A Deep-Learning-Based Data-Management Scheme for Intelligent Control of Wastewater Treatment Processes Under Resource-Constrained IoT Systems

计算机科学 资源管理(计算) 分布式计算 稳健性(进化) 人工神经网络 工作流程 深度学习 数据预处理 人工智能 数据挖掘 机器学习 数据库 生物化学 化学 基因
作者
Yu Shen,Zhu Xiao-gang,Zhiwei Guo,Keping Yu,Osama Alfarraj,Victor C. M. Leung,Joel J. P. C. Rodrigues
出处
期刊:IEEE Internet of Things Journal [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:11 (15): 25757-25770 被引量:25
标识
DOI:10.1109/jiot.2024.3388043
摘要

Effective data management schemes have always been the major demand in universal industrial Internet of Things (IoT) systems, especially in resource-constrained scenarios. In realistic wastewater treatment process (WTP), only limited monitoring data resource can be available due to some digital constraint. Aiming at this practical issue, this work explores utilization of deep neural network to deal with such practical issue in the objective situation. Therefore, a deep learning-based data management scheme for intelligent control of WTP under resource-constrained IoT systems, is proposed in this paper. Firstly, a specific data encoding and preprocessing approach is developed for the objective business scenario. Then, the detailed workflow of a deep neural network structure is applied to predict key intermediate parameters which can further guide control decision. Finally, a comprehensive series of experiments are conducted on a real-world dataset which covers a range of one year. Both efficiency and robustness of the proposal are tested by introducing several performance metrics. The results show that it can have proper prediction effect in such resource-constrained environment, which can facilitate following intelligent control operations.

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