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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38691| Título: | Modelos generativos aplicados à emissão acústica para detecção e localização de vazamentos em tubulações |
| Título(s) alternativo(s): | Generative models applied to acoustic emission for leak detection and localization in pipelines |
| Autor(es): | Priotto, Felipe Messias |
| Orientador(es): | Lazzaretti, André Eugênio |
| Palavras-chave: | Emissão acústica Inteligência artificial Redes neurais (Computação) Localização de falhas (Engenharia) Tubulação Processamento de sinais Acoustic emission Artificial intelligence Neural networks (Computer science) Fault location (Engineering) Piping Signal processing |
| Data do documento: | 11-Set-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | PRIOTTO, Felipe Messias. Modelos generativos aplicados à emissão acústica para detecção e localização de vazamentos em tubulações. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2025. |
| Resumo: | A detecção de vazamentos em tubulações é fundamental para evitar perdas financeiras e danos ambientais, mas treinar modelos de inteligência artificial para essa tarefa enfrenta um grande obstáculo: a dificuldade e o alto custo para obter dados de falhas reais. Este trabalho propõe uma solução para atenuar este problema utilizando inteligência artificial para gerar sinais sintéticos, porém realistas, de vazamentos a partir de uma amostra pequena de dados verdadeiros. A metodologia partiu da coleta de sinais de Emissão Acústica (EA) em uma tubulação experimental de 105 metros. Com esses dados limitados, uma rede neural generativa (GAN) foi treinada para aprender as características físicas dos sinais e criar novas amostras correspondentes a diferentes posições de vazamento na tubulação, inclusive em pontos onde não foram realizadas medições. Para validar a qualidade dos dados criados, um segundo modelo de inteligência artificial, um Vision Transformer (ViT), foi treinado exclusivamente com os sinais sintéticos para aprender a identificar e localizar vazamentos a partir de imagens de seus espectrogramas. O teste final consistiu em avaliar o desempenho deste modelo, que nunca viu dados reais de vazamento durante seu treinamento, em amostras reais. Os resultados confirmaram a eficácia da técnica: o modelo treinado apenas com dados sintéticos foi capaz de classificar os vazamentos reais com 100% de acurácia e estimar a localização de vazamentos sintéticos com um erro médio de 1,5 metro. O estudo demonstra que a geração de dados sintéticos é uma estratégia viável e eficaz para contornar a escassez de dados em cenários de anomalias, possibilitando o desenvolvimento de sistemas de diagnóstico sem a necessidade de ensaios de campo extensivos e custosos. |
| Abstract: | Leak detection in pipelines is critical to preventing financial losses and environmental damage; however, training artificial intelligence (AI) models for this task is hindered by the difficulty and high cost of acquiring real-world leak data. This study proposes a solution by generating synthetic, yet realistic, leak signals from a small set of real measurements. Acoustic Emission (AE) signals were collected from a 105-meter experimental pipeline, and a generative adversarial network (GAN) was trained to learn their physical characteristics and produce new samples for various leak positions, including locations where no measurements had been taken. To assess the quality of the generated data, a Vision Transformer (ViT) model was trained exclusively on the synthetic leak signals to detect and locate leaks from spectrogram images. The model, which had never been exposed to real leak data during training, was then evaluated on real samples. Results showed that it achieved 100% accuracy in leak classification and an average localization error on synthetic data of only 1.5 meters. These findings demonstrate that synthetic data generation is a viable and effective strategy for addressing data scarcity in anomaly detection, enabling the development of diagnostic systems without the need for extensive and costly field testing. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38691 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial |
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