JP2001216287A - Short term demand prediction device - Google Patents

Short term demand prediction device

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JP2001216287A
JP2001216287A JP2000021074A JP2000021074A JP2001216287A JP 2001216287 A JP2001216287 A JP 2001216287A JP 2000021074 A JP2000021074 A JP 2000021074A JP 2000021074 A JP2000021074 A JP 2000021074A JP 2001216287 A JP2001216287 A JP 2001216287A
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JP
Japan
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demand
learning
actual value
prediction model
neural network
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000021074A
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Japanese (ja)
Inventor
Futoshi Kurokawa
太 黒川
Eisaku Nanba
栄作 難波
Yasuyuki Miyajima
康行 宮島
Yukihiko Tomizawa
幸彦 冨沢
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a short term demand prediction device capable of constructing an appropriate predication model by a neural network and suppressing an overfitting of prediction model. SOLUTION: A neural network prediction model construction means 11 performs learning based on result values classified as learning data in a result value classification means 13 and constructs a prediction model. At the time, the learning is stopped by learning stoppage instruction from a learning stoppage judgment means 12 and the prediction model for which an overfitting is suppressed is constructed. A neural network demand prediction means 14 predicts the demand amount of the day by using the prediction model.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、上水道に
おける需要予測において、特に短期的な浄水消費量を予
測する短期需要予測装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to, for example, a short-term demand predicting apparatus for predicting short-term consumption of purified water in demand for water supply.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、上水道の需要家が消費する当日
の浄水消費量を精度良く予測することは、浄水を供給す
る上水道施設を効率よく運用したり、適切な浄水量を需
要家へ過不足なく供給したりする上で重要である。
2. Description of the Related Art For example, to accurately predict the amount of purified water consumed on the day of consumption by a customer of a water supply system, it is necessary to efficiently operate a water supply facility for supplying purified water or to provide an appropriate amount of purified water to the customer. It is important to supply without.

【0003】需要家が消費する浄水消費量は当日の気象
に影響を受けると考えられるため、当日の浄水消費量の
予測において、当日の気象情報を入力し、消費される浄
水量を出力とする需要予測モデルを構築することが一般
的である。
Since the amount of purified water consumed by consumers is considered to be affected by the weather of the day, in predicting the amount of purified water of the day, weather information of the day is input and the amount of purified water consumed is output. It is common to build a demand forecasting model.

【0004】従来、このような需要予測モデルの構築に
当たり、統計的な手法やニューラルネットワークによる
手法が提案されている(特開昭56−124855号公
報、特開平05−17976号公報)。統計的な手法で
は、例えば、自己回帰モデルや重回帰モデルを構築して
使用し、ニューラルネットワークによる手法では、入出
力の因果関係をモデル化して使用している。後者のニュ
ーラルネットワークを応用した需要予測モデルを構築す
る際は、過去の需要実績データを用いてモデルを構築す
る。
Hitherto, in constructing such a demand prediction model, a statistical method or a method using a neural network has been proposed (JP-A-56-124855, JP-A-05-17976). In a statistical method, for example, an autoregressive model or a multiple regression model is constructed and used, and in a method using a neural network, a causal relationship between input and output is modeled and used. When building a demand forecasting model applying the latter neural network, a model is built using past demand actual data.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、この際、過
去の実績データに対して当てはまりの良い予測モデルを
構築すると、予測の際に、予測精度が悪くなる場合があ
る。これは、過学習による予測モデルのオーバフィッテ
ィング(予測値が実績値と大きく異なる値を出力する現
象)であり、実際の適用においては問題となる。
However, at this time, if a good prediction model is constructed for past performance data, the prediction accuracy may be degraded at the time of prediction. This is overfitting of the prediction model due to over-learning (a phenomenon in which the predicted value outputs a value that is significantly different from the actual value), and poses a problem in actual application.

【0006】このオーバフィッティングを抑制し、適切
なニューラルネットワークによる予測モデルの構築を行
うことで、より精度の良い予測モデルを提供することが
要請されている。
There is a demand to provide a more accurate prediction model by suppressing the overfitting and constructing a prediction model using an appropriate neural network.

