Anusha Bamini A M;Chitra R;Saurabh Agarwal;Hyunsung Kim;Punitha Stephan;Thompson Stephan
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.18
no.1
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pp.46-63
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2024
One of the biggest dangers in the globe is water contamination. Water is a necessity for human survival. In most cities, the digging of borewells is restricted. In some cities, the borewell is allowed for only drinking water. Hence, the scarcity of drinking water is a vital issue for industries and villas. Most of the water sources in and around the cities are also polluted, and it will cause significant health issues. Real-time quality observation is necessary to guarantee a secure supply of drinking water. We offer a model of a low-cost system of monitoring real-time water quality using IoT to address this issue. The potential for supporting the real world has expanded with the introduction of IoT and other sensors. Multiple sensors make up the suggested system, which is utilized to identify the physical and chemical features of the water. Various sensors can measure the parameters such as temperature, pH, and turbidity. The core controller can process the values measured by sensors. An Arduino model is implemented in the core controller. The sensor data is forwarded to the cloud database using a WI-FI setup. The observed data will be transferred and stored in a cloud-based database for further processing. It wasn't easy to analyze the water quality every time. Hence, an Optimized Neural Network-based automation system identifies water quality from remote locations. The performance of the feed-forward neural network classifier is further enhanced with a hybrid GA- PSO algorithm. The optimized neural network outperforms water quality prediction applications and yields 91% accuracy. The accuracy of the developed model is increased by 20% because of optimizing network parameters compared to the traditional feed-forward neural network. Significant improvement in precision and recall is also evidenced in the proposed work.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.37
no.9
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pp.1093-1098
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2013
A single-crystal sapphire is used as a transparent bulletproof window material; however, few studies have investigated the dynamic behavior and fracture properties under high-speed impact. High-speed and high-resolution sequential images are required to study the interaction of the bullet with the brittle ceramic materials. In this study, a device is developed to capture the sequence of high-speed impact/penetration phenomena. This system consists of a speed measurement device, a microprocessor-based camera controller, and multiple CCD cameras. By using a linear array sensor, the speed-measuring device can measure a small (diameter: up to 1 2 mm) and fast (speed: up to Mach 3) bullet. Once a bullet is launched, it passes through the speed measurement device where its time and speed is recorded, and then, the camera controller computes the exact time of arrival to the target during flight. Then, it sends the trigger signal to the cameras and flashes with a specific delay to capture the impact images sequentially. It is almost impossible to capture high-speed images without the estimation of the time of arrival. We were able to capture high-speed images using the new system with precise accuracy.
In this paper, active noise control was performed to reduce radiated noise in the low frequency band of dishwashers. First, through an analysis of the noise environment of the dishwasher, it was confirmed that the pump noise contributed the most to the radiated noise in the low frequency band, From the result of the noise environment analysis, the reference signal was selected to be the vibration signal of the pump body. The reference signal was obtained by using the accelerometer on the pump body, which can prevent acoustic feedback. The error signal sensor was selected as a microphone located at 1 m in front of the dishwasher and 0.5 m in height. And to design the controller, the error signal and the reference signal were measured at the operational rpms of the dishwasher at 2,500 rpm, 2,600 rpm and 2,800 rpm, and the secondary path transfer function was measured. The designed controller was mounted on Digital Signal Processor (DSP) equipment, and the control performance was verified experimentally. As a result of the measurement at the 3 operational rpms, the 7th multiple component of pump operating frequency decreased by 1.93 dB, 4.43 dB, 5.15 dB per rpm, and the 12th multiple component decreased by 6.67 dB, 2.34 dB, 4.28 dB per rpm. And overall Sound Pressure Level (SPL) decreased by 0.84 dB, 2.58 dB, 1.48 dB by rpm.
