PUKYONG

머신러닝 기반 저압 막여과 공정 자동진단 알고리즘 개발

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Alternative Title
Development of an automatic diagnosing algorithm for low-pressure membrane process based on machine learning
Abstract
The water treatment process using membrane filtration removes suspended and insoluble substances through the sieving effect using the membrane pore size and produces water of target quality based on the principle of passing substances smaller than the pores. At present, the membrane filtration process is controlled and managed by data analysis and interpretation based on the expert knowledge of the technician. Therefore, it is currently difficult to automatically operate the membrane filtration process without a technician.
the present study, we developed a model to classify the data of the normal filtration process that can occur in the membrane filtration water treatment process and the data of the abnormal filtration process, such as when there is a problem with the membrane. The role of the developed model is to replace the technician's data analysis and interpretation.
The machine learning algorithm used in the classification model used the decision tree and K-NN algorithm optimized for classification. Each model applied reinforcement learning to continuously learn new data, and as the learning data was accumulated, the prediction performance converges to 100%. It shows the possibility of automatically diagnosing and controlling the membrane filtration process without a technician through the performance of classification model.
Author(s)
조재영
Issued Date
2022
Awarded Date
2022. 2
Type
Dissertation
Keyword
막여과 공정진단 인공지능 머신러닝
Publisher
부경대학교
URI
https://repository.pknu.ac.kr:8443/handle/2021.oak/24256
http://pknu.dcollection.net/common/orgView/200000600713
Alternative Author(s)
Jaeyeong Cho
Affiliation
부경대학교 산업대학원
Department
산업대학원 토목공학과
Advisor
김수한
Table Of Contents
제1장 서론 1
1.1. 연구배경 및 목적 1
1.2. 연구내용 및 구성 2

제2장 문헌연구 4
2.1. 막여과 정수처리 공정 4
2.1.1. 막여과 정수처리 공정의 개요 4
2.1.2. 막여과 공정의 제어방식 6
2.1.3. 막여과 정수처리 공정의 특성 및 관련 용어 8
2.2. 머신러닝 16
2.2.1. 머신러닝의 정의 및 종류 16
2.2.2. Python 23

제3장 실제 수질 데이터의 분석 및 전처리 25
3.1. 실제 막여과 수질 데이터 분석 25
3.2. 수질 데이터 전처리 26
3.2.1. 공정단위 분류를 통한 데이터 전처리 26
3.2.2. 온도 보정식을 통한 막간차압 보정 작업 29
3.2.3. 막여과 정수처리 운전진단에 필요한 수질 데이터 선정 30
3.2.4. 정상 데이터와 비정상 데이터의 정의 및 분류 32
3.2.5. 정상 데이터와 비정상 데이터의 분포 34

제4장 분류모델 개발 35
4.1. 엑셀 규칙기반의 데이터 분류모델 개발 35
4.2. 머신러닝 기반의 데이터 분류모델 개발 39
4.2.1. 분류모델 프로그래밍 41

제5장 연구결과 49
5.1. 분류모델 성능분석 49
5.1.1. 하이퍼 파라미터에 따른 분류모델의 성능분석 53
5.1.2. 실제 플랜트에서 적용되어야 하는 모델 학습법 58

제6장 결론 및 향후연구 64
6.1. 연구 결과 요약 및 결론 64
6.2. 향후 연구 방향 65

참고문헌 66
Degree
Master
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산업대학원 > 토목공학과
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