Entwicklung von FIR Modellen zur Ermittlung des Wasserbedarfs einer Region

Kurzbeschreibung

Um den Wasserbedarf einer städtischen Region abdecken zu können, müssen die Behörden über eine gute Abschätzung dieses Bedarfs ca. 24 Stunden zuvor verfügen, damit die Schleusen der Stauseen in den Bergen so eingestellt werden können, dass die benötigte Menge von Wasser zum gegebenen Zeitpunkt zur Verfügung steht. Besonders in wasserarmen Regionen möchte man aber auch nicht zu viel Wasser zur Verfügung stellen, da dieses Wasser sonst ungenutzt ins Meer fliesst.

Beim Wasserbedarf einer Region handelt es sich um eine Variable mit stark zyklischem Charakter. Der morgige Wasserbedarf wird stark abhängig sein vom heutigen Wasserverbrauch (täglicher Zyklus) sowie vom Wasserverbrauch vor sechs Tagen (wöchentlicher Zyklus). Allenfalls sollten noch spezielle Feiertage sowie Anfang und Ende der Ferienzeiten berücksichtigt werden (jährlicher Zyklus).

Obwohl die Einflussfaktoren als externe Steuergrössen aufgefasst werden können, wurde dies im vorliegenden Projekt nicht getan. Es wurde der Ansatz einer univarianten Zeitreihe gewählt. Es wurde sodann ein FIR Modell identifiziert, welches den Wasserbedarf auf Grund seiner eigenen Vergangenheit vorhersagt.

Es wurden Wasserbedarfsmodelle in Zusammenarbeit mit den jeweiligen Behörden für verschiedene Regionen aufgestellt. Dies betrifft die Region Barcelona (Spanien), die Region Lissabon (Portugal) sowie eine Untereinheit der Region Rotterdam (Holland). Die regionalen Behörden wurden hier nicht als Sponsoren aufgeführt, da die entsprechenden Forschungsgelder anderen Projekten zuflossen. Die Modellidentifikation des Wasserbedarfs unter Anwendung von FIR wurde nur indirekt durch mehrere Projekte des CICYT finanziert.

Die Vorhersage funktionierte sehr gut bei der Region Barcelona, ziemlich gut bei der Region Lissabon, aber nur unbefriedigend bei der Region Rotterdam.

Es wurden verschiedene Modellansätze miteinander verglichen, insbesondere ARIMA, aber auch NARMAX, sowie ANN. In allen Fällen funktionierte die Vorhersage am besten für Barcelona und am schlechtesten für Rotterdam. FIR war aber immer in der Lage, bessere Vorhersagen zu machen, als die anderen Verfahren dies taten. Der Zeitreihenansatz scheint für die Region Rotterdam nicht gut zu funktionieren.


Wichtigste Publikationen

  1. López, J., G. Cembrano, and F.E. Cellier (1996), Time Series Prediction Using Fuzzy Inductive Reasoning: A Case Study, Proc. ESM'96, European Simulation MultiConference, Budapest, Hungary, pp.765-770.

  2. López, J. (1999), Time Series Prediction Using Inductive Reasoning Techniques, Ph.D. dissertation, Organització i Control de Sistemes Industrials, Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona, Spain.

  3. Escobet, A., R.M. Huber, A. Nebot, and F.E. Cellier (2000), Enhanced Equal Frequency Partition Method for the Identification of a Water Demand System, Proc. AI, Simulation and Planning in High Autonomy Systems, Tucson, Arizona, pp.209-215.

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Modifiziert: 16. Juli 2005 -- © François Cellier