Bilgi Talebi

KOVID-19 Krizi Esnasında Su Tüketimi ve İhtiyaç Öngörüsü

 
TEKSU TEKSU TEKSU
KOVID-19 Krizi Esnasında Su Tüketimi ve İhtiyaç Öngörüsü
 
TEKSU WatEner, Yapay Zeka ve Model Tanıma tekniklerini uygulayan ve sadece meteorolojik parametrelere değil, aynı zamanda tüketim davranışındaki değişikliklere de dinamik olarak uyarlanan bir Tüketim Tahmin Sistemi (TTS) geliştirmiştir.
http://watener.com/index.php/water-consumption-and-demand-forecasting-during-covid-19-crisis/
 
TEKSU Stadtwerke Karlsruhe'nin verilerini ve WatEner'in TTS'sini kullanarak, KOVID-19 krizi sırasında su tüketim modellerinde meydana gelen değişiklikleri ve TTS'nin bu tür değişikliklere uyum sağlamadaki güvenilirliğini analiz ettik.
 
Bu makalede, mevcut Korona virüs KOVID-19 krizi sırasında su tüketimindeki değişiklikler ve WatEner Platformunun Karlsruhe (Almanya) şehrinde Tüketim Tahmin Sisteminin güvenilirliğinin kısa bir analizi gösterilmektedir

Stadtwerke Karlsruhe (SWKA), Baden-Württemberg eyaletinde 400.000' in üzerinde nüfusa sahip bir bölgeye hizmet veren belediyeye ait bir Su İdaresi' dir. SWKA, WatEner Platformunu içme suyu temin sisteminin işletilmesini ve yönetimini desteklemek için kullanmaktadır. Platform, farklı kaynaklardan ölçülen ve simüle edilen verileri entegre eder ve bunları gerçek zamanlı olarak kullanılabilir bilgilere dönüştürür. Ayrıca, WatEner, bu analizde yapıldığı gibi daha fazla şebeke çalışması için veri indirilmesine olanak veren son derece doğru ve dinamik bir su tüketim öngörüsü sağlar (Şekil 1).

Şekil 1: SWKA’nın kendi Watener platformundan dışa aktarılmış 3 Mart Salı günündeki ölçülen ve öngörülen tüketimi
TEKSU TEKSU TEKSU
Medyadan da takip ettiğimiz gibi, KOVID-19 yayılmasını kontrol altına almak için son birkaç hafta içinde neredeyse tüm dünyada ciddi önlemler alındı. Almanya'da yeni enfeksiyon sayısındaki artış, Mart ayının ilk günlerinde 100'den fazla vakayla başladı ve Mart ayının ilk haftasından sonra 1.000 vakayı aştı [1]. Bu da hükümetin ileriki günlerde daha çok önlem almasına neden oldu. Özellikle, Baden-Württemberg eyaletinde, eğitim merkezleri 17 Mart'ta kapandılar [2] ve daha fazla sosyal aktiviteyi ve kamusal hayatı kısıtlamak için önlemler giderek sertleştirildi.

Bu tedbirler uygulandıktan sonra su tüketiminin nasıl değişime uğradığı gözlenmiştir. Okulların ve zorunlu olmayan faaliyetlerin kapatılması, evde çalışmanın artması ve sosyal kısıtlamalar tüketim modelindeki bu önemli değişikliği işaretlemiştir. Normalde benzer bir davranış göstermesi gereken birbirini izleyen dört Salı gününün karşılaştırması, aşağıdaki grafiklerde gösterildiği gibi, sokağa çıkma kısıtlaması nedeniyle Mart 2020'de tüketimin nasıl değiştiğini yansıtmaktadır:

Şekil 2 Karlsruhe Şehrinde art arda dört Salı günü ölçülen Tüketim (Mart 2020)
TEKSU TEKSU TEKSU
Kısıtlama önlemlerinden önce (mavi çizgiler) ve okulların kapanmasından ve sosyal kısıtlamalardan (yeşil çizgiler) sonra tüketim davranışında bir değişim gözleniyor (Şekil 2). Günün başlangıcındaki tüketim eğrisinin eğimi, normal durumdan (KOVID-19 önlemlerinden önce) daha yüksek ve yaklaşık iki saat sonra gerçekleşen tüketimin pik noktası ile önlemler alındıktan sonra daha düşüktür.

