Arquitetura híbrida para a previsão de afluências em reservatórios baseada no modelo SMAP e Deep Learning

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Maciel, Guilherme Marins
• Orientador(a): Marcato, André Luís Marques
• Banca de defesa: Belat, Edmarcio Antonio , Souza, Reinaldo Castro , Passos Filho, João Alberto , Oliveira, Leonardo Willer de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica
• Departamento: Faculdade de Engenharia
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: SMAP; Deep learning; Previsão de vazão; Modelo híbrido; Conv3D; LSTM; Runoff forecasting; Hybrid model
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
• Link de acesso: https://doi.org/10.34019/ufjf/te/2022/00039; https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/14338

Modelos hidrológicos são ferramentas essenciais para prever ou gerar cenários da disponibilidade de recursos hídricos, usados para planejar a operação de sistemas elétricos de curto a longo prazo. No entanto, há um empasse ao escolher um determinado modelo. Modelos complexos, como modelos distribuídos, podem fornecer bons resultados por procedimentos analíticos, otimizações robustas e dados sofisticados. Já modelos mais simples, como os concentrados, oferecem resultados razoáveis com abordagens de ajuste muito mais fáceis. Para melhorar a qualidade de modelos mais simples, este trabalho propõe o acoplamento do modelo hidrológico Soil Moisture Accounting Procedure (SMAP) com uma arquitetura Deep Learning baseada em camadas Conv3D-LSTM. Na metodologia proposta, o SMAP é primeiramente otimizado para obter parâmetros gerais da bacia hidrográfica. Este modelo recebe um ajuste local, baseado no algoritmo Twiddle, usado como entrada para a arquitetura Conv3D-LSTM. Este modelo de estimativa de caixa cinza pode gerar resultados rápidos e precisos. Estudos, visando prever a vazão natural com sete dias de antecedência, foram realizados em duas grandes hidrelétricas brasileiras para validar o método. Os resultados obtidos pela arquitetura híbrida são melhores que os obtidos com as técnicas desacopladas.