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Computer Vision-based Continuous Large-scale Site Monitoring System through Edge Computing and Small-Object Detection

  • Kim, Yeonjoo;Kim, Siyeon;Hwang, Sungjoo;Hong, Seok Hwan
    • 국제학술발표논문집
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    • The 9th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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    • pp.1243-1244
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    • 2022
  • In recent years, the growing interest in off-site construction has led to factories scaling up their manufacturing and production processes in the construction sector. Consequently, continuous large-scale site monitoring in low-variability environments, such as prefabricated components production plants (precast concrete production), has gained increasing importance. Although many studies on computer vision-based site monitoring have been conducted, challenges for deploying this technology for large-scale field applications still remain. One of the issues is collecting and transmitting vast amounts of video data. Continuous site monitoring systems are based on real-time video data collection and analysis, which requires excessive computational resources and network traffic. In addition, it is difficult to integrate various object information with different sizes and scales into a single scene. Various sizes and types of objects (e.g., workers, heavy equipment, and materials) exist in a plant production environment, and these objects should be detected simultaneously for effective site monitoring. However, with the existing object detection algorithms, it is difficult to simultaneously detect objects with significant differences in size because collecting and training massive amounts of object image data with various scales is necessary. This study thus developed a large-scale site monitoring system using edge computing and a small-object detection system to solve these problems. Edge computing is a distributed information technology architecture wherein the image or video data is processed near the originating source, not on a centralized server or cloud. By inferring information from the AI computing module equipped with CCTVs and communicating only the processed information with the server, it is possible to reduce excessive network traffic. Small-object detection is an innovative method to detect different-sized objects by cropping the raw image and setting the appropriate number of rows and columns for image splitting based on the target object size. This enables the detection of small objects from cropped and magnified images. The detected small objects can then be expressed in the original image. In the inference process, this study used the YOLO-v5 algorithm, known for its fast processing speed and widely used for real-time object detection. This method could effectively detect large and even small objects that were difficult to detect with the existing object detection algorithms. When the large-scale site monitoring system was tested, it performed well in detecting small objects, such as workers in a large-scale view of construction sites, which were inaccurately detected by the existing algorithms. Our next goal is to incorporate various safety monitoring and risk analysis algorithms into this system, such as collision risk estimation, based on the time-to-collision concept, enabling the optimization of safety routes by accumulating workers' paths and inferring the risky areas based on workers' trajectory patterns. Through such developments, this continuous large-scale site monitoring system can guide a construction plant's safety management system more effectively.

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링크관측교통량을 이용한 도시부 OD 통행행렬 추정 (GA와 SAB 알고리즘의 비교를 중심으로) (OD trip matrix estimation from urban link traffic counts (comparison with GA and SAB algorithm))

  • 백승걸;김현명;임용택;임강원
    • 대한교통학회지
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    • 제18권6호
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    • pp.89-99
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    • 2000
  • 전통적인 OD조사에 의한 OD추정방법의 여러 문제점들로 인해 링크에서 관측된 교통량과 기존OD를 결합해 새로운 OD를 추정하고자 하는 연구들이 지속되고 있으며, 그 필요성도 증대되고 있다. 그러한 기법중의 하나가 Yang(1995)이 제시한 바이레벨 모형으로, 그는 일반화최소자승법을 풀기위한 Sensitivity Analysis Based (SAB)을 제시하였다. 그러나 SAB 알고리즘은 두가지 중요한 문제점을 가지고 있다. 첫 번째 문제는 실제 OD를 알기가 어렵기 때문에, 기존 OD 조사시의 통행패턴이 현재의 통행패턴과 큰 변화가 없다는 가정 하에, 기존 OD를 추정시 중요한 추정기준으로 설정한다는 점이다. 그러나 이러한 기존 OD에 대한 추정의 종속성으로 인해, SAB는 기존 OD와 실제 OD의 차이가 큰 경우 정확한 해를 도출하지 못하고 추정결과가 일관적(robust)이지 않게 도출된다. 두 번째 문제는 SAB는 통행패턴 추정시 선형근사화를 가정하기 때문에 게임이론적 측면에서 전제로 설정한 완전한 Stackelberg 상황을 구현하지 못한다는 점이다. 이러한 문제점을 피하기 위해서는 기존 OD의 오차나 관측교통량의 오차에 대해 일관적이고 안정적인 해도출 기법이 필요하다. 본 연구의 목적은 SAB를 비롯한 기존 바이레벨 OD추정기법의 문제점을 지적하고 이에 대한 대안기법을 제시하는 것이다. OD추정의 문제는 본질적으로 비선형이고 비볼록하기 때문에, 다중해를 도출하게 된다. 따라서 전역해 탐색기법이 필요한데, 본 연구에서는 전역최적화가 가능한 유전알고리즘(Genetic Algorithm)을 이용한 OD추정모형(GA-Model:GAM)을 제시하였다. 사례네트워크에 대한 비교분석결과, GAM은 기존 OD의 오타에 대해 크게 종속적이지 않으며 OD구조가 변하는 경우에도 추정이 가능하여, 일반적으로 실제 OD를 알 수 없는 (기존OD의 오차가 어느 정도인지를 알 수 없는) 도시부 네트워크에서 신뢰성있는 추정력을 보였다.

