dc.creator |
NAMBUNDO, Jones Marcio |
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dc.date.issued |
2025-07-18 |
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dc.identifier.citation |
NAMBUNDO, Jones Marcio. Sistema de análise preditiva em tempo real para Smart Meters usando Machine Learning embarcado (TinyML). 2025. 103 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2025. |
pt_BR |
dc.identifier.uri |
https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4274 |
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dc.description.abstract |
The growing global focus on energy efficiency drives the need for innovative solutions that
combine sustainability, economy, and technology. In this context, smart meters play an
essential role by enabling real-time monitoring of energy consumption, promoting transparency
for both providers and consumers. This work presents the development of a realtime
predictive analysis system for smart meters, utilizing embedded Machine Learning
(TinyML) on the ESP32 microcontroller. The system is designed to operate in environments
with limited connectivity, performing local data processing and reducing reliance
on cloud infrastructure.
The prototype uses real data collected from a refrigerator over 31 days, with continuous 24-
hour measurements. Three models were tested and two implemented: XGBoost regressor
for consumption forecasting, and One-Class SVM and Autoencoder for anomaly detection.
The models were optimized for embedded execution: the One-Class SVM and XGBoost
were converted to C++ using the micromlgen library, while the Autoencoder was adapted
for TensorFlow Lite (TFLite) with pruning techniques to reduce its size and computational
consumption.
The results showed that the One-Class SVM achieved higher accuracy in anomaly detection,
while the Autoencoder presented lower inference time and memory usage, making
it an efficient solution for embedded devices. The XGBoost demonstrated a Mean Absolute
Error (MAE) of 0.27 in consumption forecasting, indicating good performance in
the accuracy of its predictions. These results highlight the viability of applying TinyML
in energy monitoring systems, contributing to the efficient management of distribution
networks, fraud detection, and the promotion of more sustainable behaviors among users. |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.publisher |
Universidade Federal de Itajubá |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.subject |
TinyML |
pt_BR |
dc.subject |
Smart meters |
pt_BR |
dc.subject |
Análise preditiva em tempo real |
pt_BR |
dc.subject |
Eficiência energética |
pt_BR |
dc.subject |
Machine learning |
pt_BR |
dc.subject |
Big Data |
pt_BR |
dc.title |
Sistema de análise preditiva em tempo real para Smart Meters usando Machine Learning embarcado (TinyML) |
pt_BR |
dc.type |
Dissertação |
pt_BR |
dc.date.available |
2025-09-18 |
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dc.date.available |
2025-09-18T12:41:36Z |
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dc.date.accessioned |
2025-09-18T12:41:36Z |
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dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/0466131033997035 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
GOMES, Otávio de Souza Martins |
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dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/5092964831326431 |
pt_BR |
dc.description.resumo |
O crescente foco global na eficiência energética impulsiona a necessidade de soluções
inovadoras que combinem sustentabilidade, economia e tecnologia. Nesse contexto, os
medidores inteligentes (smart meters) desempenham um papel essencial ao permitir o
monitoramento em tempo real do consumo de energia, promovendo transparência para
provedores e consumidores. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema
de análise preditiva em tempo real para smart meters, utilizando Machine Learning embarcado
(TinyML) no microcontrolador ESP32. O sistema é projetado para operar em
ambientes com conectividade limitada, realizando processamento local dos dados e reduzindo
a dependência de infraestrutura em nuvem.
O protótipo utiliza dados reais coletados de uma geladeira durante 31 dias, com medições
contínuas 24 horas por dia. Três modelos foram testados e dois implementados: XGBoost
regressor para previsão de consumo, e One-Class SVM e Autoencoder para detecção de
anomalias. Os modelos foram otimizados para execução embarcada: o One-Class SVM
e o XGBoost foram convertidos para C++ usando a biblioteca micromlgen, enquanto o
Autoencoder foi adaptado para TensorFlow Lite (TFLite) com técnicas de pruning para
reduzir seu tamanho e consumo computacional.
Os resultados mostraram que o One-class SVM alcançou maior precisão na detecção de
anomalias, enquanto o Autoenconder apresentou menor tempo de inferência e menor uso
de memória, tornando-o uma solução eficiente para dispositivos embarcados. O XGBoost
demonstrou um MAE de 0.27 na previsão do consumo, indicando um bom desempenho
na acurácia das suas previsões. Esses resultados destacam a viabilidade da aplicação de
TinyML em sistemas de monitoramento de energia, contribuindo para a gestão eficiente
das redes de distribuição, detecção de fraudes e promoção de comportamentos mais sustentáveis
entre os usuários. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
pt_BR |
dc.publisher.department |
IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação |
pt_BR |
dc.publisher.program |
Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Elétrica |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UNIFEI |
pt_BR |
dc.subject.cnpq |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELÉTRICA |
pt_BR |