【0007】発明の目的は、ニューラルネットワークに
よる適切な予測モデルの構築を行い、予測モデルのオー
バフィッティングを抑制できる短期需要予測装置を提供
することである。
[0007] It is an object of the present invention to provide a short-term demand prediction device capable of constructing an appropriate prediction model using a neural network and suppressing overfitting of the prediction model.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係わる
短期需要予測装置は、蓄積された実績値を学習データと
チェックデータとに分類する実績値分類手段と、前記実
績値分類手段で学習データとして分類された実績値に基
づいて学習し予測モデルを構築するニューラルネットワ
ーク予測モデル構築手段と、前記実績値分類手段でチェ
ックデータとして分類された実績値に基づいて前記ニュ
ーラルネットワーク予測モデル構築手段での学習を停止
させる学習停止判断手段と、前記ニューラルネットワー
ク構築手段で構築された予測モデルを用いて当日の需要
量を予測するニューラルネットワーク需要予測手段とを
備えたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a short-term demand predicting apparatus for categorizing accumulated actual values into learning data and check data, and learning by the actual value classifying means. A neural network prediction model construction unit that learns and builds a prediction model based on the actual values classified as data, and the neural network prediction model construction unit based on the actual values classified as check data by the actual value classification unit. And a neural network demand prediction means for predicting the demand on the day using a prediction model constructed by the neural network construction means.

【0009】請求項1の発明に係わる短期需要予測装置
では、ニューラルネットワーク予測モデル構築手段は、
実績値分類手段で学習データとして分類された実績値に
基づいて学習し予測モデルを構築する。その際には、学
習停止判断手段からの学習停止により学習を停止し、オ
ーバフィッティングを抑制した予測モデルを構築する。
ニューラルネットワーク需要予測手段は、その予測モデ
ルを用いて当日の需要量を予測する。
[0009] In the short-term demand forecasting apparatus according to the first aspect of the present invention, the neural network forecasting model constructing means includes:
Learning is performed based on the performance values classified as learning data by the performance value classifying means, and a prediction model is constructed. In this case, the learning is stopped by the learning stop from the learning stop determination means, and a prediction model in which overfitting is suppressed is constructed.
The neural network demand prediction means predicts the demand on the day using the prediction model.

【0010】請求項2の発明に係わる短期需要予測装置
は、請求項1の発明において、実績値分類手段は、新た
に加わった実績値をチェックデータとして分類する、ま
たは、蓄積した実績値を学習データとチェックデータと
に交互に分類する、または、蓄積した実績値のうちある
期間の実績値をチェックデータとして分類することを特
徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the short-term demand forecasting apparatus according to the first aspect of the present invention, the actual value classifying means classifies the newly added actual value as check data, or learns the accumulated actual value. The method is characterized in that data and check data are alternately classified, or actual values of a certain period among accumulated actual values are classified as check data.

【0011】請求項2の発明に係わる短期需要予測装置
では、請求項1の発明の作用に加え、学習停止判断手段
は、新たに加わった実績値、または、交互に選択した実
績値、または、ある期間の実績値をチェックデータとし
て使用し学習停止の判断を行う。
[0011] In the short-term demand prediction device according to the second aspect of the invention, in addition to the operation of the first aspect, the learning stop determining means includes a newly added actual value or an alternately selected actual value, or Using the actual value of a certain period as the check data, the learning stop is determined.

【0012】請求項3の発明に係わる短期需要予測装置
は、請求項1または請求項2の発明において、学習停止
判断手段は、ニューラルネットワーク予測モデル構築手
段で構築された予測モデルにより需要量を予測し、その
予測された需要量とそれに対応する実績値とを比較し、
その誤差が最小となる場合に前記ニューラルネットワー
ク予測モデル構築手段の学習を停止させることを特徴と
する。
According to a third aspect of the present invention, in the short-term demand predicting apparatus according to the first or second aspect of the present invention, the learning stop judging means predicts a demand amount by using a prediction model constructed by the neural network prediction model constructing means. Comparing the predicted demand with the corresponding actual value,
When the error is minimized, the learning of the neural network prediction model constructing means is stopped.

