Aprendizaje automático para recomendar el reemplazo de medidores de agua de una red de distribución
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Date
2023
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Publisher
Pontificia Universidad Javeriana Cali
Abstract
Aprendizaje automático para recomendar el reemplazo de medidores de agua de una red de Las empresas de servicios sanitarios que suministran agua utilizan medidores especializados y enfrentan un porcentaje de agua no facturada, que es el agua que entra al sistema, pero no se cobra. Las pérdidas pueden ser técnicas (fugas y gastos internos), por micromedición (consumos gratuitos y problemas con los medidores) y por uso irregular (hurtos y conexiones ilegales). En el caso de las pérdidas por micromedición, los medidores descompuestos pueden generar sub-medición (lecturas inferiores al consumo real) o sobre-medición (lecturas superiores). Estos problemas impactan negativamente en las finanzas de la empresa y en la calidad del servicio, generando reclamaciones y afectando la satisfacción del cliente. Este trabajo de grado presenta un método sistemático para abordar el cambio o reemplazo de medidores mecánicos en una empresa de servicios sanitarios en Chile, enfocándose en el problema de pérdidas por micromedición, en particular en predecir problemas de sobre-medición y sub-medición. Se utiliza información de series de consumo mensual de agua y variables relacionadas con la ubicación y características de los medidores. La metodología combina la técnica de simbolización de series de tiempo (SAX), algoritmos de clasificación y análisis de variables geográficas para predecir el estado de los medidores. Se predicen los medidores con consumo normal, sub-medición y sobre-medición. El uso de la técnica de simbolización de series de tiempo (SAX) ayuda a reducir la complejidad de las series de consumo de agua y facilita su comprensión. Los modelos de clasificación evaluados, como KNN, Árbol de Decisión, Random Forest, AdaBoost y XGBoost, demostraron un buen desempeño al utilizar las variables extraídas de las series simbolizadas, la ubicación y algunas características de los medidores. Especialmente, los modelos XGBoost y Random Forest se destacaron por su alta precisión, con una tasa de acierto promedio del 94% y 93%, respectivamente. El modelo XGBoost se utilizó para predecir el estado de los medidores de agua en la región central de Chile. De acuerdo con las predicciones, se estima que aproximadamente el 77.60% de los medidores presentaría un consumo normal, mientras que el 11.35% mostraría sobre-medición y el 11.05% tendría sub-medición. Los resultados obtenidos demuestran la efectividad de las variables extraídas utilizando la técnica SAX en las series de consumos, así como la inclusión de la variable localidad y características de los medidores como inputs en los modelos de clasificación utilizados. Estos resultados destacan el potencial de este enfoque para la toma de decisiones en el ámbito de los servicios de agua, con el objetivo de lograr una gestión más eficiente y precisa de los recursos hídricos en el país.