Developing a long short-term memory-based model for forecasting the daily energy consumption of heating, ventilation, and air conditioning systems in buildings

Forecasting the energy consumption of heating, ventilating, and air conditioning systems is important for the energy efficiency and sustainability of buildings. In fact, conventional models present limitations in these systems due to their complexity and unpredictability. To overcome this, the long short-term memory-based model is employed in this work. Our objective is to develop and evaluate a model to forecast the daily energy consumption of heating, ventilating, and air conditioning systems in buildings. For this purpose, we apply a comprehensive methodology that allows us to obtain a robust, generalizable, and reliable model by tuning different parameters. The results show that the proposed model achieves a significant improvement in the coefficient of variation of root mean square error of 9.5% compared to that proposed by international agencies. We conclude that these results provide an encouraging outlook for its implementation as an intelligent service for decision making, capable of overcoming the problems of other noise-sensitive models affected by data variations and disturbances without the need for expert knowledge in the domain.Se buscó pronosticar el consumo de energía de los sistemas de calefacción Heating, ventilating y aire acondicionado (HVAC) para la eficiencia energética de los edificios. En este estudio, se desarrolla un modelo de red neuronal artificial (RNA) recurrente del tipo Long short-term memory (LSTM) destinada a pronosticar el consumo de energía de un sistema HVAC en los edificios, en concreto una bomba de calor del Teatro Real de España. El trabajo comparó diferentes configuraciones del modelo con respecto a los datos reales proporcionados por el BMS del edificio y se identificó los hiperparámetros adecuados para el LSTM. El objetivo fue desarrollar y evaluar el modelo para pronosticar el consumo diario de energía de los sistemas HVAC, lográndose una predicción del uso de la energía según los criterios indicados por las directrices de American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers ASHRAE, The International Performance Measurement and Verification Protocol IPMVP y The Federal Energy Management Program organismos que validan un modelo HVAC. La contribución del solicitante se centró en el diseño del LSTM, y en la validación de las pruebas con los datos experimentales, así como en el análisis de los resultados obtenidos

Luz blanca en la normativa española como mejora de la sostenibilidad

En la actualidad, en nuestro país debido al índice de reproducción cromática en las lámparas del alumbrado exterior, el color que suelen presentar es un color amarillento, lo cual puede tener graves consecuencias en la seguridad de los ciudadanos al distorsionar algunos aspectos de la realidad. Es por este motivo que pretendemos resaltar las bondades que presenta la luz blanca, como la mejora de la eficiencia energética o en el comportamiento de los usuarios a la hora de aprovechar los espacios públicos en horarios nocturnos. Para asegurarnos que la introducción de la Luz Blanca en la normativa no presenta inconvenientes, esta investigación se presenta dividida en tres campos diferentes: Crimen, Seguridad Vial y Eficiencia Energética, con el propósito de evaluar el mayor número de factores que afectan al alumbrado exterior

Autonomic Management Architecture for Multi-HVAC Systems in Smart Buildings.

This article proposes a self-managing architecture for multi-HVAC systems in buildings, based on the “Autonomous Cycle of Data Analysis Tasks” concept. A multi-HVAC system can be plainly seen as a set of HVAC subsystems, made up of heat pumps, chillers, cooling towers or boilers, among others. Our approach is used for improving the energy consumption, as well as to maintain the indoor comfort, and maximize the equipment performance, by means of identifying and selecting of a possible multi-HVAC system operational mode. The multi-HVAC system operational modes are the different combinations of the HVAC subsystems. The proposed architecture relies on a set of data analysis tasks that exploit the data gathered from the system and the environment to autonomously manage the multi-HVAC system. Some of these tasks analyze the data to obtain the optimal operational mode in a given moment, while others control the active HVAC subsystems. The proposed model is based on standard standard HVAC mathematical models, that are adapted on the fly to the contextual data sensed from the environment. Finally, two case studies, one with heterogeneous and another with homogeneous HVAC equipment, show the generality of the proposed autonomous management architecture for multi-HVAC systems.post-print4413 K