【0013】請求項3の発明に係わる短期需要予測装置
では、請求項1または請求項2の発明の作用に加え、学
習停止判断手段は、ニューラルネットワーク予測モデル
構築手段で構築された予測モデルにより予測された需要
量と、それに対応する実績値との誤差が最小となる場合
に学習を停止させる。これにより、ニューラルネットワ
ーク予測モデル構築手段は、オーバフィッティングを抑
制し精度良い予測モデルを構築する。
[0013] In the short-term demand prediction device according to the third aspect of the present invention, in addition to the operation of the first or second aspect of the present invention, the learning stop judging means predicts by the prediction model constructed by the neural network prediction model constructing means. The learning is stopped when the error between the calculated demand amount and the corresponding actual value is minimized. Thereby, the neural network prediction model construction means suppresses overfitting and constructs a prediction model with high accuracy.

【0014】請求項4の発明に係わる短期需要予測装置
は、請求項1乃至請求項3のいずれか1項の発明におい
て、蓄積された実績値は気象情報実績値および需要実績
値であり、予測モデルは上水道における需要予測モデル
であることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the short-term demand forecasting apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the accumulated actual values are a weather information actual value and a demand actual value. The model is a demand forecast model for water supply.

【0015】請求項4の発明に係わる短期需要予測装置
では、請求項1乃至請求項3のいずれか1項の発明の作
用に加え、ニューラルネットワーク予測モデル構築手段
は、実績値分類手段で学習データとして分類された気象
情報実績値および需要実績値に基づいて上水道における
需要予測モデルを構築する。また、学習停止判断手段
は、実績値分類手段でチェックデータとして分類された
気象情報実績値を需要予測モデルに入力し、これにより
予測された需要量とチェックデータの需要実績値との誤
差が最小となる場合にニューラルネットワーク予測モデ
ル構築手段の学習を停止させる。これにより、ニューラ
ルネットワーク予測モデル構築手段は、オーバフィッテ
ィングを抑制し精度良い予測モデルを構築する。
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the operation of any one of the first to third aspects of the present invention, the neural network predictive model constructing means includes a learning value classifying means, A demand forecast model for water supply is constructed based on the weather information actual value and demand actual value classified as. Further, the learning stop determining means inputs the actual weather information value classified as check data by the actual value classifying means to the demand forecasting model, thereby minimizing an error between the predicted demand amount and the demand actual value of the check data. When it becomes, learning of the neural network prediction model construction means is stopped. Thereby, the neural network prediction model construction means suppresses overfitting and constructs a prediction model with high accuracy.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図1は本発明の実施の形態に係わる短期需要予測
装置の構成図である。図1に示すように、短期需要予測
装置1のニューラルネットワーク需要予測手段14に
は、運転員により気象予報値aが入力される。ニューラ
ルネットワーク需要予測手段14は、学習済み重み係数
蓄積手段23に予測モデルとして記憶された予測モデル
を用い、運転員31が設定した気象予報値aを用いて当
日の需要量を予測する。そして、その予測した当日の需
要量を需要予測値bとして運転員に出力するようになっ
ている。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a configuration diagram of a short-term demand prediction device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a weather forecast value a is input to a neural network demand prediction unit 14 of the short-term demand prediction device 1 by an operator. The neural network demand prediction means 14 predicts the demand on the day using the weather forecast value a set by the operator 31 using the prediction model stored as the prediction model in the learned weight coefficient storage means 23. Then, the predicted demand on the day is output to the operator as a demand predicted value b.

