Rede neural convolucional autoconfigurada para identificação de cargas elétricas similares em Smart Grid
| dc.contributor.advisor1 | Celeste, Wanderley Cardoso | |
| dc.contributor.advisor1ID | https://orcid.org/000000021121937X | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3919161245148947 | |
| dc.contributor.author | Vianna, Vinicius Wittig | |
| dc.contributor.authorID | https://orcid.org/0000-0001-9267-2290 | |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/8875446207209303 | |
| dc.contributor.referee1 | Coura, Daniel José Custódio | |
| dc.contributor.referee1ID | https://orcid.org/0000000221347981 | |
| dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5570995348839001 | |
| dc.contributor.referee2 | Rocha, Helder Roberto de Oliveira | |
| dc.contributor.referee2ID | https://orcid.org/000000016215664X | |
| dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/8801325729735529 | |
| dc.contributor.referee3 | Silvestre, Leonardo José | |
| dc.contributor.referee3ID | https://orcid.org/0000-0002-8813-7479 | |
| dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/6311438909116976 | |
| dc.date.accessioned | 2024-05-30T00:49:08Z | |
| dc.date.available | 2024-05-30T00:49:08Z | |
| dc.date.issued | 2021-03-29 | |
| dc.description.abstract | Convolutional Neural Networks (CNN) have been shown to be very efficient tools in the task of identifying similar electrical charges in a smart grid. However, these networks currently depend on highly skilled labor to be properly designed, in view of the large number of hyperparameters and variety of adjustments, which makes this undertaking highly laborious and costly. In addition, traditionally manual and completely empirical adjustments do not guarantee the achievement of an optimal architecture, due to the impossibility, in general, of testing all adjustment combinations for a set of hyperparameters, within a previously defined value space. Therefore, this work has as main objective to add an automated adjustment mechanism of the hyperparameters of a CNN dedicated to the autonomous identification of highly similar electrical charges in a smart grid. For this purpose, a classification system based on a CNN architecture manually obtained from previous work is initially used, in order to find the minimum number of necessary and sufficient cases to strategically allow a classification accuracy of at least 95%. Then, the optimum number of cases is used to optimize the number of CNN convolutional and dense layers, in addition to the number of neurons in such layers, without compromising the performance of the reference architecture (the manually adjusted one). The system was tested using two sets of data, one based on arrays of up to four technically identical fluorescent lamps and the other based on arrays of up to four microcomputers also technically identical. With the first set, the reduction in the number of cases required for training the reference CNN was 90%, while in the second case, it was 33.4%. Then, the respective minimum number of cases were used to adjust hyperparameters from the reference CNN, resulting in a reduction of 56.02% and 90.41% over the number of trainable parameters of such networks, from the respective databases. | |
| dc.description.resumo | Redes Neurais Convolucionais (CNN) têm se mostrado ferramentas muito eficientes na tarefa de identificação de cargas elétricas similares em smart grid. Contudo, tais redes atualmente dependem de mão-de-obra altamente especializada para serem adequadamente arquitetadas, tendo em vista a grande quantidade de hiperparâmetros e variedade de ajustes, o que torna este empreendimento altamente trabalhoso e custoso. Além disso, os ajustes tradicionalmente manuais e completamente empíricos não garantem a obtenção de uma arquitetura ótima, devido à impossibilidade, em geral, de se testar todas as combinações de ajuste para um conjunto de hiperparâmetros, dentro de um espaço de valores previamente definido. Logo, este trabalho tem como objetivo principal agregar um mecanismo de ajuste automatizado dos hiperparâmetros de uma CNN dedicada à identificação autônoma de cargas elétricas altamente similares em smart grid. Para isso, é inicialmente utilizado um sistema de classificação baseado em uma arquitetura CNN manualmente obtida em trabalho prévio, a fim de se encontrar a quantidade mínima de casos necessários e suficientes para permitir, estrategicamente, uma acurácia de classificação de pelo menos 95%. Em seguida, a quantidade ótima de casos é usada para otimizar o número de camadas convolucionais e densas da CNN, além do número de neurônios em tais camadas, sem comprometer o desempenho da arquitetura de referência (a manualmente ajustada). O sistema foi testado usando dois conjuntos de dados, um baseado em arranjos de até quatro lâmpadas fluorescentes tecnicamente idênticas e outro baseado em arranjos de até quatro microcomputadores também tecnicamente idênticos. Com o primeiro conjunto, a redução do número de casos necessários para o treinamento da CNN de referência foi de 90%, enquanto que no segundo caso, foi de 33,4%. Em seguida, as respectivas quantidades mínimas de casos foram usadas para ajuste de hiperparâmetros a partir da CNN de referência, resultando em uma redução de 56,02% e 90,41% sobre o número de parâmetros treináveis de tais redes, a partir dos respectivos conjuntos de dados. | |
| dc.format | Text | |
| dc.identifier.uri | https://dspace5.ufes.br/handle/10/14398 | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Espírito Santo | |
| dc.publisher.country | BR | |
| dc.publisher.course | Mestrado em Energia | |
| dc.publisher.department | Centro Universitário Norte do Espírito Santo | |
| dc.publisher.initials | UFES | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Energia | |
| dc.rights | open access | |
| dc.subject | NILM | |
| dc.subject | aprendizado de máquina automatizado | |
| dc.subject | otimização heurística | |
| dc.subject | custo computacional | |
| dc.subject.br-rjbn | subject.br-rjbn | |
| dc.subject.cnpq | Engenharia/Tecnologia/Gestão | |
| dc.title | Rede neural convolucional autoconfigurada para identificação de cargas elétricas similares em Smart Grid | |
| dc.title.alternative | title.alternative | |
| dc.type | masterThesis |
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