Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.21
no.10
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pp.8-15
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2020
A forecasting method using deep learning does not have consistent results due to the differences in the characteristics of the dataset, even though they have the same forecasting models and parameters. For example, the forecasting model X optimized with dataset A would not produce the optimized result with another dataset B. The forecasting model with the characteristics of the dataset needs to be optimized to increase the accuracy of the forecasting model. Therefore, this paper proposes novel optimization steps for outlier removal, dataset classification, and a CNN-LSTM-based hyperparameter tuning process to forecast the daily power usage of a university campus based on the hourly interval. The proposing model produces high forecasting accuracy with a 2% of MAPE with a single power input variable. The proposing model can be used in EMS to suggest improved strategies to users and consequently to improve the power efficiency.
Journal of Korean Society of Disaster and Security
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v.12
no.2
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pp.73-82
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2019
Recently, as the occurrence frequency of sudden floods due to climate change increased, the flood damage on riverside social infrastructures was extended so that there has been a threat of overflow. Therefore, a rapid prediction of potential flooding in riverside social infrastructure is necessary for administrators. However, most current flood forecasting models including hydraulic model have limitations which are the high accuracy of numerical results but longer simulation time. To alleviate such limitation, data driven models using artificial neural network have been widely used. However, there is a limitation that the existing models can not consider the time-series parameters. In this study the water surface elevation of the Hangang River bridge was predicted using the NARX model considering the time-series parameter. And the results of the ANN and RNN models are compared with the NARX model to determine the suitability of NARX model. Using the 10-year hydrological data from 2009 to 2018, 70% of the hydrological data were used for learning and 15% was used for testing and evaluation respectively. As a result of predicting the water surface elevation after 3 hours from the Hangang River bridge in 2018, the ANN, RNN and NARX models for RMSE were 0.20 m, 0.11 m, and 0.09 m, respectively, and 0.12 m, 0.06 m, and 0.05 m for MAE, and 1.56 m, 0.55 m and 0.10 m for peak errors respectively. By analyzing the error of the prediction results considering the time-series parameters, the NARX model is most suitable for predicting water surface elevation. This is because the NARX model can learn the trend of the time series data and also can derive the accurate prediction value even in the high water surface elevation prediction by using the hyperbolic tangent and Rectified Linear Unit function as an activation function. However, the NARX model has a limit to generate a vanishing gradient as the sequence length becomes longer. In the future, the accuracy of the water surface elevation prediction will be examined by using the LSTM model.
Kim, Juhwan;Lee, Kyunghyuk;Kim, Soojun;Kim, Kyunghun
Journal of Korea Water Resources Association
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v.55
no.spc1
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pp.1283-1293
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2022
The purpose of this study is to predict residual chlorine in order to maintain stable residual chlorine concentration in sedimentation basin by using artificial intelligence algorithms in water treatment process employing pre-chlorination. Available water quantity and quality data are collected and analyzed statistically to apply into mathematical multiple regression and artificial intelligence models including multi-layer perceptron neural network, random forest, long short term memory (LSTM) algorithms. Water temperature, turbidity, pH, conductivity, flow rate, alkalinity and pre-chlorination dosage data are used as the input parameters to develop prediction models. As results, it is presented that the random forest algorithm shows the most moderate prediction result among four cases, which are long short term memory, multi-layer perceptron, multiple regression including random forest. Especially, it is result that the multiple regression model can not represent the residual chlorine with the input parameters which varies independently with seasonal change, numerical scale and dimension difference between quantity and quality. For this reason, random forest model is more appropriate for predict water qualities than other algorithms, which is classified into decision tree type algorithm. Also, it is expected that real time prediction by artificial intelligence models can play role of the stable operation of residual chlorine in water treatment plant including pre-chlorination process.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2022.05a
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pp.206-206
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2022
제주도는 투수성이 좋은 대수층이 발달한 화산섬으로 지하수가 가장 중요한 수자원이다. 인위적 요인과 기후변화로 인해 제주도의 지하수위가 저하하는 추세를 보이고 있음에 따라 지하수의 적정 관리를 위해 지하수위의 정확하고 장기적인 예측이 매우 중요하다. 다양한 환경적인 요인이 지하수의 함양 및 수위에 영향을 미치는 것으로 알려져 있지만, 제주도의 특징적인 기상인자가 지하수 시스템에 어떻게 영향을 미치는지를 파악하기 위한 연구는 거의 진행되지 않았다. 지하수위측에 있어서 물리적 모델을 이용한 방안은 다양한 조건에 의해 변화하는 지하수위의 정확하고 빠른 예측에 한계가 있는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 제주도 애월읍과 남원읍에 위치한 지하수위 관측정의 일 수위자료와 강수량, 온도, 강설량, 풍속, VPD의 다양한 기상 자료를 대상으로 인공신경망 알고리즘인 다층 퍼셉트론(MLP)와 Long Short Term Memory(LSTM)에 기반한 표준지하수지수(SGI) 예측 모델을 개발하였다. MLP와 LSTM의 표준지하수지수(SGI) 예측결과가 상당히 유사한 것으로 나타났으며 MLP과 LSTM 예측모델의 결정계수(R2)는 애월읍의 경우 각각 0.98, 남원읍의 경우 각각 0.96으로 높은 값을 보였다. 본 연구에서 개발한 지하수위 예측모델을 통해 효율적인 운영과 정밀한 지하수위 예측이 가능해질 것이며 기후변화 대응을 위한 지속가능한 지하수자원 관리 방안 마련에 도움을 줄 것이라 판단된다.
