Методы интеллектуальной поддержки при принятии управленческих решений в системах энергетического менеджмента
Диссертация
Практическая ценность работы заключается в реализации предлагаемых методов в системах EcoSCADA, Data Quality Framework и апробация подходов на реальных объектах — зданиях различного типа в Бельгии и Голландии. Показано, что с использованием предложенных подходов повышение эффективности СЭМ достигает 20%. Главным результатом работы является повышение эффективности управления энергетическими… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. Проблема поддержки принятия решения в системе энергетического менеджмента
- 1. 1. Система энергетического менеджмента зданий
- 1. 2. Формализация и классификация зданий как объектов потребителей энергии
- 1. 3. Автоматизация мониторинга и измерение процессов и ключевых характеристик операций
- 1. 3. 1. Системы сбора данных
- 1. 3. 2. Классификация измеряемых данных
- 1. 3. 3. Автоматизированные системы управления зданиями
- 1. 4. Интеллектуальная поддержка при принятии управленческих решений в системах энергетического менеджмента
- 1. 5. Результаты и
- выводы по главе
- ГЛАВА 2. Обзор подходов поддержки при принятии решений на основе интеллектуальной обработки данных
- 2. 1. Обзор систем поддержки принятия решения
- 2. 2. Модели и методы прогнозирования потребления электроэнергии и газа
- 2. 3. Обзор оценок ошибок прогнозирования
- 2. 3. 1. Абсолютные ошибки прогнозирования
- 2. 3. 2. Процентные ошибки прогнозирования
- 2. 3. 3. Симметричные ошибки прогнозирования
- 2. 3. 4. Ошибки, основанные на оценке прогноза базовых моделей
- 2. 3. 5. Масштабированные ошибки прогнозирования
- 2. 3. 6. Относительные оценки
- 2. 3. 7. Другие группы оценок
- 2. 4. Подходы к выявлению выбросов в энергетических данных
- 2. 5. Результаты и
- выводы по главе
- ГЛАВА 3. Разработка методов интеллектуальной поддержки при принятии управленческих решений в системах энергетического менеджмента
- 3. 1. Методика интеллектуальной поддержки при принятии управленческих решений в системах энергетического менеджмента
- 3. 2. Метод оценки энергетической результативности
- 3. 3. Модели и методы интеллектуальной обработки данных
- 3. 3. 1. Метод прогнозирования потребления электроэнергии в автоматическом режиме
- 3. 3. 2. Метод прогнозирования потребления газа
- 3. 3. 3. Метод идентификации выбросов в данных
- 3. 4. Методы поддержки приятия решения
- 3. 4. 1. Формирование отчетов со структурированной информацией для поддержки принятия решения
- 3. 4. 2. Формирование управлений СКК в автоматическом режиме
- 3. 5. Результаты и
- выводы по главе
- ГЛАВА 4. Реализация методики поддержки принятия решения в виде программного комплекса
- 4. 1. Испытание предложенных моделей и методов интеллектуальной обработки данных и обоснование их эффективности
- 4. 1. 1. Результаты испытания предлагаемого метода прогнозирования электроэнергии
- 4. 1. 2. Результаты испытания метода прогнозирования потребления газа
- 4. 1. 3. Испытание метода идентификации выбросов в данных
- 4. 2. Архитектура системы поддержки принятия решения
- 4. 3. Примеры расчета показателей энергетической эффективности
- 4. 4. Экономическая эффективность предлагаемых решений
- 4. 5. Результаты и
- 4. 1. Испытание предложенных моделей и методов интеллектуальной обработки данных и обоснование их эффективности
- выводы по главе
Список литературы
- Carbon Monitoring for Action, CARMA Электронный ресурс. http://carma.org/
- Системы энергетического менеджмента Требования и руководство по применению ISO 50 001:2011.
- Ларичев О. И., Петровский А. В. Системы поддержки принятия решений. Современное состояние и перспективы их развития. // Итоги науки и техники. Сер. Техническая кибернетика. — Т.21. М.: ВИНИТИ, 1987, с. 131—164
- Пупков К.А., Егупов Н. Д. Методы классической и современной теории автоматического управления. Учебник в 5-ти томах. 2-е изд., перераб. и доп / под ред. К. А. Пупкова и Н. Д. Егупова. М.: Изд-во МГТУ, 2004. — 616 с.
