Wastewater treatment plants are constantly exposed to influent wastewater that is constantly changing. This poses a major challenge to the operation of the plants. It is crucial to have a rapid and accurate measurement of the influent concentrations of wastewater in order to maintain and optimize treatment performance, as well as to develop energy-saving strategies. While laboratory measurements provide the highest accuracy in determining influent water quality, they are inevitably time-consuming procedures. In order to cope with the ongoing disturbances from wastewater influent, absorption-based optical measuring instruments have been developed. These instruments can detect the influent water quality in a short amount of time, improving their practicality and reliability. However, when these optical measuring instruments malfunction, the accuracy of the measured values decreases, leading to unreasonable operation of the treatment plant. This paper proposes a method for detecting anomalies in optical water quality measurement devices. The Harmony Search algorithm is used to validate the measured water quality values and detect abnormalities such as contamination or physical anomalies in the measurement apparatus. To assess the performance of the developed algorithm in detecting anomalies, validation was conducted by installing it in a field-scale wastewater treatment plant. The results consistently showed that the developed fault detection method for optical water quality measurements equipment provided acceptable results for normal, temporary abnormal, and long-term abnormal conditions.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.26
no.7
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pp.963-971
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2022
Water pipeline network in local and metropolitan area is buried underground, by which it is hard to know the degree of pipe aging and leakage. In this study, assuming various sensor combinations installed in the water pipeline network, the optimal algorithm was derived by predicting the water flow rate and pressure through artificial intelligence algorithms such as linear regression and neuro fuzzy analysis to examine the possibility of detecting pipe leakage according to the data combination. In the case of leakage detection through water supply pressure prediction, Neuro fuzzy algorithm was superior to linear regression analysis. In case of leakage detection through water supply flow prediction, flow rate prediction using neuro fuzzy algorithm should be considered first. If flow meter for prediction don't exists, linear regression algorithm should be considered instead for pressure estimation.
Chemical sensors are used in various industrial facilities such high-risk and prevent the leakage of substances, important in life and environmental protection and the safe use of industry, used for management. In particular, high-temperature environments such as power generation equipment of the rotating part due to leakage generated by the various oil, power plants Shut Down, fire, work environment (exposure to various chemical solution and gas leak) and various water, air and soil pollution causes. Thus, over the long term through various channels such as crops and groundwater contamination caused by the slow, serious adverse effect on the ecosystem. In this paper, synthetic lube oil and high pressure hydraulic fluid leakage and immediately detect a new Printed Electronic implementation of technology-based film-type sensors, and its performance test. Thus, industrial accidents and environmental pollution and for early detection of problems, large accidents can be prevented. Experimental results of the synthetic lube oil and high pressure hydraulic fluid solution after the contact time depending on the experiment and the oil solution of the sensor material of the conductive porous PE resistance value by a chemical reaction could be confirmed that rapid increase. Also implemented in the film-type oil sensor electrical resistance change over time of the reaction rate and the synthetic lube oil is about 2 minutes or less, the high pressure hydraulic fluid is less than about 1 minute was. Therefore, more high-pressure hydraulic fluid such as a low volatility synthetic lube oils are the resistance change and the reaction rate was confirmed to be the slowest.
NLPCA(Nonlinear Principal Component Analysis is a novel technique for multivariate data analysis, similar to the well-known method of principal component analysis. NLPCA can be implemented by a feedforward neural network called AANN (AutoAssociative Neural Network) which performs the identity mapping. In this work, a sensor fault detection system based on NLPCA and Maximum Likelihood Estimation scheme is presented. To verify its applicability, simulation study on the data supplied from Saemangeum measurement stations is executed.
This paper proposes a method to estimate the underwater target object's yaw angle using a sonar image. A simulator modeling imaging mechanism of a sonar sensor and a generative adversarial network for style transfer generates realistic template images of the target object by predicting shapes according to the viewing angles. Then, the target object's yaw angle can be estimated by comparing the template images and a shape taken in real sonar images. We verified the proposed method by conducting water tank experiments. The proposed method was also applied to AUV in field experiments. The proposed method, which provides bearing information between underwater objects and the sonar sensor, can be applied to algorithms such as underwater localization or multi-view-based underwater object recognition.
