International journal of advanced smart convergence
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v.13
no.3
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pp.335-344
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2024
This study explores advanced machine learning techniques for improving crop yield prediction in smart farming, utilizing multi-temporal spectral data from drone-based multispectral imagery. Conducted in garlic orchards in Andong, Gyeongbuk Province, South Korea, the research examines the effectiveness of various vegetation indices and cutting-edge models, including LSTM, CNN, Random Forest, and XGBoost. By integrating these models with the Analytic Hierarchy Process (AHP), the study systematically evaluates the factors that influence prediction accuracy. The integrated approach significantly outperforms single models, offering a more comprehensive and adaptable framework for yield prediction. This research contributes to precision agriculture by providing a robust, AI-driven methodology that enhances the sustainability and efficiency of farming practices.
Multivariate statistics based damage detection algorithms employed in conjunction with novel sensing technologies are attracting more attention for long term Structural Health Monitoring of civil infrastructure. In this study, two practical data driven methods are investigated utilizing strain data captured from a 4-span bridge model by Fiber Bragg Grating (FBG) sensors as part of a bridge health monitoring study. The most common and critical bridge damage scenarios were simulated on the representative bridge model equipped with FBG sensors. A high speed FBG interrogator system is developed by the authors to collect the strain responses under moving vehicle loads using FBG sensors. Two data driven methods, Moving Principal Component Analysis (MPCA) and Moving Cross Correlation Analysis (MCCA), are coded and implemented to handle and process the large amount of data. The efficiency of the SHM system with FBG sensors, MPCA and MCCA methods for detecting and localizing damage is explored with several experiments. Based on the findings presented in this paper, the MPCA and MCCA coupled with FBG sensors can be deemed to deliver promising results to detect both local and global damage implemented on the bridge structure.
A Bayesian dynamic linear model (BDLM) is presented for a data-driven analysis for response prediction and load effect separation of a revolving auditorium structure, where the main loads are self-weight and dead loads, temperature load, and audience load. Analyses are carried out based on the long-term monitoring data for static strains on several key members of the structure. Three improvements are introduced to the ordinary regression BDLM, which are a classificatory regression term to address the temporary audience load effect, improved inference for the variance of observation noise to be updated continuously, and component discount factors for effective load effect separation. The effects of those improvements are evaluated regarding the root mean square errors, standard deviations, and 95% confidence intervals of the predictions. Bayes factors are used for evaluating the probability distributions of the predictions, which are essential to structural condition assessments, such as outlier identification and reliability analysis. The performance of the present BDLM has been successfully verified based on the simulated data and the real data obtained from the structural health monitoring system installed on the revolving structure.
Communications for Statistical Applications and Methods
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v.10
no.2
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pp.607-617
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2003
This paper offers a practical comparison of efficiency between local likelihood approach and conventional kernel approach in density estimation. The local likelihood estimation procedure maximizes a kernel smoothed log-likelihood function with respect to a polynomial approximation of the log likelihood function. We use two types of data driven bandwidths for each method and compare the mean integrated squares for several densities. Numerical results reveal that local log-linear approach with simple plug-in bandwidth shows better performance comparing to the standard kernel approach in heavy tailed distribution. For normal mixture density cases, standard kernel estimator with the bandwidth in Sheather and Jones(1991) dominates the others in moderately large sample size.
System identification is a fundamental step towards the application of structural health monitoring and damage detection techniques. On this respect, the development of evolved identification strategies is a priority for obtaining reliable and repeatable baseline modal parameters of an undamaged structure to be adopted as references for future structural health assessments. The paper presents the identification of the modal parameters of the Guangzhou New Television Tower, China, using a data-driven stochastic subspace identification (SSI-data) approach complemented with an appropriate automatic mode selection strategy which proved to be successful in previous literature studies. This well-known approach is based on a clustering technique which is adopted to discriminate structural modes from spurious noise ones. The method is applied to the acceleration measurements made available within the task I of the ANCRiSST benchmark problem, which cover 24 hours of continuous monitoring of the structural response under ambient excitation. These records are then subdivided into a convenient number of data sets and the variability of modal parameter estimates with ambient temperature and mean wind velocity are pointed out. Both 10 minutes and 1 hour long records are considered for this purpose. A comparison with finite element model predictions is finally carried out, using the structural matrices provided within the benchmark, in order to check that all the structural modes contained in the considered frequency interval are effectively identified via SSI-data.
