Development of Gas Type Identification Deep-learning Model through Multimodal Method

멀티모달 방식을 통한 가스 종류 인식 딥러닝 모델 개발

Gas leak detection system is a key to minimize the loss of life due to the explosiveness and toxicity of gas. Most of the leak detection systems detect by gas sensors or thermal imaging cameras. To improve the performance of gas leak detection system using single-modal methods, the paper propose multimodal approach to gas sensor data and thermal camera data in developing a gas type identification model. MultimodalGasData, a multimodal open-dataset, is used to compare the performance of the four models developed through multimodal approach to gas sensors and thermal cameras with existing models. As a result, 1D CNN and GasNet models show the highest performance of 96.3% and 96.4%. The performance of the combined early fusion model of 1D CNN and GasNet reached 99.3%, 3.3% higher than the existing model. We hoped that further damage caused by gas leaks can be minimized through the gas leak detection system proposed in the study.

가스 누출 감지 시스템은 가스의 폭발성과 독성으로 인한 인명 피해를 최소화할 핵심적인 장치이다. 누출 감지 시스템은 대부분 단일 센서를 활용한 방식으로, 가스 센서나 열화상 카메라를 통한 검출 방식으로 진행되고 있다. 이러한 단일 센서 활용의 가스 누출감지 시스템 성능을 고도화하기 위하여, 본 연구에서는 가스 센서와 열화상 이미지 데이터에 멀티모달형 딥러닝을 적용한 연구를 소개한다. 멀티모달 공인 데이터셋인 MultimodalGasData를 통해 기존 논문과의 성능을 비교하였고, 가스 센서와 열화상 카메라의 단일모달 모델을 기반하여 네 가지 멀티모달 모델을 설계 및 학습하였다. 이를 통해 가스 센서와 열화상 카메라는 각각 1D CNN, GasNet 모델이 96.3%와 96.4%의 가장 높은 성능을 보였다. 앞선 두 단일모달 모델을 기반한 Early Fusion 형식의 멀티모달 모델 성능은 99.3%로 가장 높았으며, 또한 기존 논문의 멀티모달 모델 대비 3.3% 높았다. 본 연구의 높은 신뢰성을 갖춘 가스 누출 감지 시스템을 통해 가스 누출로 인한 추가적인 피해가 최소화되길 기대한다.