SMILE: Smart Monitoring IoT Learning Ecosystem

In industrial contexts to date, there are several solutions to monitor and intervene in case of anomalies and/or failures. Using a classic approach to cover all the requirements needed in the industrial field, different solutions should be implemented for different monitoring platforms, covering the required end-to-end. The classic cause-effect association process in the field of industrial monitoring requires thorough understanding of the monitored ecosystem and the main characteristics triggering the detected anomalies. In these cases, complex decision-making systems are in place often providing poor results. This paper introduces a new approach based on an innovative industrial monitoring platform, which has been denominated SMILE. It allows offering an automatic service of global modern industry performance monitoring, giving the possibility to create, by setting goals, its own machine/deep learning models through a web dashboard from which one can view the collected data and the produced results.  Thanks to an unsupervised approach the SMILE platform can understand which the linear and non-linear correlations are representing the overall state of the system to predict and, therefore, report abnormal behavior

SMILE: Smart Monitoring IoT Learning Ecosystem

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Hydrogeological Risk Management in Smart Cities: A New Approach to Rainfall Classification Based on LTE Cell Selection Parameters

The sudden climate change, that has taken place in recent years, has generated calamitous phenomena linked to hydrogeological instability in many areas of the world. An accurate estimate of rainfall levels is fundamental in smart city application scenarios: it becomes essential to be able to warn of the imminent occurrence of a calamitous event and reduce the risk to human beings. Unfortunately, to date, traditional techniques for rainfall level estimation present numerous critical issues. This paper proposes a new approach to rainfall classification based on the LTE radio channel parameters adopted for the cell selection mechanism. In particular, this study highlights the correlation between the set of radio channel quality monitoring parameters and the relative rainfall intensity levels. Through a pattern recognition approach based on neural networks with Multi-Layer Perceptron (MLP), the proposed algorithm identifies five classes of rainfall levels with an average accuracy of 96 % and a F1 score of 93.6 %

Analysis and Development of an End-to-End Convolutional Neural Network for Sounds Classification Through Deep Learning Techniques

El presente trabajo estudia el análisis y desarrollo continuo de un modelo de inteligencia artificial orientado a la clasificación de audio. El capítulo 1 presenta antecedentes sobre las diferentes tareas relacionadas a audio que la comunidad de investigación ha seguido a lo largo de los últimos años, también establece la hipótesis central de este trabajo y define objetivos generales y específicos para contribuir a la mejora del rendimiento sobre un generador de embeddings de audio de tipo end-to-end. El capítulo 2 presenta los métodos de vanguardia y trabajos publicados que se enfocan principalmente al desarrollo de la clasificación de audio y el aprendizaje profundo como disciplinas que aún tienen un gran potencial. El capítulo 3 presenta el marco conceptual en el que se basa esta tesis, dividido en dos secciones principales: preprocesamiento de audio y técnicas de aprendizaje profundo. Cada una de estas secciones se divide en varias subsecciones para representar el proceso de clasificación de audio a través de redes neuronales profundas. El capítulo 4 brinda una explicación profunda del generador de embeddings de audio llamado AemNet y sus componentes, utilizado como objeto de estudio, donde se detalla en las siguientes subsecciones. Se realizó una experimentación inicial sobre este enfoque y se presentaron resultados experimentales que sugirieron un mejor rendimiento mediante la modificación de las etapas de arquitectura de la red neuronal. El capítulo 5 es la primera aplicación objetivo de nuestra adaptación de AemNet que se presentó al desafío DCASE 2021. Los detalles sobre el desafío y los resultados se describen en las secciones de este capítulo, así como la metodología seguida para presentar nuestra propuesta. El capítulo 6 es la segunda aplicación objetivo y el primero en apuntar a los sonidos respiratorios. El desafío de ICBHI se explica en las secciones de este capítulo, así como la metodología y los experimentos realizados para llegar a un clasificador robusto que distingue cuatro anomalías de tos diferentes. Se creó un artículo a partir de la solución propuesta y se presentó en el IEEE LA-CCI 2021. El capítulo 7 aprovecha los diversos resultados anteriores para cumplir con un enfoque moderno como lo es la detección de COVID-19, cuya recopilación y experimentación de fuentes de datos se describen profundamente y los resultados experimentales sugieren que una adaptación de red residual denominada AemResNet, puede cumplir la función de distinguir a los pacientes con COVID-19 a partir de tos y sonidos respiratorios. Finalmente, las conclusiones de toda esta investigación y los resultados evaluados en cada una de las aplicaciones objetivo se discuten en el capítulo 8.ITESO, A. C