Sustainable management of finite resources is vital for ensuring livable conditions for both current and future generations. Measuring the total water consumption of residential households at high temporal resolutions and automatically disaggregating the sole signal into classified end usages (e.g. shower, sink) allows for identification of behavioural patterns that could be improved to minimise wasteful water consumption. Such disaggregation is not trivial, as water consuming patterns vary greatly depending on consumer behaviour, and further since at any given time, an unknown amount of fixtures may be used simultaneously. In this work, we approach the disaggregation problem by evaluating the performance of a set of recurrent and convolutional neural network structures provided approximately one year of high resolution water consumption data from a single apartment in Sweden. Unlike previous approaches to the problem, we let the models process the full, uninterrupted flow traces (as opposed to extracted segments of water consuming activity) in order to allow for temporal dependencies within and between water consuming activities to be learned. Out of four networks applied to the task, we find that a deeper temporal convolutional network structure yields the best overall results on the test data, with prediction accuracy of 85% and F1-score above 0.8 averaged over all end-use categories - a performance exceeding that of commercial analysis tools, and comparable to components of current state-of-the-art approaches. However, significant decreases in performance are observed for all of the networks, particularly for toilet and washing machine activity, when evaluating the models on unseen and augmented data from the apartment, indicating the results can not be fully generalised for usage in other households. / Hållbar användning av ändliga resurser är avgörande för att försäkra god livskvalitet för både nutida och framtida generationer. I Sverige är vatten för många en självklarhet, vilket öppnar upp för slösaktigt användande. En metod för att utbilda användare och identifiera icke hållbara beteenden är att kvantifiera vattenförbrukningen i hushåll baserat på syfte (t.ex. tvätta händerna, diska) eller källa (t.ex. dusch, handfat) av slutanvändningen. För att göra en sådan sammanställning mäts den totala åtkomsten av vatten i hög upplösning från hushåll, och signalen delas sedan upp i respektive kategori av slutanvändning. En sådan disaggregering är inte trivial, och försvåras av skillnader i beteendemönster hos användare samt faktumet att vi inte vid någon tidpunkt vet hur många vattenarmaturer som används samtidigt. I syftet att förbättra nuvarande tekniker för disaggregeringsproblemet implementerar och utvärderar vi alternativa lösningar baserade på rekurrenta och konvolutionerande neurala nätverk, på flödesdata insamlad med hög upplösning från en lägenhet i Sverige under en period av cirka ett år. Till skillnad från tidigare förhållningssätt till problemet låter vi våra modeller bearbeta den fullständiga, oavbrutna, flödesdatan (i motsats till extraherade segment av vattenförbrukande aktiviteter) för att möjliggöra lärandet av tidsmässiga beroenden inom och mellan vattenförbrukande aktiviteter. Utav fyra testade nätverk finner vi att ett djupt konvolutionerande nätverk ger den bästa klassificeringen överlag, givet testdata, med genomsnittlig igenkänningsnogrannhet på 85%. Signifikant försämrade resultat observerades för samtliga modeller i kategorierna toalett och tvättmaskin när nätverken testades på augmenterad data från hushållet, vilket indikerar att resultaten inte kan generaliseras för användning i andra lägenheter.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-325982 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Pierrou, Cajsa |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2023:76 |
Page generated in 0.0098 seconds