AR모델과 MLP를 이용한 단기 물 수요 예측 알고리즘 개발

국문 초록 (Abstract)

본 논문은 비선형 특성을 내재한 물 수요예측을 위하여 기존의 시계열 자기회귀 알고리즘과 다층신경망 학습방법을 결합한 단기 물 수요 예측 알고리즘을 개발하였다. 제시된 방법을 검증하기 위한 사례연구로 2007년도와 2008년도 전북지역의 광역상수도 A정수장에서 취득된 데이터를 활용하여 알고리즘 구축 및 제안 방법의 정확도를 분석하였다. 실험 결과 다중 회귀모델은 MAPE가 5.1%, AR모델은 3.8%, 제안된 방법인 AR+MLP 모델은 3.6%로 나타나 성능이 우수한 것으로 나타났다. 따라서 제안된 방법을 사용할 경우 정수장에서 단기 물 수요예측에 유용하게 활용할 수 있음을 보였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this paper, we develope a water demand forecasting algorithm using AR(Auto-regressive) and MLP(Multi-layer perceptron). To show effectiveness of the proposed method, we analyzed characteristics of time-series data collected in "A" purification plant at Jeon-Buk province during 2007-2008, and then performed the proposed method with various input factors selected through various analyses. As noted in experimental results, the performance of three types model such as multi-regressive, AR(Auto-regressive), and AR+MLP(Auto-regressive + Multi-layer perceptron) show 5.1%, 3.8%, and 3.6% with respect to MAPE(Mean Absolute Percentage Error), respectively. Thus, it is noted that the proposed method can be used to predict short-term water demand for the efficient operation of a water purification plant.

목차 (Table of Contents)

• 요약
• Abstract
• 1. 서론
• 2. AR과 MLP를 이용한 단기 물 수요예측
• 3. 실험 및 결과 분석
• 4. 결론
• 참고문헌
• 저자소개

참고문헌 (Reference)

1 김두섭, "회귀분석의 이론과 응용" 나남출판사 1993

2 한국수자원공사, "정읍시 지방상수도 유수율 제고 민자유치 시범사업 및 운영효율화 사업 2008년도 운영실적"

3 구자용, "시스템 다이내믹스법을 이용한 서울특별시의 장기 물수요예측" 대한상하수도학회 20 (20): 187-196, 2006

4 유명진, "선형 및 비선형 모델을 이용한 시간별 물수요량의 예측" 대한환경공학회 26 (26): 277-283, 2004

5 남봉우, "다중회귀분석법을 이용한 지역전력수요예측 알고리즘" 한국조명.전기설비학회 22 (22): 63-70, 2008

6 강일환, "결합 유전자 알고리즘을 이용한 상수도 단기 급수량 예측" 620-625, 2005

7 김태순, "Soft Computing 기법을 활용한 유량예측" 40 (40): 47-60, 2007

8 권현한, "SSA를 이용한 일 단위 물수요량 단기 예측에 관한 연구" 대한상하수도학회 18 (18): 758-769, 2004

9 Inmaculada Pulido-Calvo, "Improved irrigation water demand forecasting using a soft-computing hybrid model" 102 (102): 202-218, 2009

10 S.L. Zhou, "Forecasting operational demand for an urban water supply zone" 259 : 189-202, 2002

11 Mehmet Ali Yurdusev, "Adaptive neuro fuzzy inference system approach for municipal water consumption modeling: An application to Izmir, Turkey" 365 : 225-234, 2009

12 박영진, "ARIMA를 이용한 항공기 수리부속의 수요 예측" 한국국방경영분석학회 34 (34): 79-101, 2008

13 환경부, "2007 상수도 통계"