In this paper, we propose a method for restoring damaged audio files using deep neural network. It is different from the conventional file carving based restoration. The purpose of our method is to infer lost information which can not be restored by existing techniques such as the file carving. We have devised methods that can automate the tasks which are essential for the restoring but are inappropriate for humans. As a result of this study it has been shown that it is possible to restore the damaged files, which the conventional file carving method could not, by using tasks such as speech or nonspeech decision and speech encoder recognizer using a deep neural network.
Quantitative forecasting of groundwater levels for the assessment of groundwater variation and vulnerability is very important. To achieve this purpose, various time series analysis and machine learning techniques have been used. In this study, we developed a prediction model based on LSTM (Long short term memory), one of the artificial neural network (ANN) algorithms, for predicting the daily groundwater level of 11 groundwater wells in Hankyung-myeon, Jeju Island. In general, the groundwater level in Jeju Island is highly autocorrelated with tides and reflected the effects of precipitation. In order to construct an input and output variables based on the characteristics of addressing data, the precipitation data of the corresponding period was added to the groundwater level data. The LSTM neural network was trained using the initial 365-day data showing the four seasons and the remaining data were used for verification to evaluate the fitness of the predictive model. The model was developed using Keras, a Python-based deep learning framework, and the NVIDIA CUDA architecture was implemented to enhance the learning speed. As a result of learning and verifying the groundwater level variation using the LSTM neural network, the coefficient of determination (R2) was 0.98 on average, indicating that the predictive model developed was very accurate.
Korean Journal of Construction Engineering and Management
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v.20
no.6
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pp.34-43
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2019
The maintenance cost for road pavement is gradually increasing due to the continuous increase in road extension as well as increase in the number of old routes that have passed the public period. As a result, there is a need for a method of minimizing costs through preventative grievance preventive maintenance requires the establishment of a strategic plan through accurate prediction of road pavement. Hence, In this study, the deep neural network(DNN) and the recurrent neural network(RNN) were used in order to develop the expressway pavement damage prediction model. A superior model among these two network models was then suggested by comparing and analyzing their performance. In order to solve the RNN's vanishing gradient problem, the LSTM (Long short-term memory) circuits which are a more complicated form of the RNN structure were used. The learning result showed that the RMSE value of the RNN-LSTM model was 0.102 which was lower than the RMSE value of the DNN model, indicating that the performance of the RNN-LSTM model was superior. In addition, high accuracy of the RNN-LSTM model was verified through the comparison between the estimated average road pavement condition and the actually measured road pavement condition of the target section over time.
After the first Covid-19 confirmed case occurred in Korea in January 2020, interest in personal transportation such as public bicycles not public transportation such as buses and subways, increased. The demand for 'Ddareungi', a public bicycle operated by the Seoul Metropolitan Government, has also increased. In this study, a demand prediction model of a GRU(Gated Recurrent Unit) was presented based on the rental history of public bicycles by time zone(2019~2021) in Seoul. The usefulness of the GRU method presented in this study was verified based on the rental history of Around Exit 1 of Yeouido, Yeongdengpo-gu, Seoul. In particular, it was compared and analyzed with multiple linear regression models and recurrent neural network models under the same conditions. In addition, when developing the model, in addition to weather factors, the Seoul living population was used as a variable and verified. MAE and RMSE were used as performance indicators for the model, and through this, the usefulness of the GRU model proposed in this study was presented. As a result of this study, the proposed GRU model showed higher prediction accuracy than the traditional multi-linear regression model and the LSTM model and Conv-LSTM model, which have recently been in the spotlight. Also the GRU model was faster than the LSTM model and the Conv-LSTM model. Through this study, it will be possible to help solve the problem of relocation in the future by predicting the demand for public bicycles in Seoul more quickly and accurately.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.15
no.4
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pp.725-732
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2020
This paper uses variables following as : to follow me well(0-9), it takes a lot of time to make a decision (0-9), lethargy(0-9) during physical activity in the exercise learning program of the children in the marginalized class. This paper classifies 'gender', 'physical education classroom', and 'upper, middle and lower' of age, and observe changes in ego-resiliency and self-control through sports rehabilitation therapy to find out changes in mental health. To achieve this, the data acquired was merged and the characteristics of large and small numbers were removed using the Label encoder and One-hot encoding. Then, to evaluate the performance by applying each algorithm of MLP, SVM, Dicesion tree, RNN, and LSTM, the train and test data were divided by 75% and 25%, and then the algorithm was learned with train data and the accuracy of the algorithm was measured with the Test data. As a result of the measurement, LSTM was the most effective in sex, MLP and LSTM in physical education classroom, and SVM was the most effective in age.
In this paper, we propose an Attention-based BLSTM for predicting the video compression standard of a video. Recently, in NLP, many researches have been studied to predict the next word of sentences, classify and translate sentences by their semantics using the structure of RNN, and they were commercialized as chatbots, AI speakers and translator applications, etc. LSTM is designed to solve the gradient vanishing problem in RNN, and is used in NLP. The proposed algorithm makes video compression standard prediction possible by applying BLSTM and Attention algorithm which focuses on the most important word in a sentence to a bitstream of a video, not an sentence of a natural language.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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