We develop an approach for water quality time series monitoring and contamination event detection.
The approach combines affine projection algorithms and an autoregressive (AR) model to predict
water quality time series. Then, we apply online change-point detection methods to the estimated
residuals to determine the presence, or not, of contamination events. Particularly, we compare the
performance of four change-point detection methods, namely, sequential probability ratio test
(SPRT), cumulative sum (CUSUM), binomial event discriminator (BED), and online Bayesian changepoint
detection (OBCPD), by using residuals obtained from four water quality time series, chlorine,
conductivity, total organic carbon, and turbidity. Our fundamental criterion for the performance
evaluation of the four change-point detection methods is given by the receiver operating
characteristic (ROC) curve which is characterized by the true positive rate as a function of the false
positive rate. We highlight with detailed experiments that OBCPD provides the best performance for
large contamination events, and we also provide insight on the choice of change-point detection
algorithms to consider for designing efficient contamination detection schemes.
Amadou Ba (corresponding author)
Sean A. McKenna
Smarter Cities Technology Centre,
IBM Research, Damastown Industrial Estate,
Dublin,
Ireland
E-mail: amadouba@ie.ibm.com
Key words | change-point detection, prediction, ROC, time series, water quality
We develop an approach for water quality time series monitoring and contamination event detection.The approach combines affine projection algorithms and an autoregressive (AR) model to predictwater quality time series. Then, we apply online change-point detection methods to the estimatedresiduals to determine the presence, or not, of contamination events. Particularly, we compare theperformance of four change-point detection methods, namely, sequential probability ratio test(SPRT), cumulative sum (CUSUM), binomial event discriminator (BED), and online Bayesian changepointdetection (OBCPD), by using residuals obtained from four water quality time series, chlorine,conductivity, total organic carbon, and turbidity. Our fundamental criterion for the performanceevaluation of the four change-point detection methods is given by the receiver operatingcharacteristic (ROC) curve which is characterized by the true positive rate as a function of the falsepositive rate. We highlight with detailed experiments that OBCPD provides the best performance forlarge contamination events, and we also provide insight on the choice of change-point detectionalgorithms to consider for designing efficient contamination detection schemes.Amadou Ba (corresponding author)Sean A. McKennaSmarter Cities Technology Centre,IBM Research, Damastown Industrial Estate,Dublin,IrelandE-mail: amadouba@ie.ibm.comKey words | change-point detection, prediction, ROC, time series, water quality
การแปล กรุณารอสักครู่..
เราพัฒนาแนวทางการตรวจสอบอนุกรมเวลาคุณภาพน้ำปนเปื้อนและเหตุการณ์การตรวจสอบ .
วิธีการรวมรวมประมาณการอัลกอริทึมและวิธี ( AR ) ทำนาย
อนุกรมเวลา คุณภาพน้ำ งั้นเราสมัครออนไลน์เปลี่ยนจุดตรวจจับวิธีการประมาณค่า
เพื่อตรวจสอบสถานะหรือไม่ เหตุการณ์การปนเปื้อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเราเปรียบเทียบ
ประสิทธิภาพของวิธีการสี่เปลี่ยนจุดตรวจจับคือ ลำดับการทดสอบอัตราส่วนความน่าจะเป็น
( SPRT ) ผลรวมสะสม ( cusum ) , ทวินามเหตุการณ์ Discriminator ( เตียง ) และแบบออนไลน์ changepoint
ตรวจจับ ( obcpd ) โดยใช้ค่าชุดสี่ คุณภาพน้ำที่ได้จากเวลา , คลอรีน ,
conductivity ปริมาณอินทรีย์คาร์บอน และความขุ่น . เกณฑ์พื้นฐานของเราสำหรับการแสดง
การประเมินผลของวิธีการสี่เปลี่ยนจุดตรวจจับให้ผู้รับปฏิบัติ
ลักษณะ ( ROC ) ซึ่งเป็นลักษณะโค้งอัตราบวกเท็จจริงเป็นหน้าที่ของ
บวกอัตรา เราเน้นกับการทดลองที่ละเอียด obcpd ให้ประสิทธิภาพที่ดีที่สุดสำหรับ
เหตุการณ์การปนเปื้อนขนาดใหญ่ และเรายังให้ข้อมูลเชิงลึกในการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงการจอง
จุดขั้นตอนวิธีการพิจารณาสำหรับการออกแบบที่มีประสิทธิภาพการตรวจสอบรูปแบบ .
Amadou BA ( ผู้ที่เกี่ยวข้อง )
ฌอน . McKenna
ฉลาดเมืองเทคโนโลยีศูนย์วิจัยไอบีเอ็มนิคมอุตสาหกรรม damastown
, ,
ดับลิน , ไอร์แลนด์ - amadouba @ ie.ibm . com
คำสำคัญที่ | เปลี่ยนจุดตรวจจับ การทำนาย ร็อค อนุกรมเวลา คุณภาพ น้ำ
การแปล กรุณารอสักครู่..