IEMEK Journal of Embedded Systems and Applications
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v.19
no.2
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pp.107-114
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2024
Mobile ad hoc networks represent self-configuring networks of mobile devices that communicate without relying on a fixed infrastructure. However, traditional routing protocols in such networks encounter challenges in selecting efficient and reliable routes due to dynamic nature of these networks caused by unpredictable mobility of nodes. This often results in a failure to meet the low-delay and low-energy consumption requirements crucial for such networks. In order to overcome such challenges, our paper introduces a novel multi-objective and adaptive routing scheme based on the Q-learning reinforcement learning algorithm. The proposed routing scheme dynamically adjusts itself based on measured network states, such as traffic congestion and mobility. The proposed approach utilizes Q-learning to select routes in a decentralized manner, considering factors like energy consumption, load balancing, and the selection of stable links. We present a formulation of the multi-objective optimization problem and discuss adaptive adjustments of the Q-learning parameters to handle the dynamic nature of the network. To speed up the learning process, our scheme incorporates informative shaped rewards, providing additional guidance to the learning agents for better solutions. Implemented on the widely-used AODV routing protocol, our proposed approaches demonstrate better performance in terms of energy efficiency and improved message delivery delay, even in highly dynamic network environments, when compared to the traditional AODV. These findings show the potential of leveraging reinforcement learning for efficient routing in ad hoc networks, making the way for future advancements in the field of mobile ad hoc networking.
The intermittent characteristics of renewable energy complicates the process of balancing supply with demand. Electrolysis technology can provide flexibility to grid management by converting electricity to hydrogen. Alkaline electrolysis has been recognized as established technology and utilized in industry for over 100 years. However, high overpotential of oxygen evolution reaction in alkaline water electrolysis reduces the overall efficiency and therefore requires the development of anode catalyst. In this study, Raney Ni-Zn-Fe electrode was prepared by electroplating and the electrode characteristics was studied by varying electroplating parameters like electrodeposition time, current density and substrate. The prepared Raney Ni-Zn-Fe electrode was electrochemically evaluated using linear sweep voltammetry. Physical and chemical analysis were conducted by scanning electron microscope, energy dispersive spectrometer, and X-ray diffraction. The plating time did not changed the morphology and composition of the electrode surface and showed a little effect on overpotential reduction. As the plating current density increased, Fe content on the surface increased and cauliflower-like structure appeared on the electrode surface. In particular, the overpotential of the electrode, which was prepared at the plating current density of 320 mA/㎠, has showed the lowest value of 268 mV at 50 mA/㎠. There was no distinguishable overpotential difference between the type of substrate for the electrodes prepared at 80 mA/㎠.
This paper is a review of the certification system required for various energy prosumer business models, including P2P energy trading and participation in small demand response programs, which are based on reliable production and consumption certification. One of the most important parameter in energy trading is ensuring the reliability of trading account balancing. Therefore, we studied to use big data pattern analysis based blockchain smart contract between trading partners to make its tradings are more reliable. For this purpose big data analysis system collected from the IoT AMI and a production authentication system using a private blockchain network linked with the AMI is discussed, using the blockchain smart contract are also suggested. Futhermore, energy trading system concept and business models are introduced.
In most self-center braces, decreasing residual deformation is possible only by increasing pretension force, which results in lower energy dissipation capacity. On the other hand, increasing energy dissipation capacity means higher values of residual deformation. The goal of this research was to find the best design for a self-centering buckling restrained brace (SC-BRB) system by balancing self-centering capability and energy dissipation. Three, six, and nine-story structures were investigated using OpenSees software and the TCL programming language to achieve this goal. For each height, 62 different SC-BRBs were considered using different values for the pretension force of cables, the area of the buckling restrained brace (BRB) core plate, and the yield stress of the core plate. The residual deformation and dissipated energy of all the models were calculated using nonlinear analyses after cyclic loading was applied. The optimum design for each height was determined among all the models and was compared to the structure equipped with the usual BRB. The residual deformation of the framed buildings was significantly reduced, according to the findings. Also the reduction of the energy dissipation was acceptable. The optimum design of SC-BRB in 6-story building has the most reduction percent in residual deformation, it can reduce residual deformation of building 83% while causing only a 57% of reduction in dissipated energy. The greatest reduction in residual deformation versus dissipated energy reduction was for the optimum SC-BRB design of 9-story building, results indicated that it can reduce residual deformation of building 69% while causing only a 42% of reduction in dissipated energy.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.37
no.8B
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pp.637-646
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2012
Recently, Wireless Sensor Networks (WSNs) are used in many applications. When sensor nodes are deployed on special areas, where humans have any difficulties to get in, the nodes form network topology themselves. By using the sensor nodes, users are able to obtain environmental information. Due to the lack of the battery capability, sensor nodes should be efficiently managed with energy consumption in WSNs. In specific applications (e.g. in intrusion detections), intruders tend to occur unexpectedly. For the energy efficiency in the applications, an appropriate algorithm is strongly required. In this paper, we propose tree-based routing algorithm for the specific applications, which based on the intrusion detection. In addition, In order to decrease traffic density, the proposed algorithm provides enhanced method considering link cost and load balance, and it establishes efficient links amongst the sensor nodes. Simultaneously, by using the proposed scheme, parent and child nodes are (re-)defined. Furthermore, efficient routing table management facilitates to improve energy efficiency especially in the limited power source. In order to apply a realistic military environment, in this paper, we design three scenarios according to an intruder's moving direction; (1) the intruder is passing along a path where sensor nodes have been already deployed. (2) the intruders are crossing the path. (3) the intruders, who are moving as (1)'s scenario, are certainly deviating from the middle of the path. In conclusion, through the simulation results, we obtain the performance results in terms of latency and energy consumption, and analyze them. Finally, we validate our algorithm is highly able to adapt on such the application environments.
