A Comparative Analysis of Machine Learning Models for Anomaly Detection in Industrial Smart Meter Time-Series Data

2026

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.3390/info17020131
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

The integration of Advanced Metering Infrastructure (AMI) provides high-resolution electrical data, essential for enhancing industrial efficiency and monitoring equipment health. However, the utility of this data is frequently compromised by anomalies, underscoring the necessity for robust, automated detection methodologies. This study benchmarks three distinct categories of machine learning models: a statistical baseline (SARIMA), an unsupervised classifier (Isolation Forest), and a deep learning reconstruction model (LSTM-Autoencoder). The evaluation was conducted using a multivariate dataset acquired from bakery manufactory equipment, employing a synthetic anomaly injection framework with a 5% contamination rate. The results indicate significant challenges in accurately detecting anomalies within this dataset. The SARIMA model achieved the highest average F1-Score (0.256), slightly outperforming the Isolation Forest (0.233), while the LSTM-Autoencoder performed the poorest (0.110). Critically, all models exhibited extremely low precision (ranging from 0.074 to 0.204), indicating an unacceptably high rate of false positives. The findings suggest that standard configurations of these models struggle to differentiate between true anomalies and the inherent variability of industrial operations, highlighting the need for advanced optimization and feature engineering for practical deployment.