Eficiencia energética del alumbrado exterior en España

El alumbrado público en España representa entre un 40% y 60 % del total del consumo eléctrico de las ciudades, lo que supone unos gastos de electricidad y mantenimiento en torno a los 1.200 millones de euros al año. Sin embargo, los avances realizados en esta materia pueden ayudar a reducir este consumo energético hasta en un 45%. Si echamos un vistazo al resto de los países de la Unión Europea, podemos comprobar como España es el país que presenta un mayor consumo energético en alumbrado exterior por habitante, llegando a duplicar el valor de países como Alemania o Reino Unido. Por este motivo pretendemos realizar un pequeño análisis sobre el estado de nuestras instalaciones, para lo cual realizaremos una comparación con uno de los países más eficientes de la Unión Europea, el Reino Unido. Esta comparación nos ayudará a analizar algunos de los aspectos que consideramos que han sido pasados por alto en la normativa de eficiencia energética de alumbrado exterior de España, los cuales podrían suponer un aumento en la eficiencia de nuestros sistemas de alumbrado, con el correspondiente ahorro energético que esto podría conllevar

Autonomic management of a building's multi-HVAC system start-up

Most studies about the control, automation, optimization and supervision of building HVAC systems concentrate on the steady-state regime, i.e., when the equipment is already working at its setpoints. The originality of the current work consists of proposing the optimization of building multi-HVAC systems from start-up until they reach the setpoint, making the transition to steady state-based strategies smooth. The proposed approach works on the transient regime of multi-HVAC systems optimizing contradictory objectives, such as the desired comfort and energy costs, based on the "Autonomic Cycle of Data Analysis Tasks" concept. In this case, the autonomic cycle is composed of two data analysis tasks: one for determining if the system is going towards the defined operational setpoint, and if that is not the case, another task for reconfiguring the operational mode of the multi-HVAC system to redirect it. The first task uses machine learning techniques to build detection and prediction models, and the second task defines a reconfiguration model using multiobjective evolutionary algorithms. This proposal is proven in a real case study that characterizes a particular multi-HVAC system and its operational setpoints. The performance obtained from the experiments in diverse situations is impressive since there is a high level of conformity for the multi-HVAC system to reach the setpoint and deliver the operation to the steady-state smoothly, avoiding overshooting and other non-desirable transitional effects.European CommissionJunta de Comunidades de Castilla-La ManchaMinisterio de Ciencia e Innovació

Fine-grained parallelization of fitness functions in bioinformatics optimization problems: gene selection for cancer classification and biclustering of gene expression data

ANTECEDENTES: las metaheurísticas se utilizan ampliamente para resolver grandes problemas de optimización combinatoria en bioinformática debido al enorme conjunto de posibles soluciones. Dos problemas representativos son la selección de genes para la clasificación del cáncer y el agrupamiento de los datos de expresión génica. En la mayoría de los casos, estas metaheurísticas, así como otras técnicas no lineales, aplican una función de adecuación a cada solución posible con una población de tamaño limitado, y ese paso involucra latencias más altas que otras partes de los algoritmos, lo cual es la razón por la cual el tiempo de ejecución de las aplicaciones dependerá principalmente del tiempo de ejecución de la función de aptitud. Además, es habitual encontrar formulaciones aritméticas de punto flotante para las funciones de fitness. De esta manera, una paralelización cuidadosa de estas funciones utilizando la tecnología de hardware reconfigurable acelerará el cálculo, especialmente si se aplican en paralelo a varias soluciones de la población. RESULTADOS: una paralelización de grano fino de dos funciones de aptitud de punto flotante de diferentes complejidades y características involucradas en el biclustering de los datos de expresión génica y la selección de genes para la clasificación del cáncer permitió obtener mayores aceleraciones y cómputos de potencia reducida con respecto a los microprocesadores habituales. CONCLUSIONES: Los resultados muestran mejores rendimientos utilizando tecnología de hardware reconfigurable en lugar de los microprocesadores habituales, en términos de tiempo de consumo y consumo de energía, no solo debido a la paralelización de las operaciones aritméticas, sino también gracias a la evaluación de aptitud concurrente para varios individuos de la población en La metaheurística. Esta es una buena base para crear soluciones aceleradas y de bajo consumo de energía para escenarios informáticos intensivos.BACKGROUND: Metaheuristics are widely used to solve large combinatorial optimization problems in bioinformatics because of the huge set of possible solutions. Two representative problems are gene selection for cancer classification and biclustering of gene expression data. In most cases, these metaheuristics, as well as other non-linear techniques, apply a fitness function to each possible solution with a size-limited population, and that step involves higher latencies than other parts of the algorithms, which is the reason why the execution time of the applications will mainly depend on the execution time of the fitness function. In addition, it is usual to find floating-point arithmetic formulations for the fitness functions. This way, a careful parallelization of these functions using the reconfigurable hardware technology will accelerate the computation, specially if they are applied in parallel to several solutions of the population. RESULTS: A fine-grained parallelization of two floating-point fitness functions of different complexities and features involved in biclustering of gene expression data and gene selection for cancer classification allowed for obtaining higher speedups and power-reduced computation with regard to usual microprocessors. CONCLUSIONS: The results show better performances using reconfigurable hardware technology instead of usual microprocessors, in computing time and power consumption terms, not only because of the parallelization of the arithmetic operations, but also thanks to the concurrent fitness evaluation for several individuals of the population in the metaheuristic. This is a good basis for building accelerated and low-energy solutions for intensive computing scenarios.• Ministerio de Economía y Competitividad y Fondos FEDER. Contrato TIN2012-30685 (I+D+i) • Gobierno de Extremadura. Ayuda GR15011 para grupos TIC015 • CONICYT/FONDECYT/REGULAR/1160455. Beca para Ricardo Soto Guzmán • CONICYT/FONDECYT/REGULAR/1140897. Beca para Broderick CrawfordpeerReviewe

Studying the influence of livestock pressure on gully erosion in rangelands of SW Spain by means of the UAV+SfM workflow

Gully erosion in agrosilvopastoral systems of SW Spain represents a common degradation process, but has been hardly analysed. The suitability of using the Unmanned Aerial Vehicles (UAV) and Structure from Motion photogrammetry (SfM) workflow to map small valley-bottom gullies in these landscapes was tested. The results showed centimetre-level accuracy. Observed strengths and limitations of the UAV+SfM workflow in the study areas are discussed. The resulting cartography allowed mapping soil erosion forms at outstanding spatial scales. All study areas showed evidences of degradation

Desarrollo de aplicaciones E-health basadas en micro-servicios en una arquitectura de Cloud

En este trabajo se describe una propuesta orientada a los emergentes servicios de eHealth, para ofrecer una mejor prestación en la atención asistencial y hospitalaria. El enfoque propuesto se apoya en el desarrollo de microservicios consistentes en proporcionar una aplicación que contiene a su vez una serie de pequeños y adaptables servicios que se ejecutan de forma autónoma, comunicándose de forma interactiva y continúa. Así, se pretende fortalecer los sistemas de salud tradicionales en los que todavía se carece del Registro Médico Electrónico (RME) y los sistemas de información disponibles presentan una escasa disponibilidad en el acceso y en el procesamiento de sus datos, lo que limita la toma de decisiones clínico-médicas. Se presentan dos sistemas de información desarrollados con este enfoque, con arquitecturas de software que presentan capas estables y modificables, adaptadas a las necesidades de cualquier organización, escalables y replicadas en varios contenedores la infrautilización de recursos informáticos.European Commissio