Zastosowanie metod data mining w prognozowaniu zużycia wody na cele bytowe w gospodarstwach wiejskich Data mining implementation in household water usage forecasting in the farmhouses
Krótkoterminowe prognozy wielkości zużycia wody, mają podstawowe
znaczenie przy optymalizacji pracy sieci wodociągowych i kanalizacyjnych, a także
oczyszczalni ścieków. W pracy dokonano oceny możliwości prognozowania
szeregów czasowych dobowego zużycia wody na cele bytowe w gospodarstwie
wiejskim z wykorzystaniem metod Data Mining. Do opracowania 10-dniowej prognozy
zużycia wody wykorzystano wyrównanie wykładnicze i metodę ARIMA.
Materiałem źródłowym do analizy były dobowe ilości wody zużywanej na cele
bytowe w wytypowanym gospodarstwie wiejskim w okresie 22 miesięcy. Szczególnie
przydatne do prognozowania zużycia wody okazało się wyrównanie wykładnicze,
które uwzględnia nie tylko wartości, ale także zróżnicowanie ważności
przeszłych obserwacji. Znaczna nierównomierność dobowego zużycia wody powoduje
wzrost błędów prognoz. Metody prognozowania oparte na algorytmach
wyrównania wykładniczego są łatwe do zastosowania i nie wymagają założenia
o stacjonarności szeregu czasowego. W analizowanym przypadku stosunkowo dobrą
prognozę dobowego zużycia wody na cele bytowe uzyskano stosując addytywny
model Wintersa. Z kolei modele klasy ARIMA pozwalają na dokładną prognozę
zużycia wody pod warunkiem właściwej identyfikacji parametrów modelu
i spełnienia warunku stacjonarności szeregu. W przypadku braku stacjonarności,
przed analizą szeregu, należy przekształcić go wykorzystując np. metodę różnicowania.
W celu prognozowania wielkości dobowego zużycia w gospodarstwie
wiejskim zastosowano model ARIMA (0,1,2) przy dwóch parametrach średniej
ruchomej. Zarówno wyrównanie wykładnicze jak i model typu ARIMA pozwoliły
na uzyskanie podobnych wyników prognozowania, przy czym średnia wartość
10-dniowej prognozy zużycia wody na cele bytowe w modelu wykładniczym była
o 4,5% wyższa od uzyskanej z modelu ARIMA.
Short-term water usage forecasts are fundamental for the waterworks and
sewerage systems as well as for the sewage treatment plants’ optimization. In this
research the capability of forecasting the time series of daily household water usage
in the farms with implementation of Data Mining methods was evaluated. To
prepare the 10-days water usage forecast, exponential smoothing and ARIMA
method was used. The source material were the daily amounts of water used for
household purposes in the selected farmhouse during 22 months. Exponential
smoothing turned out to be the most useful in water usage forecasting, because it
includes not only the values, but also the diversification of the future forecasts’
importance. Significant inequality of the daily water usage causes the increase of
the forecasts’ errors. The forecasting methods which base on the exponential
smoothing algorithms are easy to apply and do not require the assumption of the
stationarity of the time series. In the analyzed case relatively good forecast of the
daily household water usage was obtained after applying the additive Winters
model. On the other hand, ARIMA models allow for the precise forecast of the
water usage, providing that the model parameters will be correctly identified and
the condition of the time series stationarity will be met. In the case of nonstationary
time series, before the analysis the series has to be transformed with
e.g. differentiation method. In order to forecast the daily water usage in the farmhouse,
ARIMA model was used (0,1,2) with two parameters of the moving average.
The exponential smoothing as well as the ARIMA model allowed to obtain the
similar forecast results, whereas the average value of the 10-days’household water
usage forecast in the exponential model was 4,5% higher than the forecast obtained
with the ARIMA model.
Ta witryna wykorzystuje pliki cookies do przechowywania informacji na Twoim komputerze. Pliki cookies stosujemy w celu świadczenia usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczane w Twoim komputerze. W każdym momencie możesz dokonać zmiany ustawień dotyczących cookies
Informacja
SZANOWNI CZYTELNICY!
UPRZEJMIE INFORMUJEMY, ŻE BIBLIOTEKA FUNKCJONUJE W NASTĘPUJĄCYCH GODZINACH:
Wypożyczalnia i Czytelnia Główna: poniedziałek – piątek od 9.00 do 19.00