Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.26
no.3
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pp.92-102
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2022
Various numerical analysis models can be used to evaluate the behavior characteristics of tunnel facilities which are representative underground structures. In general, the Mohr-Coulomb model, which is most often used for numerical analysis, is an elastic-perfect plastic behavior model. And the deformation characteristics are the same during the load increase-load reduction phase. So there is a problem that the displacement may appear different from the field situation in the case of excavation analysis. In contrast, the HS-small strain stability model has a wide range of applications for each ground. And it is known that soil deformation characteristics can be analyzed according to field conditions by enabling input of initial elastic modulus and nonlinear curve parameter and so on. However, civil engineers are having difficulty using nonlinear models that can apply material nonlinear properties due to difficulties in estimating ground property coefficients. In this study, the necessity of rational model selection was reviewed by comparing the results of seismic performance evaluation using the Mohr-Coulomb model, which civil engineers generally apply for numerical analysis of tunnels, and the HS Small strain Stiffness model, which can consider ground nonlinearity.
In this paper, actual drone noise samples are collected for speech processing in disaster environments to build noise-corrupted speech database, and speech enhancement performance is evaluated by applying spectrum subtraction and mask-based speech enhancement techniques. To improve the performance of VoiceFilter (VF), an existing deep neural network-based speech enhancement model, we apply the Self-Attention operation and use the estimated noise information as input to the Attention model. Compared to existing VF model techniques, the experimental results show 3.77%, 1.66% and 0.32% improvements for Source to Distortion Ratio (SDR), Perceptual Evaluation of Speech Quality (PESQ), and Short-Time Objective Intelligence (STOI), respectively. When trained with a 75% mix of speech data with drone sounds collected from the Internet, the relative performance drop rates for SDR, PESQ, and STOI are 3.18%, 2.79% and 0.96%, respectively, compared to using only actual drone noise. This confirms that data similar to real data can be collected and effectively used for model training for speech enhancement in environments where real data is difficult to obtain.
Kim, Juhwan;Lee, Kyunghyuk;Kim, Soojun;Kim, Kyunghun
Journal of Korea Water Resources Association
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v.55
no.spc1
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pp.1283-1293
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2022
The purpose of this study is to predict residual chlorine in order to maintain stable residual chlorine concentration in sedimentation basin by using artificial intelligence algorithms in water treatment process employing pre-chlorination. Available water quantity and quality data are collected and analyzed statistically to apply into mathematical multiple regression and artificial intelligence models including multi-layer perceptron neural network, random forest, long short term memory (LSTM) algorithms. Water temperature, turbidity, pH, conductivity, flow rate, alkalinity and pre-chlorination dosage data are used as the input parameters to develop prediction models. As results, it is presented that the random forest algorithm shows the most moderate prediction result among four cases, which are long short term memory, multi-layer perceptron, multiple regression including random forest. Especially, it is result that the multiple regression model can not represent the residual chlorine with the input parameters which varies independently with seasonal change, numerical scale and dimension difference between quantity and quality. For this reason, random forest model is more appropriate for predict water qualities than other algorithms, which is classified into decision tree type algorithm. Also, it is expected that real time prediction by artificial intelligence models can play role of the stable operation of residual chlorine in water treatment plant including pre-chlorination process.
Downhole seismic method is widely used for obtaining shear wave velocity profile of a site because it is simple and economical. Determining accurate travel time of shear wave is very important to obtain reliable result in downhole seismic method. In this paper, comparison study of various travel time determination methods was performed. Numerical study and model chamber test were performed for effective comparison study. Signal traces were acquired by performing downhole test at each numerical simulation and soil box test. Travel time data for each signal traces were determined by using six different methods and Vs profiles were evaluated. Comparing travel time data and Vs profiles with the reference value, the first arrival picking method proved to be ambiguous and unreliable. Other methods also did not always provide accurate results and the magnitude of error was dependent on the signal to noise ratio. Cross-correlation method proved to be the most adequate method for the field application and it was verified additionally with field data.