【0017】需要実績値蓄積手段21には、日々、取得
される需要実績値(浄水消費量)cが蓄積されており、
また、気象情報実績値蓄積手段22には、運転員が設定
する気象情報実績値dが蓄積されている。需要実績値蓄
積手段21及び気象情報実績値蓄積手段22に蓄積され
た実績値は、後述するように、実績値分類手段13によ
り学習データAとチェックデータBとに分類され、学習
データAはニューラルネットワーク予測モデル構築手段
11に入力され、チェックデータBは学習停止判断手段
12に入力される。
The demand actual value accumulating means 21 accumulates daily demand actual values (purified water consumption) c which are acquired,
In addition, the weather information actual value storage means 22 stores the weather information actual value d set by the operator. The actual values accumulated in the demand actual value accumulating means 21 and the weather information actual value accumulating means 22 are classified into learning data A and check data B by the actual value classifying means 13 as described later. The check data B is input to the network prediction model construction means 11, and the check data B is input to the learning stop determination means 12.

【0018】ニューラルネットワーク予測モデル構築手
段11では、実績値分類手段13で学習データAとして
分類された気象情報実績値dおよび需要実績値cに基づ
いてニューラルネットワークにより学習し予測モデルを
構築する。すなわち、ニューラルネットワークの重み係
数Wを更新することで予測モデルを構築し、更新された
重み係数Wを予測モデルとして学習済み重み係数蓄積手
段23に記憶する。
The neural network prediction model constructing means 11 learns by the neural network based on the weather information actual value d and the demand actual value c classified as the learning data A by the actual value classifying means 13 and constructs a prediction model. That is, the prediction model is constructed by updating the weight coefficient W of the neural network, and the updated weight coefficient W is stored in the learned weight coefficient storage unit 23 as the prediction model.

【0019】一方、学習停止判断手段12では、実績値
分類手段13でチェックデータBとして分類された気象
情報実績値dおよび需要実績値c、ニューラルネットワ
ーク予測モデル構築手段11で演算された予測モデルに
よる需要予測値eに基づいて、ニューラルネットワーク
予測モデル構築手段11での予測モデル構築の際に、そ
の予測モデルのオーバフィッティングを抑制するための
学習停止の判断を行う。そして、学習停止の判断をした
ときは学習停止信号fをニューラルネットワーク予測モ
デル構築手段11に出力する。
On the other hand, the learning stop judging means 12 uses the weather information actual value d and the actual demand value c classified as the check data B by the actual value classifying means 13 and the prediction model calculated by the neural network prediction model constructing means 11. Based on the demand forecast value e, when constructing a prediction model in the neural network prediction model construction means 11, it is determined to stop learning for suppressing overfitting of the prediction model. When it is determined that learning is to be stopped, a learning stop signal f is output to the neural network prediction model construction means 11.

【0020】実績値分類手段13では、需要実績値蓄積
手段21および気象情報実績値蓄積手段22に蓄積され
た実績値を、図2に示すように学習データとチェックデ
ータとに分類する。図2(a)は、新たに加わった実績
値をチェックデータとして使用する場合の分類を示して
おり、図2(b)は、蓄積した実績値を学習データとチ
ェックデータとに交互に使用する場合の分類を示してい
る。また、図2(c)は、蓄積した実績値のうち、ある
期間の実績値をチェックデータとして使用するように分
類した場合を示している。需要実績値および気象情報実
績値の学習データとチェックデータへの分類は、これら
以外の分類の方法により分類しても良い。
The actual value classifying means 13 classifies the actual values stored in the demand actual value accumulating means 21 and the weather information actual value accumulating means 22 into learning data and check data as shown in FIG. FIG. 2A shows a classification in a case where newly added actual values are used as check data, and FIG. 2B shows the accumulated actual values used alternately for learning data and check data. The classification of the case is shown. FIG. 2C shows a case where, among the accumulated actual values, the actual values in a certain period are classified so as to be used as check data. The classification of the actual demand value and the actual weather information value into the learning data and the check data may be performed by other classification methods.

【0021】学習データとして分類された需要実績値お
よび気象情報実績値はニューラルネットワーク予測モデ
ル構築手段11でニューラルネットワークによる予測モ
デルを構築する際に用いられ、チェックデータとして分
類された需要実績値および気象情報実績値は、学習停止
判断12により学習停止を判断する際に用いられる。
The demand actual value and the weather information actual value classified as the learning data are used when the neural network prediction model constructing means 11 constructs the prediction model by the neural network, and the demand actual value and the weather information classified as the check data are used. The information result value is used when learning stop is determined by the learning stop determination 12.