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서울시 지하철 2호선 본선구간의 입자상물질 농도 특성 및 미세분진의 오염지도 개발 (Characterizing Par ticle Matter on the Main Section of the Seoul Subway Line-2 and Developing Fine Particle Pollution Map)

  • 이은선;박민빈;이태정;김신도;박덕신;김동술
    • 한국대기환경학회지
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    • 제32권2호
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    • pp.216-232
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    • 2016
  • In present, the Seoul City is undergoing traffic congestion problems caused by rapid urbanization and population growth. Thus the City government has reorganized the mass transportation system since 2004 and the subway has become a very important means for public transit. Since the subway system is typically a closed environment, the indoor air quality issues have often raised by the public. Especially since a huge amount of PM (particulate matter) is emitted from ground tunnels passing through the subway train, it is now necessary to assess the characteristics and behaviors of fine PM inside the tunnel. In this study, the concentration patterns of $PM_1$, $PM_{2.5}$, and $PM_{10}$ in the Seoul subway line-2 were analyzed by real-time measurement during winter (Jan 13, 2015) and summer (Aug 7, 2015). The line-2 consisting of 51 stations is the most busy circular line in Seoul having the railway of 60.2 km length. The the one-day average $PM_{10}$ concentrations were $148{\mu}g/m^3$ in winter and $66.3{\mu}g/m^3$ in summer and $PM_{2.5}$ concentrations were $118{\mu}g/m^3$ and $58.5{\mu}g/m^3$, respectively. The $PM_{2.5}/PM_{10}$ ratio in the underground tunnel was lower than the outdoor ratio and also the ratio in summer is higher than in winter. Further the study examined structural types of underground subsections to explain the patterns of elevated PM concentrations in the line-2. The subsections showing high PM concentration have longer track, shorter curvature radius, and farther from the outdoor stations. We also estimated the outdoor PM concentrations near each station by a spatial statistical analysis using the $PM_{10}$ data obtained from the 40 Seoul Monitoring Sites, and further we calculated $PM_{2.5}/PM_{10}$ and $PM_1/PM_{10}$ mass ratios near the outdoor subway stations by using our observed outdoor $PM_1$, $PM_{2.5}$, and $PM_{10}$ data. Finally, we could develop pollution maps for outdoor $PM_1$ and $PM_{2.5}$ near the line-2 by using the kriging method in spatial analysis. This methodology may help to utilize existing $PM_{10}$ database when managing and control fine particle problems in Korea.

