555
关于科研通互助平台的介绍 2479838
邀请新用户注册赠送积分活动 2354855