To solve the problem of detecting structural damage, a two-stage method using the Kalman filter and Particle Swarm Optimization (PSO) is proposed. In this method, the first PSO population is enhanced using the Kalman filter method based on dynamic responses. Due to noise in the sensor responses and errors in the damage detection process, the accuracy of the damage detection process is reduced. This method proposes a novel approach for solve this problem by integrating the Kalman filter and sensitivity analysis. In the Kalman filter, an approximate damage equation is considered as the equation of state and the damage detection equation based on sensitivity analysis is considered as the observation equation. The first population of PSO are the random damage scenarios. These damage scenarios are estimated using a step of the Kalman filter. The results of this stage are then used to detect the exact location of the damage and its severity with the PSO algorithm. The efficiency of the proposed method is investigated using three numerical examples: a 31-element planer truss, a 52-element space dome, and a 56-element space truss. In these examples, damage is detected for several scenarios in two states: using the no noise responses and using the noisy responses. The results show that the precision and efficiency of the proposed method are appropriate in structural damage detection.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.21
no.3
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pp.77-85
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2022
In this study, to diagnose the grinding state of a micro drill bit, a sensor attachment location was selected through random vibration analysis of the grinding unit of the micro drill-bit grinding system. In addition, the vibration data generated during the drill bit grinding were collected from the grinding unit for the grinding wheels under the steady and worn conditions, and data feature extraction and dimension reduction were performed. The wear of the micro-drill-bit grinding wheel was diagnosed by applying KNN, a machine-learning algorithm. The classification model showed excellent performance, with an accuracy of 99.2%. The precision, recall and f1-score were higher than 99% in both the steady and wear conditions.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.2
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pp.504-519
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2023
Heart disease is becoming the top reason of death all around the world. Diagnosing cardiac illness is a difficult endeavor that necessitates both expertise and extensive knowledge. Machine learning (ML) is becoming gradually more important in the medical field. Most of the works have concentrated on the prediction of cardiac disease, however the precision of the results is minimal, and data integrity is uncertain. To solve these difficulties, this research creates an Integrated Accurate-Secure Heart Disease Prediction (IAS) Model based on Deep Convolutional Neural Networks. Heart-related medical data is collected and pre-processed. Secondly, feature extraction is processed with two factors, from signals and acquired data, which are further trained for classification. The Deep Convolutional Neural Networks (DCNN) is used to categorize received sensor data as normal or abnormal. Furthermore, the results are safeguarded by implementing an integrity validation mechanism based on the hash algorithm. The system's performance is evaluated by comparing the proposed to existing models. The results explain that the proposed model-based cardiac disease diagnosis model surpasses previous techniques. The proposed method demonstrates that it attains accuracy of 98.5 % for the maximum amount of records, which is higher than available classifiers.
Saqib Sharif;Hyeong-Woo Song;Daewon Jung;Hiep Xuan Cao;Jong-Oh Park;Byungjeon Kang;Eunpyo Choi
Journal of Sensor Science and Technology
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v.32
no.6
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pp.418-424
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2023
Natural killer (NK) cells play a crucial role in combating infections and tumors. However, their therapeutic application in solid tumors is hindered by challenges, such as limited lifespan, tumor penetration, and delivery precision. Our research introduces a novel ultrasonic actuation technique to navigate NK cells more effectively in the vascular system, particularly at vessel bifurcations where targeted delivery is most problematic. We use a hemispherical ultrasonic transducer array that generates phase-modulated traveling waves, focusing on an ultrasound beam to steer NK cells using blood-flow dynamics and a focused acoustic field. This method enables the precise obstruction of non-target vessels and efficiently directs NK cells toward the tumor site. The simulation results offer insights into the behavior of NK cells under various conditions of cell size, radiation pressure, and fluid velocity, which inform the optimization of their trajectories and increase targeting efficiency. The experimental results demonstrate the feasibility of this ultrasonic approach for enhancing NK cell targeting, suggesting a potential leap forward in solid tumor immunotherapy. This study represents a significant step in NK cell therapeutic strategies, offering a viable solution to the existing limitations and promising enhancement of the efficacy of cancer treatments.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.11
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pp.3003-3029
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2023
The rapid evolution of the IoT has paved the way for new opportunities in smart city domains, including e-health, smart homes, and precision agriculture. However, this proliferation of services demands effective SLAs between customers and service providers, especially for critical services. Difficulties arise in maintaining the integrity of such agreements, especially in vulnerable wireless environments. This study proposes a novel SLA management model that uses an SDN-Enabled WSN consisting of wireless nodes to interact with smart contracts in a straightforward manner. The proposed model ensures the persistence of network metrics and SLA provisions through smart contracts, eliminating the need for intermediaries to audit payment and compensation procedures. The reliability and verifiability of the data prevents doubts from the contracting parties. To meet the high-performance requirements of the blockchain in the proposed model, low-cost algorithms have been developed for implementing blockchain technology in wireless sensor networks with low-energy and low-capacity nodes. Furthermore, a cryptographic signature control code is generated by wireless nodes using the in-memory private key and the dynamic random key from the smart contract at runtime to prevent tampering with data transmitted over the network. This control code enables the verification of end-to-end data signatures. The efficient generation of dynamic keys at runtime is ensured by the flexible and high-performance infrastructure of the SDN architecture.