韓國 煙草載培地域의 地理學的 硏究 (A geographical study of the Korean Tobacoo forming region)

  • 김광자
    • 대한지리학회지
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    • 제21권
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    • pp.16-37
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    • 1980
  • The purpose of this study is to clarify how the Korean tobacco farming region has been geographically formed by natural and cultural environments, and to examine and cultural environments, and to examine whether it can be recognized as a major part of agricultultural regions. The questions asked in this study are associated with the spatial diffusion of tobacco cultivation, the patterns and processes of the farming region from 1900 to 1960, and the regional characteristics of the concentrated farming area since 1960. The study is inductively approached and most data used were collected from old records and field works. The delineation of the tobacco farming region was derived by applying the concept of the uniform region. Tobacco was introduced through Japan during the years of Kwang Hae Kun (1616-1622). According to the old records, three places, Waekwan, Dongrae, and Ulsan, were the first tobacco raising areas. In the 1700's the well-known tobacco farming regions were scattered all around the nation in places like Jinan, Samdeung, Seongcheon, Gangdong, Yeongweol and Yeongyang. This distributon pattern suggests that tobacco farming in Korea developed spatially along main traffic routes before the 1700's. Untill the 1920's the pattern of tobacco regions was relatively static. Since the 1920's, it has shown a pattern of concentration in the Choongbuk province, where the new highly productive yellow tobacco has been introduced. It was not until the 1960's that yellow tobacco instead of the native variety came to be cultivated all over the country. In the 1960's, the tobacco farming region tended to be concentrated and localized in north western Choongnam, northern Cheonbuk, Choongbuk, and Kyeongbuk including Cheongsong, Andong, and Yeongyang. Since 1970, tobacco production has declined in some of the former major areas of cultivation in terms of its density, while there have appeared highly concentrated areas in Cheongsong and Andong, centered around Yeongyand. There has also emerged a secondary major concentrated area along the coast including such places as Kochang, Yeongkwang and Mooan. The appearance of the Yeongyang tobacco area as the most important core region can be described as follows; at first this area has the disadvantage of being in competition with other places for selling cash crops besides tobacco, because it is located in a mountain zone and it is far from the major metropolises of Seoul and Pusan. Thus has been formed the farming mentality that agricultural management makes the most profit on farming tobacco because tobacco is stable in price and selling routes. As a result of this longstanding belief, these areas (Yeongyang, Cheongsong and Andong) have developed into tobacco concentrated regions. Finally, the tobacco concentrated regions of Korea have changed through time. The factors affecting this change have been the kind of tobacco grown, the monopoly system, agricultural techniques and the expansion of arable land through the clearing of slopes. In conclusion, the research indicates that the localized and concentrated patterns of tobacco cultivation are geographically typical. Thus, recognition of tobacco farming region is important to understanding the agricultural region of Korea as a whole.

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Lv 4+ 자율주행 테스트 시나리오 개발을 위한 자율주행차량 위험 사례 분석: 인지 음영을 중심으로 (Analysis of Autonomous Vehicles Risk Cases for Developing Level 4+ Autonomous Driving Test Scenarios: Focusing on Perceptual Blind)

  • 오승민;최재희;장기태;윤진원
    • 한국ITS학회 논문지
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    • 제23권2호
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    • pp.173-188
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    • 2024
  • 자율주행차량(AV)의 기술 발전으로 실도로 내 자율주행이 가능해졌지만, 주변 요소로 AV의 인지 범위 또는 능력이 제한되는 인지 음영으로 완전한 자율주행에 어려움이 있다. 오늘날 Lv 4+ 자율주행 테스트 시나리오를 개발하기 위해서는 실제 도로에서 발생할 수 있는 다양한 인지 음영 상황을 파악하고 대비 전략을 구상하는 것이 중요하다. 따라서, 본 연구는 미국 캘리포니아 차량관리국(DMV)의 AV 사고 데이터를 통해 자율주행 모드 활성화 여부에 따라 AV와 일반차량의 사고 형태와 특성을 비교하고, AV 제어권 전환 데이터를 단계적으로 분류하여 인지 음영으로 인한 제어권 전환의 유형과 실제 사례를 도출하였다. 분석 결과, AV의 안전 운전 기동으로 일반 차량과 다른 사고 유형이 나타났으며, 3가지 유형의 인지 음영 사례를 파악하였다. 본 연구 결과는 Lv 4+ 자율주행 테스트 시나리오 개발의 중요한 기초자료가 될 것이며, 다양한 인지 음영이 고려된 테스트 시나리오를 통해 상황별 인지 음영을 해소하는 효율적인 전략을 마련할 수 있다. 이를 통해 실제 도로에서의 AV 주행 안전성을 효과적으로 평가하고 향상할 수 있을 것으로 기대된다.

