This paper describes a recurrent neural network (RNN) for the fault classification of a blade pitch system of a spar-type floating wind turbine. An artificial neural network (ANN) can effectively recognize multiple faults of a system and build a training model with training data for decision-making. The ANN comprises an encoder and a decoder. The encoder uses a gated recurrent unit, which is a recurrent neural network, for dimensionality reduction of the input data. The decoder uses a multilayer perceptron (MLP) for diagnosis decision-making. To create data, we use a wind turbine simulator that enables fully coupled nonlinear time-domain numerical simulations of offshore wind turbines considering six fault types including biases and fixed outputs in pitch sensors and excessive friction, slit lock, incorrect voltage, and short circuits in actuators. The input data are time-series data collected by two sensors and two control inputs under the condition that of one fault of the six types occurs. A gated recurrent unit (GRU) that is one of the RNNs classifies the suggested faults of the blade pitch system. The performance of fault classification based on the gate recurrent unit is evaluated by a test procedure, and the results indicate that the proposed scheme works effectively. The proposed ANN shows a 1.4% improvement in its performance compared to an MLP-based approach.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.28
no.2
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pp.201-207
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2023
In this paper, we propose an optimal model for mid to long-term price prediction of agricultural products using LGBM, MLP, LSTM, and GRU to compare and analyze the three strategies of the Multi-Step Time Series. The proposed model is designed to find the optimal combination between the models by selecting methods from various angles. Prior agricultural product price prediction studies have mainly adopted traditional econometric models such as ARIMA and LSTM-type models. In contrast, agricultural product price prediction studies related to Multi-Step Time Series were minimal. In this study, the experiment was conducted by dividing it into two periods according to the degree of volatility of agricultural product prices. As a result of the mid-to-long-term price prediction of three strategies, namely direct, hybrid, and multiple outputs, the hybrid approach showed relatively superior performance. This study academically and practically contributes to mid-to-long term daily price prediction by proposing an effective alternative.
The paper is a study to develop and verify a blood glucose level prediction model based on biosignals obtained from photoplethysmography (PPG) sensors, ICT technology and data. Blood glucose prediction used the MLP architecture of machine learning. The input layer of the machine learning model consists of 10 input nodes and 5 hidden layers: heart rate, heart rate variability, age, gender, VLF, LF, HF, SDNN, RMSSD, and PNN50. The results of the predictive model are MSE=0.0724, MAE=1.1022 and RMSE=1.0285, and the coefficient of determination (R2) is 0.9985. A blood glucose prediction model using bio-signal data collected from digital devices and machine learning was established and verified. If research to standardize and increase accuracy of machine learning datasets for various digital devices continues, it could be an alternative method for individual blood glucose management.
Multilayer perceptron neural network was trained to determine the factor of safety and slip surface of the slope. Slope geometry is a simple slope based on Korean design standards, and the case of dry and existing groundwater levels are both considered, and the properties of the soil composing the slope are considered to be sandy soil including fine particles. When curating the data required for model training, slope stability analysis was performed in 42,000 cases using the limit equilibrium method. Steady-state seepage analysis of groundwater was also performed, and the results generated were applied to slope stability analysis. Results show that the multilayer perceptron model can predict the factor of safety and failure arc with high performance when the slope's physical properties data are input. A method for quantitative validation of the model performance is presented.
