Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.25
no.4
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pp.515-522
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2021
In this paper, we present and analyze a method of applying a machine learning to ultrasonic test signals for constant monitoring of the welding faults in a tubular steel tower. For the machine learning, feature selection based on genetic algorithm and fault signal classification using a support vector machine have been used. In the feature selection, the peak value, histogram lower bound, and normal negative log-likelihood from 30 features are selected. Those features clearly indicate the difference of signals according to the depth of faults. In addition, as a result of applying the selected features to the support vector machine, it has been possible to perfectly distinguish between the regions with and without faults. Hence, it is expected that the results of this study will be useful in the development of an early detection system for fault growth based on ultrasonic signals and in the energy transmission related industries in the future.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.26
no.1
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pp.94-103
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2022
As a large amount of data generated by sensors or devices at the manufacturing site is transmitted to the server or client, problems arise in network processing time delay and storage resource cost increase. To solve this problem, considering the manufacturing site, where real-time responsiveness and non-disruptive processes are essential, QRC (Quotient Remainder Compression) and BL_beta compression algorithms that enable real-time and lossless compression were applied to actual manufacturing site sensor data for the first time. As a result of the experiment, BL_beta had a higher compression rate than QRC. As a result of experimenting with the same data by slightly adjusting the data size of QRC, the compression rate of the QRC algorithm with the adjusted data size was 35.48% and 20.3% higher than the existing QRC and BL_beta compression algorithms.
Journal of information and communication convergence engineering
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v.20
no.1
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pp.22-30
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2022
The reinforcement learning algorithm has proven its potential in solving sequential decision-making problems under uncertainties, such as finding paths to route data packets in wireless sensor networks. With reinforcement learning, the computation of the optimum path requires careful definition of the so-called reward function, which is defined as a linear function that aggregates multiple objective functions into a single objective to compute a numerical value (reward) to be maximized. In a typical defined linear reward function, the multiple objectives to be optimized are integrated in the form of a weighted sum with fixed weighting factors for all learning agents. This study proposes a reinforcement learning -based routing protocol for wireless sensor network, where different learning agents prioritize different objective goals by assigning weighting factors to the aggregated objectives of the reward function. We assign appropriate weighting factors to the objectives in the reward function of a sensor node according to its hop-count distance to the sink node. We expect this approach to enhance the effectiveness of multi-objective reinforcement learning for wireless sensor networks with a balanced trade-off among competing parameters. Furthermore, we propose SDN (Software Defined Networks) architecture with multiple controllers for constant network monitoring to allow learning agents to adapt according to the dynamics of the network conditions. Simulation results show that our proposed scheme enhances the performance of wireless sensor network under varied conditions, such as the node density and traffic intensity, with a good trade-off among competing performance metrics.
This study investigates the influence of atmospheric river (AR) on precipitation over South Korea with a focus on regional characteristics. The 42-year-long catalog of ARs, which is obtained by applying the automatic AR detection algorithm to ERA5 reanalysis data and the insitu precipitation data recorded at 56 weather stations across the country are used to quantify their relationship. Approximately 51% of the climatological annual precipitation is associated with AR. The AR-related precipitation is most pronounced in summer by approximately 58%, while only limited fraction of precipitation (26%) is AR-related in winter. The heavy precipitation (> 30 mm day-1) is more prone to AR activity (59%) than weak precipitation (5~30 mm day-1; 33%) in all seasons. By grouping weather stations into the four sub-regions based on orography, it is found that the contribution of AR precipitation to the total is largest in the southern coast (57%) and smallest in the eastern coast (36%). Similar regional variations in AR precipitation fractions also occur in weak precipitation events. The regional contrast between the northern and southern stations is related to the seasonal variation of AR-frequency. In addition, the regional contrast between the western and eastern stations is partly modulated by the orographic forcing. The fractional contribution of AR to heavy precipitation exceeds 50% in all seasons, but this is true only in summer along the eastern coast. This result indicates that ARs play a critical role in heavy precipitation in South Korea, thus routine monitoring of ARs is needed for improving operational hydrometeorological forecasting.
The purpose of this study was to develop a portable vibration analyzer that is effective for acquiring and analyzing vibration data of rotating equipment of a power plant and a domestic vibration monitoring system manufacturer Nada Co., Ltd. The hardware of the developed portable vibration analyzer minimizes measurement errors by calibrating the measured values obtained through measurement uncertainty for calibration of the measuring devices in the system, and is composed of a signal processing device with high resolution through high speed data processing. The software structure implements a variety of vibration plots to execute a detailed analysis program, and applies algorithms to measure and remove noise caused by disturbances while operating a rotating machine. The developed product contributed greatly to increase the user's mobility and performance, as well as to reduce the purchase cost due to localization.
