APPLICATION OF MATHEMATICAL MODELS AND ALGORYTHMS FOR THE WATER SOURCES CONSUMPTION PLANNING AND FORECASTING
Authors: Мокшин В.В. , Спиридонова А.В. , Спиридонов Г.В. 
Published: October 2021

Рассматриваются математические и информационные методы эффективного прогнозирования потребления водных ресурсов. Произведены расчёты водопотребления по типовому административному зданию. Предложенные материалы представляют интерес для широкого круга специалистов, занимающихся разработкой экономико-математических моделей и повышением эффективности при планировании водных ресурсов в сфере жилищно-коммунального хозяйства. Прогнозирование осуществлялось с помощью регрессионных методов Forward Regression и Backward Elimination, включающих в себя как линейные, так и множественные нелинейные подходы анализа данных. Отдельное внимание было уделено сравнению действительных и прогнозируемых показаний. В ходе работы были выявлены наиболее релевантные алгоритмы, которые позволили произвести достаточно точную оценку водопотребления, что считается одной из основных задач водоснабжения и управления водопроводными сетями. В ходе исследования было установлено, что корректность прогнозируемых результатов в равной степени зависит как от количества исходных данных, на основе которых производится построение моделей, так и от количества дней, на которое производится прогнозирование. В случае выборки данных в 255 исходных и 116 прогнозируемых дней наиболее вероятные значения были получены регрессионными методами прямого и обратного отбора переменных. Проведённый анализ позволил указать причины появления ошибок при использовании данных методов. На основе достоверности расчётных показаний можно говорить о востребованности и пригодности изученных методов среди информационных систем на промышленных и жилищно-коммунальных объектах. Комплексный подход оптимизирует процесс планирования и повышает точность прогнозируемых значений суточного водопотребления в пределах жилищных микрорайонов, что сегодня является исключительно важным аспектом в сфере водоснабжения и управления водопроводными сетями

This article discusses mathematical and informational methods for effective forecasting of water consumption. We calculated the water consumption for a typical administrative building. The materials proposed in the article are of interest to a wide range of specialists working on the development of economic and mathematical models and increasing the efficiency of housing and communal companies. We carried out the prediction using regression methods - Forward Regression and Backward Elimination, which include both linear and multiple nonlinear approaches to data analysis. We paid special attention to the comparison of actual and predicted readings. In the course of the work, we identified the most relevant algorithms, which allowed us to make a fairly accurate assessment of water consumption, which is an extremely important aspect in the field of water supply and management of water supply networks. In the course of the study, we found that the correctness of the predicted results equally depends both on the amount of initial data, on the basis of which the models are built, and on the number of days for which the forecast is made. In the case of a sample of data of 255 baseline and 116 forecast days, we obtained the most probable values by regression methods of direct and inverse selection of variables. The analysis made it possible to indicate the reasons for the appearance of errors when using these methods. Based on the reliability of the calculated readings, we can talk about the relevance and suitability of the studied methods among information systems at industrial and housing and communal facilities. An integrated approach optimizes the planning process and increases the accuracy of the predicted values of daily water consumption within residential areas, which today is an extremely important aspect in the field of water supply and management of water supply networks