本發(fā)明屬于智能電表技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種利用家用智能電表進(jìn)行負(fù)荷識(shí)別的方法。
背景技術(shù):
負(fù)荷識(shí)別作為家用智能電表的重要技術(shù),能夠?qū)⒐β士偭考?xì)化到負(fù)荷內(nèi)部各個(gè)主要家用電器,給用戶提供像電話清單一樣的用電清單,指導(dǎo)用戶合理家庭用電,降低用戶的用電成本,提高電能的利用率。當(dāng)前,負(fù)荷識(shí)別方法有侵入式負(fù)荷識(shí)別方法和非侵入式負(fù)荷識(shí)別方法。侵入式負(fù)荷識(shí)別方法雖然能夠較為精確地計(jì)量出設(shè)備的功率消耗,但需要加裝電表或傳感器,影響用戶正常的生產(chǎn)和生活,而且成本較高,不適宜全面推廣。非侵入式負(fù)荷識(shí)別方法局限于只能識(shí)別出大功率的阻性家用電器,對(duì)于非阻性負(fù)荷、功率相同的負(fù)荷以及小功率負(fù)荷都不能識(shí)別出來(lái)。本發(fā)明涉及的負(fù)荷識(shí)別方法屬于非侵入式負(fù)荷識(shí)別方法,運(yùn)用相似度算法快速識(shí)別負(fù)荷的方法,以家用電器的穩(wěn)態(tài)功率、暫態(tài)功率作為識(shí)別的特征參數(shù),選擇測(cè)量數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫(kù)模板的最大相似度來(lái)確定用電負(fù)荷的類(lèi)別、相應(yīng)的工作狀態(tài)和用電量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種方法簡(jiǎn)便,準(zhǔn)確可靠的基于相似度算法的用于家用智能電表的負(fù)荷識(shí)別方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種基于相似度算法的用于家用智能電表的負(fù)荷系統(tǒng),包括家用智能電表、穩(wěn)態(tài)功率檢測(cè)模塊、暫態(tài)功率檢測(cè)模塊、比較器、中央處理器、通信模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)和服務(wù)器,
其特征在于,
所述家用智能電表,記錄用電量;并將用電量參數(shù)發(fā)送至中央處理器;
所述穩(wěn)態(tài)功率檢測(cè)模塊檢測(cè)用戶家電開(kāi)啟后或關(guān)閉前的有功功率和無(wú)功功率穩(wěn)態(tài)值,獲得穩(wěn)態(tài)功率參數(shù);
所述暫態(tài)功率檢測(cè)模塊檢測(cè)用戶家電啟動(dòng)或關(guān)閉時(shí)上升沿或下降沿的功率最大瞬時(shí)變化值,獲得暫態(tài)功率參數(shù);
所述比較器,將家電啟動(dòng)前后穩(wěn)態(tài)功率參數(shù)相減,獲得家電穩(wěn)態(tài)功率參數(shù);將家電暫態(tài)功率參數(shù)和家電啟動(dòng)前穩(wěn)態(tài)功率參數(shù)相減,獲得家電啟動(dòng)暫態(tài)功率參數(shù);將獲得的家電穩(wěn)態(tài)功率參數(shù)、家電啟動(dòng)暫態(tài)功率參數(shù)分別和數(shù)據(jù)庫(kù)中家電的穩(wěn)態(tài)功率參數(shù)和家電的暫態(tài)功率參數(shù)進(jìn)行對(duì)比,找出參數(shù)最接的近對(duì)應(yīng)家電,獲得家電參數(shù);
所述中央處理器,記錄所述家用智能電表發(fā)送的用電量參數(shù)、所述比較器發(fā)送的家電參數(shù),進(jìn)行數(shù)據(jù)加密后通過(guò)通信模塊發(fā)往服務(wù)器;
所述通信模塊,將中央處理器處理的數(shù)據(jù)發(fā)往服務(wù)器,將數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息發(fā)送至所述比較器;
所述數(shù)據(jù)庫(kù),存儲(chǔ)家電負(fù)荷特征參數(shù),包括家電的穩(wěn)態(tài)功率參數(shù)和家電的暫態(tài)功率參數(shù),并通過(guò)通信模塊發(fā)往比較器;
所述服務(wù)器,對(duì)中央處理器發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密,并定期將用電參數(shù)和家電參數(shù)發(fā)送至用戶。
作為優(yōu)化,還有時(shí)鐘模塊,所述時(shí)鐘模塊向所述家用智能電表、所述穩(wěn)態(tài)功率檢測(cè)模塊、所述暫態(tài)功率檢測(cè)模塊和所述中央處理器進(jìn)行時(shí)間校時(shí)。
一種基于相似度算法的用于家用智能電表的負(fù)荷識(shí)別系統(tǒng)的負(fù)荷識(shí)別方法,包括以下步驟,
(1)建立常用家用電器負(fù)荷特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù),將常用家用電器與家電的穩(wěn)態(tài)功率參數(shù)和家電的暫態(tài)功率參數(shù)一一對(duì)應(yīng);
