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城市可持续性下的数据驱动式城市混合排水系统建模:实证评估

系统与控制 2025-02-14 v3 人工智能 机器学习 系统与控制

摘要

气候变化带来了复杂挑战,极端天气事件日益频发且难以建模。其中一种例子是城市混合排水系统(CSS)的动力学。在大雨期间,负荷超载的CSS会将未经处理的废水排入水体。经典的建模极端降雨事件影响的方法依赖于物理仿真,而对于大型城市基础设施而言,创建物理仿真尤其具有挑战性。深度学习(DL)模型为建模排水系统的复杂动力学提供了具有成本效益的替代方案。本研究对多种最新DL时间序列模型进行了全面实证评估,用于预测大型城市基础设施中排水系统的动力学,利用了三年的测量数据。我们特别调查了DL模型在网络中断情况下维持预测精度的潜力,通过比较全局模型(拥有排水系统中所有变量的访问权限)和局部模型(仅限于受限局部传感器数据集的访问权限)。我们的发现表明,DL模型能够准确预测排水系统负荷的动力学,即使在网络中断的情况下亦可如此。这些结果表明,DL模型可以有效地帮助在CSS中实现负荷重新分配,从而增强城市基础设施的可持续性和韧性。

关键词

引用

@article{arxiv.2408.11619,
  title  = {Data-driven Modeling of Combined Sewer Systems for Urban Sustainability: An Empirical Evaluation},
  author = {Vipin Singh and Tianheng Ling and Teodor Chiaburu and Felix Biessmann},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2408.11619},
  year   = {2025}
}

备注

8 pages, 4 figures, accepted at 2nd Workshop on 'Public Interest AI' co-located with 47th German Conference on Artificial Intelligence, Wuerzburg 23rd September 2024