Сравнительный анализ качества работы искусственных нейронных сетей для оценки технического состояния стального каната (2024)
В настоящее время искусственные нейронные сети (ИНС) успешно применяются для технического диагностирования стальных канатов. Зачастую при этом используют дорогостоящие программные продукты с адаптированной средой реализации нейронных сетей, такие как STATISTICA, Amygdala, MATLAB Simulink. Наиболее доступным способом построения и обучения ИНС с финансовой точки зрения является написание собственного программного кода с использованием интерактивных библиотек, таких как TensorFlow, PyTorch, Scikit-learn. Однако такие библиотеки не являются полноценными адаптированными средами построения ИНС, и для их использования необходимо владеть первичными навыками программирования. Поэтому качество ИНС зависит не только от архитектуры, объема и состава обучающих выборок, но и от метода (среды) построения ИНС. Целью данного исследования является сравнение качества работы ИНС, построенных и обученных различными методами, по критерию тестовой производительности сети, доверительным уровням оценки технического состояния каната, а также трудоемкости и скорости обучения. В связи с этим создано новое программное обеспечение для решения задачи оценки технического состояния стального каната по комбинации различных браковочных показателей.
Идентификаторы и классификаторы
В настоящее время методы оценки технического состояния объектов машиностроения с
использованием ИНС получают все большее распространение. Это связанно прежде всего с относительной простотой выявления зависимостей выходных данных (в данном случае это техническое состояние стального каната) от входных данных (различные комбинации браковочных показателей стального каната). Так, для установления корреляционной зависимости технического состояния стального каната от различных комбинаций
десяти браковочных показателей, выраженных в процентах от допустимой степени повреждения, требуются и большое количество аналитических операций, и решение многофакторной задачи регрессии. Программное обеспечение, ядром которого является нейронная сеть, облегчит работу и поможет экспертам и начинающим специалистам при принятии решения о возможности дальнейшей эксплуатации стального каната по различным комбинациям браковочных показателей.
Список литературы
- Жернаков С.В. Применение технологии нейронных сетей для диагностики технического состояния авиационных двигателей. Интеллектуальные системы в производстве. 2006;2(8):70-83.
- Панфилов А.В., Николаев Н.Н., Хван Р.В. Короткий А.А. Оценка возможных аварий канатных дорог по компетенциям работников с использованием нейронных сетей. Научно-технический вестник Брянского государственного университета. 2023;(1):79-86. https://doi.org/10.22281/2413-9920-2023-09-01-79-86
- Горева Т.И., Портнягин Н.Н., Пюкке Г.А. Нейросетевые модели диагностики технических систем. Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2012;1(4):31-43.
- Beskopylny AN, Shcherban EM, Stelmakh SA, Mailyan LR, Meskhi B, Razveeva I, et al. Discovery and Classification of Defects on Facing Brick Specimens Using a Convolutional Neural Network. Applied Sciences. 2023;13(9):5413. https://doi.org/10.3390/app13095413
- Stelmakh SA, Shcherban EM, Beskopylny AN, Mailyan LR, Meskhi B, Razveeva I, et al. Prediction of Mechanical Properties of Highly Functional Lightweight Fiber-Reinforced Concrete Based on Deep Neural Network and Ensemble Regression Trees Methods. Materials. 2022;15(19):6740. https://doi.org/10.3390/ma15196740
- Beskopylny AN, Stelmakh SA, Shcherban EM, Mailyan LR, Meskhi B, Razveeva I, et al. Concrete Strength Prediction Using Machine Learning Methods CatBoost, k-Nearest Neighbors, Support Vector Regression. Applied Sciences. 2022;12(21):10864. https://doi.org/10.3390/app122110864
- Beskopylny AN, Shcherban EM, Stelmakh SA, Mailyan LR, Meskhi B, Razveeva I, et al. Detecting Cracks in Aerated Concrete Samples Using a Convolutional Neural Network. Applied Sciences. 2023;13(3):1904. https://doi.org/10.3390/app13031904
- Воронцов В.А., Федоров Е.А. Разработка прототипа интеллектуальной системы оперативного мониторинга и технического состояния основных бортовых систем космического аппарата. Труды МАИ. 2015;2:1-35.
- Панфилов А.В., Месхи Б.Ч., Короткий А.А., Юсупов А.Р., Хван Р.В. Программно-аппаратный комплекс визуально-измерительного контроля стальных канатов на основе компьютерного зрения и искусственного интеллекта. Монография. Ростов-на-Дону: Донской государственный технический университет; 2023. 131 с.
