Boying Zhao;Yuanyuan Qu;Mengliang Mu;Bing Xu;Wei He
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.18
no.5
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pp.1186-1207
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2024
Bearings are one of the main components of mechanical equipment and one of the primary components prone to faults. Therefore, conducting fault diagnosis on bearings is a key issue in mechanical equipment research. Belief rule base (BRB) is essentially an expert system that effectively integrates qualitative and quantitative information, demonstrating excellent performance in fault diagnosis. However, class imbalance often occurs in the diagnosis task, which poses challenges to the diagnosis. Models with interpretability can enhance decision-makers' trust in the output results. However, the randomness in the optimization process can undermine interpretability, thereby reducing the level of trustworthiness in the results. Therefore, a hierarchical BRB model based on extreme gradient boosting (XGBoost) feature selection with interpretability (HFS-IBRB) is proposed in this paper. Utilizing a main BRB alongside multiple sub-BRBs allows for the conversion of a multi-classification challenge into several distinct binary classification tasks, thereby leading to enhanced accuracy. By incorporating interpretability constraints into the model, interpretability is effectively ensured. Finally, the case study of the actual dataset of bearing fault diagnosis demonstrates the ability of the HFS-IBRB model to perform accurate and interpretable diagnosis.
Abderrahmane Berkani;Mofareh Hassan Ghazwani;Karim Negadi;Lazreg Hadji;Ali Alnujaie;Hassan Ali Ghazwani
Ocean Systems Engineering
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v.14
no.1
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pp.17-52
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2024
In this paper, the authors explore the modeling and control of a point absorber wave energy converter, which is connected to the electric grid via a power converter that is based on a linear permanent magnet synchronous generator (LPMSG). The device utilizes a buoyant mechanism to convert the energy of ocean waves into electrical power, and the LPMSG-based power converter is utilized to change the variable frequency and voltage output from the wave energy converter to a fixed frequency and voltage suitable for the electric grid. The article concentrates on the creation of a predictive control system that regulates the speed, voltage, and current of the LPMSG, and the modeling of the system to simulate its behavior and optimize its design. The predictive model control is created to guarantee maximum energy output and stable grid connection, using Matlab Simulink to validate the proposed strategy, including control side generator and predictive current grid-side converter loops.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.18
no.7
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pp.1774-1794
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2024
In the field of environmental sensing, it is necessary to develop radio planning techniques for the next generation Internet of Things (IoT) networks over mixed terrains. Such techniques are needed for smart remote monitoring of utility supplies, with links situated close to but out of range of cellular networks. In this paper, a three-dimension (3-D) geometric optimization algorithm is proposed, considering the positions of edge IoT devices and antenna coupling factors. Firstly, a multi-level single linkage (MLSL) iteration method, based on geometric objectives, is derived to evaluate the data rates over ISM 915 MHz channels, utilizing optimized power-distance profiles of continuous waves. Subsequently, a federated learning (FL) data selection algorithm is designed based on the 3-D geometric positions. Finally, a measurement example is taken in a meadow biome of the Mexican Colima district, which is prone to fluvial floods. The empirical path loss model has been enhanced, demonstrating the accuracy of the proposed optimization algorithm as well as the possibility of further prediction work.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.26
no.3
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pp.227-239
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2008