The agricultural reservoir is a critical water supply system in South Korea, providing approximately 60% of the agricultural water demand. However, the reservoir faces several issues that jeopardize its efficient operation and management. To address this issues, we propose a novel deep-learning-based water level recognition model that uses CCTV image data to accurately estimate water levels in agricultural reservoirs. The model consists of three main parts: (1) dataset construction, (2) image segmentation using the U-Net algorithm, and (3) CCTV-based water level recognition using either CNN or ResNet. The model has been applied to two reservoirs G-reservoir and M-reservoir with observed CCTV image and water level time series data. The results show that the performance of the image segmentation model is superior, while the performance of the water level recognition model varies from 50 to 80% depending on water level classification criteria (i.e., classification guideline) and complexity of image data (i.e., variability of the image pixels). The performance of the model can be improved if more numbers of data can be collected.
Full waveform inversion (FWI) in the field of seismic data processing is an inversion technique that is used to estimate the velocity model of the subsurface for oil and gas exploration. Recently, deep learning (DL) technology has been increasingly used for seismic data processing, and its combination with FWI has attracted remarkable research efforts. For example, DL-based data processing techniques have been utilized for preprocessing input data for FWI, enabling the direct implementation of FWI through DL technology. DL-based FWI can be divided into the following methods: pure data-based, physics-based neural network, encoder-decoder, reparameterized FWI, and physics-informed neural network. In this review, we describe the theory and characteristics of the methods by systematizing them in the order of advancements. In the early days of DL-based FWI, the DL model predicted the velocity model by preparing a large training data set to adopt faithfully the basic principles of data science and apply a pure data-based prediction model. The current research trend is to supplement the shortcomings of the pure data-based approach using the loss function consisting of seismic data or physical information from the wave equation itself in deep neural networks. Based on these developments, DL-based FWI has evolved to not require a large amount of learning data, alleviating the cycle-skipping problem, which is an intrinsic limitation of FWI, and reducing computation times dramatically. The value of DL-based FWI is expected to increase continually in the processing of seismic data.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2021.06a
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pp.267-267
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2021
제주도는 화산섬의 지질특성상 강수의 지표침투성이 높아 지표수의 개발이용여건이 취약한 관계로 용수의 대부분을 지하수에 의존하고 있다. 따라서 지하수의 보전관리는 매우 중요한 사항이며 특히 지하수의 안정적인 이용을 위해서는 지하수 취수가 주변지역 지하수위에 미치는 영향 분석이 반드시 필요하다. 본 연구는 딥러닝 알고리즘인 Long Short-Term Memory(LSTM)를 활용하여 제주도 남동쪽 표선유역 중산간지역에 위치한 2개 지하수위 관측정을 대상으로 지하수 취수영향을 분석하였다. 입력자료로써 인근 2개 강우관측소의 일단위 강수량자료와 인근 6개 취수정의 지하수 취수량자료 및 연구대상 관측정의 지하수위 자료(2001. 2. 11. ~ 2019. 10. 31.)를 사용하였다. 지하수위 변동특성을 최대한 반영하기 위해 LSTM의 예측일수를 1일로 설정하였다. 보정 및 검증 기간을 사용하여 매개변수의 과적합을 방지하였으며, 테스트 기간을 사용하여 LSTM의 예측성능을 평가하였다. 평가지수로써 Nash-Sutcliffe Efficiency(NSE)와 평균제곱근오차(RMSE)를 사용하였다. 그리고 지하수 취수가 주변 지하수위 변동에 미치는 영향을 분석하기 위해 취수량을 최대취수량인 2,300 m3/일, 최대취수량의 2/3인 1,533 m3/일 및 0 m3/일로 설정하여 모의하였다. 모의결과, 2개 감시정의 보정, 검증 및 예측기간에 대한 NSE는 최대 0.999, 최소 0.976의 범위를 보였으며, RMSE는 최대 0.494 m, 최소 0.084 m를 보여 LSTM은 우수한 예측성능을 나타내었다. 이것은 LSTM이 지하수위 변동특성을 적절히 학습하였다는 것을 의미하며 따라서 추정된 매개변수를 활용하여 지하수 취수영향을 모의 및 분석하였다. 그 결과, 지하수위 하강량은 최대 0.38 m 였으며 이것은 대상지점에 대한 취수량은 지하수위 하강에 거의 영향을 주지 않는다는 것을 의미한다. 또한 취수량과 지하수위 하강량과의 관계는 한 개 관측정에 대해 선형적인 관계를 보인 반면 나머지 한 개 관측정에 대해서는 비선형적인 관계를 나타내는 것을 확인하였다. 따라서 LSTM 알고리즘을 활용하여 제주도 표선유역 중산간지역의 지하수위 변동특성을 분석할 수 있다.