(2)對(duì)家庭用電進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),獲取家電的穩(wěn)態(tài)功率參數(shù)和暫態(tài)功率參數(shù);
(3)當(dāng)檢測(cè)到有電器開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí),計(jì)算它與數(shù)據(jù)庫(kù)電器模板之間的相似度δ,根據(jù)最大相似度確定此時(shí)動(dòng)作的負(fù)荷類(lèi)型;
(4)判斷在某個(gè)時(shí)刻動(dòng)作的負(fù)荷類(lèi)型,按照時(shí)間順序和邏輯關(guān)系可以得到合理的事件匹配表,得到用電清單,以實(shí)現(xiàn)便于用戶調(diào)整和規(guī)劃電器的使用來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的。
作為優(yōu)化,步驟1所述獲取建立家用電器負(fù)荷特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)方法是,單獨(dú)使用家用電器時(shí),實(shí)測(cè)其正常工作狀態(tài)下的特征參數(shù),儲(chǔ)存建立成數(shù)據(jù)庫(kù)。
作為優(yōu)化,步驟3所述相似度δ計(jì)算具體步驟如下:
設(shè)已知家用電器數(shù)據(jù)庫(kù)有n種家用電器,每種電器具有m個(gè)特征量,則對(duì)于電器Ai,
Ai={fi1,fi2,…,fim},
對(duì)于某家用電器未知負(fù)荷X
X={fx1,fx2,…,fxm}
經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)變換公式:
其中,i=1,2,…,n,k=1,2,…,m
經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)差變換后的矩陣為:
家用電器模板Ai和未知負(fù)荷X之間的相似度δ(Ai,X)表示如下:
δ的值越大,說(shuō)明兩個(gè)負(fù)荷之間相似程度越大。因此,通過(guò)尋找最大相似度來(lái)確定未知負(fù)荷是哪種家用電器。
本發(fā)明涉及基于相似度算法的用于家用智能電表的負(fù)荷識(shí)別方法,其技術(shù)特點(diǎn)是取家用電器正常工作時(shí)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)功率特性作為特征參數(shù),通過(guò)比較測(cè)量特征參數(shù)與家用電器負(fù)荷特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)的相似度來(lái)確定用電負(fù)荷的類(lèi)別、工作狀態(tài),然后匹配開(kāi)關(guān)事件得到各種家用電器相應(yīng)的耗電量。相較于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了不需要事先經(jīng)過(guò)樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練或?qū)W習(xí)過(guò)程,就能識(shí)別出家庭中典型的阻性和非阻性電器,給用戶提供像電話清單一樣的用電清單,便于用戶調(diào)整和規(guī)劃電器的使用來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本發(fā)明實(shí)施例流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明內(nèi)容。
實(shí)施例1
一種基于相似度算法的用于家用智能電表的負(fù)荷識(shí)別系統(tǒng),包括家用智能電表、穩(wěn)態(tài)功率檢測(cè)模塊、暫態(tài)功率檢測(cè)模塊、比較器、中央處理器、通信模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)、服務(wù)器和時(shí)鐘模塊,
所述家用智能電表,記錄用電量;并將用電量參數(shù)發(fā)送至中央處理器;
所述穩(wěn)態(tài)功率檢測(cè)模塊檢測(cè)用戶家電開(kāi)啟后或關(guān)閉前的有功功率和無(wú)功功率穩(wěn)態(tài)值,獲得穩(wěn)態(tài)功率參數(shù);
所述暫態(tài)功率檢測(cè)模塊檢測(cè)用戶家電啟動(dòng)或關(guān)閉時(shí)上升沿或下降沿的功率最大瞬時(shí)變化值,獲得暫態(tài)功率參數(shù);
所述比較器,將家電啟動(dòng)前后穩(wěn)態(tài)功率參數(shù)相減,獲得家電穩(wěn)態(tài)功率參數(shù);將家電暫態(tài)功率參數(shù)和家電啟動(dòng)前穩(wěn)態(tài)功率參數(shù)相減,獲得家電啟動(dòng)暫態(tài)功率參數(shù);將獲得的家電穩(wěn)態(tài)功率參數(shù)、家電啟動(dòng)暫態(tài)功率參數(shù)分別和數(shù)據(jù)庫(kù)中家電的穩(wěn)態(tài)功率參數(shù)和家電的暫態(tài)功率參數(shù)進(jìn)行對(duì)比,找出參數(shù)最接的近對(duì)應(yīng)家電,獲得家電參數(shù);
