Kim, Hong-Su;Kim, Ho-Chan;Kang, Min-Jae;Jwa, Jeong-Woo
Journal of IKEEE
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v.24
no.2
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pp.632-637
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2020
The non-intrusive load monitoring (NILM) is an important way to cost-effective real-time monitoring the energy consumption and time of use for each appliance in a home or business using aggregated energy from a single recording meter. In this paper, we collect from the smart farm's power consumption data acquisition system to the server via an LTE modem, converted the total power consumption, and the power of individual electric devices into HDF5 format and performed NILM analysis. We perform NILM analysis using open source denoising autoencoder (DAE), long short-term memory (LSTM), gated recurrent unit (GRU), and sequence-to-point (seq2point) learning methods.
In this study, we tried to improve the performance of the existing U-net-based deep learning rainfall prediction model, which can weaken the meaning of time series order. For this, ConvLSTM2D U-Net structure model considering temporal consistency of data was applied, and we evaluated accuracy of the ConvLSTM2D U-Net model using a RainNet model and an extrapolation-based advection model. In addition, we tried to improve the uncertainty in the model training process by performing learning not only with a single model but also with 10 ensemble models. The trained neural network rainfall prediction model was optimized to generate 10-minute advance prediction data using four consecutive data of the past 30 minutes from the present. The results of deep learning rainfall prediction models are difficult to identify schematically distinct differences, but with ConvLSTM2D U-Net, the magnitude of the prediction error is the smallest and the location of rainfall is relatively accurate. In particular, the ensemble ConvLSTM2D U-Net showed high CSI, low MAE, and a narrow error range, and predicted rainfall more accurately and stable prediction performance than other models. However, the prediction performance for a specific point was very low compared to the prediction performance for the entire area, and the deep learning rainfall prediction model also had limitations. Through this study, it was confirmed that the ConvLSTM2D U-Net neural network structure to account for the change of time could increase the prediction accuracy, but there is still a limitation of the convolution deep neural network model due to spatial smoothing in the strong rainfall region or detailed rainfall prediction.
Recently, many studies have been conducted to increase the accuracy of stock price prediction by analyzing candlestick charts using artificial intelligence techniques. However, these studies failed to consider the time-series characteristics of candlestick charts and to take into account the emotional state of market participants in data learning for stock price prediction. In order to overcome these limitations, this study produced input data by combining volatility index and candlestick charts to consider the emotional state of market participants, and used the data as input for a new method proposed on the basis of combining variantion autoencoder (VAE) and attention mechanisms for considering the time-series characteristics of candlestick chart. Fifty firms were randomly selected from the S&P 500 index and their stock prices were predicted to evaluate the performance of the method compared with existing ones such as convolutional neural network (CNN) or long-short term memory (LSTM). The results indicated the method proposed in this study showed superior performance compared to the existing ones. This study implied that the accuracy of stock price prediction could be improved by considering the emotional state of market participants and the time-series characteristics of the candlestick chart.
Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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2017.11a
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pp.50-53
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2017
Not only growth of importance to understanding economic trends, but also the prediction to overcome the uncertainty is coming up for long-term maritime recession. This paper discussed about the prediction of BDI with artificial neural networks (ANN). ANN is one of emerging applications that can be the finest solution to the knotty problems that may not easy to achieve by humankind. Proposed a prediction by implementing neural networks that have recurrent architecture which are a Recurrent Neural Network (RNN) and Long Short-Term Memory (LSTM). And for the reason of comparison, trained Multi Layer Perceptron (MLP) from 2009.04.01 to 2017.07.31. Also made a comparison with conventional statistics, prediction tools; ARIMA. As a result, recurrent net, especially RNN outperformed and also could discover the applicability of LSTM to specific time-series (BDI).
The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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v.21
no.4
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pp.109-116
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2021
In this paper, we propose a non-intrusive load monitoring(NILM) system which can find the power of each home appliance from the aggregated total power as the activation in the trading market of the distributed resource and the increasing importance of energy management. We transform the amount of appliances' power into a power on-off state by preprocessing. We use LSTM as a model for predicting states based on these data. Accuracy is measured by comparing predicted states with real ones after postprocessing. In this paper, the accuracy is measured with the different number of electronic products, data postprocessing method, and Time step size. When the number of electronic products is 6, the data postprocessing method using the Round function is used, and Time step size is set to 6, the maximum accuracy can be obtained.
Journal of the Economic Geographical Society of Korea
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v.25
no.1
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pp.171-181
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2022
The real estate price index plays key roles as quantitative data in real estate market analysis. International organizations including OECD publish the real estate price indexes by country, and the Korea Real Estate Board announces metropolitan-level and municipal-level indexes. However, when the index is set on the smaller spatial unit level than metropolitan and municipal-level, problems occur: missing values. As the spatial scope is narrowed down, there are cases where there are few or no transactions depending on the unit period, which lead index calculation difficult or even impossible. This study suggests a supervised learning-based machine learning model to compensate for missing values that may occur due to no transaction in a specific range and period. The models proposed in our research verify the accuracy of predicting the existing values and missing values.
Water reservoir is defined as a storage space to hold and supply filtered water and it's significantly important to manage water level in the water reservoir so as to stabilize water supply by controlling water supply depending on demand. Liquid level sensors have been installed in the water reservoir and the pumps in the booster station facilitated management for optimum water level in the water reservoir. But the incident responses including sensor malfunction and communication breakdown actually count on manager's inspection, which involves risk of accidents. To stabilize draining facility management, this study has come up with AI model that predicts changes in the water level in the water reservoir. Going through simulation in the case of missing data in the water level to verify stability in relation to the field application of the prediction model for water level changes in the reservoir, the comparison of actual change value and predicted value allows to test utility of the model.
