午夜用電告訴我們?cè)缟系慕煌〒矶虑闆r如何

為了預(yù)測(cè)早上的交通可能會(huì)停止，可能更有效的是檢查我們?nèi)绾卧诎胍故褂秒娏Χ皇锹眯袝r(shí)間數(shù)據(jù)。通過(guò)分析德克薩斯州奧斯汀市的家庭用電情況，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的研究人員能夠預(yù)測(cè)早晨的交通會(huì)在奧斯汀高速公路的一些區(qū)域肆虐。

由于日常變化，預(yù)測(cè)交通擁堵何時(shí)開(kāi)始以及持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間是困難的。分析實(shí)時(shí)旅行數(shù)據(jù)并不能提供足夠的信息用于預(yù)測(cè)目的，因?yàn)轳{駛員的出發(fā)時(shí)間和旅行行為各不相同，從而對(duì)公路系統(tǒng)產(chǎn)生了不斷變化的需求。復(fù)雜的事情，在早上的高峰期，高速公路的交通往往在瓶頸附近的幾分鐘內(nèi)發(fā)生故障。為了更好地了解交通流量，研究人員通過(guò)研究奧斯汀的交通系統(tǒng)如何與其電力系統(tǒng)交織在一起，探討了城市系統(tǒng)之間的相互關(guān)系，這是智能城市研究的一個(gè)關(guān)鍵概念。

在這項(xiàng)研究中，Sean Qian，土木與環(huán)境工程助理教授和博士。學(xué)生Pinchao Zhang創(chuàng)建了一個(gè)模型，用于挖掘電力使用時(shí)間數(shù)據(jù)，然后使用人工智能(AI)來(lái)預(yù)測(cè)交通流量。這項(xiàng)研究可能是第一個(gè)嘗試發(fā)現(xiàn)運(yùn)輸和能源系統(tǒng)之間使用模式的時(shí)空關(guān)系的研究。

在這項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的工作中，他們分析了奧斯汀322個(gè)匿名家庭的79天的時(shí)間電力數(shù)據(jù)。他們的模型根據(jù)用戶使用的電量和時(shí)間對(duì)用戶進(jìn)行了分類(lèi)。例如，可能早睡的人與夜貓子的類(lèi)別不同。使用AI，該模型學(xué)習(xí)關(guān)于用戶類(lèi)別的關(guān)鍵特征以及每個(gè)類(lèi)別如何與交通擁堵相關(guān)，然后進(jìn)行預(yù)測(cè)。這些預(yù)測(cè)比僅使用實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)所做的預(yù)測(cè)要準(zhǔn)確得多。當(dāng)家庭日常改變其使用模式時(shí)，這反映在擁堵開(kāi)始的時(shí)間。

“我們的研究結(jié)果表明，早上的高峰擁堵時(shí)間與特定類(lèi)型的用電模式明顯相關(guān)，”錢(qián)說(shuō)。例如，一種模式包括家庭，其用電量從早上2點(diǎn)開(kāi)始增加，但隨后在早上6點(diǎn)之前下降。這可能表明這些家庭可能必須在早上6點(diǎn)之前離開(kāi)工作崗位，這與早先開(kāi)始的早晨擁堵正相關(guān)。

“這項(xiàng)研究的另一個(gè)特點(diǎn)是它不需要來(lái)自家庭的個(gè)人身份信息，”錢(qián)說(shuō)，“我們需要知道的是，何時(shí)以及有多少人使用電力。” 這表明可以提高系統(tǒng)效率，同時(shí)保護(hù)個(gè)人隱私。

該研究的結(jié)果令人信服，但也存在局限性。需要更多數(shù)據(jù)。在較長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)收集的大量家庭數(shù)據(jù)樣本將更好地訓(xùn)練模型的預(yù)測(cè)能力。天氣和事故數(shù)據(jù)會(huì)影響流量，這些都不會(huì)計(jì)入當(dāng)前模型。此外，在其他城市重現(xiàn)這項(xiàng)研究可能會(huì)有問(wèn)題，因?yàn)閺哪茉垂檬聵I(yè)公司獲取電力使用數(shù)據(jù)極其困難。在這項(xiàng)研究中，Pecan Street Inc.通過(guò)開(kāi)放式數(shù)據(jù)共享平臺(tái)提供了奧斯汀電力數(shù)據(jù)。

雖然該模型可以預(yù)測(cè)交通擁堵，但更重要的是，它可以為運(yùn)輸和能源系統(tǒng)的配對(duì)提供概念證明，以預(yù)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行方式。梳理人們?nèi)绾问褂贸鞘邢到y(tǒng)之間的相互關(guān)系可以導(dǎo)致跨系統(tǒng)需求預(yù)測(cè)和管理。

“我們研究能源利用情況來(lái)預(yù)測(cè)交通量。但你也可以使用交通流量預(yù)先預(yù)測(cè)能源利用率，”錢(qián)先生說(shuō)，他正在進(jìn)行后續(xù)研究，探討交通與供水/下水道系統(tǒng)和社會(huì)之間的關(guān)系。媒體。

國(guó)家科學(xué)基金會(huì)，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Traffic21研究所和Mobility 21，國(guó)家USDOT大學(xué)交通中心資助了這項(xiàng)研究。題為“以用戶為中心的相互依存的城市系統(tǒng)：利用時(shí)間用電數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)早晨道路擁堵”的研究最近發(fā)表在交通研究C部分。