- Armstrong, J. (2005). Forecasting for environmental decision making. Retrieved from http://papers.ssrn.com/sol3/papers.сfin?abstract id=:648 005
- Power, D. (2008). Decision support systems: A historical overview. Handbook on Decision Support Systems 1.
- Bennet, A., & Bennet, D. (2008). The Decision-Making Process for Complex Situations in a Complex Environment, 1−14.
- Marek J. Druzdzel and Roger R. Flynn Decision Support Systems // Decision Systems Laboratory School of Information Sciences and Intelligent Systems Program University of Pittsburgh, 2002 http://www.pitt.edu/~druzdzel/psfiles/dss.pdf
- Holsapple, C. (2008). Decisions and Knowledge. Handbook on Decision Support Systems 1, (Cosgrove). Retrieved from http://www.springerlink.com/indcx/gl 82q711470w2510. pdf
- Averweg, U. R. (2009). Historical Overview of Decision Support Systems, 17 531 758.
- Вагин B.H. Знание в интеллектуальных системах // Новости искусственного интеллекта. 2002. № 6.
- Меламед М.А. Современные методы анализа и прогнозирования режимов электропотребления в электроэнергетических системах // Итоги науки и техники. -Сер. Энергетические системы и их автоматизация. 1988. — Т.4. — С. 4−11.
- Макоклюев Б. И. Анализ и планирование электропотребления // Издательство: Энергоатомиздат, ISBN 978−5-283−3 281−8- 2008 г.
- Taylor, J. W. (2008). An evaluation of methods for very short-term load forecasting using minute-by-minute British data. International Journal of Forecasting, 24(4), 645 658. doi: http.7/dx.doi.org/10.1016/j.ijforecast.2008.07.007
- Gooijer, J. G. De, & Hyndman, R. J. (2006). 25 years of time series forecasting. International Journal of Forecasting, 22(3), 443473. doi: http://dx.doi.org/l 0.1016/j.ijforecast.2006.01.001
- Камаев, В.А. Интеллектуальные системы автоматизации управления энергосбережением / В. А. Камаев, М. В. Щербаков, А. Бребельс // Открытое образование. 2011. — № 2. — С. 227−231.
- Методика выявления потенциала энергосбережения на основе интеллектуального анализа данных / М. В. Щербаков, Т. А. Яновский, А. Бребельс, H.JI. Щербакова // Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. -2011.-№ 2. -С. 51−55.
- Бребельс, A. Developing energy data management system = Разработка системы управления энергопотреблением / А. Бребельс, А. Блазовски, А. П. Тюков //
- Degree Days Understanding Heating and Cooling Degree Days http://www.degreedays.net/introduction
- Система сбора информации о потреблении электроэнергии ЭкоСкада Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.ecoscada.com
- Perez-Lombard, L., Ortiz, J., & Pout, С. (2008). A review on buildings energy consumption information. Energy and Buildings, 40(3), 394−398. doi: 10.1016/j .enbuild.2007.03.007
- Cao, G. Y., Pietilainen, J., Vesanen, Т., Kauppinen, Т., Peltonen, J., & Komulainen, H. (2011). Development of a decision support system for proactive energy and maintenance management decisions. 7th International Symposium on Heating,
- Ventilating and Air Conditioning Proceedings of ISHVAC 2011 (Vol. 4, pp. 1153— 1158). Retrieved from http://www.scopus.com/inwai'd/rccord.url?eid:=2-s2.0−84 866 275 754&partncrID0&md5=fd7ceb89fl3d2b3a69dfb8f399d2c6c9
- Fukushima, K., Katou, M., Terasawa, S., & Nishikawa, N. (2012). Energy management system using ICT. NEC Technical Journal, 7(1), 87−91.
- Kerekes, L. ., & Csernatoni, Z.. (2012). Energy management systems (EnMs) -new step towards environmental oriented management. Quality Access to Success, 13(SUPPL. 2), 106−111.
- Anastasi, G., Corucci, F., & Marcelloni, F. (2011). An intelligent system for electrical energy management in buildings. International Conference on Intelligent Systems Design and Applications, ISDA (pp. 702−707).
