RNA para previsão de consumo energético ralacionado com meteorologia em uma instituição pública
| Ano de defesa: | 2025 |
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Resumo: | RESUMO: O presente estudo aborda a previsão do consumo de energia elétrica em edificações de uma instituição pública localizada no Estado do Espírito Santo, com base em dados históricos de 2018 a 2024. O conjunto de dados incluiu informações mensais de consumo de energia (kWh), valores de fatura e variáveis meteorológicas (temperatura média, velocidade do vento e umidade relativa do ar). Para a solução do problema foram aplicados cinco modelos de inteligência artificial: LSTM, BiLSTM, GRU, Random Forest e XGBoost. A avaliação de desempenho foi realizada utilizando métricas amplamente aceitas na literatura científica: Erro Percentual Absoluto Médio (MAPE), Raiz do Erro Quadrático Médio (RMSE), Erro Absoluto Médio (MAE), Coeficiente de Determinação (R²) e a diferença percentual entre consumo real e previsto. Além disso, foi registrado o tempo médio de execução de cada modelo, permitindo não apenas analisar a acurácia, mas também a eficiência computacional de cada abordagem. Os resultados demonstraram que os modelos baseados em Redes Neurais Recorrentes (LSTM, BiLSTM e GRU) apresentaram maior capacidade de capturar padrões temporais complexos, enquanto os modelos baseados em árvores de decisão (Random Forest e XGBoost) destacaram-se pela robustez e rapidez de processamento. A análise conjunta das métricas e do tempo de execução fornece subsídios práticos para a escolha do modelo mais adequado às necessidades da instituição, contribuindo para o planejamento orçamentário, a gestão energética e a sustentabilidade das operações. |
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Brito, Marcio Greick PereiraInstituto Federal do Espírito Santo (IFES)Cavaliere, Daniel CruzSilva, Danilo de Paula eCamargo, Renner SartórioSilva, Flávio Barcelos Braz da2025-11-11T13:53:49Z2025-11-11T13:53:49Z2025-07-17BRITO, Marcio Greick Pereira. RNA para previsão de consumo energético relacionado com meteorologia em uma instituição pública. 2025. 127 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Controle e Automação) - Instituto Federal do Espírito Santo, Serra, 2025.https://repositorio.ifes.edu.br/handle/123456789/710130004012070F5RESUMO: O presente estudo aborda a previsão do consumo de energia elétrica em edificações de uma instituição pública localizada no Estado do Espírito Santo, com base em dados históricos de 2018 a 2024. O conjunto de dados incluiu informações mensais de consumo de energia (kWh), valores de fatura e variáveis meteorológicas (temperatura média, velocidade do vento e umidade relativa do ar). Para a solução do problema foram aplicados cinco modelos de inteligência artificial: LSTM, BiLSTM, GRU, Random Forest e XGBoost. A avaliação de desempenho foi realizada utilizando métricas amplamente aceitas na literatura científica: Erro Percentual Absoluto Médio (MAPE), Raiz do Erro Quadrático Médio (RMSE), Erro Absoluto Médio (MAE), Coeficiente de Determinação (R²) e a diferença percentual entre consumo real e previsto. Além disso, foi registrado o tempo médio de execução de cada modelo, permitindo não apenas analisar a acurácia, mas também a eficiência computacional de cada abordagem. Os resultados demonstraram que os modelos baseados em Redes Neurais Recorrentes (LSTM, BiLSTM e GRU) apresentaram maior capacidade de capturar padrões temporais complexos, enquanto os modelos baseados em árvores de decisão (Random Forest e XGBoost) destacaram-se pela robustez e rapidez de processamento. A análise conjunta das métricas e do tempo de execução fornece subsídios práticos para a escolha do modelo mais adequado às necessidades da instituição, contribuindo para o planejamento orçamentário, a gestão energética e a sustentabilidade das operações.ABSTRACT: This study addresses the forecasting of electricity consumption in public buildings located in the State of Espírito Santo, Brazil, based on historical data from 2018 to 2024. The dataset included monthly information on electricity consumption (kWh), billing values, and meteorological variables (average temperature, wind speed, and relative humidity). To solve the forecasting problem, five artificial intelligence models were applied: LSTM, BiLSTM, GRU, Random Forest, and XGBoost.The performance evaluation was conducted using well-established metrics in the scientific literature: Mean Absolute Percentage Error (MAPE), Root Mean Square Error (RMSE), Mean Absolute Error (MAE), Coefficient of Determination (R²), and the percentage difference between actual and predicted consumption. In addition, the average execution time of each model was measured, enabling an assessment not only of accuracy but also of computational efficiency.The results showed that Recurrent Neural Network-based models (LSTM, BiLSTM, and GRU) demonstrated a higher ability to capture complex temporal patterns, while tree-based models (Random Forest and XGBoost) stood out for their robustness and faster processing. The joint analysis of metrics and execution time provides practical insights for selecting the most suitable model according to institutional needs, contributing to budget planning, energy management, and operational sustainability.FAPESCampus Serra127 f.acesso_abertoinfo:eu-repo/semantics/openAccessPrevisãoEnergiaRedes Neurais RecorrentesLSTMXGBoostRandom ForestMeteorologiainstituição públicaRNA para previsão de consumo energético ralacionado com meteorologia em uma instituição públicainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisSerraporreponame:Repositório Institucional do IFESinstname:Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Espírito Santo (IFES)instacron:IFESCampus SerraEnsino de ciênciaInteligência Artificialhttp://lattes.cnpq.br/3539297708118726https://orcid.org/0000-0002-6604-7544http://lattes.cnpq.br/0082588377275398https://orcid.org/0000-0001-6947-5133Engenharia de Controle e Automaçãohttp://lattes.cnpq.br/9583314331960942ORIGINALDissertação Final - Marcio Greick -07-11-2025.pdfDissertação Final - Marcio Greick -07-11-2025.pdfapplication/pdf4509512https://repositorio.ifes.edu.br/bitstreams/8dd1b570-84cb-481c-a3b3-23ee69e309c6/downloadd69c2178cdf3b0c608b831fc7742fe79MD51trueAnonymousREADTEXTDissertação Final - Marcio Greick -07-11-2025.pdf.txtDissertação Final - Marcio Greick -07-11-2025.pdf.txtExtracted texttext/plain199938https://repositorio.ifes.edu.br/bitstreams/ef623553-719d-418e-bb0b-58a2879f4a45/downloadcd96ac8541699236020a465d83f501ebMD53falseAnonymousREADTHUMBNAILDissertação Final - Marcio Greick -07-11-2025.pdf.jpgDissertação Final - Marcio Greick -07-11-2025.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg2336https://repositorio.ifes.edu.br/bitstreams/f7185102-dcf5-4509-a52f-0798f4c84955/downloadefc8a983b6c174ef95fab71fe1f3493cMD54falseAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8934https://repositorio.ifes.edu.br/bitstreams/e6ff01b0-8c14-4d3b-a3ff-d389fae89e4d/downloadac7cb971050ed632be934da23d966924MD52falseAnonymousREAD123456789/71012025-11-11T13:53:49.489Zopen.accessoai:repositorio.ifes.edu.br:123456789/7101https://repositorio.ifes.edu.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ifes.edu.br/server/oai/requestrepositorio@ifes.edu.bropendoar:2025-11-11T13:53:49Repositório Institucional do IFES - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Espírito Santo (IFES)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 |
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