Aplicación de Técnicas de Inteligencia Artificial para la predicción de fallas en un aerogenerador de eje horizontal utilizando los datos del Sistema SCADA
In this work, the prediction of failures in a generator of horizontal axis wind turbine is performed by binary classification using Artificial Intelligence techniques, specifically Machine Learning and Deep Learning. The main objective of this research is to generate a fault prediction model by anal...
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| Autor principal: | |
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| Publicat: |
2023
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| Matèries: | |
| Accés en línia: | https://dspace.unl.edu.ec/jspui/handle/123456789/27657 |
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| description | In this work, the prediction of failures in a generator of horizontal axis wind turbine is performed by binary classification using Artificial Intelligence techniques, specifically Machine Learning and Deep Learning. The main objective of this research is to generate a fault prediction model by analyzing the data collected by the SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) system. First of all, the data analysis was performed with descriptive statistics and data visualization techniques, which allowed a good selection of the variables, the preparation of the database, and the use of different resampling techniques to eliminate the problem of class imbalance. As a result of the analysis, it showed that the random subsampling presents better results for the classification with the Decision Trees algorithm, so the balanced set in its failure classes and normal state is applied in the next part of the study. Next, in order to effectively apply Machine Learning and Deep Learning techniques, it is necessary to properly select those that are best suited to the classification task, and then, once their hyperparameters have been adjusted, compare their performance with respect to the one that best predicts failures, transcending the Extra Trees algorithm and convolutional neural networks (CNN). although the latter works with a different data set, reaching a Recall value of 0.79, which is not very efficient. Finally, the evaluation of the models is performed with metrics derived from the confusion matrix, especially Recall and the area under the ROC curve (AUC). Key words: Machine Learning, Deep Learning, imbalanced classification, confusion matrix, wind turbine. |
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| spelling | Aplicación de Técnicas de Inteligencia Artificial para la predicción de fallas en un aerogenerador de eje horizontal utilizando los datos del Sistema SCADAPuchaicela Castillo, Jorge AlexanderMACHINE LEARNINGDEEP LEARNINGCLASIFICACIÓN DESEQUILIBRADAMATRIZ DE CONFUSIÓNAEROGENERADOR.In this work, the prediction of failures in a generator of horizontal axis wind turbine is performed by binary classification using Artificial Intelligence techniques, specifically Machine Learning and Deep Learning. The main objective of this research is to generate a fault prediction model by analyzing the data collected by the SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) system. First of all, the data analysis was performed with descriptive statistics and data visualization techniques, which allowed a good selection of the variables, the preparation of the database, and the use of different resampling techniques to eliminate the problem of class imbalance. As a result of the analysis, it showed that the random subsampling presents better results for the classification with the Decision Trees algorithm, so the balanced set in its failure classes and normal state is applied in the next part of the study. Next, in order to effectively apply Machine Learning and Deep Learning techniques, it is necessary to properly select those that are best suited to the classification task, and then, once their hyperparameters have been adjusted, compare their performance with respect to the one that best predicts failures, transcending the Extra Trees algorithm and convolutional neural networks (CNN). although the latter works with a different data set, reaching a Recall value of 0.79, which is not very efficient. Finally, the evaluation of the models is performed with metrics derived from the confusion matrix, especially Recall and the area under the ROC curve (AUC). Key words: Machine Learning, Deep Learning, imbalanced classification, confusion matrix, wind turbine. En el presente trabajo, se realiza la predicción de fallas en el generador de un aerogenerador de eje horizontal mediante clasificación binaria, con el uso de técnicas de Inteligencia Artificial, específicamente, Machine Learning y Deep Learning. El principal objetivo de esta investigación es generar un modelo de predicción de fallas, mediante el análisis de los datos recogidos por el sistema SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). Para esto, en primer lugar, se realiza el análisis de los datos con técnicas de estadística descriptiva y visualización de datos, lo que permitió una adecuada selección de las variables, la preparación de la base de datos y la utilización de diferentes técnicas de remuestreo para eliminar el problema de desbalance de clases. Como resultado del análisis, se evidenció que, el submuestreo aleatorio presenta mejores resultados para la clasificación con el algoritmo de Árboles de Decisión, por lo que el conjunto equilibrado en sus clases de falla y estado normal, se emplea en la siguiente parte del estudio. A continuación, para aplicar de manera efectiva las técnicas de Machine Learning y Deep Learning, es necesario seleccionar adecuadamente aquellas que mejor se acoplen a la tarea de clasificación, para luego, una vez ajustados sus hiperparámetros, comparar su desempeño respecto a la que mejor predicción de fallas presente, trascendiendo el algoritmo Extra Trees con un valor de Recall igual a 0,973 y las redes neuronales convolucionales (CNN), aunque esta última trabaja con un conjunto de datos diferente alcanzando un valor de Recall de 0,79; resultando poco eficiente. Finalmente, la evaluación de los modelos se realiza con métricas derivadas de la matriz de confusión, especialmente Recall y el área bajo la curva ROC (AUC). Palabras clave: Machine Learning, Deep Learning, clasificación desequilibrada, matriz de confusión, aerogenerador. Universidad Nacional de LojaMaldonado Correa, Jorge Luis2023-08-02T21:36:08Z2023-08-02T21:36:08Z2023-07-02info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis100 p.application/pdfhttps://dspace.unl.edu.ec/jspui/handle/123456789/27657spahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/ec/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositorio Universidad Nacional de Lojainstname:Universidad Nacional de Lojainstacron:UNL2025-05-02T15:26:24Zoai:dspace.unl.edu.ec:123456789/27657Institucionalhttps://dspace.unl.edu.ec/Universidad públicahttps://unl.edu.ec/https://dspace.unl.edu.ec/oaiEcuador***opendoar:02025-05-02T15:26:24falseInstitucionalhttps://dspace.unl.edu.ec/Universidad públicahttps://unl.edu.ec/https://dspace.unl.edu.ec/oai*Ecuador***opendoar:02025-05-02T15:26:24Repositorio Universidad Nacional de Loja - Universidad Nacional de Lojafalse |
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