- Петровский А.Б. Теория принятия решений М.: Издательский центр «Академия, 2009.
- Arnott, D., & Pervan, G. (2008). Eight key issues for the decision support systems discipline. Decision Support Systems, 44(3), 657−672.
- Sage, A. (2007). Decision support systems (pp. 1−15).
- Li, Y., Zhou, X., Bruza, P., Xu, Y., & Lau, R. Y. K. (2012). A two-stage decision model for information filtering. Decision Support Systems, 52(3), 706−716. doi: 10.1016/j.dss.2011.11.005
- Chen, Y.-L., Wu, Y.-Y., & Chang, R.-I. (2012). From data to global generalized knowledge. Decision Support Systems, 52(2), 295−307. doi:10.1016/j.dss.2011.08.005
- Taylor, J. ., de Menezes, L. M., & McSharry, P. E. (2006). A Comparison of Univariate Methods for Forecasting Electricity Demand Up to a Day Ahead. International Journal of Forecasting, 22, 1−16.
- Amjady, N., & Keynia, F. (2008). Day ahead price forecasting of electricity markets by a mixed data model and hybrid forecast method. International Journal of Electrical Power & Energy Systems, 30(9), 533−546. doi:10.1016/j.ijepes.2008.06.001
- Micro-Request-Based Aggregation, Forecasting and Scheduling of Energy Demand, Supply and Distribution // Specific Targeted Research Project: 248 195 Work Package 4: Forecasting Leading partner: TUD 25th June, 2010
- Soares, L. J., & Medeiros, M. C. (2008). Modeling and forecasting short-term electricity load: A comparison of methods with an application to Brazilian data. International Journal of Forecasting, 24(4), 630−644. doi:10.1016/j.ijforecast.2008.08.003
- Taylor, J. W., & Espasa, A. (2008). Energy forecasting. International Journal of Forecasting, 24(4), 561−565. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijforecast.2008.08.001
- Brabec, M., Konar, O., Pelikan, E., & Maly, M. (2008). A nonlinear mixed effects model for the prediction of natural gas consumption by individual customers. International Journal of Forecasting, 24(4), 659−678. doi. T0.1016/j.ijforecast.2008.08.005
- Box, G. E. P., & Jenkins, G. (1990). Time Series Analysis, Forecasting and Control. Holden-Day, Incorporated.
- Taylor, J. W. (2010). Exponentially weighted methods for forecasting intraday time series with multiple seasonal cycles. International Journal of Forecasting, 26(4), 627−646. doi: 10.1016/j.ijforecast.2010.02.009
- Amaral, L. F., Souza, R. C., & Stevenson, M. (2008). A smooth transition periodic autoregressive (STPAR) model for short-term load forecasting. International Journal of Forecasting, 24(4), 603−615. doi:10.1016/j.ijforecast.2008.08.006
- Bianco, V., Manca, O., & Nardini, S. (2009). Electricity consumption forecasting in Italy using linear regression models. Energy, 34(9), 1413−1421. doi:10.1016/j.energy.2009.06.034
- Goia, A., May, C., & Fusai, G. (2010). Functional clustering and linear regression for peak load forecasting. International Journal of Forecasting, 26(4), 700−711. doi:10.1016/j.ijforecast.2009.05.015
- Comparative models for electrical load forecasting: D.W. Bunn and E.D. Farmer, (Wiley, Belfast, 1985) pp. 232
- Kasabov, N. (2007). Evolving Connectionist Systems (2nd ed., p. 451). Originally published in the Series: Perspectives in Neural Computing, Springer. Retrieved from http://www.spriiigerlink.com/content/978−1 -84 628−345- l#section:=327 219&page= 1
- Watts, M. J. (2009). A decade of Kasabov’s evolving connectionist systems: a review. Trans. Sys. Man Cyber Part C, 39(3), 253−269. doi: 10.1109/TSMCC.2008.2 012 254
- Azadeh, a., Ghaderi, S. F., & Sohrablchani, S. (2007). Forecasting electrical consumption by integration of Neural Network, time series and ANOVA. Applied Mathematics and Computation, 186(2), 1753−1761. doi:10.1016/j.amc.2006.08.094
- Kusiak, A., Li, M., & Zhang, Z. (2010). A data-driven approach for steam load prediction in buildings. Applied Energy, 87(3), 925−933. doi: 10.1016/j .apenergy.2009.09.004
