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Título: Previsão de séries temporais de consumo de energia elétrica com aprendizagem profunda para um sistema IoT
metadata.dc.creator: SILVA, Davi Guimarães da
Palavras-chave: Aprendizagem profunda;Internet das coisas;Redes neurais profundas;Séries temporais;Consumo – Energia Elétrica
Data do documento: 3-Abr-2023
Editor: Universidade Federal do Oeste do Pará
Citação: SILVA, Davi Guimarães da. Previsão de séries temporais de consumo de energia elétrica com aprendizagem profunda para um sistema IoT. Orientador: Anderson Alvarenga de Moura Menezes. 2023. 155 f. Tese (Doutorado em Ciências Ambientais) - Programa de Pós-graduação em Sociedade, Natureza e Desenvolvimento, Universidade Federal do Oeste do Pará, Santarém, 2023. Disponível em: https://repositorio.ufopa.edu.br/jspui/handle/123456789/1006
Abstract: Energy consumption and energy efficiency are topics that have attracted the attention of researchers in recent years, in order to seek scientific and technological solutions for energy production and cost reduction. One of the alternatives that have obtained satisfactory results is the use of technologies based on Internet of Things (IoT) and Deep Learning (DL). Based on this, it is proposed to evaluate the performance of Long Short-Term Memory (LSTM) and Bidirectional LSTM (BiLSTM) Deep Neural Networks (DNNs) for the prediction of univariate Time Series (STs) of electricity consumption. Cross-validation for Time Series (CV-TS) was used for this purpose. The results indicated that the LSTM models tended to perform better in comparison with the Extreme Gradient Boost (XGBoost) and Random Forest (RF) algorithms, and that in turn the BiLSTM models performed better than the LSTM models, with a statistically significant difference according to Friedman's tests (p = 0.0455) considering four datasets. Thus, the comparative experimental results and statistical analyses corroborate that AP can be used for prediction obtaining better results, and that despite having a longer training time, BiLSTM was statistically superior to LSTM. Finally, it can be emphasized that one of the main advantages of prediction is the possibility, based on the integration of DL with IoT systems, to design effective short, medium and long term strategies to promote appropriate solutions for each situation.
Resumo: Consumo de energia e eficiência energética são tópicos que têm atraído a atenção dos pesquisadores nos últimos anos, a fim de buscar soluções científicas e tecnológicas para a produção de energia e redução de custos. Uma das alternativas que têm obtido resultados satisfatórios é o uso de tecnologias baseadas em Internet das Coisas (Internet of Things, IoT) e Aprendizagem Profunda (AP). Com base nisso, propõe-se avaliar o desempenho de Redes Neurais Profundas (RNPs) Long Short-Term Memory (LSTM) e LSTM Bidirecional (BiLSTM) para predição de Séries Temporais (STs) univariadas de consumo de energia elétrica. Para este objetivo foi utilizada a validação cruzada para Séries Temporais (VC-ST). Os resultados indicaram que os modelos LSTM obtiveram uma tendência de melhor desempenho em comparação com os algoritmos Extreme Gradient Boost (XGBoost) e Random Forest (RF) e que por sua vez os modelos BiLSTM obtiveram melhor desempenho que os modelos LSTM, com diferença estatisticamente significativa de acordo com os testes de Friedman (p = 0,0455) considerando quatro datasets. Desse modo, corroboram-se os resultados experimentais comparativos e análises estatísticas que a AP pode ser utilizada para predição obtendo melhores resultados e que apesar de ter um tempo maior de treinamento, a BiLSTM foi estatisticamente superior a LSTM. Por fim, pode-se destacar que uma das principais vantagens da predição é a possibilidade de, a partir da integração da AP com IoT, traçar estratégias eficazes de curto, médio e longo prazo, para promover soluções apropriadas para cada situação
URI: https://repositorio.ufopa.edu.br/jspui/handle/123456789/1006
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