In this paper, we propose a table tennis posture classification system using a cooperative robot to develop a table tennis robot that can be trained like a real game. The most ideal table tennis robot would be a robot with a high joint driving speed and a high degree of freedom. Therefore, in this paper, we intend to use a cooperative robot with sufficient degrees of freedom to develop a robot that can be trained like a real game. However, cooperative robots have the disadvantage of slow joint driving speed. These shortcomings are expected to be overcome through quick recognition. Therefore, in this paper, we try to quickly classify the opponent's posture to overcome the slow joint driving speed. To this end, learning about dynamic postures was conducted using image data as input, and finally, three classification models were created and comparative experiments and evaluations were performed on the designated dynamic postures. In conclusion, comparative experimental data demonstrate the highest classification accuracy and fastest classification speed in classification models using MLP (Multi-Layer Perceptron), and thus demonstrate the validity of the proposed algorithm.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.26
no.8
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pp.1130-1135
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2022
In Seoul, about 75,000 CCTVs are installed in 25 district offices. Each ward office has built a control center for CCTV control and is performing 24-hour CCTV video control for the safety of citizens. Seoul Metropolitan Government is building a smart city integrated platform that is safe for citizens by providing CCTV images of the ward office to enable rapid response to emergency/emergency situations by signing an MOU with related organizations. In this paper, when an incident occurs at the Seoul Metropolitan Government Office, the escape route is predicted by discriminating people and vehicles using the AI DNN-based Template Matching technology, MLP algorithm and CNN-based YOLO SPP DNN model for CCTV images. In addition, it is designed to automatically disseminate image information and situation information to adjacent ward offices when vehicles and people escape from the competent ward office. The escape route prediction and tracking system using artificial intelligence can expand the smart city integrated platform nationwide.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.18
no.1
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pp.29-38
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2023
Although the biosignal is the best way to represent the human condition, it is difficult to acquire the biosignal of a driver driving for detecting driver's condition. As one of the methods to overcome this limitation, this paper proposes a driving stress monitoring system based on information provided by OBD-II(on-board diagnostics version II). The driving information and EDA(Electrodermal activity) data are obtained through the OBD-II scanner and E4 wristband, respectively. EDA data is used as ground truth to distinguish whether driver is stressed or not. MLP(multi-layer perceptron) neural network is used as a model to detect driving stress and is trained using driving data for about a month. To evaluate the proposed system, we used about 1 hour of driving data and the accuracy is 92%.
K-water에서는 다목적댐의 관리를 위해 실시간으로 댐수위, 하천 수위 및 강우량 등을 계측하고 있으며, 계측된 값들은 댐을 효과적으로 운영하는데 필요한 데이터로 활용되고 있다. 특히 댐수위 이상 데이터를 탐지하지 못한 채 그대로 사용할 경우 댐의 방류 시기와 방류량 등을 결정하는 중요한 의사결정을 그르칠 수 있으므로 이를 신속히 탐지하는 것이 매우 중요하다. 현재의 자동화된 이상 데이터 탐지방법 중 하나는 현재 데이터가 최댓값과 최솟값을 초과할 때, 다른 하나는 현재 데이터와 일정 시간 동안의 평균값 간의 차이가 관리자가 정한 특정 값을 벗어났을 때를 기준으로 삼고 있다. 전자는 상한과 하한의 초과 여부만 판단하므로 탐지가 쉬우나 정상범위 내에서 발생한 이상 데이터는 탐지가 불가하다. 후자는 관리자의 경험을 통해 판단 조건을 정하기 때문에 객관성이 결여되는 문제가 있다. 특히 방류와 강우가 복합적으로 댐수위에 영향을 미치는 홍수기에 관리자의 경험에 기초한 이상 데이터 판별은 신뢰성의 문제가 있을 수 있다. 따라서 본 연구에서는 기계학습을 최초로 적용하여 이상 데이터를 탐지하고자 하였다. 댐수위, 누적강우량 및 누적방류량 데이터와 댐수위데이터를 가공하여 생성한 댐수위차, 댐수위차평균, 댐수위평균 등 자질들의 다양한 조합을 만든 후 이를 Random Forest, SVM, AdaptiveBoost 및 다층퍼셉트론(MLP) 등과 같은 여러 가지 기계학습모델 등을 통해 이상 데이터를 판별하는 실험(분류)을 하였다. 실험결과 댐수위, 댐수위차, 댐수위-댐수위평균, 누적강우량, 누적방류량 및 댐수위차평균을 사용하였을 때 MLP에서 가장 우수한 성능을 보였다. 이 연구를 통해서 댐수위 이상 데이터를 기계학습의 분류기능을 통해 효과적으로 탐지할 수 있다는 것과 모델의 성능은 실험에 사용한 자질의 수뿐 아니라 자질의 종류에도 큰 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다.