Ma, Rufei;Liu, Erwu;Wang, Rui;Zhang, Zhengqing;Li, Kezhi;Liu, Chi;Wang, Ping;Zhou, Tao
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.7
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pp.3066-3079
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2016
Recent years have witnessed a dramatic increase in topology research of wireless sensor networks (WSNs) where both energy consumption and survivability need careful consideration. To balance energy consumption and ensure survivability against both random failures and deliberate attacks, we resort to complex network theory and propose an energy-aware preferential attachment (EPA) model to generate a robust topology for WSNs. In the proposed model, by taking the transmission range and energy consumption of the sensor nodes into account, we combine the characters of Erdős -Rényi (ER) model and Barabasi-Albert (BA) model in this new model and introduce tunable coefficients for balancing connectivity, energy consumption, and survivability. The correctness of our theoretic analysis is verified by simulation results. We find that the topology of WSNs built by EPA model is asymptotically power-law and can have different characters in connectivity, energy consumption, and survivability by using different coefficients. This model can significantly improve energy efficiency as well as enhance network survivability by changing coefficients according to the requirement of the real environment where WSNs deployed and therefore lead to a crucial improvement of network performance.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.67
no.7
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pp.854-859
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2018
This paper describes the characteristics of a hybrid supercapacitor module for power quality stabilization. Hybrid supercapacitor is an promising energy storage device that positioned between conventional EDLC and Li-ion battery. A cylindrical 7500F hybrid supercapacitor ($60{\times}138mm$) was assembled by using the $Li_4Ti_5O_{12}$ electrode as an anode and activated carbon as a cathode. Considering the ESR and efficiency has been designed to module with 41.6F 480V design results in 180 series combination. In order to determine the characteristics of the hybrid supercapacitor module for power system, hybrid supercapacitor cells were connected in series with active balancing circuit. As a result of measuring the 50kw UPS, it was discharged at the current of 104A~143A during the discharge in the voltage range of 350V~480V, and the compensation time at discharge was measured to be about 30s. These results can be used to stabilization of power quality by applying hybrid supercapacitor module.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.19
no.2
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pp.194-200
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2014
In DC micro-grid system energy storage systems (ESS) are responsible for storing energy and balancing power. Also, control target of the bidirectional DC-DC converter(BDC) for ESS should be changed depending on the operating mode. During the grid connected mode, the BDC controls the battery current or voltage. When a grid fault occurs, the BDC should change the control target to regulate the DC-bus. The BDC with conventional control method may experience large transient state during the mode change. This paper proposes a control method of BDC for ESS. The proposed control method is able to provide autonomous and seamless mode transfer by a variable current limiter. To validate the proposed concept, simulation results using PSIM and experimental results from a 2kW prototype are provided.
The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences
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v.35
no.12A
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pp.1160-1170
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2010
Existing multipath routing mechanism has much overhead to maintain the state of nodes on the multipath route and does not guarantees completely disjoint multipath construction from source to destination. In this paper, we propose an Explicit Disjoint Multipath (EDM) routing algorithm to enhance energy efficiency through removing the flooding mechanism for route discovery process, minimizing the number of nodes participating in route update and balancing the traffic load for entire network. EDM constructs logical pipelines which can create disjoint multipaths in logical way. Then it physically performs anchor node based geographic routing along the logical pipeline in order to build multipath to the destination. EDM can provide the distribution effect of traffic load over the network, help to balance the energy consumption and therefore extend the network lifetime.
A hybrid supercapacitor is fabricated using a composite material from $LiMn_2O_4$ (LMO) and activated carbon (AC) as the positive electrode and AC as the negative electrode to form the (LMO + AC)/AC system. Volume ratio (positive : negative) of electrodes is controlled to investigate of the power and energy balance. The (LMO + AC)/AC system shows better performances than the LMO/AC system. Especially, electrochemical impedance spectra, rate charge.discharge and cycle performance testing show that the (LMO + AC)/AC system have an outstanding electrochemical performance at volume ratios of (LMO + AC)/AC = 1 : 1.7 and 1 : 2. Electric double layer capacitor (EDLC) capacitance between AC of the positive electrode and AC of the negative electrode improves power density without loss of capacitance. Stable capacitance is achieved by lowering the positive electrode resistance and balancing the energy and power densities between the positive and negative electrodes by the addition of AC to the positive electrode at high current density.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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