Büyükler için · 16+ · mesleki
Sensör Verisinden Makine Öğrenmesi Tahmini
Seradaki sensörlerden zaman serisi topla, gürültüyü, eksik veriyi ve sıçramaları temizle, veriyi gör ve anla, özellik çıkar, model eğit ve dürüstçe değerlendir; sonra modeli mikrodenetleyiciye C kodu olarak taşı ve arızayı önceden haber veren bir uyarı kur. Python tarayıcıda çalışır, veri seti indirilebilir.
- Ünite
- 8
- Simülasyon
- 9
- Saat
- 32
- Hedef kitle
- 16 yaş ve üstü; meslek lisesi, ön lisans ve üniversite öğrencileri, veriyle çalışan teknisyen ve mühendisler.
- Süre
- 8 hafta, haftada yaklaşık 4 saat (toplam 32 saat: 24 saat ünite + 8 saat bitirme projesi).
- Ön koşul
- Temel Python (liste, döngü, fonksiyon) ve lise matematiği. ESP32 ile Nesnelerin İnterneti dersi ve Makine öğrenmesi dersinin ilk dersleri yardımcıdır ama şart değildir.
Üniteleri ve bitirme projesini tamamlayanlar Macademia katılım belgesi alır.
Kazanımlar
- Sensörden doğru aralıkla, zaman damgalı ve eksikleri işaretli bir zaman serisi kaydetmek
- Aykırı değerleri (z-skoru, IQR, Hampel) bulmak, eksik veriyi doldurmak, nedensel süzgeçlerle yumuşatmak
- Tek boyutlu Kalman süzgecini kurmak, Q ve R'nin etkisini açıklamak
- Veriyi histogram, günlük profil ve korelasyonla analiz etmek; cihaz üstünde Welford ile istatistik tutmak
- Gecikme, kayan istatistik ve döngüsel saat özellikleri çıkarmak; gelecekten sızıntıyı tanımak
- Ridge regresyon ve karar kütüğü eğitmek; MAE/RMSE, zamana göre bölme ve kayan pencereyle dürüst değerlendirmek
- Eğitilmiş modeli float ve sabit noktalı C koduna çevirip nicemleme hatasını ve taşmayı denetlemek
- Tahmin artığıyla histerezisli bir anomali uyarısı kurup gereksinim, test ve demo ile teslim etmek
Üniteler
| Ünite | Konu | Simülasyonlar |
|---|---|---|
| 1 | Sensörden zaman serisine: seradan veri toplamak Örnekleme aralığı, zaman damgası, okunamayan örnek ve imkânsız değer: makine öğrenmesinin ham maddesi nasıl üretilir. | Sensör kaydedici: seradan zaman serisi, 3B sera: ölçüm, tahmin ve anomali |
| 2 | Temizleme: aykırı değer, eksik veri ve yumuşatma z-skoru neden kandırılır, Hampel neden yereldir, ara değer ne zaman yalan söyler ve yumuşatmanın bedeli olan gecikme. | Temizleme tezgâhı: aykırı değer, eksik veri, yumuşatma |
| 3 | Kalman süzgecine giriş: modele mi ölçüme mi güvenmeli Tahmin ve güncelleme adımları, Q ve R'nin anlamı, kazancın oturması ve tek boyutta Kalman ile üstel ortalamanın akrabalığı. | 1B Kalman süzgeci: Q ve R ile oyna |
| 4 | Gömülü veri analizi ve görselleştirme Model kurmadan önce veriye bak: tanımlayıcı istatistik, histogram, günlük profil, korelasyon ve cihazda Welford ile sabit bellekli istatistik. | Veri analizi panosu: seri, histogram, korelasyon |
| 5 | Özellik mühendisliği: zaman serisinden tablo Gecikmeler, kayan ortalama ve sapma, döngüsel saat, ışık ve hedef ufku: bir sıcaklık serisini modelin okuyabileceği bir tabloya çevir, gelecekten sızıntıya düşme. | Özellik tablosu kurucu |
| 6 | Eğit ve değerlendir: ridge, karar kütüğü ve dürüst doğrulama Bir saat sonraki sıcaklığı ridge regresyonla tahmin et, "26 °C'yi aşacak mı?" sorusunu karar kütüğüyle sınıflandır; zaman serisini zamana göre böl ve "değişmez" tabanını geç. | Eğit ve değerlendir: regresyon ve sınıflandırma |
| 7 | Modeli mikrodenetleyiciye taşı: ağırlıklardan C koduna Eğitilmiş doğrusal modelden C fonksiyonu üret: FPU'lu ESP32 için float, FPU'su olmayan Uno için Q-biçiminde sabit noktalı tamsayı. Nicemleme hatasını, taşma payını, bellek ve süreyi ölç. | Modeli mikrodenetleyiciye taşı: C kodu üreteci |
| 8 | Sıcaklık tahmini ve anomali uyarısı: bitirme projesine hazırlık Tahmin artığını eğitimdeki dağılımla z-skoruna çevir; histerezis, ardışık örnek ve bekleme süresiyle uyarı üret. 5. gündeki ısıtıcı arızasını yakala, yanlış alarmı az tut, uyarıyı MQTT ile gönder. | Sıcaklık tahmini ve anomali uyarısı, 3B sera: ölçüm, tahmin ve anomali |
Bitirme projesi
Sera sıcaklığını 30 dakika sonrası için tahmin eden, tahmin artığı beklenmedik biçimde büyüyünce (takılı kalan ısıtıcı gibi) uyarı veren ve cihaz üstünde çalışan küçük bir model: veriden C koduna, testten demoya.
Proje ve teslimler