detection and diagnosis of multiple dependent faults in HVAC systems using machine learning techniques
Notice bibliographique
Résumé
The building sector accounts for about 40% of the total annual energy consumption in the United States and 25% in Canada. Therefore, it is so essential to design and operate energy-efficient smart buildings. About 15 to 30% of the energy in the commercial buildings would be wasted if the heating, ventilation, and air conditioning (HVAC) systems are not maintained regularly, or they are inappropriately controlled, and if the system degradation has not been detected at early stages. Therefore, the building performance should be monitored in real-time using the Building Automation System (BAS), in order to detect any potential fault in the system and diagnose the sources of malfunction in the HVAC systems. \nMachine learning (ML) models which are developed from BAS trend data without information about the physical system, proved in the past, good performance for analysis the linear and non-linear systems. Therefore, ML models due to their capacity for distinguishing the faulty from normal operation are applied in this thesis for multiple dependent fault detection and diagnosis (MDFDD). In this thesis, ML models are proposed for MDFDD of sensors in an air handling unit (AHU) of an institutional building located in the Concordia University campus. \nTwo approaches are proposed with application of experimental and synthetic data sets: 1) combination of machine learning models with rule-based technique, 2) classification machine learning models. \n \n1) ML models (e.g., Support vector regression (SVR)), developed from building automation system (BAS) trend data, predict air temperature of two target sensors, under normal operation conditions without known problems. The fault symptom is detected when the residual of measured and predicted values exceed the threshold. The recurrent neural network (RNN) models predict the normal operation values of regressor sensors, which are compared with measurements, as the first step for the identification of fault symptoms. Rule-based models are used for fault diagnosis of sensors or equipment. \n2) The optimized classification ML models (e.g., shallow artificial neural network (ANN), deep ANN, K-Nearest Neighbor (KNN), decision tree classification, random forest classification, support vector machine (SVM), Naïve Bayes, and principal component analysis) are developed for MDFDD. ML algorithms parameters are optimized over RandomizedSearch method by varying the length of training dataset, input time lags, and relevant parameters of each ML models. \nResults from the two data set types of an existing building show the high quality of proposed method for the detection and diagnosis of the multiple dependent faults.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».