In this study, we estimated the concentration of chlorophyll-a (Chl-a) using hyperspectral water surface reflectance in an inland weir (Baekjae weir) and estuarine reservoir (Namyang Reservoir) for monitoring the occurrence of algae in freshwater in South Korea. The hyperspectral reflectance was measured by aircraft in Baekjae Weir (BJW) from 2016 to 2017, and a drone in Namyang Reservoir (NYR) from 2020 to 2021. The 30 reflectance bands (BJW: 400-530, 620-680, 710-730, 760-790 nm, NYR: 400-430, 655-680, 740-800 nm) that were highly related to Chl-a concentration were selected using permutation importance. Artificial neural network based Chl-a estimation model was developed using the selected reflectance in both water bodies. And the performance of the model was evaluated with the coefficient of determination (R2), the root mean square error (RMSE), and the mean absolute error (MAE). The performance evaluation results of the Chl-a estimation model for each watershed was R2: 0.63, 0.82, RMSE: 9.67, 6.99, and MAE: 11.25, 8.48, respectively. The developed Chl-a model of this study may be used as foundation tool for the optimal management of freshwater algal blooms in the future.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.26
no.5D
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pp.821-829
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2006
Traffic load comprise primary input to pavement design causing pavement damage. therefore it should be proceeded suitable traffic load distribution modeling for pavement design and analysis. Traffic load have been represented by equivalent single axle loads (ESALs) which convert mixed traffic stream into one value for design purposes. But there are some limit to apply ESALs to other roads because it is empirical value developed as part of the original AASHO(American Association of State Highway Officials) road test. There have been many efforts to solve these problems. Several leading country have implemented M-E(Mechanistic-Empirical) design procedures based on mechanical concept. As a result, they established traffic load quantification method using load distribution model known as Axle Load Spectra. This paper details Axle Load Spectra and presents axle load distribution model based on normal mixture distribution function using truck load data collected by WIM system installed in national highway. Axle load spectra and axle load distribution model presented in this paper could be useful for basic data when making traffic load quantification plan for pavement design, overweight vehicle permit plan and pavement maintenance cost plan.
Various sensors such as lidar, radar, and camera are fused and used in autonomous vehicles. Rider and radar sensors are difficult to popularize because they are expensive equipment. In order to popularize autonomous vehicles, research that can replace expensive equipment is continuously being conducted. In this paper, we use a single camera that is inexpensive and can be easily mounted. We propose a method for detecting the wheels and adjacent lanes of a front-side vehicle of a driving vehicle and estimating distances. Our proposed method detects lanes and wheels from frame images after frame extraction via input images. In addition, the distance is measured and compared with the actual distance measured in the actual road environment. The distance could be calculated relatively accurately within the error range of ± 3 cm. Through this, it is expected that the camera can be used as an alternative means when the cost of autonomous vehicles is reduced or when the lidar or radar sensor fails.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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