This paper proposes an efficient data-driven approach to build models for predicting energy consumption in buildings. Data used in this research is collected by installing humidity and temperature sensors at different locations in a building. In addition to this, weather data from nearby weather station is also included in the dataset to study the impact of weather conditions on energy consumption. One of the main emphasize of this research is to make feature selection independent of domain knowledge. Therefore, to extract useful features from data, two different approaches are tested: one is feature selection through principal component analysis and second is relative importance-based feature selection in original domain. The regression model used in this research is gradient boosting regression and its optimal parameters are chosen through a two staged coarse-fine search approach. In order to evaluate the performance of model, different performance evaluation metrics like r2-score and root mean squared error are used. Results have shown that best performance is achieved, when relative importance-based feature selection is used with gradient boosting regressor. Results of proposed technique has also outperformed the results of support vector machines and neural network-based approaches tested on the same dataset.
Most of the machine learning-based intrusion detection tools developed for Industrial Control Systems (ICS) are trained on network packet captures, and they rely on monitoring network layer traffic alone for intrusion detection. This approach produces weak intrusion detection systems, as ICS cyber-attacks have a real and significant impact on the process variables. A limited number of researchers consider integrating process measurements. However, in complex systems, process variable changes could result from different combinations of abnormal occurrences. This paper examines recent advances in intrusion detection algorithms, their limitations, challenges and the status of their application in critical infrastructures. We also introduce the discussion on the similarities and conflicts observed in the development of machine learning tools and techniques for fault diagnosis and cybersecurity in the protection of complex systems and the need to establish a clear difference between them. As a case study, we discuss special characteristics in nuclear power control systems and the factors that constraint the direct integration of security algorithms. Moreover, we discuss data reliability issues and present references and direct URL to recent open-source data repositories to aid researchers in developing data-driven ICS intrusion detection systems.
Big data analysis is a means of organizational problem solving. For an effective problem solving, approaches to problem solving should take into account the factors such as characteristics of problem, types and availability of data, data analytic capability, and technical capability. In this article we propose three approaches: logical top-down, data driven bottom-up, and prototyping for overcoming undefined problem circumstances. In particular we look into the relationship of creative problem solving with the bottom-up approach. Based on the organizational data governance and data analytic capability, we also derive strategic issues concerning the sourcing of big data analysis.
MOHSIN, Nidhal Mohammed Ridha;AL-BAYATI, Hossam Ahmed Mohamed;OLEIWI, Zahra Hasan
The Journal of Asian Finance, Economics and Business
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v.8
no.4
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pp.517-527
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2021
While the two principles of lean manufacturing and time-driven activity-based costing (TDABC) have been established out of multiple incentives and do not follow the same particular targets, there is substantial commonality between them. In these conditions, the supply management of a multi-product system needs a rigorous production model to minimize costs. In this sense, this paper proposes an interactive model with the consideration of optimizing product-mix decisions using both lean development tools and TDABC. This paper proposes a qualitative approach using the case study of the Iraqi state company for battery production. The suggested model decreased manufacturing time and costs, along with some substantial reduction in idle production capacity by 26 percent in 2019, based on the findings of the case study. On the other hand, the proposed model gives two side advantages: an efficient division of costs on goods due to the use of time spent as a cost factor for products and cost savings due to the introduction of the lean manufacturing approach that reduces all additional costs and increases product-mix decisions. Furthermore, the analytical data gathered here suggests that the incorporation of lean management concepts and TDABC has a strong and important influence on product-mix decisions.
The objective of this study is to determine the appropriate size of the inlet pipe diameter and thereby conduct hydraulic analysis for the Korean water distribution network. To this end, the data tables for equivalent pipe diameters and outflow rates presently employed in Korea were adopted. By incorporating the table of equivalent pipe diameters, it was found that the size of the inlet pipe diameter was overestimated, which can cause shortage of water pressure and malfunctioning or insufficiency of outflow rate in the corresponding adjacent region. However, by conducting hydraulic analysis based on the table of outflow rates, relatively reasonable flow rates were observed. Furthermore, by comparing the real demand-driven analysis (RDDA) approach and demand-driven analysis (DDA) approach toward managing the huge water demand, it was observed that DDA could not effectively respond to real hourly usage conditions, whereas RDDA (which reflects the hourly effects of inlet pipe diameter and storage tanks) demonstrated results similar to that of real water supply.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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