운전자 선호를 고려한 주차장선택 알고리즘 (The Algorithm for Selecting Parking Lots Considering Drivers' Preference)

  • 조미정;박창호;이성모
    • 대한교통학회지
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    • 제26권3호
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    • pp.223-232
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    • 2008
  • 최근 승용차의 48%가 수도권에 집중되어 있어 도심의 혼잡이 늘어날 것으로 예상되고 있다. 하지만 일부 도심에서 부설주차장 설치를 제한해야한다는 법률에 제시되어 있어 주차장 공급이 부족할 것으로 예측되고 있다. 따라서 늘어나는 주차수요로 인하여 운전자들이 주차장을 탐색하는데 어려움을 겪는 문제를 해결하기 위하여 본 연구를 실시하였다. 본 연구에서는 주차장 선택이라는 문제가 도보권내에서 발생하는 것이기 때문에 도보권의 개념을 도입하여 구축한 알고리즘을 제시하였다. 본 연구의 결과 이용자의 선호에 따라 선택패턴이 달라지기 때문에 이를 고려하는 것이 타당하고 나아가 유비쿼터스시대가 도래하게 된다면 실시간 정보공유로 인한 더 정확한 정보를 운전자에게 제공할 수 있게 될 것이라는 비전을 제시하고 있다.

주거 내 PC 사용공간 계획에 관한 연구 (A Study on the Planning for PC Use Space in Residences - Focus on the Unit Plan of Apartments According to the Size -)

  • 정별아;김봉애
    • 한국주거학회논문집
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    • 제18권3호
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    • pp.51-61
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    • 2007
  • This study is aimed to provide a guide for PC use space in apartment. To achieve this, a design about PC use space which was considered adequate location, area, form was suggested. As methods of the study, survey research method and case study. The survey was taken by five hundred-eighty-nine people who used PCs in apartment from May 2005 to July 2005 in JeJu Special Self-governing Province for an analysis of data. The results of the survey were showed PC use space situation and furnitures layout patterns. The case was classified by unit plans of size, and it showed design example of PC use space. In types of $61{\sim}69$ square meters ($m^2$), PC use space was located in dead-space in the residence with minimum scale, because of $61{\sim}69$ square meters types are smaller than the other types. In types $100{\sim}129$ square meters, PC use space which was divided with a partition panel was located in the livingroom expanding the room space to the balcony. In types of 130 square meters, PC use space was located in the room of sons or daughters which was arranged with other furniture. The adequate area of PC use space is $1.4{\sim}2.2$ square meters, and it should take into account furniture size and human active sphere. And PC use space of form should consider traffic line, personal space and privacy. Besides it is required of ergonomic design in chair, table in its scale. And it is necessary development of systematic furniture for PC use space.

주기성을 갖는 네트워크 관리 정보 수집을 위한 셔틀 프로토콜의 설계 및 구현 (The Design and Implementation of the Shuttle Protocol for Gathering Management Information Periodically)

  • 강현중;이상일;정진욱
    • 한국정보처리학회논문지
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    • 제2권6호
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    • pp.879-890
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    • 1995
  • 본 논문은 관리 시스템으로부터 네트워크 관리 정보를 효율적으로 수집할 수 있는 새로운 폴링 방식인 셔틀 프로토콜을 제안, 설계, 구현하고 시뮬레이션을 수행한다. 셔틀 프로토콜의 주요 특성은, 첫째로 피관리 시스템들을 연결하는 링형태의 논리적인 연결이고, 둘째는 수집해야 할 관리 정보가 논리적인 링형태의 연결로써 지정된 피관리 시스템들 사이에서 순화된다는 것이다. 피관리 시스템에 의해서 생성된 관리 정보는 이웃하는 피관리 시스템으로 연계되고 그 시스템은 자신의 데이타를 수신한 데이타에 추가하여 다음 피관리 시스템으로 전송한다. 결국, 관리자 스테이션은 모든 피관리 시스템에 의해 생성된 모든 관리 정보를 얻을 수 있다. 기존의 폴링 방식들을 사용하 여 발생된 관리 트래픽의 발생 특성에 관하여 살펴본 후, 이들 기존의 폴링 메카니즘 들의 단점을 개선하고 TCP/IP 네트워크상에서 동작가능한 셔틀 프로토콜을 구현하였다. 또한, 시뮬레이션 패키지인 OPNET을 이용한 시뮬레이션을 통해 관리 시스템의 패킷 처리 시간과 분포, 게이트웨어에서의 패킷 처리 시간과 분소및 큐에서 대기중인 패킷 수와 비트수를 기존의 폴링 방식과 제안된 셔틀 방식을 비교 분석하였다.