Kim, Hae Lim;Jeon, Yong-Ho;Park, Jae-Hyung;Yoon, Han-sam
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.28
no.4
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pp.469-476
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2022
This study developed a Recurrent Neural Network model implemented through Long Short-Term Memory (LSTM) that generates long-term tidal level data at Busan Port using tide observation data. The tide levels in Busan Port were predicted by the Korea Hydrographic and Oceanographic Administration (KHOA) using the tide data observed at Busan New Port and Tongyeong as model input data. The model was trained for one month in January 2019, and subsequently, the accuracy was calculated for one year from February 2019 to January 2020. The constructed model showed the highest performance with a correlation coefficient of 0.997 and a root mean squared error of 2.69 cm when the tide time series of Busan New Port and Tongyeong were inputted together. The study's finding reveal that long-term tidal level data prediction of an arbitrary port is possible using the deep learning recurrent neural network model.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2023.05a
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pp.206-206
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2023
지구온난화로 인한 기후변화에 따라 평균강수량과 증발량이 증가하며 강우지역 집중화와 강우강도가 높아질 가능성이 크다. 우리나라의 경우 협소한 국토면적과 높은 인구밀도로 기후변동의 영향이 크기 때문에 한반도에 적합한 유역규모의 수자원 예측과 대응방안을 마련해야 한다. 이를 위한 수자원 관리를 위해서는 유역에서 강수량, 유출량, 증발량 등의 장기적인 자료가 필요하며 경험식, 물리적 강우-유출 모형 등이 사용되었고, 최근들어 연구의 확장성과 비 선형성 등을 고려하기 위해 딥러닝등 인공지능 기술들이 접목되고 있다. 본 연구에서는 ASOS(동해, 태백)와 AWS(삼척, 신기, 도계) 5곳의 관측소에서 2011년~2020년까지의 일 단위 기상관측자료를 수집하고 WAMIS에서 같은 기간의 오십천 하구 일 유출량 자료를 수집 후 5개 관측소를 기준으로Thiessen 면적비를 적용해 기상자료를 구축했으며 Angstrom & Hargreaves 공식으로 잠재증발산량 산정해 3개의 모델에 각각 기상자료(일 강수량, 최고기온, 최대 순간 풍속, 최저기온, 평균풍속, 평균기온), 일 강수량과 잠재증발산량, 일 강수량 - 잠재증발산량을 학습 후 관측 유출량과 비교결과 기상자료(일 강수량, 최고기온, 최대 순간 풍속, 최저기온, 평균풍속, 평균기온)로 학습한 모델성능이 가장 높아 최적 모델로 선정했으며 일, 월, 연 관측유출량 시계열과 비교했다. 또한 같은 학습자료를 사용해 다층 퍼셉트론(Multi Layer Perceptron, MLP) 앙상블 모델을 구축하여 수자원 분야에서의 인공지능 활용성을 평가했다.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2022.05a
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pp.37-37
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2022
유효우량 산정을 위하여 국내에서 주로 사용되는 모형은 NRCS-CN(Natural Resources Conservation Service - curve number) 모형으로, 유역의 유출 능력을 나타내는 유출곡선지수(runoff curve number, CN)와 같은 NRCS-CN 모형의 매개변수들은 관측 강우-유출자료 또는 토양도, 토지피복지도 등을 이용하여 유역마다 결정된 값이 사용되고 있다. 그러나 유역의 CN값은 유역의 토양 상태와 같은 환경적 조건에 따라 달라질 수 있으며, 이를 반영하기 위하여 선행토양함수조건(antecedent moisture condition, AMC)을 이용하여 CN값을 조정하는 방법이 사용되고 있으나, AMC 조건에 따른 CN 값의 갑작스런 변화는 유출량의 극단적인 변화를 가져올 수 있다. NRCS-CN 모형과 더불어 강우 손실량 산정에 많이 사용되는 모형으로 Green-Ampt 모형이 있다. Green-Ampt 모형은 유역에서 발생하는 침투현상의 물리적 과정을 고려하는 모형이라는 장점이 있으나, 모형에 활용되는 다양한 물리적인 매개변수들을 산정하기 위해서는 유역에 대한 많은 조사가 선행되어야 한다. 또한 이렇게 산정된 매개변수들은 유역 내 토양이나 식생 조건 등에 따른 여러 불확실성을 내포하고 있어 실무적용에 어려움이 있다. 따라서 본 연구에서는, 현재 사용되고 있는 강우손실 모형들의 매개변수를 추정하기 위한 방법을 제시하고자 하였다. 본 연구에서 제시하는 방법은 인공지능(AI) 기술 중 하나인 딥러닝(deep-learning) 기법을 기반으로 하고 있으며, 딥러닝 모형으로는 장단기 메모리(Long Short-Term Memory, LSTM) 모형이 활용되었다. 딥러닝 모형의 입력 데이터는 유역에서의 강우특성이나 토양수분, 증발산, 식생 특성들을 나타내는 인자이며, 모의 결과는 유역에서 발생한 총 유출량으로 강우손실 모형들의 매개변수 값들은 이들을 활용하여 도출될 수 있다. 산정된 매개변수 값들을 강우손실 모형에 적용하여 실제 유역들에서의 유효우량 산정에 활용해보았으며, 동역학파 기반의 강우-유출 모형을 사용하여 유출을 예측해보았다. 예측된 유출수문곡선을 관측 자료와 비교 시 NSE=0.5 이상으로 산정되어 유출이 적절히 예측되었음을 확인했다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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