As infrastructure ages and traffic load increases, serious public concerns have arisen for the well-being of bridges. The current health monitoring practice focuses on large-scale bridges rather than short span bridges. However, it is critical that more attention should be given to these behind-the-scene bridges. The relevant information about the construction methods and as-built properties are most likely missing. Additionally, since the condition of a bridge has unavoidably changed during service, due to weathering and deterioration, the material properties and boundary conditions would also have changed since its construction. Therefore, it is not appropriate to continue using the design values of the bridge parameters when undertaking any analysis to evaluate bridge performance. It is imperative to update the model, using finite element (FE) analysis to reflect the current structural condition. In this study, a FE model is established to simulate a concrete culvert bridge in New South Wales, Australia. That model, however, contains a number of parameter uncertainties that would compromise the accuracy of analytical results. The model is therefore updated with a neural network (NN) optimisation algorithm incorporating Monte Carlo (MC) simulation to minimise the uncertainties in parameters. The modal frequency and strain responses produced by the updated FE model are compared with the frequency and strain values on-site measured by sensors. The outcome indicates that the NN model updating incorporating MC simulation is a feasible and robust optimisation method for updating numerical models so as to minimise the difference between numerical models and their real-world counterparts.
Engineering structures in operation essentially belong to time-varying or nonlinear structures and the resultant response signals are usually non-stationary. For such time-varying structures, it is of great importance to extract time-dependent dynamic parameters from non-stationary response signals, which benefits structural health monitoring, safety assessment and vibration control. However, various traditional signal processing methods are unable to extract the embedded meaningful information. As a newly developed technique, variational mode decomposition (VMD) shows its superiority on signal decomposition, however, it still suffers two main problems. The foremost problem is that the number of modal components is required to be defined in advance. Another problem needs to be addressed is that VMD cannot effectively separate non-stationary signals composed of closely spaced or overlapped modes. As such, a new method named generalized adaptive variational modal decomposition (GAVMD) is proposed. In this new method, the number of component signals is adaptively estimated by an index of mean frequency, while the generalized demodulation algorithm is introduced to yield a generalized VMD that can decompose mode overlapped signals successfully. After that, synchrosqueezing wavelet transform (SWT) is applied to extract instantaneous frequencies (IFs) of the decomposed mono-component signals. To verify the validity and accuracy of the proposed method, three numerical examples and a steel cable with time-varying tension force are investigated. The results demonstrate that the proposed GAVMD method can decompose the multi-component signal with overlapped modes well and its combination with SWT enables a successful IF extraction of each individual component.
Fine dust is a substance that greatly affects human health, and various studies have been conducted in this regard. Due to the human influence of particulate matter, various studies are being conducted to predict particulate matter grade using past data measured in the monitoring network of Seoul city. In this paper, predictive model have focused on particulate matter concentration in May, 2019, Seoul. The air pollutant variables were used to training such as SO2, CO, NO2, O3. The predictive model based on Adaboost, and training model was dividing PM10 and PM2.5. As a result of the prediction performance comparison through confusion matrix, the Adaboost model was more conformable for predicting the particulate matter concentration grade. Although air pollutant variables have a higher correlation with PM2.5, training model need to train a lot of data and to use additional variables such as traffic volume to predict more effective PM10 and PM2.5 distribution grade.
The cable component of cable-stayed bridges is gradually impacted by weather conditions, vehicle loads, and material corrosion. The stayed cable is a critical load-carrying part that closely affects the operational stability of a cable-stayed bridge. Damaged cables might lead to the bridge collapse due to their tension capacity reduction. Thus, it is necessary to develop structural health monitoring (SHM) techniques that accurately identify damaged cables. In this work, a combinational identification method of three efficient techniques, including statistical analysis, clustering, and neural network models, is proposed to detect the damaged cable in a cable-stayed bridge. The measured dataset from the bridge was initially preprocessed to remove the outlier channels. Then, the theory and application of each technique for damage detection were introduced. In general, the statistical approach extracts the parameters representing the damage within time series, and the clustering approach identifies the outliers from the data signals as damaged members, while the deep learning approach uses the nonlinear data dependencies in SHM for the training model. The performance of these approaches in classifying the damaged cable was assessed, and the combinational identification method was obtained using the voting ensemble. Finally, the combination method was compared with an existing outlier detection algorithm, support vector machines (SVM). The results demonstrate that the proposed method is robust and provides higher accuracy for the damaged cable detection in the cable-stayed bridge.
Journal of Korean Society of Industrial and Systems Engineering
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v.45
no.4
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pp.150-156
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2022
As the 4th industrial revolution emerges, the implementation of smart factories are essential in the manufacturing industry. However, 80% of small and medium-sized enterprises that have introduced smart factories remain at the basic level. In addition, in root industries such as injection molding, PLC and HMI software are used to implement functions that simply show operation data aggregated by facilities in real time. This has limitations for managers to make decisions related to product production other than viewing data. This study presents a method for upgrading the level of smart factories to suit the reality of small and medium-sized enterprises. By monitoring the data collected from the facility, it is possible to determine whether there is an abnormal situation by proposing an appropriate algorithm for meaningful decision-making, and an alarm sounds when the process is out of control. In this study, the function of HMI has been expanded to check the failure frequency rate, facility time operation rate, average time between failures, and average time between failures based on facility operation signals. For the injection molding industry, an HMI prototype including the extended function proposed in this study was implemented. This is expected to provide a foundation for SMEs that do not have sufficient IT capabilities to advance to the middle level of smart factories without making large investments.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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