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Type: TCC
Title: Aplicação de algoritmos de aprendizado supervisionado na identificação de padrões elétricos de corrente e tensão
Authors: Teixeira, Felipe Feitosa
Advisor: Coutinho, Luis Rodolfo Rebouças
Keywords in Brazilian Portuguese : aprendizado de máquina;Random Forest;engenharia de características;computação na borda;Wavelet
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ: CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
Issue Date: 2026
Citation: TEIXEIRA, Felipe Feitosa. Aplicação de algoritmos de aprendizado supervisionado na identificação de padrões elétricos de corrente e tensão. 2026. 61 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Computação) - Campus de Quixadá, Universidade Federal do Ceará, Quixadá, 2026.
Abstract in Brazilian Portuguese: Omonitoramento não intrusivo de cargas consolidou-se como uma tecnologia chave para a eficiência energética em redes inteligentes, permitindo a desagregação do consumo sem a necessidade de múltiplos sensores. Este trabalho propõe e valida uma metodologia computacional para a identificação automática de cargas elétricas, fundamentada em técnicas de Ciência de Dados e Aprendizado de Máquina. Diferentemente de abordagens que dependem de coleta de dados em ambiente controlado, o estudo utiliza a unificação de duas bases de dados públicas heterogêneas (PLAID e COOLL), garantindo maior robustez e capacidade de generalização a ruídos. A estratégia de extração de características adota uma abordagem híbrida, combinando a análise espectral via Transformada Rápida de Fourier (FFT) e a decomposição tempo-frequência via Transformada Wavelet Discreta (DWT) com descritores estatísticos no domínio do tempo, como Fator de Crista e Curtose. Foram avaliados comparativamente três algoritmos de classificação supervisionada: k-Nearest Neighbors (k-NN), Support Vector Machines (SVM) e Random Forest. Os resultados experimentais, validados sobre um conjunto de teste independente, demonstraram a superioridade do modelo Random Forest, que alcançou um F1-Score de 0,95, superando as limitações de desbalanceamento de classes observadas nos demais modelos. Adicionalmente, a análise de custo computacional confirmou a viabilidade técnica teórica da implementação do algoritmo em sistemas embarcados de baixo custo (Edge Computing), validando a solução para futuras aplicações em dispositivos de IoT.
Abstract: Non-Intrusive Load Monitoring (NILM) has established itself as a key technology for energy efficiency in smart grids, enabling consumption disaggregation without the need for multiple sensors. This work proposes and validates a computational methodology for the automatic identification of electrical loads, grounded in Data Science and Machine Learning techniques. Unlike approaches that rely on data collection in controlled environments, this study utilizes the unification of two heterogeneous public datasets (PLAID and COOLL), ensuring greater robustness and generalization capability against noise. The feature extraction strategy adopts a hybrid approach, combining spectral analysis via Fast Fourier Transform (FFT) and timefrequency decomposition via Discrete Wavelet Transform (DWT) with statistical descriptors in the time domain, such as Crest Factor and Kurtosis. Three supervised classification algorithms were comparatively evaluated: k-Nearest Neighbors (k-NN), Support Vector Machines (SVM), and Random Forest. The experimental results, validated on an independent test set, demonstrated the superiority of the Random Forest model, which achieved an F1-Score of 0.95, overcoming the class imbalance limitations observed in the other models. Additionally, the computational cost analysis confirmed the theoretical technical feasibility of implementing the algorithm in low-cost embedded systems (Edge Computing), validating the solution for future applications in IoT devices.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/85373
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/1514616684272456
Access Rights: Acesso Aberto
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