Processing LiDAR (Light Detection And Ranging) data obtained from ALS (Airborne Laser Scanning) systems mainly involves organization and segmentation of the data for 3D object modeling and mapping purposes. The ALS systems are viable and becoming more mature technology in various applications. ALS technology requires complex integration of optics, opto-mechanics and electronics in the multi-sensor components, Le. data captured from GPS, INS and laser scanner. In this study, digital image processing techniques mainly were implemented to gray level coded image of the LiDAR data for building extraction and superstructures segmentation. One of the advantages to use gray level image is easy to apply various existing digital image processing algorithms. Gridding and quantization of the raw LiDAR data into limited gray level might introduce smoothing effect and loss of the detail information. However, smoothed surface data that are more suitable for surface patch segmentation and modeling could be obtained by the quantization of the height values. The building boundaries were precisely extracted by the robust edge detection operator and regularized with shape constraints. As for segmentation of the roof structures, basically region growing based and gap filling segmentation methods were implemented. The results present that various image processing methods are applicable to extract buildings and to segment surface patches of the superstructures on the roofs. Finally, conceptual methodology for extracting characteristic information to reconstruct roof shapes was proposed. Statistical and geometric properties were utilized to segment and model superstructures. The simulation results show that segmentation of the roof surface patches and modeling were possible with the proposed method.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.10
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pp.520-526
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2016
This study aims to develop a distress prediction model, in order to evaluate the distress prediction power for first-class hotels and to calculate the average financial ratio in the Seoul area by using the financial ratios of hotels in 2015. The sample data was collected from 19 first-class hotels in Seoul and the financial ratios extracted from 14 of these 19 hotels. The results show firstly that the seven financial ratios, viz. the current ratio, total borrowings and bonds payable to total assets, interest coverage ratio to operating income, operating income to sales, net income to stockholders' equity, ratio of cash flows from operating activities to sales and total assets turnover, enable the top-level corporations to be discriminated from the failed corporations and, secondly, by using these seven financial ratios, a discriminant function which classifies the corporations into top-level and failed ones is estimated by linear multiple discriminant analysis. The accuracy of prediction of this discriminant capability turned out to be 87.9%. The accuracy of the estimates obtained by discriminant analysis indicates that the distress prediction model's distress prediction power is 78.95%. According to the analysis results, hotel management groups which administrate low level corporations need to focus on the classification of these seven financial ratios. Furthermore, hotel corporations have very different financial structures and failure prediction indicators from other industries. In accordance with this finding, for the development of credit evaluation systems for such hotel corporations, there is a need for systems to be developed that reflect hotel corporations' financial features.
This paper proposes a novel approach to model updating for a large-scale cable-stayed bridge based on ambient vibration tests coupled with a hybrid metaheuristic search algorithm. Vibration measurements are carried out under excitation sources of passing vehicles and wind. Based on the measured structural dynamic characteristics, a finite element (FE) model is updated. For long-span bridges, ambient vibration test (AVT) is the most effective vibration testing technique because ambient excitation is freely available, whereas a forced vibration test (FVT) requires considerable efforts to install actuators such as shakers to produce measurable responses. Particle swarm optimization (PSO) is a famous metaheuristic algorithm applied successfully in numerous fields over the last decades. However, PSO has big drawbacks that may decrease its efficiency in tackling the optimization problems. A possible drawback of PSO is premature convergence leading to low convergence level, particularly in complicated multi-peak search issues. On the other hand, PSO not only depends crucially on the quality of initial populations, but also it is impossible to improve the quality of new generations. If the positions of initial particles are far from the global best, it may be difficult to seek the best solution. To overcome the drawbacks of PSO, we propose a hybrid algorithm combining GA with an improved PSO (HGAIPSO). Two striking characteristics of HGAIPSO are briefly described as follows: (1) because of possessing crossover and mutation operators, GA is applied to generate the initial elite populations and (2) those populations are then employed to seek the best solution based on the global search capacity of IPSO that can tackle the problem of premature convergence of PSO. The results show that HGAIPSO not only identifies uncertain parameters of the considered bridge accurately, but also outperforms than PSO, improved PSO (IPSO), and a combination of GA and PSO (HGAPSO) in terms of convergence level and accuracy.