【0022】学習停止判断手段12は、チェックデータ
として分類された需要実績値および気象情報実績値に基
づいて、予測モデル構築の際に予測モデルのオーバフィ
ッティングを抑制するため、ニューラルネットワーク予
測モデル構築手段11の学習停止の判断を行なう。この
際には、学習毎に構築した予測モデルに対し、チェック
データの気象情報実績値を入力し需要量を予測する。そ
して、予測した需要量とチェックデータの需要実績値と
を比較して、予測した需要量と需要実績値との誤差が最
小となる点で学習を停止するようにする。
The learning stop determining means 12 is a neural network predictive model constructing means for suppressing overfitting of the predictive model at the time of constructing the predictive model based on the demand actual value and the weather information actual value classified as the check data. Eleven learning stops are determined. In this case, the demand amount is predicted by inputting the actual weather information value of the check data to the prediction model constructed for each learning. Then, the predicted demand amount is compared with the demand actual value of the check data, and learning is stopped at a point where the error between the predicted demand amount and the actual demand value is minimized.

【0023】このように、需要実績値および気象情報実
績値は、学習データとチェックデータとに分類され、ニ
ューラルネットワーク予測モデル構築11では学習デー
タを基に予測モデルを構築する。この場合の学習誤差
は、図3(a)に示すように、学習回数が多くなるほど
小さくなる。
As described above, the actual demand value and the actual weather information value are classified into learning data and check data, and the neural network prediction model construction 11 constructs a prediction model based on the learning data. The learning error in this case decreases as the number of times of learning increases, as shown in FIG.

【0024】一方、図3(b)に示すように、チェック
データの気象情報実績値を入力して予測した需要量とチ
ェックデータの需要実績値との誤差は、学習回数が所定
の回数nで最小となり、それ以降は大きくなる。そこ
で、その誤差が最小となる点で学習停止信号fを出力す
る。これにより、学習データのみに当てはまりの良い予
測モデルの構築を防止可能となり、より精度の良い予測
モデルが構築可能となる。
On the other hand, as shown in FIG. 3B, the difference between the demand amount predicted by inputting the actual weather information value of the check data and the actual demand value of the check data is determined when the number of times of learning is a predetermined number n. It becomes the minimum and becomes larger after that. Therefore, the learning stop signal f is output at a point where the error is minimized. As a result, it is possible to prevent the construction of a prediction model that is applicable only to the learning data, and it is possible to construct a more accurate prediction model.

【0025】次に、ニューラルネットワーク予測モデル
構築手段11について説明する。本発明の実施の形態の
ニューラルネットワーク予測モデル構築手段11におい
て用いるニューラルネットワークは、図4に示すよう
に、入力層、中間層、出力層からなる三層構造である。
いま、入力層はニューロン数がl個、中間層はニューロ
ン数がm個、出力層はニューロン数がn個であるとす
る。そして、中間層には、式(1)に示すシグモイド関
数を用いる。
Next, the neural network prediction model construction means 11 will be described. The neural network used in the neural network prediction model construction means 11 according to the embodiment of the present invention has a three-layer structure including an input layer, an intermediate layer, and an output layer, as shown in FIG.
Now, it is assumed that the input layer has l neurons, the intermediate layer has m neurons, and the output layer has n neurons. The sigmoid function shown in the equation (1) is used for the intermediate layer.

【0026】[0026]

【数1】 (Equation 1)

【0027】ここで、 sa,sb,sc,sd:パラメータ x:中間層の入力値 f(x):シグモイド関数Here, sa, sb, sc, sd: parameters x: input values of the intermediate layer f (x): sigmoid function

【0028】バックプロバゲーション法を用いて図4に
示す各層の結合間の重み係数Wを更新することで、予測
モデルを構築する。
A prediction model is constructed by updating the weight coefficient W between the connections of the respective layers shown in FIG. 4 using the back propagation method.