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주거 내 PC 사용공간 계획에 관한 연구;평형대별 아파트 내부평면을 중심으로 (A Study on the Planning for PC Use Space in Residences;Focus on the Unit Plan of Apartments According to the Size)

  • 정별아;김봉애
    • 한국주거학회:학술대회논문집
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    • 한국주거학회 2006년도 추계학술발표대회 논문집
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    • pp.86-91
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    • 2006
  • This study is aimed to provide a guide for PC use space in apartment. To achieve this, a design about PC use space which was considered adequate location, area, form was suggested. As methods of the study, survey research method and case study. The survey was taken by five hundred-eighty-nine people who used PCs in apartment from May 2005 to July 2005 in Je-Ju province for an analysis of data. The results of the survey were showed PC use space situation and furnitures layout patterns. The case was classified by unit plans of size, and it showed design example of PC use space. In case of the 20s pyeong(about 3.30 square meters) type, PC use space was located in dead-space in the residence with minimum scale, because of 20s pyeong types are smaller than the other types. In case of the 30s pyeong type, PC use space which was divided with a partition panel was located in the livingroom expanding the room space to the balcony. In case of the 40s pyeong type, PC use space was located in the room of sons or daughters which was arranged with other furniture. The adequate area of PC use space is 1.4$^{\sim}$2.2 square meters, and it should take into account furniture size and human active sphere. And PC use space of form should consider traffic line, personal space and privacy. Besides it is required of ergonomic design in chair, table in its scale. And it is necessary development of systematic furniture for PC use space.

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DSRC 자료를 이용한 고속도로 단기 통행시간 예측 (Short-Term Prediction of Travel Time Using DSRC on Highway)

  • 김형주;장기태
    • 대한토목학회논문집
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    • 제33권6호
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    • pp.2465-2471
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    • 2013
  • 현재까지 통행시간 예측과 관련된 다양한 연구들이 수행되었지만, 한국고속도로 특성에 맞는 예측방법론에 대한 실증연구는 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 실제 통행시간을 기반으로한 DSRC 자료를 바탕으로 한국고속도로에 적절한 예측방법론을 도출한다. 경부고속도로 안성 JC~오산IC 구간의 24시간 DSRC 자료를 이용하며 단주기 통행시간 예측 및 비선형 관계에서 높은 정확도를 보이는 인공신경망 기법을 적용한다. 이어서 랜덤난수를 이용한 통행시간 예측결과의 정확도 검증을 실시한다. 통행시간 예측결과 오차율이 약 4%로 우수한 예측력을 보였으며, 이는 패턴기반 인공신경망 예측시 이력자료의 전처리 과정과 최적의 입력층 및 은닉층의 선정으로 인한 결과로 판단된다. 통행시간 예측결과의 검증을 위해서 랜덤난수를 이용하였으며, 랜덤난수가 이력자료 패턴에 포함되지 않은 경우 실측치와의 오차율이 18.98%로 높게 도출되었다. 이는 인공신경망을 이용한 통행시간 예측시 패턴DB가 예측의 정확도에 주요하게 작용한 결과로 판단된다. 본 연구의 결과를 통해서 한국고속도로 특성에 맞는 통행시간 예측 및 정보제공이 가능할 것으로 판단된다.