In line with the 4th Industrial Revolution, facility maintenance technologies for building smart factories are receiving attention and are being advanced. In addition, technology is being applied to smart farms and smart fisheries following smart factories. Among them, in the case of a recirculating aquaculture system, there is a motor pump that circulates water for a stable quality environment in the tank. Motor pump maintenance activities for recirculating aquaculture system are carried out based on preventive maintenance and data obtained from vibration sensor. Preventive maintenance cannot cope with abnormalities that occur before prior planning, and vibration sensors are affected by the external environment. This paper proposes an anomaly detection algorithm that utilizes ADTK, a Python open source, for motor pump anomaly detection based on data collected through current sensors that are less affected by the external environment than noise, temperature and vibration sensors.
Park, Yeeun;Kang, Geeyoon;Park, Minsu;Noh, Hyowoong;Park, Hongsik
Journal of Sensor Science and Technology
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v.31
no.3
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pp.175-179
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2022
The physical properties of biomaterials are important for their isolation and separation from body fluids. In particular, the precise evaluation of the multi-physical properties of single biomolecules is essential in that the correlation between physical and biological properties of specific biomolecule. However, the majority of scientific equipment, can only determine specific-physical properties of single nanoparticles, making the evaluation of the multi-physical properties difficult. The improvement of analytical techniques for the evaluation of multi-physical properties is therefore required in various research fields. In this study, we developed a motion-tracking algorithm to evaluate the multi-physical properties of single-nanoparticles by analyzing their behavior. We observed the Brownian motion and electric-field-induced drift of fluorescent nanoparticles injected in a microfluidic chip with two electrodes using confocal microscopy. The proposed algorithm is able to determine the size of the nanoparticles by i) removing the background noise from images, ii) tracking the motion of nanoparticles using the circular-Hough transform, iii) extracting the mean squared displacement (MSD) of the tracked nanoparticles, and iv) applying the MSD to the Stokes-Einstein equation. We compared the evaluated size of the nanoparticles with the size measured by SEM. We also determined the zeta-potential and surface-charge density of the nanoparticles using the extracted electrophoretic velocity and the Helmholtz-Smoluchowski equation. The proposed motion-tracking algorithm could be employed in various fields related to biomaterial analysis, such as exosome analysis.
Recently, large and diverse weather data are being collected by sensors from various sources. Efforts to predict the concentration of fine dust through machine learning are being made everywhere, and this study intends to compare PM10 and PM2.5 prediction models using data from 840 outdoor air meters installed throughout the city. Information can be provided in real time by predicting the concentration of fine dust after 5 minutes, and can be the basis for model development after 10 minutes, 30 minutes, and 1 hour. Data preprocessing was performed, such as noise removal and missing value replacement, and a derived variable that considers temporal and spatial variables was created. The parameters of the model were selected through the response surface method. XGBoost, Random Forest, and Deep Learning (Multilayer Perceptron) are used as predictive models to check the difference between fine dust concentration and predicted values, and to compare the performance between models.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.28
no.10
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pp.171-178
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2023
In this paper, we propose a smart automated warehouse to maximize space utilization. Previous elevator-type automatic warehouses were designed with a maximum payload of 100kg on trays, which has the problem of extremely limiting the number of pallets that can be loaded within the space. In this paper, we design a smart warehouse that can maximize space utilization with a maximum vertical stiffness of 300kg. As a result of the performance evaluation of the implemented warehouse, the maximum payload was 500.6kg, which satisfied the original design and requirements, the lifting speed was 0.5m/s, the operating noise of the device was 67.1dB, the receiving and forwarding time of the pallet was 36.92sec, the deflection amount was 4mm, and excellent performance was confirmed in all evaluation items. In addition, the PLC control method, which designs the control UI and control panel separately, was integrated into the PC system to improve interoperability and maintainability with various process management systems. In the future, we plan to develop it into a fully automatic smart warehouse by linking IoT sensor-based logistics robots.
Dongkwon Kim;Seunghee Lee;Bummo Koo;Sumin Yang;Youngho Kim
Journal of Biomedical Engineering Research
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v.44
no.6
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pp.384-391
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2023
Among the elderly, fatal injuries and deaths are significantly attributed to falls. Therefore, a pre-impact fall detection system is necessary for injury prevention. In this study, a robust threshold-based algorithm was proposed for pre-impact fall detection, reducing false positives in highly dynamic daily-living movements. The algorithm was validated using public datasets (KFall and FARSEEING) that include the real-world elderly fall. A 6-axis IMU sensor (Movella Dot, Movella, Netherlands) was attached to S2 of 20 healthy adults (aged 22.0±1.9years, height 164.9±5.9cm, weight 61.4±17.1kg) to measure 14 activities of daily living and 11 fall movements at a sampling frequency of 60Hz. A 5Hz low-pass filter was applied to the IMU data to remove high-frequency noise. Sum vector magnitude of acceleration and angular velocity, roll, pitch, and vertical velocity were extracted as feature vector. The proposed algorithm showed an accuracy 98.3%, a sensitivity 100%, a specificity 97.0%, and an average lead-time 311±99ms with our experimental data. When evaluated using the KFall public dataset, an accuracy in adult data improved to 99.5% compared to recent studies, and for the elderly data, a specificity of 100% was achieved. When evaluated using FARSEEING real-world elderly fall data without separate segmentation, it showed a sensitivity of 71.4% (5/7).