This study designs and validates a greenhouse complex environmental control algorithm with a multi-phase processing scheme that can combine and control actuators according to the degree of change in the greenhouse environment. The composite environmental control system is a system in which the complex environmental controller analyzes the information detected by sensors and operates appropriately actuators to maintain the crop growth environment. A composite environmental controller directs control devices driving actuators through a composite environmental control algorithm, which calculates the values necessary for the operation of the control devices. Most existing algorithms carry out control procedures on a single phase by iteration cycle, which can cause abnormal changes in the greenhouse environment due to errors in output. The proposed algorithm distributes control procedures over multiple phases: environmental control, environmental control, and device operation, and every iteration cycle, detects environmental changes in the environmental control phase first, and then combines control devices that can control the environment in the environmental control phase, and finally, performs the controls to derive the actuators in the device operation phase. The proposed algorithm is designed based on the analysis of the relationship between greenhouse environmental elements and control devices deriving actuators. According to verification analysis, the multi-phase processing scheme provides room to modify or supplement the setting value and enables the control devices to reflect changes in the associated environmental components.
Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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v.49
no.9
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pp.279-286
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2012
Recently, design of Universal Soft Controller(USC) has been applied to the advanced control room for nuclear power plant. USC is software-based manual control means to control safety components as well as non-safety components in the highly-integrated control room. Therefore, design feature of USC is essential for the implementation of a single workstation in the advanced control room. The traditional control room is replaced by computer-driven consolidated operator interfaces. Considering our design has further reduced the probability of USC spurious signals by requiring two distinct operator control actions to generate any control signal. The reality of USC does not increase the probability of reactor trip because the probability of spurious USC signal is negligible. Universal Soft Control represents a significant evolution in nuclear I&C/HSI System. USC integrates the indicators and controls from multiple divisions into a single integrated visual display unit(VDU) based HSI(Human System Interface). In order to prevent adverse influence on safety function performance from USC failure, ESFAS signals are applied to safety components or functions. In addition, safety manual switches have priority over USC's signals. Therefore, spurious USC signals can be momentarily blocked by selecting a soft control command from the safety VDU.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.18
no.3
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pp.227-243
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2005
This paper presents a hybrid control system combining lead rubber bearings and hydraulic actuators for seismic response control of a cable stayed bridge. Because multiple control devices are operating, a hybrid control system could improve the control performances. However, the overall system robustness may be impacted negatively by additional active control devices. Therefore, a secondary on-off type controller according to the responses of lead rubber bearings is combined with LQG algorithm to improve the controller robustness. Numerical simulation results show that control performances of the hybrid system controlled by an on off type LQG algorithm are improved compared to those of the passive and active control systems and are similar to those of performance oriented hybrid system controlled by a LQG algorithm with the similar peak and normed control forces. Furthermore, it is verified that the hybrid system with an on-off type LQG controller is more robust for stiffness matrix perturbation than conventional hybrid control of system, and there are no signs of instability in the overall system. The proposed control system also maintains the control performance under not only the design earthquakes but also the other earthquakes. Therefore, the hybrid control system using on-off type LQG algorithm could be proposed as an improved control strategy for seismically excited cable-stayed bridges containing many uncertainties.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.9
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pp.745-752
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2016
In the era of the Internet of Things, where all physical objects are connected to the Internet, we suggest a remote control system using a Raspberry Pi single-board computer with ZigBee, which can turn an indoor light-emitting diode (LED) and a multiple-tap on and off, and with a smart phone can control the brightness of the LED as well as an electronic door lock. By connecting an infrared (IR) transmitter module to the Raspberry Pi, we can control home appliances, such as an air conditioner, and we can also monitor indoor images, indoor temperatures, and illumination by using a smart phone app. We developed a method of finding out IR transmission codes required for remote-controllable appliances with an AVR micro-controller. We suggest a method to remotely open and shut an office door by novating the door lock. The brightness level of an LED (between 0 and 10) can be controlled through a PWM signal generated by an ATmega88 microcontroller. A mutiple-tap is controlled using an ATmega32, a photo-coupler, and a TRIAC. The signals for measured temperature and illumination are converted from analog to digital by using the ATtiny44A microcontroller transmitting to a Raspberry Pi through SPI communication. Then, we connect a camera to the CSI head of the Raspberry Pi. We can turn on the smart multiple-tap for a certain period of time, or we can schedule the multi-tap to turn on at a specific time. To reduce standby power, people usually pull out a power code from multiple-taps or turn off a switch. Our method helps people do the same thing with a smart phone, if they are away from home.