Mingle Xu;Sook Yoon;Jongbin Park;Jeonghyun Baek;Dong Sun Park
Smart Media Journal
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v.13
no.2
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pp.16-22
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2024
Greenhouse provides opportunities to have big yield effectively and efficiently. However, many resources are required, such as fertigation, a kind of solution of nutrient. Resources supply is essential to cultivate crops. Inadequate supply will hinder plant growth whereas the surplus results in waste. In this paper, we are especially interested in the fertigation supply. Further, excess fertigation leads to drainage which is difficult to purify and threatens the environment. To address this challenge, we aim to predict the desired amount of fertigation. To achieve this objective, we first establish a prototype to record the climate conditions inside a rose greenhouse using Internet of Things sensors. Simultaneously, the desired fertigation amount is obtained with the help of weight scale and historical data of fertigation supply and drainage. Second, a method is proposed to predict the desired fertigation by taking the sensors' data as input, with a time-series model. Extensive experimental results suggest the potential of our objective and method. To be specific, our method achieves an average MAE 0.032 in the validation datasets.
Dong-Han Ki;Eun-Seok Choi;Min-Woong Lee;Nam-Ho Lee;Seong-Ik Cho
Journal of IKEEE
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v.28
no.3
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pp.290-295
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2024
Transimpedance Amplifiers (TIAs) used in optical sensors can experience stability issues and bandwidth limitations due to the parasitic capacitance of photodiodes. These issues are typically resolved by incorporating a feedback capacitor, and the selection of this capacitor is crucial for stability. Traditionally, the value of the feedback capacitance has been determined through feedback system analysis, which has limitations in accurately determining the optimal value. This paper proposes a method for accurately determining the feedback capacitance value through transient response analysis and validates this approach through simulation comparisons.
Park, Sung Tae;Jung, Geum Hyang;Yoo, Hyung Joo;Choi, Eun-Young;Choi, Ki-Young;Lee, Yong-Beom
Journal of Bio-Environment Control
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v.23
no.2
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pp.158-166
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2014
This experiment has investigated suitable methods to improve precision water content monitoring of coconut coir substrates to control irrigation by frequency domain reflectometry(FDR) sensors. Specifically, water content changes and variations were observed at different sensing distances and positions from the irrigation dripper location, and different spaces between the FDR sensors with or without noise filters. Commercial coconut coir substrates containing different ratios of dust and chips(10:0, 7:3, 5:5, 3:7) were used. On the upper side and the side of the substrates, a FDR sensor was used at 5, 10, 20, 30cm distances respectively from the irrigation dripper point, and water content was measured by time after the irrigation. In the glass beads, sensors were installed with or without noise filtering. Closer sensing distance had a higher water content increasing rate, regardless of different coir substrate ratios. There were no differencies of water content increasing rates in 10:0 and 3:7 substrates between the upper side and the side. Whereas, 7:3 and 5:5 substrates showed higher increasing rates on the upper side measurements. Substrates with higher ratios of chip(3:7) had lower increasing rates than others. And, with noise filters, the exatitude of measurement was improved because the variation and deviation were reduced. Therefore, in coconut coir with FDR sensors, an efficient water content measurment to control irrigations can be achieved by installing sensors closer to an irrigation point and upper side of substrates with noise filters.
Journal of the Korea institute for structural maintenance and inspection
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v.23
no.7
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pp.87-94
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2019
Recently, the advance of accurate dynamic displacement measurement devices, such as GPS, computer vision, and optic laser sensor, has enhanced the structural monitoring technology. In this study, the dynamic displacement data was used to verify the applicability of the structural physical parameter estimation method through subspace system identification. The subspace system identification theory for estimating state-space model from measured data and physics-based interpretation for deriving the physical parameter of the estimated system are presented. Three-degree-freedom steel structures were fabricated for the experimental verification of the theory in this study. Laser displacement sensor and accelerometer were used to measure the displacement data of each floor and the acceleration data of the shaking table. Discrete state-space model generated from measured data was verified for precision. The discrete state-space model generated from the measured data extracted the floor stiffness of the building after accuracy verification. In addition, based on the story stiffness extracted from the state space model, five column stiffening and damage samples were set up to extract the change rate of story stiffness for each sample. As a result, in case of reinforcement and damage under the same condition, the stiffness change showed a high matching rate.
The Sonoran Desert, which is located in North America, has been frequently used for vicarious calibration of many optical sensors in satellites. Although the desert area has good conditions for vicarious calibration (e.g. high reflectance, little vegetation, large area, low precipitation), its adjacency to the sea and large variability in atmospheric water vapor are the disadvantages for vicarious calibration. For vicarious calibration using top-of-atmospheric (TOA) reflectance, the atmospheric variability brings about degraded precision in vicarious calibration results. In this paper, the location with the smallest radiometric variability in TOA reflectance is sought by using 12-year Landsat 5 data, and corrected the TOA reflectance for bidirectional reflectance distribution function (BRDF) which is another major source of variability in TOA reflectance. Experiments show that the mid-western part of the Sonoran Desert has the smallest variability collectively for visible and near-infrared bands, and the variability from the sunarget-sensor geometry can be reduced by the BRDF correction for the visible bands, but not sufficiently for the infrared bands.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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