- Neto, A. H., & Fiorelli, F. A. S. (2008). Comparison between detailed model simulation and artificial neural network for forecasting building energy consumption. Energy and Buildings, 40(12), 2169−2176. doi. T0.1016/j.enbuild.2008.06.013
- Rodrigues, P., Gama, J., & Sensors, C. (2007). Electricity load forecast using data streams techniques.. Workshop on Data Stream ., 131−147. Retrieved from https://w^vw.rocq.inria.fr/axis/modulad/archives/numero-36/Gama/Gama-slides 36. pdf
- Tso, G. K. F., & Yau, K. K. W. (2007). Predicting electricity energy consumption: A comparison of regression analysis, decision tree and neural networks. Energy, 32(9), 1761−1768. doi:10.1016/j.energy.2006.11.010
- Azadeh, a., Saberi, M., & Seraj, O. (2010). An integrated fuzzy regression algorithm for energy consumption estimation with non-stationary data: A case study of Iran. Energy, 35(6), 2351−2366. doi:10.1016/j.energy.2009.12.023
- Filik, U. B., Gerek, O. N., & Kurban, M. (2011). A novel modeling approach for hourly forecasting of long-term electric energy demand. Energy Conversion and Management, 52(1), 199−211. doi:10.1016/j.enconman.2010.06.059
- Lee, Y.-S., & Tong, L.-I. (2012). Forecasting nonlinear time series of energy consumption using a hybrid dynamic model. Applied Energy, 94, 251−256. doi:10.1016/j.apenergy.2012.01.063
- Li, D.-C., Chang, C.-J., Chen, C.-C., & Chen, W.-C. (2012). Forecasting short-term electricity consumption using the adaptive grey-based approach—An Asian case. Omega, 40(6), 767−773. doi:10.1016/j.omega.2011.07.007
- Pao, H. T. (2009). Forecasting energy consumption in Taiwan using hybrid nonlinear models. Energy, 34(10), 1438−1446. doi:10.1016/j.energy.2009.04.026
- Hyndman, R. J., & Khandakar, Y. (2008). Automatic Time Series Forecasting: The forecast Package for R. Journal of Statistical Software, 27(3).
- Njimi, H., & Melard, G. (n.d.). Automatic ARIMA modelling, using TSE-AX. neural-forecasting-competition.com, 3−4. Retrieved fromhttp://www.neural-forecasting-competition.com/downloads/NN3/methods/23-NN3H NJIMI TSE-AX.pdf
- Armstrong, J. S. (2001). Evaluating forecasting methods. Chapter 14 in Principles of forecasting: a handbook for researchers and practitioners. Norwell, {MA.}: Kluwer Academic Publishers.
- Armstrong J. S., Collopy F. Error measures for generalizing about forecasting methods: Empirical comparisons // International Journal of Forecasting. 1992. -№ 8(1). -P. 69−80.
- Yokuma J. T., Armstrong J. S. Beyond accuracy: Comparison of criteria used to select forecasting methods // International Journal of Forecasting. 1995. — № 11(4). -P. 591−597.
- Hyndman, R. J., & Koehler, A. B. (2006). Another look at measures of forecast accuracy. International Journal of Forecasting, 22(4), 679−688. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j .ijforecast.2006.03.001
- Theodosiou M. Forecasting monthly and quarterly time series using STL decomposition// International Journal of Forecasting. -2011. -№ 27(4). P. 1178−1195.
- Makridakis S. Accuracy measures: Theoretical and practical concerns // International Journal of Forecasting. 1993. — № 9. — P. 527- 529.
- Koehler A. B. The asymmetry of the sAPE measure and other comments on the M3-competition // International Journal of Forecasting. 2001. — № 17. — P. 570- 574.
- Kolassa S., Martin R. Percentage errors can ruin your day (and rolling the dice shows how) // Foresight. 2011. — Fall. — P. 21−27.
- Chen Z., Yang Y. Assessing Forecast Accuracy Measures. 2004. Электронный ресурс. — Режим доступа: http://www.stat.iastate.edu/preprint/articles/ 2004−10.pdf
- Syntetos A. A., Boylan J. Е. The accuracy of intermittent demand estimates // International Journal of Forecasting. 2005. — № 21(2). — P. 303−314.