【0029】(1)ステップ1 入力層に与えられた信号から、中間層、出力層を以下の
ニューロンモデルに従って演算する。
(1) Step 1 From the signal given to the input layer, the intermediate layer and the output layer are operated according to the following neuron model.

【0030】<中間層の演算>中間層の第jニューロン
の出力Hjは、式(2)で求められる。
<Hidden Layer Calculation> The output Hj of the jth neuron in the hidden layer is obtained by equation (2).

【0031】[0031]

【数2】 (Equation 2)

【0032】ここで、 Ii:入力層第iニューロンの出力 Hj:中間層第j ニューロンの出力 Wji:入力層第iニューロンと中間層の第jニューロ
ンの間の重み係数l:入力層のニューロン数 f0:中間層のしきい値関数{式(1)}
Here, Ii: the output of the i-th neuron in the input layer Hj: the output of the j-th neuron in the intermediate layer Wji: the weight coefficient l between the i-th neuron in the input layer and the j-th neuron in the intermediate layer: the number of neurons in the input layer f0: threshold function of the intermediate layer {Equation (1)}

【0033】<出力層の演算>出力層の第kニューロン
の出力Okは、式(3)で求められる。
<Calculation of Output Layer> The output Ok of the k-th neuron in the output layer is obtained by equation (3).

【0034】[0034]

【数3】 (Equation 3)

【0035】ここで、 Hj:中間層第jニューロンの出力 Ok:出力層第kニューロンの出力 Wkj:中間層の第jニューロンと出力層第kニューロ
ンの間の重み係数m:中間層のニューロン数
Here, Hj: output of the j-th neuron in the intermediate layer Ok: output of the k-th neuron in the output layer Wkj: weight coefficient m between the j-th neuron in the intermediate layer and the k-th neuron in the output layer m: number of neurons in the intermediate layer

【0036】(2)ステップ2 予測モデルの構築(学習による重み係数Wの修正)を行
う。出力層の第kニューロンの出力Okと出力層の第k
ニューロンの教示信号ykとの自乗誤差の和を最小化す
るようにネットワークの重み係数Wを修正して学習す
る。
(2) Step 2 A prediction model is constructed (the weight coefficient W is corrected by learning). The output Ok of the k-th neuron in the output layer and the k-th output in the output layer
The learning is performed by modifying the weighting coefficient W of the network so as to minimize the sum of the square error with the teaching signal yk of the neuron.

【0037】中間層と出力層との重み係数Wkjの修正
は(4)式を用いて行なう。
The correction of the weight coefficient Wkj between the intermediate layer and the output layer is performed using equation (4).

【0038】[0038]

【数4】 (Equation 4)

【0039】ここで、 t:学習回数 ε:1回の修正の大きさを決めるパラメータ dk:出力層の誤差Here, t: number of learning times ε: parameter for determining the magnitude of one correction dk: error of output layer

【0040】入力層と中間層との重み係数Wjiの修正
は(5)式を用いて行なう。
The correction of the weight coefficient Wji between the input layer and the intermediate layer is performed using equation (5).

【0041】[0041]

【数5】 (Equation 5)

【0042】ここで、 dj:中間層の逆伝搬誤差 f’0:f0の微分Here, dj: back propagation error of the intermediate layer f'0: differentiation of f0

【0043】さらに学習の際の振動を減らし、収束を早
めるために、(6)式を用いる。
In order to further reduce the oscillation at the time of learning and accelerate the convergence, the equation (6) is used.

【0044】[0044]

【数6】 (Equation 6)

【0045】ここで、 α:安定のためのパラメータWhere α is a parameter for stability.

【0046】この学習の結果、得られる重み係数Wが学
習済み重み係数蓄積手段23に予測モデルとして記憶さ
れる。
The weighting factor W obtained as a result of this learning is stored in the learned weighting factor storage means 23 as a prediction model.

【0047】また、ニューラルネットワークの入出力と
して用いるデータは、 入力 天候(前日、当日の午前、午後) 気温(最低、最高気温) 前日の日配水量 出力 当日の日配水量 が考えられるが、これらのデータは以下に示すように処
理して用いる。
The data used as input / output of the neural network may be input weather (morning and afternoon of the previous day, that day) temperature (minimum, maximum temperature) water distribution of the previous day output water distribution of the day on the previous day Is used as described below.

