A graph neural network-based data cleaning method to prevent intelligent fault diagnosis from data contamination

计算机科学 异常检测 图形 数据质量 人工智能 数据挖掘 人工神经网络 聚类分析 模式识别(心理学) 机器学习 公制(单位) 运营管理 理论计算机科学 经济
作者
Shuhui Wang,Yaguo Lei,Bin Yang,Xiang Li,Yue Shu,Na Lü
出处
期刊:Engineering Applications of Artificial Intelligence [Elsevier]
卷期号:126: 107071-107071 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.engappai.2023.107071
摘要

The success of deep learning (DL) based-mechanical fault diagnosis hinges on the high quality of training data. However, it is difficult to acquire high-quality mechanical monitoring data due to data contamination: 1) Monitoring device irregularities, such as sensor malfunction and signal transmission disruption, bring anomalies into the training data; 2) human labour-based data annotation inevitably produces incorrectly labeled data. These two types of data contamination degrade the performance of DL models. To address the aforementioned issue, this paper proposes a graph neural network-based data-cleaning method. In the first stage, a group anomaly detector is designed to identify the presence of anomalous data. This detector incorporates affinity graphs for depicting data groups and subsequently calculates the group anomaly score to determine the abnormal group. In the second stage, a graph clustering model is developed to relabel the mislabeled data. This model takes advantage of the graph neural network's proficiency in handling affinity graphs to prepare clean labels for subsequent network training. Experimental results, conducted on a pump and an industrial robot joint reducer, show the proposed method's ability to effectively detect anomalous data and rectify incorrect labeling, surpassing the performance of baseline methods in mechanical fault diagnosis.

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