- Alzghoul A., Lofstrand M. Increasing availability of industrial systems through data stream mining // Comput. Ind. Eng. 2011. Vol. 60. № 2. pp. 195−205.
- Kriegel H.-P., Kroger P., Zimek A. Outlier Detection Techniques, Tutorial. 2010.
- Breunig, M. M., Kriegel, H.-P., Ng, R. Т., & Sander, J. LOF: Identifying Density-Based Local Outliers. SIGMOD Rec. 29, 2. 2000. pp. 93−104.
- Liua M. A. Novel Approach to Mining Local Outliers // Energy Procedia. 2011. Vol. 13. pp. 6332−6339.
- Grubbs F.E., Beck G. Extension of Sample Sizes and Percentage Points for Significance Tests of Outlying Observations // Technometrics. 1972. Vol. 14. № 4. C. 847−854.
- Arning A., Agrawal R., Raghavan P. Method for Deviation in Large Databases // Knowledge Discovery and Data Mining (KDD). Portland, OR. 1996. pp. 146−169.
- Tukey J. Exploratory Data Analysis. Addison-Wesley. 1977.
- Ruts I., Rousseeuw P.J. Computing depth contours of bivariate point clouds // Computational Statistics & Data Analysis. 1996. Vol. 23. № 1996. pp. 153−168.
- Knorr E.M., Ng R.T. Algorithms for Mining Distance-Based Outliers in Large Datasets // Proc. of the 24th International Conference on Very Large DataBases. New York, NY, USA. 1998.
- Wei X., Huang H., Tian S. A Grid-Based Clustering Algorithm for Network Anomaly Detection // Proceedings of the The First International Symposium on Data, Privacy, and E-Commerce. Washington, DC, USA: IEEE Computer Society. 2007. pp. 104−106.
- Jin, W., Tung, А. К. H., Han, J., & Wang, W. Ranking Outliers Using Symmetric Neighborhood Relationship. Pacific-Asia Conf. on Knowledge Discovery and Data Mining (PAKDD). Singapore. 2006.
- Papadimitriou S., Kitawaga H., Gibbons P.B. LOCI: Fast Outlier Detection Using the Local Correlation Integral // Proc. IEEE Int. Conf. on Data Engineering (ICDE). Hong Kong, China. 2002.
- Loureiro A., Torgo L., Soares C. Outlier Detection Using Clustering Methods: a data cleaning application // KDNet Symposium on Knowledge-based Systems for the Public Sector. Bonn. Germany. 2004.
- Zoubi B.A. An Effective Clustering-Based Approach for Outlier Detection // European Journal of Scientific Research. 2009. Vol. 28. № 2. pp. 310−316.
- Gu, X., Papadimitriou, S., Yu, P. S., & Chang, S.P. Online Failure Forecast for Fault-Tolerant Data Stream Processing // IEEE 24th International Conference on Data Engineering. 2008. pp. 1388−1390.
- Hill D.J., Minsker B.S. Anomaly detection in streaming environmental sensor data: A data-driven modeling approach // Environmental Modelling & Software. 2010. Vol. 25. № 9. pp. 1014−1022.
- De Veaux, R. D., Schweinsberg, J., Schumi, J., & Ungar, L. H. Prediction intervals for neural networks via nonlinear regression // Technometrics, 40(4). 1998. pp. 273−282.
- ГОСТ P ИСО 7730−2009 Эргономика термальной среды. Аналитическое определение и интерпретация комфортности теплового режима с использованием расчета показателей PMV и PPD и критериев локального теплового комфорта
- Smith R., Predictive Building Control. Insights from the Research Perspective Fachveranstaltung «Gesamtheitliche vorausschauende Gebaudeautomation» Allschwil, 20. September 2012
- US Patent No.: US 7,099,748 B2 of Aug. 29, 2006 (Ronald Richard Rayburn, Norman, Siemens Visonik: Optimum Start/Stop Program BPS (CM2N8892en / 02.2000)
- Concepts and Options for Determining Energy and Water Savings Volume 1: Prepared by Efficiency Valuation Organization www. cvo-world.org January 2012 EVO 10 000- 1:2012)