Ultrasonic sensors are widely used in mobile robot applications to recognize external environments, because they are cheap, easy to use, and robust under varying lighting conditions. However, the recognition of objects using a ultrasonic sensor is not so easy due to its characteristics such as narrow beam width and no reflected signal from a inclined object. As one of the alternatives to resolve these problems, use of multiple sensors has been studied. A sequential driving system needs a long measurement time and does not take advantage of multiple sensors. Simultaneous and pulse coding driving system of ultrasonic sensor array cannot measure short distance as the length of the code becomes long. This problem can be resolved by multi-frequency driving of ultrasonic sensors, which allows multi-sensors to be fired simultaneously and adjacent objects to be distinguished. Accordingly, this paper presents a simultaneous and multi-frequency driving system for an ultrasonic sensor array for object recognition. The proposed system is designed and implemented using a DSP and FPGA. A micro-controller board is made using a DSP, Polaroid 6500 ranging modules are modified for firing the multi-frequency signals, and a 5-channel frequency modulated signal generating board is made using a FPGA. To verify the proposed method, experiments were conducted in an environment with overlapping signals, and the flight distances for each sensor were obtained from filtering of the received overlapping signals and calculation of the time-of-flights.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.39
no.12
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pp.1287-1295
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2015
Recently, fieldbus communication technologies have been widely deployed for industrial automation because they are profitable in providing easy system integration and management for multiple devices, as well as high-speed communication. It is essential for smart encoders to support fieldbus connectivity, where the device configuration and various types of information related to position are exchanged between an external controller and multiple encoders over the communication link. In this study, we implemented the CiA 406 device profile for smart encoders from the CANopen standards by extending an open-source CANopen standard-compliant framework, called CanFestival. The CiA 406 functionalities implemented in this study were validated on a test-bed consisting of a CANopen master and virtual CANopen encoders with our CiA 406 extension module.
Cho, Si Hyung;Jang, Hyang Won;Jeon, Jin Wook;Choi, Seok Im;Kim, Sun Gyu;Jiang, Zhongwei;Choi, Samjin;Park, Chan Won
Journal of Sensor Science and Technology
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v.23
no.5
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pp.342-348
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2014
This paper introduced a novel multi-gas sensor detector with simple signal processing algorithm. This device was evaluated by investigating the characteristics of combustible materials using fire-generated smell and smoke. Plural sensors including TGS821, TGS2442, and TGS260X were equipped to detect carbon monoxide, hydrogen gas, and gaseous air contaminants which exist in cigarette smoke, respectively. Signal processing algorithm based on the difference of response times in fire-generated gases was implemented with early and accurately fire detection from multiple gas sensing signals. All fire experiments were performed in a virtual fire chamber. The cigarette, cotton fiber, hair, polyester fiber, nylon fiber, paper, and bread were used as a combustible material. This analyzing software and sensor controlling algorithm were embedded into 8-bit micro-controller. Also the detected multiple gas sensor signals were simultaneously transferred to the personnel computer. The results showed that the air pollution detecting sensor could be used as an efficient sensor for a fire detector which showed high sensitivity in volatile organic compounds. The proposed detecting algorithm may give more information to us compared to the conventional method for determining a threshold value. A fire detecting device with a multi-sensor is likely to be a practical and commercial technology, which can be used for domestic and office environment as well as has a comparatively low cost and high efficiency compared to the conventional device.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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