- Панфилов А.В., Николаев Н.Н., Юсупов А.Р., Короткий А.А. Интегральная оценка риска при диагностике стальных канатов с использованием компьютерного зрения. Безопасность техногенных и природных систем. 2023;(1):56-69. https://doi.org/10.23947/2541-9129-2023-1-56-69
- Seyed Reza Ghoreishi, Tanguy Messager, Cartraud P, Davies P. Validity and Limitations of Linear Analytical Models for Steel Wire Strands under Axial Loading, Using a 3D FE Model. International Journal of Mechanical Sciences. 2007;49(11):1251-1261. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2007.03.014
- Frikha A, Cartraud P, Treyssède F. Mechanical Modeling of Helical Structures Accounting for Translational Invariance. Part 1: Static Behavior. International Journal of Solids and Structures. 2013;50(9):1373-1382. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2013.01.010
- Короткий А.А., Панфилов А.В., Хван Р.В., Юсупов А.Р. Интегральный метод оценки дефектов на работоспособность стального каната с использованием искусственных нейронных сетей. Транспортное, горное и строительное машиностроение: наука и производство. 2023;8:73-79. https://doi.org/10.26160/2658-3305-2023-18-73-79
- Foti F, De Luca di Roseto A. Analytical and Finite Element Modelling of the Elastic-Plastic Behaviour of Metallic Strands under Axial-Torsional Loads. International Journal of Mechanical Sciences. 2016;115-116:202-214. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2016.06.016
- Spak K, Agnes G, Inman D. Cable Modelling and Internal Damping Developments. Applied Mechanics Reviews. 2013;65(1):010801. https://doi.org/10.1115/1.4023489
Выпуск
Другие статьи выпуска
Отказ оборудования — труб нефтепромыслового комплекса — по причине развития коррозионных процессов приводит к многочисленным убыткам, разрушению дорогостоящих комплектующих, нарушению работы технологических процессов и, как следствие, экологическому ущербу. Применение антикоррозионных покрытий в качестве внутренней защиты нефтепромысловых труб имеет много преимуществ и позволяет значительно снизить скорость коррозии, но не обеспечивает полного решения данной проблемы. По многочисленным причинам происходят разрушения внутренних антикоррозионных полимерных покрытий (ВАКПП). Недостаточно исследованными являются причины и механизмы разрушения. Поэтому целью данной работы стало проведение анализа разрушений внутренних антикоррозионных полимерных покрытий на практических примерах, что позволило сформировать и выделить основные причины повреждения и деградации покрытий при эксплуатации.
Производство легированных порошковых сталей остается одним из перспективных направлений отечественной порошковой металлургии, что объясняется высоким уровнем эксплуатационных свойств и широкой номенклатурой получаемых изделий. Формирование таких материалов с требуемыми свойствами является сложным процессом, сопровождаю-щимся многообразными явлениями, особое место среди которых занимает диффузионное легирование железной основы порошковых сталей. Создание легированных порошковых сталей в системе Fe-NiO и Fe-Ni имеет важное значение в металлургии и металлообработке при процессах нанесения покрытий и спекания для получения материалов с требуемыми свойствами. В процессе термической обработки для улучшения свойств материалов рассматривается и диффузионное взаимодействие никеля в железе. В последнее время успехи в изучении взаимной диффузии связаны с исследованием однородных систем. Однако взаимная диффузия даже в монокристаллах всегда протекает в пространственно-неоднородных условиях. В современной литературе недостаточно исследована взаимная диффузия в двух- и многокомпонентных порошковых системах. Поэтому целью работы является определение влияния диффузионного легирования никелем и оксидом никеля порошковой стали на основе железа на процессы получения порошковых материалов. В рамках обозначенной цели поставили задачи — исследовать диффузионные процессы взаимодействия пар в системе Fe-NiO и Fe-Ni, технологические режимы спекания и восстановительный отжиг образцов для достижения максимальных механических характеристик, которые бы обеспечивали формирование качественного материала.