Jo, Bongjun;Choi, Wanmin;Kim, Youngdae;kim, Kisung;Kim, Jonggun
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2020.06a
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pp.248-248
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2020
토양수분은 증발산, 유출, 침투 등 물수지 요소들과 밀접한 연관이 있는 주요한 변수 중에 하나이다. 토양수분의 정도는 토양의 특성, 토지이용 형태, 기상 상태 등에 따라 공간적으로 상이하며, 특히 기상 상태에 따라 시간적 변동성을 보이고 있다. 기존 토양수분 측정은 토양시료 채취를 통한 실내 실험 측정과 측정 장비를 통한 현장 조사 방법이 있으나 시간적, 경제적 한계점이 있으며, 원격탐사 기법은 공간적으로 넓은 범위를 포함하지만 시간 해상도가 낮은 단점이 있다. 또한, 모델링을 통한 토양수분 예측 기술은 전문적인 지식이 요구되며, 복잡한 입력자료의 구축이 요구된다. 최근 머신러닝 기법은 수많은 자료 학습을 통해 사용자가 원하는 출력값을 도출하는데 널리 활용되고 있다. 이에 본 연구에서는 토양수분과 연관된 다양한 기상 인자들(강수량, 풍속, 습도 등)을 활용하여 머신러닝기법의 반복학습을 통한 토양수분의 예측 가능성을 분석하고자 한다. 이를 위해 시공간적으로 토양수분 실측 자료가 잘 구축되어 있는 청미천과 설마천 유역을 대상으로 머신러닝 기법을 적용하였다. 두 대상지에서 2008년~2012년 수문자료를 확보하였으며, 기상자료는 기상자료개방포털과 WAMIS를 통해 자료를 확보하였다. 토양수분 자료와 기상자료를 머신러닝 알고리즘을 통해 학습하고 2012년 기상 자료를 바탕으로 토양수분을 예측하였다. 사용되는 머신러닝 기법은 의사결정 나무(Decision Tree), 신경망(Multi Layer Perceptron, MLP), K-최근접 이웃(K-Nearest Neighbors, KNN), 서포트 벡터 머신(Support Vector Machine, SVM), 랜덤 포레스트(Random Forest), 그래디언트 부스팅 (Gradient Boosting)이다. 토양수분과 기상인자 간의 상관관계를 분석하기 위해 히트맵(Heat Map)을 이용하였다. 히트맵 분석 결과 토양수분의 시간적 변동은 다양한 기상 자료 중 강수량과 상대습도가 가장 큰 영향력을 보여주었다. 또한 다양한 기상 인자 기반 머신러닝 기법 적용 결과에서는 두 지역 모두 신경망(MLP) 기법을 제외한 모든 기법이 전반적으로 실측값과 유사한 형태를 보였으며 비교 그래프에서도 실측값과 예측 값이 유사한 추세를 나타냈다. 따라서 상관관계있는 과거 기상자료를 통해 머신러닝 기법 기반 토양수분의 시간적 변동 예측이 가능할 것으로 판단된다.
The pandemic of COVID-19 further promoted the imbalance in the volume of imports and exports among countries using containers, which worsened the shortage of empty containers. Since it is important to secure as many empty containers as the appropriate demand for stable and efficient port operation, measures to predict demand for empty containers using various techniques have been studied so far. However, it was based on long-term forecasts on a monthly or annual basis rather than demand forecasts that could be used directly by ports and shipping companies. In this study, a daily and weekly prediction method using an actual artificial neural network is presented. In details, the demand forecasting model has been developed using multi-layer perceptron and multiple linear regression model. In order to overcome the limitation from the lack of data, it was manipulated considering the business process between the loaded container and empty container, which the fully-loaded container is converted to the empty container. From the result of numerical experiment, it has been developed the practically applicable forecasting model, even though it could not show the perfect accuracy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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