Zastosowanie sztucznych sieci neuronowych do prognozowania szeregów czasowych krótkotrwałego poboru wody w wybranych systemach wodociągowych.

• Autorzy: Cieżak W. , Siwoń Z. , Cieżak J.

Warianty tytułu

EN

Artificial Neural Networks for Predicting Water Demand Time Series in Municipal Water Supply Systems of Choice.

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówiono wyniki modelowania i prognozowania szeregów czasowych poboru wody z miejskich sieci wodociągowych dla potrzeb optymalnego sterowania procesami zaopatrzenia w wodę. Zaprezentowano wyniki praktycznej weryfikacji sztucznych sieci neuronowych na przykładzie wydzielonego rejonu sieci wodociągowej we Wrocławiu i Brzegu. Przedstawiona została propozycja struktury sieci neuronowej przystosowanej do prognozowania zapotrzebowania na wodę, a także omówiono metody przygotowania danych statystycznych do późniejszego wykorzystania przy prognozowaniu z zastosowaniem sieci neuronowych. Wykazano silne i słabe strony omawianej metody prognozowania, jej skuteczność i dokładność. Skuteczność sztucznych sieci neuronowych w prognozowaniu szeregów czasowych krótkotrwałego poboru wody okazała się w praktyce porównywalna ze skutecznością modeli klasy ARIMA.

EN

Water demand time series were modeled and forecast for the purpose of optimal control of water supply processes in municipal water supply systems. The verification of the artificial neural network models involved a separate water supply subsystem for Wrocław and the water supply system for Brzeg. A structure of artificial neural networks is proposed for water demand prediction. Methods of statistical data processing for further use with neural networks for water demand prediction are also discussed. The strengths and weaknesses of this approach are pointed out along with its efficiency and accuracy. The results show that the efficiency of neural networks in forecasting the water demand time series is comparable with the efficiency of ARIMA models. Hence, the neural networks can be used as an alternative to the ARIMA models.

Słowa kluczowe

PL

system wodociągowy; pobór wody; prognozowanie; sztuczne sieci neuronowe

EN

water supply system; water demand; forecasting; artificial neuron networks

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 28, nr 1
• Strony: 39--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz.

Twórcy

autor

Cieżak W.

autor

Siwoń Z.

autor

Cieżak J.

• Politechnika Wrocławska, Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska,

Bibliografia

• 1. Z. SIWOŃ: Metody stochastyczne w prognozowaniu poboru wody i odpływu ścieków. Stan aktualny i kierunki rozwoju techniki. Ekspertyza opracowana dla Komitetu Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN, Warszawa 2003 (praca nie publikowana).
• 2. P. LICZNAR, J. ŁOMOTOWSKI, S. KOTOWSKA: Prognozowanie dobowych wartości dopływów do oczyszczalni ścieków przy wykorzystaniu sztucznych sieci neuronowych o radialnych funkcjach bazowych. Mat. konf. „Problemy gospodarki wodno-ściekowej w regionach rolno-przemysłowych”. Monografie Komitetu Inzynierii Środowiska PAN, 2005, nr 30, ss. 581–592.
• 3. T. SŁONIMSKI, K. DUZINKIEWICZ, M. KIESIELEWICZ, D. TRAWICKI: Analiza możliwości zastosowania sztucznych sieci neuronowych do prognozowania zapotrzebowania na wodę w miejskich sieciach wodociągowych. Mat. konf. „Technologia i Automatyzacja Systemów Wodociągowych i Kanalizacyjnych – TiASWiK’99”, Stawiska 1999, ss. 235–242.
• 4. A. JAIN, L.E. ORMSBEE: Evaluation of short-term water demand forecast modeling techniques: Conventional methods versus AI. Journal AWWA, 2002, No 94(7), pp. 64–72.
• 5. J. ŁOMOTOWSKI: Prognozowania rozbiorów wody metodą wygładzania wykładniczego. Mat. konf. „Zastosowanie technik informatycznych w zarządzaniu systemami wodno-kanalizacyjnymi”, Poznań–Wągrowiec 2003, ss. 19–25.
• 6. P. LICZNAR, J. ŁOMOTOWSKI: Prognozowanie dobowych rozbiorów wody przy wykorzystaniu sztucznych sieci neuronowych. Mat. konf. „Zaopatrzenie w wodę, jakość i ochrona wód”, Poznań 2004, ss. 175–183.
• 7. P. LICZNAR: Wykorzystanie sztucznych sieci neuronowych do prognozowania zużycia wody w zakładach wodociągowych. Instal, 2005, nr 11, ss. 16–22.
• 8. Z. SIWOŃ: Stochastyczne modelowanie procesu zużycia wody i prognozowanie zapotrzebowania na wodę w miastach. Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Ochrony Środowiska
• 9. Z. SIWOŃ, J. STANISŁAWSKI: Über Prognose von Zeitreihen des Stundenwasserbedarfs in Städten und Regionen. Das Gas und Wasserfach, 1991, Nr. 6, S. 322–329.
• 10. Z. SIWOŃ, J. STANISŁAWSKI: Modelowanie i prognozowanie szeregów czasowych godzinowego poboru wody w miastach i regionach wiejskich. Instytut Budownictwa Wodnego PAN, Rozprawy Hydrotechniczne, 1993, zeszyt 56, ss. 3–32.
• 11. J.T. DUDA, M. KLEMIATO: Klasyczne i nieklasyczne algorytmy prognozowania zakłóceń w systemach wodociągowych. Mat. konf. „Technologia i Automatyzacja Systemów Wodociągowych i Kanalizacyjnych – TiASWiK’99”, Stawiska 1999, ss. 79–86.
• 12. Z. SIWOŃ: Problemy krótkoterminowego prognozowania poboru wody w miejskich systemach wodociągowych. Mat. konf. „Aktualne zagadnienia w uzdatnianiu i dystrybucji wody”, Szczyrk 2003, ss. 323–332.
• 13. Z. SIWOŃ, W. CIEŻAK, J. CIEŻAK: Stochastyczne modele godzinowego poboru wody w wybranym systemie wodociągowym. Ochrona Środowiska, 2005, nr 1, ss. 7–13.
• 14. Z. SIWOŃ, W. CIEŻAK, J. CIEŻAK: Prognozowanie szeregów czasowych krótkotrwałego poboru wody na przykładzie wybranego systemu wodociągowego. Mat. konf. „Aktualne zagadnienia w uzdatnianiu i dystrybucji wody”, Szczyrk 2005, ss. 329–338.
• 15. W. CIEŻAK, P. MALINOWSKI, Z. SIWOŃ: Metodologia budowy neuronowego modelu prognostycznego godzinowego rozbioru wody. Gaz Woda Technika Sanitarna, 2005, nr 9, ss. 9–12.
• 16. W. CIEŻAK: Analiza efektywności metod statystycznych i sztucznych sieci neuronowych w bieżącym prognozowaniu poboru wody w miejskich systemach wodociągowych. Rozprawa doktorska, Instytut Inżynierii Ochrony Środowiska Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2005 (praca nie publikowana).