Неисправность съемных грузозахватных приспособлений (СГП) создает значимые производственные риски. Этим обусловлена актуальность исследований в данном направлении. Проблема часто становится темой научных изысканий. Авторы предлагают шире использовать искусственный интеллект для мониторинга состояния СГП. В представленной работе показано, как усовершенствовать модель машинного зрения для лучшего выявления отсутствия замков на крюках СГП. Отмечена вероятность широкого распространения проблемы в производственной практике. Предложена схема стенда хранения и контроля состояния СГП. Цель исследования — продемонстрировать возможности дообучения нейросети для существенного повышения эффективности контроля СГП, обеспечивающего безопасность их применения.
Экспорт древесины вносит существенный вклад в бюджет Иркутской области, что требует обеспечения сохранения и воспроизводства леса. Одним из важнейших направлений профилактической деятельности по сохранению лесов является анализ фитосанитарного риска. С его помощью устанавливают, являются ли бесконтрольно размножающиеся насекомые вредными, какова вероятность их интродукции, распространения, а также величина экономических последствий. С позиции современной прикладной техносферной рискологии необходимо осуществлять прогнозную оценку, просчитывать приемлемость рисков и разрабатывать методы управления ими, сочетающими экономические и мониторинговые подходы. Целью представленной работы явилась оценка и прогнозирование фитосанитарных рисков на территории Иркутской области и потенциального ущерба лесному хозяйству и экономике, а также разработка мероприятий по их снижению.
Усиление антропогенного воздействия на водные объекты требует комплексных решений для оценки экологических рисков. В литературе описаны этапы оценки, возможности экологического менеджмента и экспертного анализа. Исследуется моделирование рисков в данной сфере. При этом не изучен потенциал прогнозирования рисков для состояния воды и биоразнообразия в ходе часто выполняемых гидротехнических работ, например дноуглубления. Очевидны актуальность и важное прикладное значение такого подхода. Цель исследования — описание математической модели и программного комплекса, которые позволят оценивать риски для видового разнообразия экосистемы мелководного водоема при проведении работ в акватории.
В настоящее время существует проблема накопления многотоннажных отходов производства. Одним из таких отходов является избыточный активный ил — отход биологической очистки сточных вод, характеризующийся высокой влажностью. При депонировании избыточного активного ила на картах возникают проблемы, связанные с изменением газовоздушного фона, выделением неприятных запахов, а также загрязнением грунтовых вод и почв. Продолжительное нахождение осадка на иловых картах в бескислородных условиях приводит к его загниванию, ухудшению влагоотдающих свойств. По этой причине разработка новых подходов к утилизации многотоннажного отхода, образующегося при очистке сточных вод, является актуальной. Целью данного исследования стала разработка способа предварительного обезвреживания и термической переработки избыточного активного ила с применением отхода энергетики.
Пыльца растений вызывает у человека разнообразные аллергические реакции, в том числе
респираторные заболевания, нарушения иммунной системы, бронхит, конъюнктивит, дерматит, сенную лихорадку. Ими страдает до 30 % населения мира. В крупных городах мощными источниками аллергенной пыльцы являются деревья и кустарники, используемые в зеленом строительстве. Тем не менее, озеленение большинства городов в мире проводится без учета аллергенности применяемых культур. С развитием протеомики появилась возможность детально оценить степень аллергенности различных белков, входящих в состав пыльцы. На этих сведениях сформированы шкалы потенциальной аллергенности древесных растений. Целью данного исследования явилась оценка аллергенного потенциала древесных растений урбанофлоры города Ростова-на-Дону.
Одним из ресурсов здоровьесбережения работающего населения является совершенствование системы охраны труда и профилактики производственного травматизма (ПТ). Систематические научные исследования в этой области сохраняют актуальность, поскольку поясняют взаимосвязи причин и последствий ПТ в различных сферах экономической деятельности. В последние годы в Республике Крым (РК) не изучались структура и динамика ПТ, не сопоставлялись его показатели. Цель представленной научной работы — сравнительный анализ крымской и общероссийской динамики производственного травматизма за пять лет, в 2017–2021 гг. Новые данные должны стать базой для повышения безопасности производства.
Издательство
- Издательство
- ДГТУ
- Регион
- Россия, Ростов-на-Дону
- Почтовый адрес
- 344003, ЮФО, Ростовская область, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
- Юр. адрес
- 344003, Ростовская обл, г Ростов-на-Дону, пл Гагарина, зд 1
- ФИО
- Месхи Бесарион Чохоевич (РЕКТОР)
- E-mail адрес
- reception@donstu.ru
- Контактный телефон
- +8 (800) 1001930
- Сайт
- https://donstu.ru