Şekil 3 Karlsruhe Şehrinde Ölçülen Tüketim (Mart 2020)
TEKSU TEKSU TEKSU
3 Mart ve 24 Mart arasındaki ikinci karşılaştırmalı grafikte (Şekil 3) görülebildiği gibi (analiz edilen ilk ve son gün), tüketimin pik noktası ilk durumda saat 7:10'da (okul açıkken normal davranış) ve ikinci durumda sabah 9:40 civarındadır (sokağa çıkma yasağı sırasında). Benzer şekilde, Mart ayının başında tüketim öğleden sonraya kadar 08:00'dan veya 8:30'dan sonra hızla düşüyor. Sokağa çıkma yasağının olduğu günlerde, tüketim sabahları daha kademeli olarak dağılıp öğleden sonraya kadar yavaşça azalıyor. 17:00 ile gece yarısı saatleri arasında, yasak tedbirlerinden önce ve sonra tüketimde, bu süre zarfında nüfusun genellikle evde olduğunu ve tüketici davranışının değişmediğini gösteren önemli bir fark olmadığı görülmektedir.

SWKA'da TTS kullanılarak 10 saatlik zaman dilimi ile 24 saatlik tüketim tahmini sağlamaktadır. TTS, Minimum Gece Debisi değerlendirmesinden sonra her gün saat 03:00'te otomatik olarak çalışmaya başlar ve benzer günler için bilgi, veri tabanında arama yaparak 10 dakikalık bir dilimde gelecek 24 saat için yeni bir güncellenmiş tahmin sağlar.

1 Mart ve 24 Mart arasındaki dönem dikkate alındığında, WatEner' in dinamik TTS' sinin aşağıdaki grafiklerde gösterildiği gibi KOVID-19 acil durumunun neden olduğu tüketim davranışındaki değişime nasıl uyarlandığı gözlenmiştir: (Şekil 4)

Şekil 4 Sırasıyla 10, 17 ve 24 Mart Salı günlerinde Karlsruhe Şehrinde Ölçülen ve Tahmin edilen Tüketim
TEKSU TEKSU TEKSU
TEKSU TEKSU TEKSU
TEKSU TEKSU TEKSU
TTS ayarlaması 10 Mart'tan son analiz edilen gün (24 Mart) tahmin edilen ve ölçülen tüketim arasında yakın bir eşleşme eğrisine kadar ilerlemiştir. Okulların kapanması ve kısıtlama tedbirlerinin ilk günü (17 Mart), öngörülen tüketimde (tipik bir Salı Martında beklendiği gibi) gerçek tüketimden daha dik bir eğim göstermektedir. Bir hafta sonra (24 Mart Salı) TTS, tahmini yeni tüketici davranışına göre otomatik olarak ayarlamak için daha fazla bilgiye sahip ve gerçek tüketime benzer daha yumuşak bir eğri şekli göstermekte. Ancak, gerçek toplam tüketimin hala öngörülen değerlerin biraz altında olduğu görülmektedir.

Grafikler ayrıca her 10 dakikada bir ölçülen ve tahmin edilen verilerin (m3/s cinsinden) arasındaki farkların Standart Sapmasının (SD) sonuçlarını gösterir. 10 Mart Salı standart sapması (SD = 55), 17 Mart Salı günü iki katına çıkar (SD = 114), ancak TTS'nin doğru ayarlanmasını ve tüketim eğrisinin eğimi ve şekli makul bir eşleşmeyi gösteren 24 Mart tahmininde önemli ölçüde iyileşmiştir (SD = 72).

TTS, bilgi veri tabanında depolanan benzer bir günü (17 Mart Salı) dikkate alarak tüketici davranışındaki değişime hızlı ve doğru bir uyum gösterir (öngörülen model genellikle dört benzer günle oluşturulur).

WatEner' in Tüketim Tahmin Sistemi, son çalışmaya göre SWKA'da %2,5’ lik mutlak göreceli ortalama hata ile doğru bir şekilde çalışmaktadır [3]. Bu bağlamda, manuel girişlere gerek kalmadan algoritmaları kullanarak kesin bir tüketim tahmini sağlayarak yeni tüketim modellerine hızlı bir şekilde uyum sağlayabilmektedir.

Teşekkür: Dr. Dirk Kühlers (Stellvertretender Leiter der Abteilung Trinkwassergewinnung/ Qualitätssicherung), Stadtwerke Karlsruhe ve Inclam IT Takımına teşekkür ederiz.

[1] https://www.worldometers.info/
[2] https://www.baden-wuerttemberg.de/
[3] (2019) "Anthropogenic and meteorological influence in the calibration of the demand forecasting system", García & Toquero (WatEner) in XXXV AEAS Congress (Spanish Association for Water Supply and Sanitation. AEAS)