The rising availability of large volume data, along with increasing computing power, has enabled a wide application of statistical Machine Learning (ML) algorithms in the domains of Cyber-Physical Systems (CPS), Internet of Things (IoT) and Smart Building Networks (SBN). This paper proposes a learning-based framework for sequentially applying the data-driven statistical methods to predict indoor temperature and yields an algorithm for controlling building heating system accordingly. This framework consists of a two-stage modelling effort: in the first stage, an univariate time series model (AR) was employed to predict ambient conditions; together with other control variables, they served as the input features for a second stage modelling where an multivariate ML model (XGBoost) was deployed. The models were trained with real world data from building sensor network measurements, and used to predict future temperature trajectories. Experimental results demonstrate the effectiveness of the modelling approach and control algorithm, and reveal the promising potential of the mixed data-driven approach in smart building applications. By making wise use of IoT sensory data and ML algorithms, this work contributes to efficient energy management and sustainability in smart buildings.


翻译:大量数据不断增多,加上计算能力不断增强,使得在网络-物理系统(Cyber-physic Systems)领域广泛应用了统计机学习算法(ML),互联网(IoT)和智能建筑网络(SBN)领域。本文件提出了一个学习框架,以便按顺序应用数据驱动的统计方法来预测室内温度,并产生相应控制建筑供暖系统的算法。这一框架包括一个两阶段的建模努力:在第一阶段,采用了一个单流时间序列模型(AR)来预测环境条件;与其他控制变量一起,这些算法成为了第二阶段建模的输入功能,其中采用了多变量 ML 模型(XGBoost) 。这些模型经过了建筑传感器网络测量中真实世界数据的培训,用于预测未来的温度轨迹。实验结果表明建模方法和控制算法的有效性,并揭示了智能建筑应用中混合数据驱动方法的有潜力。这项工作通过明智地使用IoT感官数据和ML算法,促进了智能建筑中高效的能源管理和可持续性。

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