【0048】例えば、気象情報実績値蓄積手段22に蓄
積された天候は、晴:a、曇:b、雨:c、雪:d
(a、b、c、dは[−1〜1]の値)として処理し、
また、気象情報実績値蓄積手段22に蓄積された気温や
需要実績蓄積手段21に蓄積された需要実績値は式
(7)にて処理する。
For example, the weather stored in the weather information actual value storage means 22 is fine: a, cloudy: b, rain: c, snow: d
(A, b, c, d are values of [−1 to 1]),
The temperature accumulated in the weather information actual value accumulating means 22 and the actual demand value accumulated in the actual demand accumulating means 21 are processed by equation (7).

【0049】[0049]

【数7】 (Equation 7)

【0050】ここで、θ(i):i日のデータ θ:データの平均値 σθ:データの分散 θ:平均値からの偏り n:データ数Here, θ (i): data on the day i θ: average value of data σθ: variance of data θ: deviation from the average value n: number of data

【0051】このようにして、ニューラルネットワーク
予測モデル構築手段11により、予測モデルが構築さ
れ、学習済み重み係数蓄積手段23に記憶される。そし
て、ニューラルネットワーク需要予測手段14は、学習
済み重み係数蓄積手段23に予測モデルとして記憶され
た予測モデルを用い、運転員31が設定した気象予報値
を用いて当日の需要量を予測する。その需要予測結果は
運転員31に提供され、当日の上水施設運用方法を決定
するための情報として用いられる。
In this way, a prediction model is constructed by the neural network prediction model construction means 11 and stored in the learned weight coefficient accumulation means 23. Then, the neural network demand prediction unit 14 predicts the demand on the day using the weather forecast value set by the operator 31 using the prediction model stored as the prediction model in the learned weight coefficient storage unit 23. The demand prediction result is provided to the operator 31 and is used as information for determining the water supply facility operation method on the day.

【0052】この実施の形態によれば、上水道施設を効
率よく運用し、適切な浄水量を需要家へ過不足なく供給
する上で重要となる当日の浄水消費量を精度良く予測す
ることが可能となる。
According to this embodiment, it is possible to efficiently operate the water supply facility and accurately predict the purified water consumption on the day, which is important for supplying an appropriate amount of purified water to the customer without excess or shortage. Becomes

【0053】以上の説明では、浄水消費量に関する予測
について記載したが、本発明の実施の形態における短期
需要予測装置は、浄水消費量に限らず、例えば、都市に
おける熱供給量を予測することにも適用可能である。
In the above description, the prediction regarding the purified water consumption has been described. However, the short-term demand prediction device according to the embodiment of the present invention is not limited to the prediction of the purified water consumption. Is also applicable.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、当日の
消費量を精度良く予測することが可能となるので、その
需要量を供給する施設を効率よく運用でき、また、適切
な需要量を需要家へ過不足なく供給することが可能とな
る。
As described above, according to the present invention, it is possible to accurately predict the consumption on the day, so that the facility supplying the demand can be operated efficiently, and The quantity can be supplied to consumers without excess or shortage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明の実施の形態に係わる短期需要
予測装置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a short-term demand prediction device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図2は、本発明の実施の形態における実績値分
類手段での学習データとチェックデータとの分類の仕方
の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a method of classifying learning data and check data by an actual value classifying unit according to the embodiment of the present invention.

【図3】図3は、本発明の実施の形態における学習停止
判断手段での学習停止の判断の仕方の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a method of determining learning stop by learning stop determining means according to the embodiment of the present invention.

