Ανάπτυξη Προβλεπτικών Μοντέλων Χρονοσειρών με Εφαρμογή σε Συστήματα Boiler

Abstract

Στη σύγχρονη εποχή, η ανάγκη περιορισμού των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου καθιστά επιτακτική τη μείωση της κατανάλωσης ορυκτών καυσίμων. Ένα κρίσιμο βήμα προς αυτή την κατεύθυνση είναι η βελτιστοποίηση της λειτουργίας των οικιακών καυστήρων φυσικού αερίου, κάτι που προϋποθέτει τη δυνατότητα πρόβλεψης του επιπέδου λειτουργίας τους. Η παρούσα διπλωματική εργασία εστιάζει στη χρήση μοντέλων τύπου Transformer για την πρόβλεψη της λειτουργίας των οικιακών boiler, καθώς και στη σύγκριση της ακρίβειας των προβλέψεών τους με αυτές μοντέλων μακράς βραχύχρονης μνήμης (LSTM). Το πρόβλημα θα μελετηθεί από δύο διαφορετικές πτυχές. Από τη μία, την πρόβλεψη της συμπεριφοράς του boiler ενός μεμονωμένου σπιτιού. Από την άλλη, την προσαρμογή των προβλεπτικών μοντέλων ώστε να εφαρμόζονται σε ένα σύνολο σπιτιών, επιτυγχάνοντας αξιόπιστες προβλέψεις σε συνολικό επίπεδο. Η μελέτη εστιάζει τόσο στην ακρίβεια των παραγόμενων προβλέψεων όσο και στον εντοπισμό των συνδυασμών κατηγοριών των δεδομένων εισόδου που οδηγούν στα καλύτερα αποτελέσματα για κάθε περίπτωση. Για κάθε μία από τις δύο πτυχές του προβλήματος, θα συγκριθούν τα μοντέλα με τις καλύτερες επιδόσεις. Αυτά θα προκύψουν από επιλογή χαρακτηριστικών που, μεμονωμένα οδηγούν σε καλές προβλέψεις, ενώ όταν συνδυάζονται ως είσοδος αποτυπώνουν αποτελεσματικά τη λειτουργία των boiler. Επιπλέον, με βάση αυτές τις επιλογές, θα υλοποιηθεί και ένας γενετικός αλγόριθμος για την αναζήτηση επιπλέον συνδυασμών χαρακτηριστικών που μπορούν να παράξουν βελτιωμένα αποτελέσματα πρόβλεψης. Τελικά, τα ευρήματα αποκαλύπτουν ότι τα μοντέλα Transformer μπορούν με κατάλληλα δεδομένα στην είσοδο να παράξουν αρκετά ακριβείς βραχύχρονες προβλέψεις και τις δύο προσεγγίσεις.