Anomaly Detection Based on Graph Convolutional Network–Variational Autoencoder Model Using Time-Series Vibration and Current Data

自编码 系列(地层学) 异常检测 图形 计算机科学 电流(流体) 时间序列 异常(物理) 卷积神经网络 模式识别(心理学) 算法 人工智能 机器学习 理论计算机科学 地质学 深度学习 工程类 物理 电气工程 古生物学 凝聚态物理
作者
Seung-Hwan Choi,Dawn An,Inho Lee,Suwoong Lee
出处
期刊:Mathematics [Multidisciplinary Digital Publishing Institute]
卷期号:12 (23): 3750-3750 被引量:2
标识
DOI:10.3390/math12233750
摘要

This paper proposes a deep learning-based anomaly detection method using time-series vibration and current data, which were obtained from endurance tests on driving modules applied in industrial robots and machine systems. Unlike traditional classification models that depend on labeled fault data for detection, acquiring sufficient fault data in real industrial environments is highly challenging due to various conditions and constraints. To address this issue, we employ a semi-supervised learning approach that relies solely on normal data to effectively detect abnormal patterns, overcoming the limitations of conventional methods. The performance of semi-supervised models was first validated using a statistical feature-based anomaly detection approach, from which the GCN-VAE model was adopted. By combining the spatial feature extraction capability of Graph Convolutional Networks (GCNs) with the latent temporal feature modeling of Variational Autoencoders (VAEs), our method can effectively detect abnormal signs in the data, particularly in the lead-up to system failures. The experimental results confirmed that the proposed GCN-VAE model outperformed existing hybrid deep learning models in terms of anomaly detection performance in the pre-failure section.

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