The aim of this study was to determine the shear bond properties of four dentin bonding systems to internal cervical dentin, and to investigate the effect of the pretreatment for removing smear layer and position of dentin on shear bond strength of dentin bonding agents. The materials tested in this study were consisted of four commercially available dentin bonding systems[Allbond 2(AB), Clearfil Linerbond 2(CL), Optibond FL(OP), Scotchbond Multi-purpose(SB)], a restorative light-cured composite resin[Z100]J and a chelating agent[RC-prep(RC)]. Fifty-six freshly extracted human molars were used in this study. Dentin specimens were prepared by first cutting the root of the tooth 1mm below the cementoenamel junction with a diamond bur in a high speed handpiece under air-water coolant, and then removing occlusal part at pulp horn level by means of a second parallel section, The root canal areas were exposed by means of cutting the dent in specimens perpendicular to the root axis. Dentin specimens were randomly assigned to two groups(pretreated group, not-pretreated group) based on the pretreatment method of dentin surface. In pretreated group, RC was applied to dentin surface for 1minute and then rinsed with NaOCl. In not-pretreated group, dentin surface was rinsed with saline Each groups were subdevided into four groups according to dentin bonding systems. Four dentin bonding systems and a restorative resin were applied according to the directions of manufacturer. The dentin-resin specimens were embedded in a cold cure acrylic resin, and were cut with a low speed diamond saw to the dimension of $1{\times}1mm$. The cut specimens were divided into three groups according to the position of internal cervical dentin. The shear bond properties of dentin-resin specimens were measured with Universal testing machine (Zwick, 020, Germany) with the cross head speed of 0.5mm/min. From this experiment. the following results were obtained : 1. In case of shear bond strength, there was no significant difference among dentin bonding systems in not-pretreated groups, whereas in pretreated groups, the shear bond strengths of AB and of SB were statistically significantly higher than those of CL and of OP. 2. The shear bond strengths of AB and of SB in pretreated groups were significantly higher than those in not-pretreated groups. 3. The shear bond strengths of radicular layer of OP were higher than those of occlusal layer of OP in not-pretreated groups, and of AB in pretreated groups. The shear bond strengths of radicular layer of AB and of CL in not-pretreated groups were higher than those in pretreated group.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.53
no.11
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pp.9-14
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2016
In the holographic data storage system, the data can be stored more than one bit per pixel and the storage capacity and transmission rate can be increased. In this paper, we proposed a sparse-ON pixel 4/6 balanced-modulation code that the code rate is 1.33 (bit/pixel) with uniform page density. Even though the performance of the proposed sparse-ON pixel 4/6 balanced-code is similar to 2/3 and 6/9 modulation codes, it can increase the storage capacity more than these modulation codes and also store more pages in a volume by reducing the rate of ON pixels to mitigate IPI (inter-page interference).
The main difference between mono-volume rendering and multi-volume rendering is data intermixing. In this paper, we first propose a selective rendering method for fast visualizing specific volume according to the surface level and then present data intermixing method for multiple volumes. The selective rendering method is to generate distance transformed volume using a distance transform to determine the minimum distance to the nearest interesting part and then render it. The data intermixing method for multiple volumes is to combine several volumes using intensity weighted intermixing method, opacity weighted intermixing method, opacity weighted intermixing method with depth information and then render it. We show the results of selective rendering of left ventricle and right ventricle generated from EBCT cardiac images and of data intermixing for combining original volume and left ventricular volume or right ventricular volume. Our method offers a visualization technique of specific volume according to the surface level and an acceleration technique using a distance transformed volume and the effective visual output and relation of multiple images using three different intermixing methods in three-dimensional space.
Journal of Satellite, Information and Communications
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v.11
no.3
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pp.133-137
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2016
Millimeter wave wireless communication systems, especially those targeting indoor high rate data transfer, have a strong requirement for high quality wireless link. Unfortunately, in this frequency band, the electromagnetic wave has to sustain the high propagation loss caused by the smaller wavelengths. In this scenario, beamforming technique, which enhances the link quality by focusing the radiation power on a direction, becomes one of the most important techniques in millimeter wave band wireless communication. In recent year, there been conducted many research on beamforming to improve the performance of wireless system. In this paper, we evaluate the performance of a simplified codebook-based beamforming scheme which is based on multiple-procedure and three-state beam selection. The simplified scheme significantly reduces beamforming setup time, comparing to the exhaustive searching, two-level searching adopted in IEEE 802.15.3c standard, and also conventional multi-level scheme.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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