【図4】図4は、本発明の実施の形態におけるニューラ
ルネットワーク予測モデル構築手段の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a neural network prediction model construction unit according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…短期需要予測装置、11…ニューラルネットワーク
予測モデル構築手段、12…学習停止判断手段、13…
実績値分類手段、14…ニューラルネットワーク需要予
測手段、21…需要実績値蓄積手段、22…気象情報実
績値蓄積手段、23…学習済み重み係数蓄積手段、31
…運転員
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Short-term demand prediction apparatus, 11 ... Neural network prediction model construction means, 12 ... Learning stop determination means, 13 ...
Actual value classifying means, 14: Neural network demand forecasting means, 21: Demand actual value accumulating means, 22: Weather information actual value accumulating means, 23: Learned weight coefficient accumulating means, 31
… Operator

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮島 康行 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 冨沢 幸彦 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 Fターム(参考) 5B049 AA00 BB00 CC11 EE14 EE31 GG07 5H004 GB08 HB02 HB20 KC23 KC25 KC28 KD42 9A001 HH03 HH06 JJ73 KK55  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Yasuyuki Miyajima 1-1-1, Shibaura, Minato-ku, Tokyo Inside Toshiba Corporation Head Office (72) Inventor Yukihiko Tomizawa 1-1-1, Shibaura, Minato-ku, Tokyo Shares F-term in the Toshiba head office (reference) 5B049 AA00 BB00 CC11 EE14 EE31 GG07 5H004 GB08 HB02 HB20 KC23 KC25 KC28 KD42 9A001 HH03 HH06 JJ73 KK55

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 蓄積された実績値を学習データとチェッ
クデータとに分類する実績値分類手段と、前記実績値分
類手段で学習データとして分類された実績値に基づいて
学習し予測モデルを構築するニューラルネットワーク予
測モデル構築手段と、前記実績値分類手段でチェックデ
ータとして分類された実績値に基づいて前記ニューラル
ネットワーク予測モデル構築手段での学習を停止させる
学習停止判断手段と、前記ニューラルネットワーク構築
手段で構築された予測モデルを用いて当日の需要量を予
測するニューラルネットワーク需要予測手段とを備えた
ことを特徴とする短期需要予測装置。
1. A performance value classifying means for classifying accumulated performance values into learning data and check data, and learning based on performance values classified as learning data by the performance value classification means to construct a prediction model. A neural network prediction model constructing unit, a learning stop determining unit for stopping learning in the neural network prediction model constructing unit based on the actual value classified as check data by the actual value classifying unit, and a neural network constructing unit. A short-term demand forecasting device, comprising: a neural network demand forecasting unit for forecasting the demand on the day using the constructed forecast model.
【請求項2】 実績値分類手段は、新たに加わった実績
値をチェックデータとして分類する、または、蓄積した
実績値を学習データとチェックデータとに交互に分類す
る、または、蓄積した実績値のうちある期間の実績値を
チェックデータとして分類することを特徴とする請求項
1に記載の短期需要予測装置。
2. The actual value classifying means classifies the newly added actual value as check data, alternately classifies the accumulated actual value into learning data and check data, or sorts the accumulated actual value. The short-term demand prediction device according to claim 1, wherein the actual value of a certain period is classified as check data.
【請求項3】 学習停止判断手段は、ニューラルネット
ワーク予測モデル構築手段で構築された予測モデルによ
り需要量を予測し、その予測された需要量とそれに対応
する実績値とを比較し、その誤差が最小となる場合に前
記ニューラルネットワーク予測モデル構築手段の学習を
停止させることを特徴とする請求項1または請求項2に
記載の短期需要予測装置。
3. The learning stop judging means predicts a demand amount by using a prediction model constructed by the neural network prediction model constructing means, compares the predicted demand amount with an actual value corresponding thereto, and calculates an error. The short-term demand prediction device according to claim 1 or 2, wherein the learning of the neural network prediction model construction means is stopped when the minimum is reached.
【請求項4】 蓄積された実績値は気象情報実績値およ
び需要実績値であり、予測モデルは上水道における需要
予測モデルであることを特徴とする請求項1乃至請求項
3のいずれか1項に記載の短期需要予測装置。
4. The accumulated actual value is a weather information actual value and a demand actual value, and the forecasting model is a demand forecasting model in a water supply system. Short-term demand forecasting device as described.
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