• Journal of Korean Society for Geospatial Information Science
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• v.18 no.2
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• pp.3-12
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• 2010

In previous studies, the digital measurement systems and analysis algorithms were developed by using the related techniques, such as the aerial photograph detection and high resolution satellite image process. However, these studies were limited in 2-dimensional geo-processing. Therefore, it is necessary to apply the 3-dimensional spatial information and coordinate system for higher accuracy in recognizing and locating of geo-features. The objective of this study was to develop a stochastic algorithm for the optimal sensor placement using the 3-dimensional spatial analysis method. The 3-dimensional information of the LiDAR was applied in the sensor field algorithm based on 2- and/or 3-dimensional gridded points. This study was conducted with three case studies using the optimal sensor placement algorithms; the first case was based on 2-dimensional space without obstacles(2D-non obstacles), the second case was based on 2-dimensional space with obstacles(2D-obstacles), and lastly, the third case was based on 3-dimensional space with obstacles(3D-obstacles). Finally, this study suggested the methodology for the optimal sensor placement - especially, for ground-settled sensors - using the LiDAR data, and it showed the possibility of algorithm application in the information collection using sensors.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.217-217
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• 2023

상수도관망은 사용자에게 고품질의 물을 안정적으로 공급하는 것을 목적으로 하며, 이를 평가하기 위한 지표 중 하나로 압력을 활용한다. 최근 스마트 센서의 설치가 확장됨에 따라 기계학습기법을 이용한 실시간 데이터 기반의 분석이 활발하다. 따라서 어디에서 데이터를 수집하느냐에 대한 센서 위치 결정이 중요하다. 본 연구는 eXtreme Gradient Boosting(XGBoost) 모델을 활용하여 대규모 상수도관망 내 센서 위치를 최적화하는 방법론을 제안한다. XGBoost 모델은 여러 의사결정 나무(decision tree)를 활용하는 앙상블(ensemble) 모델이며, 오차에 따른 가중치를 부여하여 성능을 향상시키는 부스팅(boosting) 방식을 이용한다. 이는 분산 및 병렬 처리가 가능해 메모리리소스를 최적으로 사용하고, 학습 속도가 빠르며 결측치에 대한 전처리 과정을 모델 내에 포함하고 있다는 장점이 있다. 모델 구현을 위한 독립 변수 결정을 위해 압력 데이터의 변동성 및 평균압력 값을 고려하여 상수도관망을 대표하는 중요 절점(critical node)를 선정한다. 중요 절점의 압력 값을 예측하는 XGBoost 모델을 구축하고 모델의 성능과 요인 중요도(feature importance) 값을 고려하여 센서의 최적 위치를 선정한다. 이러한 방법론을 기반으로 상수도관망의 특성에 따른 경향성을 파악하기 위해 다양한 형태(예를 들어, 망형, 가지형)와 구성 절점의 수를 변화시키며 결과를 분석한다. 본 연구에서 구축한 XGBoost 모델은 추가적인 전처리 과정을 최소화하며 대규모 관망에 간편하게 사용할 수 있어 추후 다양한 입출력 데이터의 조합을 통해 센서 위치 외에도 상수도관망에서의 성능 최적화에 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Korean Association of Geographic Inforamtion Studies Conference
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• 2009.04a
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• pp.244-245
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• 2009

일반적으로 LiDAR(Light Detection And Ranging)의 자료로부터 3차원 위치정보와 속성 정보를 취득하여 활용 하는 연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 Grid($100m{\times}100m$) 기반인 2차원적 Grid Point를 통해 Sensor Field를 정하고 LiDAR의 3차원적 좌표정보를 이용하여 최적 센서 위치를 선정하고 중간에 장애물(Obstacle)이 존재하는 경우 또한 알고리즘을 통해 최적위치인 Grid point를 선정하였다. 알고리즘은 3가지 측면을 고려하여 분류하였다. 첫째 장애물이 없는(Non Obstacle) 2차원적인 경우, 둘째 장애물이 존재(Obstacle)하는 2차원적인 경우, 셋째 장애물이 존재(Obstacle)하며 3차원적인 알고리즘을 고려하였다. 향후 연구에서는 LiDAR를 직접 적용하여 최적 선정 지역을 도출하여 알고리즘을 적용할 것이다.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.16 no.7
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• pp.1559-1566
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• 2012

This paper proposed the method to find out the optimal sensing point of temperature in test-bed with the sensor of temperature, such as real residence. We selected optimal locations by checking temperature change which was simulated by the means of CFD (Computational Fluid Dynamics) and the variation of air flow. We made 3-dimensional model of the testbed using DesignBuilder software, and ran the CFD. We selected the optimum temperature measurement location of 1.5 m height from the floor and low temperature variation. The experiments were conducted 30 temperature and humidity sensors in real place. After that, we confirmed the results of temperature change.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.31 no.3
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• pp.31-38
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• 2003

In the present work, a nonlinear inverse perturbation method which has been used in the structural optimization, is adopted so as to identify the structural damages. Unlike the structural optimization, a larger number of constrained equations than the number of unknown parameters are often required detect structural damage. Therefore, nonlinear least squares method is utilized to solve the problem. Because only a limited number of sensors are available I real situation of damage detection, the determination of sensor location becomes one of the most important issues. Hence, this work concentrates on the issue of sensor placement in the framework of nonlinear inverse perturbation method, and the performances of various methodologies concerning to sensor placement are compared with each other. The comparisons show tat the successive elimination method gets good performance for sensor placement. From the several numerical studies, it is confirmed that the inverse perturbation method, combined with the successive elimination method, is very promising in structural damage detection.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2011.05a
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• pp.735-738
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• 2011

This paper proposed the method to find out the optimal sensing point of temperature in test-bed with the sensor of temperature, such as real residence. We selected optimal locations by checking temperature change which was simulated by the means of CFD (Computational Fluid Dynamics) and the variation of air flow. We installed 30 temperature sensors in real place. After that, we compared the real one with the result of simulation.

• Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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• v.15 no.4
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• pp.165-174
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• 2011

This research aims at the optimal constitution of sensors required to identify the structural shortcoming of roller-coaster. In this research we analyzed the dynamic characteristics of roller-coaster by three dimensional FE modelling, decided on the appropriate location and number of sensors through optimal transducer theory, abstracted the mathematical value of modal features before and after damage on the basis of optimally placed and numbered sensors. and then presented it as a primary information about the basic structure which would be applied to damage estimation. As a target structure, the roller-coater at Seoul Children's Grand Park was chosen and built as a model reduced by one twentieth in size. In order to consider the Kinetics features particular to the roller-coaster structure, we made an exact three-dimensional FE modelling for the model structure by means of Spline function. As for the proper location and number of sensors, it was done by applying EIM and EOT. We also estimated the damage from the combination of strength, flexibility, and model corelation after abstracting the value of modal features. Finally the optimal transducer theory presented here in this research was proved to be valid, and the structural damage was well identified through changes in strength and flexibility. As a result, we were able to present the optimal constitution of sensors needed for the analysis of dynamic characteristics and the development of techniques in dynamic characteristics, which would ultimately contribute to the development of health monitoring for roller-coaster.

• Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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• 1999.10a
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• pp.345-350
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• 1999

The effectiveness of software error compensation for thermally induced machine tool errors relies on the prediction accuracy of the pre-established thermal error models. The selection of optimal sensor locations is the most important in establishing these empirical models. In this paper, a methodology for the selection of optimal sensor locations is proposed to establish a robust linear model which is not subjected to collinearity. Correlation coefficient and time delay are used as thermal parameters for optimal sensor location. Firstly, thermal deformation and temperatures are measured with machine tools being excited by sinusoidal heat input. And then, after correlation coefficient and time delays are calculated from the measured data, the optimal sensor location is selected through hard c-means clustering and sequential selection method. The validity of the proposed methodology is verified through the estimation of thermal expansion along Z-axis by spindle rotation.

• Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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• v.21 no.3
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• pp.241-247
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• 2011

Although intensive development continues on innovative sensor systems, there is still considerable uncertainty in deciding on the number of sensors required and their locations in order to obtain adequate information on structural behavior. This paper is concerned with the sensor locations on a beam-structure for prognostic structural health monitoring. The purpose of this study is to investigate how to determine optimal sensor placement(OSP) from the sensitivity information of a known failure mode. The sensitivity of the forced vibration response of a beam to the variation of stiffness due to a crack is calculated analytically and used to determine the optimal sensor locations for the specified failure mode. The results of this method compared with the results of different OSP methods. The results have shown that the proposed method on optimal sensor placement is very effective in structural health monitoring.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.279-279
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• 2021

위성영상정보는 센서의 종류, 취득, 분석, 재난과 위성영상 특성 매칭 등의 제약으로 재난 상황에서 제한적으로 사용되었다. 일반적으로 인공위성의 종류는 탑재한 센서의 정보제공 능력 범위에 따라 분류 가능하며 이에 따라 대상 범위가 결정된다. 본 연구에서는 재난의 예측, 탐지, 사후처리를 위한 위성자료의 취득과 활용을 위해 다양한 위성과 탑재된 센서의 궤도, 공간 해상도, 파장대 등의 특성에 대하여 분석하고 재난유형별로 최적 위성영상을 선정하였다. 행정안전부에서는 재난과 재해의 유형을 자연재난(10종)과 사회재난(27종)으로 분류하였다. 위성영상 활용이 가능한 재난 유형은 가시적으로 확인이 가능한 자연재난에 해당하며 그 중 태풍, 홍수, 가뭄, 산불 등 총 4종의 재난유형별로 가용한 최적의 위성영상을 분석하였다. 재난관측에 사용 가능한 대표적인 탑재체의 종류는 극궤도 지구관측 위성에서 광학과 SAR로 구분할 수 있다. 각 기본 특성에 따라 제공되는 정보의 종류가 분류되며 광학 센서는 태양복사 및 지구복사에너지 파장 영역 중 가시광선-근적외선-단파적외선-열적외선 파장대 영역의 분광 정보를 제공할 수 있는 다중 밴드들로 구성된다. 지표의 특정 대상이나 물질을 탐지하고 변화를 감지·분석하는데 유용하여 홍수, 태풍, 지진 등 자연 및 사회 재난·재해 관측에 유용하게 이용된다. SAR 센서는 장파장의 전자기파를 방출한 후 돌아오는 신호를 활용하여 대상에 대한 정보를 획득한다. 대기의 효과 및 요소를 투과하는 주파수 대역별 장파장 밴드 정보를 활용하여 고해상도의 대상 표면, 위치, 형태 등의 정보를 측량 및 관측하므로 중·광역 지역에 제약 없이 영상정보를 획득할 수 있어 산사태, 홍수, 지진, 등의 재난 모니터링에 유용하다. 이러한 다종 위성별 센서들의 특징(공간 해상도, 파장대별 밴드 특성, 관측폭, 재방문 주기 등)들을 분석하여 재난유형별로 가용한 무료/상용 지구관측위성을 분류한 결과 태풍에는 광역관측, 정지궤도 위성, 홍수에는 광학 및 SAR 고해상도 위성, 가뭄은 광역관측, 다분광 광학 위성 그리고 산불에는 정지궤도, 광학, SAR 위성이 적합함을 알 수 있다.