شناسایی الگوهای ناهنجار داده‌های شتاب‌سنج در پل‌های کابلی خودایستا به روش یادگیری نظارت شده و با استفاده از تصویر میدان زاویه‌ای گرمیان

پذیرفته شده برای ارائه شفاهی ، صفحه 1-8 (8)
کد مقاله : 1106-ISAV2024 (R1)
نویسندگان
دانشگاه تهران
چکیده
شناسایی آسیب سازه قبل از وقوع حادثه ضرورت دارد که در پایش سلامت سازه‌ها (SHM) این امر با نظارت بر وضعیت سازه‌ها و تشخیص ناهنجاری‌ها و آسیب‌های احتمالی در آن‌ها به کار می‌رود. یکی از ابزارهای کلیدی در SHM ، استفاده از شتاب‌ سنج‌ها برای جمع‌آوری داده‌های سازه است. اما این سنسورهای به دلایل مختلف از قبیل، نویز، خرابی سنسور، یا تغییرات شرایط محیطی و ... می‌توانند دچار ناهنجاری خارج از خرابی سازه بشوند. این ناهنجاری‌ها اگر شناسایی نشوند کل عملکرد SHM را با مشکل مواجه می‌کند و سیستم خرابی سنسور را بعنوان خرابی یک عضو سازه‌ای تشخیص دهد. این ناهنجاری‌ها می‌توانند منجر به تفسیر نادرست داده‌ها شود بنابر این توسعه روش‌های کارآمد برای تشخیص و تصحیح ناهنجاری‌های سنسوری از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مقاله انواع ناهنجاری سنسوری برای داده‌های بنچمارک پل واقعی ارزیابی می‌شوند. روش پیشنهادی بکارگیری یادگیری ماشین بصورت نظارت شده با شبکه عصبی پیچشی بهمراه تصویر میدان زاویه‌ای گرمیان ( GAF ) در شناسایی ناهنجاری است. نتایج کارآمدگی و روش با دقت 93 درصد را نشان می‌دهد. حاصل پژوهش، ارزیابی عملکرد روش پیشنهادی برای داده نرمال و ناهنجاری‌های مختلف است این روش برای داده نرمال و برخی ناهنجاری‌ها مثل، ناهنجاری روند ، عملکرد بسیار خوبی دارد. بکارگیری روش پیشنهادی می‌تواند در ارتقا دقت شبکه در شناسایی ناهنجاری موثر باشد.
کلیدواژه ها
 
Title
Abnormal Patterns Detection of Accelerometer Bridges Data with Supervised Learning Approach using the Gramian angular field image.
Authors
rostam rahgozar, Maryam Bitaraf
Abstract
Identifying structural damage before an accident occurs is crucial in structural health monitoring (SHM). SHM involves monitoring the condition of structures to detect anomalies and potential damages. Accelerometers are key tools in SHM for collecting structural data. However, these sensors can experience abnormalities due to various factors such as noise, sensor failure, or environmental changes. If these abnormalities are not detected, they can compromise the entire SHM system, leading to the misinterpretation of sensor failures as structural failures. Therefore, developing efficient methods for detecting and correcting sensor anomalies is essential.
This paper evaluates different types of sensor anomalies using real bridge benchmark data. The proposed method employs supervised machine learning with a convolutional neural network (CNN) and Gramian angular field (GAF) images for anomaly detection. The results demonstrate the method’s efficiency and accuracy, achieving a 93% success rate. The research assesses the performance of the proposed method on normal data and various anomalies, showing excellent performance for normal data and certain anomalies, such as trend anomalies. Implementing this method can significantly improve the accuracy of anomaly detection in SHM systems.
Keywords
Sensor abnormality, Structural health monitoring, Supervised machine learning, Convolutional Neural Network