Dataset-for-WSN-fault-detection

github2024-02-27 更新2024-05-31 收录

无线传感器网络

故障检测技术

数据链接：

https://github.com/tmoulahi/Dataset-for-WSN-fault-detection 数据链接链接失效反馈

官方服务：

资源简介：

该数据集包含了一系列无线传感器网络的测量数据，其中注入了不同类型的故障。数据集包含281280个观测值（向量），每个向量包含12个属性。原始数据集基于2010年北卡罗来纳大学格林斯伯勒分校的研究人员发布的数据集，通过使用TelosB节点收集了单跳和多跳无线传感器网络的湿度和温度数据。准备的数据集则专注于多跳无线传感器网络的户外数据，包含4688个观测值，每个观测值包含3个连续时间点的2个温度和2个湿度测量值，并随机引入了不同类型和比例的故障。

This dataset comprises a series of measurement data from wireless sensor networks, into which various types of faults have been injected. The dataset includes 281,280 observations (vectors), each containing 12 attributes. The original dataset is based on data released by researchers at the University of North Carolina at Greensboro in 2010, which collected humidity and temperature data from single-hop and multi-hop wireless sensor networks using TelosB nodes. The prepared dataset focuses on outdoor data from multi-hop wireless sensor networks, containing 4,688 observations. Each observation includes temperature and humidity measurements at two points across three consecutive time points, with different types and proportions of faults randomly introduced.

创建时间：

2018-02-22

原始信息汇总

数据集概述

数据集名称

名称: Dataset-for-WSN-fault-detection

数据集描述

类型: 标记的无线传感器网络数据集
观测数量: 281280个观测（向量）
属性数量: 每个向量包含12个属性
数据来源: 基于2010年由北卡罗来纳大学格林斯伯勒分校的研究人员发布的原始数据集
数据收集方式: 使用TelosB mote收集自单跳和多跳无线传感器网络的湿度和温度数据，每5秒测量一次，持续6小时
异常引入: 通过引入热水蒸汽增加湿度和温度，区分正常数据和异常数据

准备的数据集

数据类型: 仅使用多跳无线传感器网络的室外数据
观测数量: 4688个观测（数据示例或向量）
数据结构: 每个观测包含3个连续时间点（t0, t1, t2）的2个温度测量和2个湿度测量（T1 T2 和 H1 H2）
故障引入: 随机引入不同类型的数据故障（偏移、增益、卡住和超出范围），并设置不同的故障率（50%, 40%, 30%, 20%, 10%）
数据集数量: 准备了60个数据集，每个数据集包含4688个观测
文件格式: 每个数据集分为两个Excel文件（一个用于观测，一个用于标签y）
标签定义: y=1表示正常观测，y=-1表示故障观测

数据集用途

适用领域: 机器学习和无线传感器网络的故障检测

引用信息

引用要求: 使用此数据集时，请参考相关出版物[2]

参考文献

[1] Shan Suthaharan, Mohammed Alzahrani, Sutharshan Rajasegarar, Christopher Leckie and Marimuthu Palaniswami, "Labelled Data Collection for Anomaly Detection in Wireless Sensor Networks", in Proceedings of the Sixth International Conference on Intelligent Sensors, Sensor Networks and Information Processing (ISSNIP 2010), Brisbane, Australia, Dec 2010.
[2] Salah Zidi, Tarek Moulahi and Bechir Alaya "Fault detection in Wireless Sensor Networks through SVM classifier", IEEE sensor journal, Vol. 18, NO.1, Jan 2018.

搜集汇总

数据集介绍

构建方式

该数据集的构建基于2010年由北卡罗来纳大学格林斯伯勒分校研究人员发布的原始数据集，该数据集通过TelosB节点在单跳和多跳无线传感器网络中采集了湿度和温度数据，每5秒记录一次，持续6小时。研究人员通过引入热水蒸汽事件，区分了正常数据和异常数据。在此基础上，本研究仅使用了多跳无线传感器网络的室外数据，构建了包含12个维度的观测向量，每个向量包含三个连续时间点的温度和湿度测量值。通过随机引入不同比例和类型的故障，生成了60个数据集，每个数据集包含4688个观测值，并分别存储在Excel文件中，标记为正常（y=1）或故障（y=-1）。

使用方法

该数据集的使用方法较为直观，研究人员可以通过读取Excel文件获取观测数据和对应的标签。每个数据集包含两个文件，一个文件存储观测向量，另一个文件存储标签（y=1表示正常，y=-1表示故障）。研究人员可以根据需要选择不同故障比例和类型的数据集进行实验，尤其适用于支持向量机（SVM）等分类算法的训练和测试。在使用该数据集时，建议参考相关文献，以确保数据的正确理解和应用。

背景与挑战

背景概述

Dataset-for-WSN-fault-detection数据集由北卡罗来纳大学格林斯伯勒分校的研究人员于2010年首次发布，旨在为无线传感器网络（WSN）中的异常检测提供标注数据。该数据集基于TelosB节点，通过单跳和多跳无线传感器网络收集了湿度和温度测量数据，每5秒记录一次，持续6小时。研究人员通过引入热水蒸汽事件，区分了正常数据和异常数据。在此基础上，Salah Zidi等人于2018年进一步扩展了该数据集，专注于多跳网络中的户外数据，并引入了多种类型的故障（如偏移、增益、卡滞和越界），生成了60个子数据集，每个子数据集包含4688个观测值。该数据集为机器学习和传感器网络故障检测领域的研究提供了重要支持。

当前挑战

Dataset-for-WSN-fault-detection数据集在解决无线传感器网络故障检测问题时面临多重挑战。首先，传感器网络中的故障类型多样且复杂，如何准确模拟和标注这些故障是一个关键问题。其次，数据采集过程中可能受到环境噪声和硬件限制的影响，导致数据质量下降。此外，构建数据集时需平衡故障率与正常数据的比例，以确保模型的泛化能力。在数据处理阶段，如何高效地提取特征并构建适用于机器学习算法的输入格式也是一大挑战。这些问题的解决需要跨学科的合作与创新方法，以提升故障检测的准确性和鲁棒性。

常用场景

经典使用场景

在无线传感器网络（WSN）领域，Dataset-for-WSN-fault-detection数据集被广泛用于故障检测算法的开发与验证。该数据集通过模拟多种故障类型，如偏移、增益、卡滞和越界等，为研究者提供了一个丰富的实验平台。通过分析传感器在不同时间点的温度和湿度测量数据，研究者能够评估和优化故障检测模型的性能，特别是在多跳网络环境下的表现。

解决学术问题

该数据集有效解决了无线传感器网络中故障检测的复杂性问题。通过引入多种故障类型和不同故障率，研究者能够深入探讨故障检测算法的鲁棒性和准确性。此外，数据集的标注信息（正常观测为1，故障观测为-1）为监督学习提供了基础，使得基于支持向量机（SVM）等机器学习方法的故障检测研究得以推进，显著提升了该领域的学术研究水平。

实际应用

在实际应用中，Dataset-for-WSN-fault-detection数据集为工业物联网和智能环境监测系统提供了重要支持。通过利用该数据集开发的故障检测算法，企业能够实时监控传感器网络的运行状态，及时发现并修复故障，从而保障系统的稳定性和可靠性。例如，在农业环境监测中，该数据集的应用有助于精准控制温湿度，提高作物产量和质量。

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