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기계학습 알고리즘 기반의 가스정압기 이상상태 진단에 대한 연구
서찬양(Chan-Yang Seo),서영주(Young-Joo Suh),김동주(Dong-Ju Kim) 한국컴퓨터정보학회 2020 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.25 No.4
본 논문에서는 정압기의 이상 상태 진단을 위한 기계학습 방법을 제안한다. 일반적으로 설비의 이상 상태 탐지를 위한 기계학습 모델 구현에는 관련 센서의 설치와 데이터 수집 과정이 동반되나, 정압기는 설비 특성상 안전문제에 매우 민감하여 추가적인 센서 설치가 매우 까다롭다. 이에 본 논문에서는 센서의 추가 설치 없이 정압기 설비에서 자체 수집되는 유량과 유압 데이터만을 가지고 정압기의 이상 상태를 조기에 판단하는 기계학습 모델을 제안한다. 본 논문에서는 정압기의 비정상데이터가 충분하지 않은 관계로, 모델 학습 시 오버 샘플링(Over-Sampling)을 적용하여 모델이 모든 클래스에 균형적으로 학습하도록 하였다. 또한, 그레이디언트 부스팅(Gradient Boosting), 1차원 합성곱 신경망(1D Convolutional Neural Networks), LSTM(Long Short-Term Memory)등의 기계학습 알고리즘을 적용하여 정압기의 이상 상태를 판단하는 분류모델을 구현하였고, 실험 결과 그레이디언트 부스팅 알고리즘이 정확도 99.975%로 가장 성능이 우수함을 확인하였다. In this paper, we propose a machine learning method for diagnosing the failure of a gas pressure regulator. Originally, when implementing a machine learning model for detecting abnormal operation of a facility, it is common to install sensors to collect data. However, failure of a gas pressure regulator can lead to fatal safety problems, so that installing an additional sensor on a gas pressure regulator is not simple. In this paper, we propose various machine learning approach for diagnosing the abnormal operation of a gas pressure regulator with only the flow rate and gas pressure data collected from a gas pressure regulator itself. Since the fault data of a gas pressure regulator is not enough, the model is trained in all classes by applying the over-sampling method. The classification model was implemented using Gradient boosting, 1D Convolutional Neural Networks, and LSTM algorithm, and gradient boosting model showed the best performance among classification models with 99.975% accuracy.
잡음에 강한 특징 벡터 및 스펙트럼 차감법을 이용한 음성 인식
신원호,양태영,김원구,윤대희,서영주,Shin, Won-Ho,Yang, Tae-Young,Kim, Weon-Goo,Youn, Dae-Hee,Seo, Young-Joo 한국음향학회 1996 韓國音響學會誌 Vol.15 No.5
본 논문에서는 잡음 및 주변 환경에 강인한 것으로 알려져 있는 특징 벡터들을 이용한 인식 성능을 비교하였다. 아울러 스펙트럼 차감법을 적용하여 높은 인식 성능을 얻도록 하였다. 본 논문에서는 환경 변화에 강인한 인식 성능을 얻기 위하여 SMC(Short time Modified Coherence) 분석, 루트(root) 켑스트럼 분석, LDA(Linear Discriminant Analysis), PLP(Perceptual Linear Prediction), RASTA(RelAtive SpecTrAl) 처리 등을 이용하여 인식 실험을 수행하였다. 실험을 위하여 반연속 HMM을 이용한 단독음 인식 시스템을 구현하였고 전시장 및 컴퓨터실의 잡음을 첨가하여 0, 10 및 20dB의 SNR에 대한 인식 실험을 수행하였다. 실험 결과, LPCC(Linear Prediction Cepstral Coefficient)를 이용한 경우에 비하여 SMC나 루트처리를 이용한 멜 켑스트럼(루트_멜 켑스트럼)을 이용한 경우 10dB의 SNR에서 각각 9.86%, 12.68% 향상된 가장 좋은 인식률을 얻었다. 또한 멜 켑스트럼과 루트_멜 켑스트럼을 스펙트럼 차감법과 결합하여 잡음을 제거한 경우 10dB에서 각각 16.7%, 8.4% 향상된 94.91%, 94.28%의 인식률을 얻을 수 있었다. This paper compares the recognition performances of feature vectors known to be robust to the environmental noise. And, the speech subtraction technique is combined with the noise robust feature to get more performance enhancement. The experiments using SMC(Short time Modified Coherence) analysis, root cepstral analysis, LDA(Linear Discriminant Analysis), PLP(Perceptual Linear Prediction), RASTA(RelAtive SpecTrAl) processing are carried out. An isolated word recognition system is composed using semi-continuous HMM. Noisy environment experiments usign two types of noises:exhibition hall, computer room are carried out at 0, 10, 20dB SNRs. The experimental result shows that SMC and root based mel cepstrum(root_mel cepstrum) show 9.86% and 12.68% recognition enhancement at 10dB in compare to the LPCC(Linear Prediction Cepstral Coefficient). And when combined with spectral subtraction, mel cepstrum and root_mel cepstrum show 16.7% and 8.4% enhanced recognition rate of 94.91% and 94.28% at 10dB.