Přístupnostní navigace
E-application
Search Search Close
Bachelor's Thesis
Author of thesis: Tomáš Lajda
Acad. year: 2025/2026
Supervisor: Ing. Jakub Liška
Reviewer: Ing. Šimon Strýček
Integrating photovoltaic systems into power grids is hindered by the volatility of solar irradiance due to cloud cover. This thesis presents a short-term forecasting system that uses All-Sky camera images and weather data to predict cloud movement and irradiance up to 3 minutes ahead. The analytic solar position provides geometric context. A multimodal deep learning pipeline with ConvLSTM and 1D-LSTM components was deployed on Raspberry Pi edge hardware. Images captured by a fisheye lens were geometrically corrected and temporally aligned with sensor data. Evaluation on the Eye2Sky test set showed that the system reduced errors typical of traditional approaches, achieving a forecast SSIM of 0.7408 in 180 seconds and an average GHI NRMSE of 8.32%. Deployment benchmarks demonstrated real-time performance on edge devices. The core contribution is a robust, efficient solution for short-term solar irradiance forecasting on distributed hardware.
Solar Irradiance Forecasting, Spatiotemporal Predictive Learning, All-Sky Imaging, Cloud Kinematics, ConvLSTM, Multimodal Fusion, Edge Computing, Deep Learning, TensorFlow
Date of defence
17.06.2026
Result of the defence
Defended (thesis was successfully defended)
Grading
A
Process of defence
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm A.
Topics for thesis defence
Language of thesis
English
Faculty
Fakulta informačních technologií
Department
Department of Computer Graphics and Multimedia
Study programme
Information Technology (BIT)
Composition of Committee
doc. Ing. František Zbořil, Ph.D. (předseda) doc. Ing. Vojtěch Mrázek, Ph.D. (místopředseda) Ing. Petr Veigend, Ph.D. (člen) Ing. David Bařina, Ph.D. (člen) Ing. Miloš Musil, Ph.D. (člen)
Supervisor’s reportIng. Jakub Liška
Výsledok bakalárskej práce hodnotím pozitívne, študent vytvoril funkčné zariadenie pre zber dát a zároveň experimentoval s rôzdnými prístupmi ako predikovať pohyb oblačnosti a mieru osvitu pre krátky časový horizont. Vo výslednej technickej správe porovnáva niekoľko prístupov, ktoré zároveň otestoval na samotnom "edge" zariadení. Taktiež zariadenie, ktoré vzniklo v rámci tejto práce, môže byť v budúcnosti využité aj pre iné výskumné projekty alebo záverečné práce, nakoľko je stále umiestnené na streche fakulty. Samotná téma tejto bakalárskej práce má taktiež veľký potenciál na pokračovanie, ako aj samotný autor poznamenáva v závere pomerne rozsiahlej technickej správy.Bakalársku prácu odporúčam k obhajobe a navrhujem hraničné hodnotenie 90 bodov "výborně / A" vzhľadom na mierne nedostatky spomenuté v jednotlivých sekciách tohto hodnotenia.
Zadanie bakalárskej práce hodnotím ako náročnejšie. Cieľom práce bolo predikovať pohyb oblačnosti v lokálnom výseku oblohy za pomoci pozemnej kamery typu "All-sky" a dát z priľahlej meteostanice.Študent mal za úlohu zostrojiť vlastné zariadenie na zber dát a následnú inferenciu predikčných neurónových sietí na "Edge". Študent zadanie splnil v plnom rozsahu, no pri niektorých bodoch došlo k miernym odchýlkam alebo boli splnené v minimálnom požadovanom rozsahu.Podľa pôvodného zadania sa mal študent zamerať najmä na pohyb mračien a slnečného disku,no počas práce sa však ukázalo, že predikcia osvitu je pre túto úlohu vhodnejšia. Študent túto skutočnost konzultoval a nepovažujem ju za vážnu odchýlku, práve naopak, sa jedná o rozšírenie pôvodného zadania.Z dôvodu komplikácií s dostupnosťou HW, dlhého vyjednávania s vedením fakulty a následných nevhodných poveternostných podmienok sa podarilo zariadenie osadiť na strechu fakulty až počas letného semestra. Toto ovplyvnilo veľkosť vlastného datasetu.Aj napriek spomenutým výhradám som s prácou študenta spokojný a dosiahnuté výsledky hodnotím pozitívne.
Študent na začiatku práce využil odporúčanú literatúru a ďalšie zdroje, následne dohľadával samostatne bez väčších zásahov alebo usmernení. Dohľadané zdroje boli relevantné a vhodne použité pri vypracovaní bakalárskej práce. Študent naštudoval značné množstvo teórie o meteorologických javoch, prístupoch a zariadeniach využívaných v meteorológii, ako aj najnovšie prístupy ku krátkodobej predikcii pohybu oblačnosti a miery osvitu pomocou neurónových sietí.
Študent pravidelne dochádzal na konzultácie a bol pripravený. Termíny dodržiaval až na pár výnimiek a komunikácia bola taktiež takmer bez problémov.
Aktivita pred dokončením bola vyššia ako počas semestra, nakoľko bolo potrebné konzultovať finálnu implementáciu a technickú správu. Výsledný text bol napokon dokončený a revidovaný niekoľko dní pred termínom.
Žiadne.
Grade proposed by supervisor: A
Reviewer’s reportIng. Šimon Strýček
Práci hodnotím jako velmi povedenou. Student předvedl schopnost řešit komplexní problém zahrnující jak návrh HW, tak i predikčního SW na bázi neuronové sítě.Technická zpráva je rovněž kvalitní a přestože je mírně delší, je čtivá a přehledná.
Evaluation level: obtížnější zadání
Náročnost zadání hodnotím jako obtížnější. Student musel řádně prostudovat téma meteorologických jevů a způsoby předpovědi z lokálních dat spolu s tématem forecastingu na sekvenčních datech. Dále měl za úkol nejen sestavit funkční zařízení pro sběr meteorologických dat, ale také navrhnout metodu pro krátkodobou předpověď na bázi neuronové sítě.
Prezentační úroveň technické zprávy je velmi dobrá. Kapitoly na sebe tématicky navazují a orientace v textu je snadná.
V tabulce 7.2 (strana 58) bych ocenil srovnání také s existujícími metodami. Student ostatní řešení sice dříve v textu srovnává, avšak na jiných metrikách.
V textu jsem nenalezl výraznější typografické chyby nebo překlepy. Formální úprava technické zprávy je celkově dobrá.
Realizační výstup hodnotím jako povedený. Student navrhl a sestrojil stanici pro měření meteorologických dat a záznam snímků z all-sky kamery. Stanici úspěšně zprovoznil, nasbíral data, navrhnul a natrénoval model neuronové sítě pro predikci vývoje meteo. hodnot v blízké budnoucnosti.
Hodnotím velmi pozitivně, že se studenovi podařilo splnit vše i přes problémy s pozdním dodáním HW.
Jedná se o práci s praktickým využitím. Student navrhl a sestavil stanici pro sběr dat a prokázal jejich kvalitu natrénováním modelu neuronové sítě s reprezentativními výsledky.
Evaluation level: zadání splněno
Student řádně splnil všechny body zadání.
Evaluation level: přesahuje obvyklé rozmezí
Technická zpráva je delší než je obvyklé u bakalářské práce. Přesto je text čtivý a dle mého názoru neobsahuje příliš zbytečné informace.
Až na drobné výhrady jsou citace v pořádku. Použitá literatura je relevantní k tématu.
Grade proposed by reviewer: A
Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová