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Tipo: Tese
Título: Um framework AutoML para transferência de aprendizado aplicado à predição de irradiação solar em Minas Gerais
Autor(es): Basílio, Samuel da Costa Alves
Primeiro Orientador: Fonseca, Leonardo Goliatt da
Membro da banca: Carvalho, Érica da Costa Reis
Membro da banca: Ferreira, Fernando Rodrigues Trindade
Membro da banca: Christo, Eliane Da Silva
Membro da banca: Pereira Junior, Wanderlei Malaquias
Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um framework de Automated Machine Learning (AutoML) integrado a técnicas de Transfer Learning para a predição da irradiação solar no estado de Minas Gerais, Brasil. A principal aplicação está na previsão de valores de irradiação em regiões com escassez de dados meteorológicos, permitindo previsões eficientes mesmo em locais desprovidos de estações de medição física por meio da transferência de conhecimento de regiões com dados abundantes. A metodologia utilizou um banco de dados composto por 134 estações meteorológicas, sendo 67 em Minas Gerais e 67 em estados vizinhos, abrangendo mais de 20 anos de medições em 129 cidades. O framework automatiza etapas críticas como a seleção de características, a otimização de hiperparâmetros e a escolha do modelo de aprendizado, destacando a eficiência do algoritmo Extreme Learning Machine (ELM), que apresentou desempenho superior a modelos como ANN, SVR, EN, MARS e XGBoost em testes preliminares. Foram exploradas diferentes abordagens, incluindo modelos pontuais para cada estação, modelos geolocalizados com acréscimo de dados vizinhos e o aprendizado por transferência, onde o treinamento é realizado sem dados do local alvo. Os resultados demonstraram que a adição de dados geolocalizados de cidades próximas para treinar modelos em pontos com estações existentes foi, em sua maioria, prejudicial ou irrelevante. Contudo, a aplicação de Transfer Learning para predição em locais sem estações mostrou-se viável e eficaz, com o desempenho aumentando conforme o número de cidades no treinamento é ampliado. A utilização de um algoritmo genético para a seleção automática das cidades que compõem a base de treino apresentou resultados substancialmente superiores à seleção baseada puramente em distância geográfica. O trabalho conclui que o framework proposto representa um avanço significativo para o planejamento de sistemas de energia fotovoltaica e gestão agrícola, provendo previsões precisas em locais com infraestrutura de monitoramento limitada.
Abstract: This work presents the development of an Automated Machine Learning (AutoML) framework integrated with Transfer Learning techniques for the prediction of solar irradiation in the state of Minas Gerais, Brazil. The primary application lies in forecasting irradiation values in regions with a scarcity of meteorological data, enabling efficient predictions even in locations lacking physical measurement stations through the transfer of knowledge from regions with abundant data. The methodology utilized a database composed of 134 meteorological stations, with 67 in Minas Gerais and 67 in neighboring states, covering more than 20 years of measurements across 129 cities. The framework automates critical steps such as feature selection, hyperparameter optimization, and model selection, highlighting the efficiency of the Extreme Learning Machine (ELM) algorithm, which outperformed models such as ANN, SVR, EN, MARS, and XGBoost in preliminary tests. Different approaches were explored, including point-based models for each station, geolocated models with the addition of neighboring data, and transfer learning, where training is performed without data from the target site. The results demonstrated that the addition of geolocated data from nearby cities to train models at points with existing stations was, for the most part, detrimental or irrelevant. However, the application of transfer Learning for prediction in locations without stations proved to be viable and effective, with performance increasing as the number of cities in the training set expanded. The use of a genetic algorithm for the automatic selection of the cities that make up the training base yielded substantially superior results compared to selection based purely on geographic distance. The work concludes that the proposed framework represents a significant advancement for photovoltaic energy system planning and agricultural management, providing accurate predictions in locations with limited monitoring infrastructure.
Palavras-chave: AutoML
Aprendizado de máquina
Irradiação solar
Transfer learning
Minas Gerais
Machine learning
Solar irradiation
Transfer learning
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Sigla da Instituição: UFJF
Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
Programa: Programa de Pós-graduação em Modelagem Computacional
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Brazil
Licenças Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/20570
Data do documento: 6-Abr-2026
Aparece nas coleções:Doutorado em Modelagem Computacional (Teses)



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