A pump is considered to be submersible when a motor and a pump are integrated and operate while submerged in water. Submersible pumps mainly function as rejection pumps to prevent foods in densely populated areas, as cold water circulation pumps in large power plants, as pumps to supply irrigation water, as drainage pumps to prevent flooding of agricultural lands, as water supply intake pumps, and as inflow pumps for sewage treatment. The flow in such turbomachines (submersible pumps) inevitably involves various eddy currents. Since it is almost impossible to accurately grasp the complex three-dimensional flow structure and characteristics of a rotating turbomachine through actual testing, three-dimensional numerical analysis using computational fluid dynamics techniques measuring the flow field, velocity, and the pressure can be accurately predicted. In this study, the shape of the impeller was developed to reduce vibration and noise. This was done by increasing the efficiency of the existing submersible pump and reducing turbulence. In order to evaluate the pump's efficiency and turbulence reduction, we tried to analyze the flow using ANSYS Fluent V15.0, a commercial finite element analysis program. The results show that the efficiency of the pump was improved by 4.24% and the Reynolds number was reduced by 15.6%. The performance of a developed pump with reduced turbulence, vibration, and noise was confirmed.
El-Sefy, M.;Yosri, A.;El-Dakhakhni, W.;Nagasaki, S.;Wiebe, L.
Nuclear Engineering and Technology
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제53권10호
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pp.3275-3285
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2021
A Nuclear Power Plant (NPP) is a complex dynamic system-of-systems with highly nonlinear behaviors. In order to control the plant operation under both normal and abnormal conditions, the different systems in NPPs (e.g., the reactor core components, primary and secondary coolant systems) are usually monitored continuously, resulting in very large amounts of data. This situation makes it possible to integrate relevant qualitative and quantitative knowledge with artificial intelligence techniques to provide faster and more accurate behavior predictions, leading to more rapid decisions, based on actual NPP operation data. Data-driven models (DDM) rely on artificial intelligence to learn autonomously based on patterns in data, and they represent alternatives to physics-based models that typically require significant computational resources and might not fully represent the actual operation conditions of an NPP. In this study, a feed-forward backpropagation artificial neural network (ANN) model was trained to simulate the interaction between the reactor core and the primary and secondary coolant systems in a pressurized water reactor. The transients used for model training included perturbations in reactivity, steam valve coefficient, reactor core inlet temperature, and steam generator inlet temperature. Uncertainties of the plant physical parameters and operating conditions were also incorporated in these transients. Eight training functions were adopted during the training stage to develop the most efficient network. The developed ANN model predictions were subsequently tested successfully considering different new transients. Overall, through prompt prediction of NPP behavior under different transients, the study aims at demonstrating the potential of artificial intelligence to empower rapid emergency response planning and risk mitigation strategies.
Background: In recent events of the coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemic, computed tomography (CT) scans are being globally used as a complement to the reverse-transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) tests. It will be important to be aware of major organ dose levels, which are more relevant quantity to derive potential long-term adverse effect, for Korean pediatric and adult patients undergoing CT for COVID-19. Materials and Methods: We calculated organ dose conversion coefficients for Korean pediatric and adult CT patients directly from Korean pediatric and adult computational phantoms combined with Monte Carlo radiation transport techniques. We then estimated major organ doses delivered to the Korean child and adult patients undergoing CT for COVID-19 combining the dose conversion coefficients and the international survey data. We also compared our Korean dose conversion coefficients with those from Caucasian reference pediatric and adult phantoms. Results and Discussion: Based on the dose conversion coefficients we established in this study and the international survey data of COVID-19-related CT scans, we found that Korean 7-year-old child and adult males may receive about 4-32 mGy and 3-21 mGy of lung dose, respectively. We learned that the lung dose conversion coefficient for the Korean child phantom was up to 1.5-fold greater than that for the Korean adult phantom. We also found no substantial difference in dose conversion coefficients between Korean and Caucasian phantoms. Conclusion: We estimated radiation dose delivered to the Korean child and adult phantoms undergoing COVID-19-related CT examinations. The dose conversion coefficients derived for different CT scan types can be also used universally for other dosimetry studies concerning Korean CT scans. We also confirmed that the Caucasian-based CT organ dose calculation tools may be used for the Korean population with reasonable accuracy.