In this paper, we address the target positioning performance of Multi-Static sonar with respect to target positioning method and measurement error. Based on the analysis on two candidate solution approaches, namely, Least Square (LS) using range and angular information simultaneously and Maximum Likelihood (ML) using only range information as the existing information fusion methods for possible application to Multi-Static sonar, we propose to employ ML using range and angular information. Assuming that each sensor can receive range and angular information, we conduct representative comparison experiments over the existing and proposed methods under various measurement noise scenarios. We also investigate the target positioning performance according to number of sensors, distance between transmitter and receiver. According to the experimental results, RMSE of the proposed ML with distance and direction information is found to be more superior to ML using distance alone and to LS in case distance between transmitter and receiver is longer and number of receiver is smaller.
Seonghwan Park;Minseok Kim;Eunseo Baek;Junghoon Park
Smart Media Journal
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v.12
no.11
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pp.36-47
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2023
Industrial Control System(ICS), which controls facilities at major industrial sites, is increasingly connected to other systems through networks. With this integration and the development of intelligent attacks that can lead to a single external intrusion as a whole system paralysis, the risk and impact of security on industrial control systems are increasing. As a result, research on how to protect and detect cyber attacks is actively underway, and deep learning models in the form of unsupervised learning have achieved a lot, and many abnormal detection technologies based on deep learning are being introduced. In this study, we emphasize the application of preprocessing methodologies to enhance the anomaly detection performance of deep learning models on time series data. The results demonstrate the effectiveness of a Wavelet Transform (WT)-based noise reduction methodology as a preprocessing technique for deep learning-based anomaly detection. Particularly, by incorporating sensor characteristics through clustering, the differential application of the Dual-Tree Complex Wavelet Transform proves to be the most effective approach in improving the detection performance of cyber attacks.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.61
no.3
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pp.143-151
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2024
In this study, we present a mapping framework for 3D spatial reconstruction of digital twin model using navigation and perception sensors mounted on an Autonomous Surface Vehicle (ASV). For improving the level of realism of digital twin models, 3D spatial information should be reconstructed as a digitalized spatial model and integrated with the components and system models of the ASV. In particular, for the 3D spatial reconstruction, color and 3D point cloud data which acquired from a camera and a LiDAR sensors corresponding to the navigation information at the specific time are required to map without minimizing the noise. To ensure clear and accurate reconstruction of the acquired data in the proposed mapping framework, a image preprocessing was designed to enhance the brightness of low-light images, and a preprocessing for 3D point cloud data was included to filter out unnecessary data. Subsequently, a point matching process between consecutive 3D point cloud data was conducted using the Generalized Iterative Closest Point (G-ICP) approach, and the color information was mapped with the matched 3D point cloud data. The feasibility of the proposed mapping framework was validated through a field data set acquired from field experiments in a inland water environment, and its results were described.
Since Ultra-Short BaseLine (USBL) uses an array with narrow sensor spacing, precise synchronization is required to improve source localization performances. However, in the underwater environment, synchronization errors occur due to relatively strong noise and underwater acoustic channels such as multipath and Doppler, which deteriorates the source localization performances. This paper proposes a covariance-based synchronization compensation method to improve the source localization performances of the underwater USBL systems. The proposed method arranges the received signals through cross-correlation and calculates the covariance of the arranged signals. The synchronization error is related to the phase difference in the covariance. Thus, the phase difference is estimated as the covariance and compensated. Computer simulations demonstrate that the proposed method has better source localization performances than the conventional cross-correlation method.
To properly extract the strain components under varying operational conditions is very important in bridge health monitoring. The abnormal sensor readings can be correctly identified and the expected operational performance of the bridge can be better understood if each strain components can be accurately quantified. In this study, strain components under varying load conditions, i.e., temperature variation and live-load variation are evaluated based on field strain measurements collected from a real concrete box-girder bridge. Temperature-induced strain is mainly regarded as the trend variation along with the ambient temperature, thus a smoothing technique based on the wavelet packet decomposition method is proposed to estimate the temperature-induced strain. However, how to effectively extract the vehicle-induced strain is always troublesome because conventional threshold setting-based methods cease to function: if the threshold is set too large, the minor response will be ignored, and if too small, noise will be introduced. Therefore, an autoencoder framework is proposed to evaluate the vehicle-induced strain. After the elimination of temperature and vehicle-induced strain, the left of which, defined as the model error, is used to assess the operational performance of the bridge. As empirical techniques fail to detect the degraded state of the structure, a clustering technique based on Gaussian Mixture Model is employed to identify the damage occurrence and the validity is verified in a simulation study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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