所述中央處理器,記錄所述家用智能電表發(fā)送的用電量參數(shù)、所述比較器發(fā)送的家電參數(shù),進(jìn)行數(shù)據(jù)加密后通過(guò)通信模塊發(fā)往服務(wù)器;
所述通信模塊,將中央處理器處理的數(shù)據(jù)發(fā)往服務(wù)器,將數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息發(fā)送至所述比較器;
所述數(shù)據(jù)庫(kù),存儲(chǔ)家電負(fù)荷特征參數(shù),包括家電的穩(wěn)態(tài)功率參數(shù)和家電的暫態(tài)功率參數(shù),并通過(guò)通信模塊發(fā)往比較器;
所述服務(wù)器,對(duì)中央處理器發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密,并定期將用電參數(shù)和家電參數(shù)發(fā)送至用戶;
所述時(shí)鐘模塊向所述家用智能電表、所述穩(wěn)態(tài)功率檢測(cè)模塊、所述暫態(tài)功率檢測(cè)模塊和所述中央處理器進(jìn)行時(shí)間校時(shí)。
實(shí)施例2
實(shí)施例1所述基于相似度算法的用于家用智能電表的負(fù)荷識(shí)別系統(tǒng)的負(fù)荷識(shí)別方法,包括以下步驟:
(1)建立常用家用電器負(fù)荷特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù),將常用家用電器與家電的穩(wěn)態(tài)功率參數(shù)和家電的暫態(tài)功率參數(shù)一一對(duì)應(yīng);步驟1所述獲取建立家用電器負(fù)荷特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)方法是,單獨(dú)使用家用電器時(shí),實(shí)測(cè)其正常工作狀態(tài)下的特征參數(shù),儲(chǔ)存建立成數(shù)據(jù)庫(kù);
(2)對(duì)家庭用電進(jìn)行在線監(jiān)測(cè),獲取家電的穩(wěn)態(tài)功率參數(shù)和暫態(tài)功率參數(shù);(3)當(dāng)檢測(cè)到有電器開(kāi)啟或關(guān)閉時(shí),計(jì)算它與數(shù)據(jù)庫(kù)電器模板之間的相似度δ,根據(jù)最大相似度確定此時(shí)動(dòng)作的負(fù)荷類(lèi)型;
所述相似度δ計(jì)算具體步驟如下:
設(shè)已知家用電器數(shù)據(jù)庫(kù)有n種家用電器,每種電器具有m個(gè)特征量,則對(duì)于電器Ai,
Ai={fi1,fi2,…,fim},
對(duì)于某家用電器未知負(fù)荷X
X={fx1,fx2,…,fxm}
經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)變換公式:
其中,i=1,2,…,n,k=1,2,…,m
經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)差變換后的矩陣為:
家用電器模板Ai和未知負(fù)荷X之間的相似度δ(Ai,X)表示如下:
δ的值越大,說(shuō)明兩個(gè)負(fù)荷之間相似程度越大。因此,通過(guò)尋找最大相似度來(lái)確定未知負(fù)荷是哪種家用電器;
(4)判斷在某個(gè)時(shí)刻動(dòng)作的負(fù)荷類(lèi)型,按照時(shí)間順序和邏輯關(guān)系可以得到合理的事件匹配表,得到用電清單,以實(shí)現(xiàn)便于用戶調(diào)整和規(guī)劃電器的使用來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的。
本發(fā)明針對(duì)普通家庭電力用戶,采用穩(wěn)態(tài)與暫態(tài)功率特性相結(jié)合,通過(guò)比較未知負(fù)荷與家用電器模板的相似度來(lái)判斷負(fù)荷所屬類(lèi)別,工作狀態(tài)和用電量。此法不僅適用于阻性家用電器識(shí)別,還適用于非阻性家用電器電器識(shí)別,能夠給電力用戶提供像電話清單一樣的用電清單,適用于家用智能電表。
本發(fā)明技術(shù)特點(diǎn)是取家用電器正常工作時(shí)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)功率特性作為特征參數(shù),通過(guò)比較測(cè)量特征參數(shù)與家用電器負(fù)荷特征參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)的相似度來(lái)確定用電負(fù)荷的類(lèi)別、工作狀態(tài),然后匹配開(kāi)關(guān)事件得到各種家用電器相應(yīng)的耗電量。相較于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了不需要事先經(jīng)過(guò)樣本數(shù)據(jù)訓(xùn)練或?qū)W習(xí)過(guò)程,就能識(shí)別出家庭中典型的阻性和非阻性電器,給用戶提供像電話清單一樣的用電清單,便于用戶調(diào)整和規(guī)劃電器的使用來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的。