The growth in the number of single-member households is a critical issue worldwide, especially among the elderly. For those living alone, who may be unaware of their health status or routines that could improve their health, a continuous healthcare monitoring system could provide valuable feedback. Assessing the performance adequacy of activities of daily living (ADL) can serve as a measure of an individual's health status; previous research has focused on determining a person's daily activities and extracting the most frequently performed behavioral patterns using camera recordings or wearable sensing techniques. However, existing methods used to extract common patterns of an occupant's activities in the home fail to address the spatio-temporal dimensions of human activities simultaneously. Though multiple sequence alignment (MSA) offers some advantages - such as inherent containment of the spatio-temporal data in sequence format, and rapid identification of hidden patterns - MSA has rarely been used to extract in-home ADL routines. This research proposes a method to extract a household occupant's ADL routines from a cumulative spatio-temporal data log of occupancy collected using a non-intrusive method (i.e., a tomographic motion detection system). The findings from an occupant's 28-day spatio-temporal activity log demonstrate the capacity of the proposed approach to identify routine patterns of an occupant's daily activities and to reveal the order, duration, and frequency of routine activities. Routine ADL patterns identified from the proposed approach are expected to provide a basis for detecting/evaluating abrupt or gradual changes of an occupant's ADL patterns that result from a physical or mental disorder, and can offer valuable information for home automation applications by enabling the prediction of ADL patterns.
Operation and Maintenance (O&M) phase is the main contributor to the total lifecycle cost of a building. Previous studies have described that Building Information Models (BIM), if available with detailed asset information and their properties, can enable rapid troubleshooting and execution of O&M tasks by providing the required information of the facility. Despite the potential benefits, there is still rarely BIM with Mechanical, Electrical and Plumbing (MEP) assets and properties that are available for O&M. BIM is usually not in possession for existing buildings and generating BIM manually is a time-consuming process. Hence, there is a need for an automated approach that can reconstruct the MEP systems in BIM. Previous studies investigated automatic reconstruction of BIM using architectural drawings, structural drawings, or the combination with photos. But most of the previous studies are limited to reconstruct the architectural and structural components. Note that mechanical components in the building typically require more frequent maintenance than architectural or structural components. However, the building mechanical drawings are relatively more complex due to various type of symbols that are used to represent the mechanical systems. In order to address this challenge, this paper proposed a symbol recognition framework that can automatically recognize the different type of symbols in the building mechanical drawings. This study applied vector-based computer vision techniques to recognize the symbols and their properties (e.g., location, type, etc.) in two vector-based input documents: 2D drawings and the symbol description document. The framework not only enables recognizing and locating the mechanical component of interest for BIM reconstruction purpose but opens the possibility of merging the updated information into the current BIM in the future reducing the time of repeated manual creation of BIM after every renovation project.
Alshehri, Abdullah A.;Lutz, Adam;Ezekiel, Soundararajan;Pearlstein, Larry;Conlen, John
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제14권11호
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pp.4290-4309
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2020
In recent years, advancements in machine learning capabilities have allowed it to see widespread adoption for tasks such as object detection, image classification, and anomaly detection. However, despite their promise, a limitation lies in the fact that a network's performance quality is based on the data which it receives. A well-trained network will still have poor performance if the subsequent data supplied to it contains artifacts, out of focus regions, or other visual distortions. Under normal circumstances, images of the same scene captured from differing points of focus, angles, or modalities must be separately analysed by the network, despite possibly containing overlapping information such as in the case of images of the same scene captured from different angles, or irrelevant information such as images captured from infrared sensors which can capture thermal information well but not topographical details. This factor can potentially add significantly to the computational time and resources required to utilize the network without providing any additional benefit. In this study, we plan to explore using image fusion techniques to assemble multiple images of the same scene into a single image that retains the most salient key features of the individual source images while discarding overlapping or irrelevant data that does not provide any benefit to the network. Utilizing this image fusion step before inputting a dataset into the network, the number of images would be significantly reduced with the potential to improve the classification performance accuracy by enhancing images while discarding irrelevant and overlapping regions.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제14권11호
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pp.4268-4289
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2020
Advanced traffic signal timing method plays very important role in reducing road congestion and air pollution. Reinforcement learning is considered as superior approach to build traffic light timing scheme by many recent studies. It fulfills real adaptive control by the means of taking real-time traffic information as state, and adjusting traffic light scheme as action. However, existing works behave inefficient in complex intersections and they are lack of feasibility because most of them adopt traffic light scheme whose phase sequence is flexible. To address these issues, a novel adaptive traffic signal timing scheme is proposed. It's based on actor-critic reinforcement learning algorithm, and advanced techniques proximal policy optimization and generalized advantage estimation are integrated. In particular, a new kind of reward function and a simplified form of state representation are carefully defined, and they facilitate to improve the learning efficiency and reduce the computational complexity, respectively. Meanwhile, a fixed phase sequence signal scheme is derived, and constraint on the variations of successive phase durations is introduced, which enhances its feasibility and robustness in field applications. The proposed scheme is verified through field-data-based experiments in both medium and high traffic density scenarios. Simulation results exhibit remarkable improvement in traffic performance as well as the learning efficiency comparing with the existing reinforcement learning-based methods such as 3DQN and DDQN.
일반적으로 support vector machine (SVM)은 높은 수준의 분류 정확도를 제공함으로써 다양한 분야의 분류분석에서 널리 사용되고 있다. 그러나 SVM은 최적화 계산식이 이차계획법(quadratic programming)으로 공식화되어 많은 계산 비용이 필요하므로 대용량 자료의 분류분석에는 그 사용이 제한된다. 또한 불균형 자료(imbalanced data)의 분류분석에서는 다수집단에 편향된 분류함수를 추정함으로써 대부분의 자료를 다수집단으로 분류하여 소수집단의 분류 정확도를 현저히 감소시키게 된다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 본 논문에서는 다수집단을 분할(divide)하고, 소수집단을 과대추출(oversampling)하여 여러 분류함수들을 추정하고 이들을 통합(conquer)하는 DOC-SVM 분류기법을 제안한다. 제안한 DOC-SVM은 분할정복 알고리즘을 다수집단에 적용하여 SVM의 계산 효율을 향상시키고, 과대추출 알고리즘을 소수집단에 적용하여 SVM 분류함수의 편향을 줄이게 된다. 본 논문에서는 모의실험과 실제자료 분석을 통해 제안한 DOC-SVM의 효율적인 성능과 활용 가능성을 확인하였다.
Choi, Yoomi;Kim, Hyoungtaek;Kim, Min Chae;Yu, Hyungjoon;Lee, Hyunseok;Lee, Jeong Tae;Lee, Hanjin;Kim, Young-su;Kim, Han Sung;Lee, Jungil
Nuclear Engineering and Technology
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제54권7호
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pp.2599-2605
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2022
The Korea Retrospective Dosimetry network (KREDOS) performed an inter-laboratory comparison to confirm the harmonization and reliability of the results of retrospective dosimetry using mobile phone. The mobile phones were exposed to 192Ir while attached to the human phantoms in the field experiment, and the exposure doses read by each laboratory were compared. This paper describes the reference dosimetry performed to present the reference values for inter-comparison and to obtain additional information about the dose distribution. Reference dosimetry included both measurement using LiF:Mg,Cu,Si and calculation via MCNP simulation to allow a comparison of doses obtained with the two different methodologies. When irradiating the phones, LiF elements were attached to the phones and phantoms and irradiated at the same time. The comparison results for the front of the phantoms were in good agreement, with an average relative difference of about 10%, while an average of about 16% relative difference occurred for the back and side of the phantom. The differences were attributed to the different characteristics of the physical and simulated phantoms, such as anatomical structure and constituent materials. Nevertheless, there was about 4% of under-estimation compared to measurements in the overall linear fitting, indicating the calculations were well matched to the measurements.
최근 CNN(Convolutional Neural Network)이 다양한 컴퓨터 비전 분야에서 우수한 성능으로 널리 사용되고 있다. 그러나 CNN은 계산 집약적이고 많은 메모리가 요구되어 한정적인 하드웨어 자원을 가지는 모바일이나 IoT(Internet of Things) 기기에 적용하기 어렵다. 이런 한계를 해결하기 위해, 기존의 학습된 모델의 성능을 최대한 유지하며 네트워크의 크기를 줄이는 인공신경망 경량화 연구가 진행되고 있다. 본 논문은 신경망 압축 기술 중 하나인 프루닝(Pruning)의 문턱값을 동적으로 조정하는 CNN 압축 기법을 제안한다. 프루닝될 가중치를 결정하는 문턱값을 실험적, 경험적으로 정하는 기존의 기술과 달리 정확도의 저하를 방지하는 최적의 문턱값을 동적으로 찾을 수 있으며, 경량화된 신경망을 얻는 시간을 단축할 수 있다. 제안 기법의 성능 검증을 위해 MNIST 데이터 셋을 사용하여 LeNet을 훈련시켰으며, 정확도 손실 없이 약 1.3 ~ 3배의 시간을 단축하여 경량화된 LeNet을 얻을 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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