We report a highly sensitive surface-enhanced Raman scattering (SERS) platform for the selective trace analysis of mercury (II) ions in drinkable water using aptamer-conjugated silver nanoparticles. Here, an aptamer designed to specifically bind to $Hg^{2+}$ ions in aqueous solution was labelled with a TAMRA moiety at the 5' end and used as a Raman reporter. Polyamine spermine tetrahydrochloride (spermine) was used to promote surface adsorption of the aptamer probes onto the silver nanoparticles. When $Hg^{2+}$ ions are added to the system, binding of $Hg^{2+}$ with T-T pairs results in a conformational rearrangement of the aptamer to form a hairpin structure. As a result of the reduced of electrostatic repulsion between silver nanoparticles, aggregation of silver nanoparticles occurs, and the SERS signal is significantly increased upon the addition of $Hg^{2+}$ ions. Under optimized assay conditions, the concentration limit of detection was estimated to be 5 nM, and this satisfies a limit of detection below the EPA defined limit of 10 nM in drinkable water.
Time Domain Reflectometry (TDR) has been extensively applied for various laboratory and field studies. Numerous different TDR probes are currently available for measuring soil moisture content and detecting interfaces (i.e., due to landslides or structural failure). This paper describes the development of an innovative spiral-shaped TDR probe that features much higher sensitivity and resolution in detecting interfaces than existing ones. Finite element method (FEM) simulations were conducted to assist the optimization of sensor design. The influence of factors such as wire interval spacing and wire diameter on the sensitivity of the spiral TDR probe were analyzed. A spiral TDR probe was fabricated based on the results of computer-assisted design. A laboratory experimental program was implemented to evaluate its performance. The results show that the spiral TDR sensor featured excellent performance in accurately detecting thin water level variations with high resolution, to the thickness as small as 0.06 cm. Compared with conventional straight TDR probe, the spiral TDR probe has 8 times the resolution in detecting the water level changes. It also achieved 3 times the sensitivity of straight TDR probe.
Kim Young-Sun;Karim Mohammad Mainul;Lee Sang-Hak;Choi Kyoung-Hye;Choi Jong-Ha;Lee Sung-Ho
Journal of Photoscience
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v.12
no.3
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pp.137-141
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2005
The chemiluminescence reaction of lophine with $H_2O_2$ in alkaline solution has been investigated for use in determination of $Cu^{2+}$ ions. The observed chemiluminescence intensity is found to be a function of the concentration of $Cu^{2+}$. Under the optimum reagent concentrations such as $4{\times}10^{-4}M$ lophine, 0.8 M KOH, 0.2M $H_2O_2,{\lambda}_{em}$, 533nm, the linear range and the detection limit were found to be 0.048ug/ml-48.32ug/ml (R=0.99897) and 0.005ulg/ml respectively. Relative standard deviation for five determinations of 24.16ug/ml $Cu^{2+}$ is 2.35%. The interference from other species was investigated. The proposed method was applied to the determination of $Cu^{2+}$ in different water samples.
Proceedings of the Korean Geotechical Society Conference
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2005.03a
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pp.1211-1218
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2005
Temperature variation according to space and time on the inner parts of engineering constructions(e.g.: dam, slope) can be a basic information for diagnosing their safety problem. In general, as constructions become superannuated, structural deformation(e.g.: cracks, defects) could be occurred by various factors. Seepage or leakage of water through these cracks or defects in old dams will directly cause temperature anomaly. Groundwater level also can be easily observed by abrupt change of temperature on the level. This study shows that the position of seepage or leakage in dam body can be detected by multi-channel temperature monitoring using thermal line sensor. For this, diverse temperature monitoring experiments for a leakage physical model were performed in the laboratory. In field application of an old dam, temperature variations for water depth and for inner parts of boreholes located at downstream slope were measured. Temperature monitoring results for a long time at the bottom of downstream slope of the dam showed the possibility that temperature monitoring can provide the synthetic information about flowing path and quantity of seepage of leakage in dam body.
Shinozuka, Masanobu;Chou, Pai H.;Kim, Sehwan;Kim, Hong Rok;Karmakar, Debasis;Fei, Lu
Smart Structures and Systems
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v.6
no.5_6
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pp.545-559
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2010
This paper presents the results of a pilot study and verification of a concept of a novel methodology for damage detection and assessment of water distribution system. The unique feature of the proposed noninvasive methodology is the use of accelerometers installed on the pipe surface, instead of pressure sensors that are traditionally installed invasively. Experimental observations show that a sharp change in pressure is always accompanied by a sharp change of pipe surface acceleration at the corresponding locations along the pipe length. Therefore, water pressure-monitoring can be transformed into acceleration-monitoring of the pipe surface. The latter is a significantly more economical alternative due to the use of less expensive sensors such as MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) or other acceleration sensors. In this scenario, monitoring is made for Maximum Pipe Acceleration Gradient (MPAG) rather than Maximum Water Head Gradient (MWHG). This paper presents the results of a small-scale laboratory experiment that serves as the proof of concept of the proposed technology. The ultimate goal of this study is to improve upon the existing SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) by integrating the proposed non-invasive monitoring techniques to ultimately develop the next generation SCADA system for water distribution systems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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