Ανάπτυξη βάσης δεδομένων μετεωρολογικών προβλέψεων με χρήση ανοιχτών προγραμματιστικών διεπαφών για την πρόβλεψη μεγεθών ηλεκτρικής ενέργειας

Abstract

Η συγκεκριμένη διπλωματική εργασία πραγματεύεται το ζήτημα της συλλογής μετεωρολογικών προβλέψεων με χρήση ανοιχτών προγραμματιστικών διεπαφών για την πρόβλεψη μεγεθών ηλεκτρικής ενέργειας. Αναλύθηκαν οι διαφορετικοί τρόποι πρόβλεψης του καιρού και τελικά έγινε χρήση των αριθμητικών μοντέλων πρόβλεψης. Αυτά χωρίζονται σε παγκόσμια και περιφερειακά όπου και αναλύθηκαν και τελικώς επιλέχθηκαν κάποια από την κάθε κατηγορία. Στη συνέχεια, η μελέτη πέρασε στην πρόβλεψη της παραγωγής και της ζήτησης ηλεκτρικής ενέργειας. Οι μέχρι τώρα μέθοδοι για την πρόβλεψη ενέργειας κάνουν χρήση ιστορικών καιρικών δεδομένων και όχι ιστορικών καιρικών προβλέψεων. Με αυτό τον τρόπο τα μοντέλα που εκπαιδεύονται πάνω στην πρόβλεψη των ενεργειακών μεγεθών, δεν λαμβάνουν τα βέλτιστα δεδομένα με αποτέλεσμα να μην παράγουν και τα σωστά αποτελέσματα. Οι μέχρι τώρα λύσεις για το πρόβλημα αυτό είναι είτε πολύ ακριβές είτε πολύ περιορισμένες σε διαθεσιμότητα σημείων και χρονικού ορίζοντα είτε κλειστού τύπου. Για τον λόγο αυτό, ξεκίνησε η έρευνα στις διαφορετικές μεθόδους και εντοπίστηκαν οι μεταβλητές που απαιτείται να συλλεχθούν για να γίνει η πρόβλεψη με μεγαλύτερη ακρίβεια. Επιπλέον, αναζητήθηκαν πηγές που να διαθέτουν ανοιχτές προγραμματιστικές διεπαφές από τις οποίες και θα συλλέγουμε τα καιρικά δεδομένα. Στο πρακτικό κομμάτι της εργασίας, αναπτύχθηκε μια ανοιχτού τύπου εφαρμογή η οποία χωρίζεται σε πέντε επιμέρους εφαρμογές όλες συνδεδεμένες μεταξύ τους. Με χρήση διαφόρων εργαλείων, αναπτύχθηκε μία διεπαφή χρήστη για αλληλεπίδραση με τα σημεία ενδιαφέροντος για συλλογή των καιρικών δεδομένων. Τα μεν σημεία αυτά αποθηκεύονται σε μία σχεσιακή βάση δεδομένων ενώ τα δε καιρικά δεδομένα σε μία άλλη βάση δεδομένων χρονοσειρών. Για την πρόσβαση στα δεδομένα αυτά αναπτύχθηκε μια ανοιχτή Διεπαφή Προγραμματισμού Εφαρμογής (API) μέσω της οποίας μπορεί να γίνει και διασύνδεση με άλλες εφαρμογές. Η συλλογή και αποθήκευση των καιρικών δεδομένων εκτελείται μέσω μίας εφαρμογής όπου και αυτοματοποιεί την ροή αυτή και την εκτελεί αφού κάνει τους απαραίτητους ελέγχους όποτε χρειάζεται. Η τελική ανάπτυξη έγινε με χρήση του εργαλείου Docker κάνοντας όλο το σύστημα να μπορεί να αναπτυχθεί και να χρησιμοποιηθεί πολύ εύκολα από κάθε χρήστη.