Budapesti Vízművek – vízfogyasztás előrejelző rendszer

waterworks_logo

A Fővárosi Vízműveknek kifejlesztettünk egy informatikai rendszert a vízfogyasztás előrejelzésére, amely segítette őket az erőforráselosztás és vízellátó hálózatuk hosszú távú tervezésének folyamataiban.   A rendszer havi bontásban szolgáltatott becsléseket a következő évre és ezek a becslések pontosabbak voltak a használatban levő tervezési folyamat által szolgáltatott értékeknél.

A projekt első szakaszában a nyers adatokat, azaz a napi vízfogyasztást tanulmányoztuk földrajzi egységekre (budapesti kerületekre) és fogyasztói típusokra lebontva. A naptárhatások figyelembevétele után megvizsgáltuk a hőmérséklet és a csapadék, továbbá a makrogazdasági adatok és a vízdíjszabás hatását és így választottuk ki a megfelelő magyarázó változókat a regressziós modellünkben.

Rövid távon:

  • A havi átlaghőmérséklet [°C]
  • Csúcshőmérséklet [°C]
  • Csapadékmennyiség [mm]
  • Csapadék nélküli napok száma

Hosszú távon:

  • Lakosok száma
  • Gazdasági aktivitás
  • Vízdíjszabás

Budapest Water Works forecasting systemA fentiek alapján felállítottunk egy rejtett komponensú állapottér-modellt és a Kálmán-szűrő algoritmus segítségével illesztettük az adatokhoz a modell paramétereit, ill. a Kálmán-szűrőt használtuk, hogy a történeti adatok és a magyarázó változók segítségével előrejelzéseket kapjunk.  Az informatikai rendszer webalkalmazásként készült el (PHP-t és MySQL-t használva) úgy, hogy a felhasználó különféle forgatókönyveket választhatott a magyarázó változók alakulására. A forgatókönyvekben a felhasználó azt is megválaszthatta, hogy mely magyarázó változót használja a modell és ezek fontosságát súlyozhatta is.

A becslések összehasonlítása a megvizsgált utolsó teljes év adataival azt mutatta, hogy a rendszer 1.8%-os előrejelzési pontosságot ért el, a vízművek által korábban használt 3.6%-os pontosságú tervezésével szemben.  A javulás még látványosabb volt, amikor az ipari felhasználókat kizártuk a vizsgálatból, mert ezeknél a vízfogyasztás jobban függött egyedileg tárgyalt díjszabásoktól és más gazdasági hatásoktól.

English