[发明专利]面向家庭环境的多级特征匹配非侵入式用电设备检测方法

说明书

本发明公开了一种基于欧式距离的多级特征匹配非侵入式用电设备检测方法，采用基于分级和持续再更新的特征库组织架构，解决了特征数据库的匹配和更新迭代问题。包括如下步骤：初始特征库为空；当接入电器时，电流稳态情况发生切换，提取5维特征；遍历1级特征数据库中的所有电器的现有特征向量并计算与上述接入电器特征向量的欧式距离d；遍历下一级特征数据库进行匹配；得到的识别结果提示给用户，用户进行手动修改，修改后将当前特征向量与用户手动修改的分类进行绑定。

技术领域

本发明属于用电设备检测领域，具体是一种面向家庭环境的多级特征匹配非侵入式用电设备检测方法。

背景技术

目前,主流的用电设备判断方法,有两种主要方法，一种是在各个设备上安装独立的检测模块；另一种时只需要在电表处安装一个模块，被称为非侵入式检测的方法。第一种方法，成本非常高，并且安装复杂；第二种非侵入式的检测方法，有着巨大的成本和便捷度的优势。但大多需要基于大量的数据样本。例如，如果要检测出某品牌的空调接入事件，则需要事先采集大量该空调不同运行模式下的电流电压波形，并提取特征作为样本。由于用电设备种类和品牌过于繁多，如果使用这种事先采集样本的方法，很难支持市面上的所有电器。并且随着新设备的问世，需要不断更新越来越庞大的数据库。这一困难也是一直以来制约该项技术实际应用的重大阻碍。

发明内容

本发明提出了一种基于欧式距离的多级特征匹配非侵入式用电设备检测方法，采用基于分级和持续再更新的特征库组织架构，解决了特征数据库的匹配和更新迭代问题。其具体技术方案如下：

基于欧式距离的多级特征匹配非侵入式用电设备检测方法，包括如下步骤：

(1)初始特征库为空；

(2)当接入电器时，电流稳态情况发生切换，提取以下5维特征：稳态电流特征(特征F1)，启动时间特征(特征F2)，启动冲击电流比特征(特征F3),电流跳变次数特征(特征F4),功率因数特征(特征F5)；

(3)遍历1级特征数据库中的所有电器的现有特征向量并计算与上述接入电器特征向量的欧式距离d，如下式：

其中Fi_j为第j个样本的第i个特征值；

记录距离值小于设定阈值的所有特征向量，并取与当前接入电器欧式距离最小的特征向量作为识别结果，其对应电器分类即为识别结果；如果不存在距离值小于设定阈值的特征向量，转入步骤(4)；

(4)遍历下一级特征数据库进行匹配，匹配方法同步骤(3)；如果下一级特征数据库不存在则终止，此时判断为未识别电器接入，提醒用户新发现未识别电器并提示用户标注电器名称，并添加新的电器分类将当前特征向量与其绑定；如果绑定成功，则得到识别结果，转步骤(5)；如果未绑定成功，重复步骤(4)；

(5)得到的识别结果提示给用户，用户进行手动修改，修改后将当前特征向量与用户手动修改的分类进行绑定。

进一步的，以6.4kHz的采样频率进行电流和电压采样，并通过采样值提取以下所述5维特征：稳态电流特征(特征F1)，启动时间特征(特征F2)，启动冲击电流比特征(特征F3),电流跳变次数特征(特征F4),功率因数特征(特征F5)；

稳态电流特征提取(特征F1)：将采样电流以128个采样点每个周期为一个计算单元，计算电流有效值取连续的50个计算单元的有效值，如果每个计算单元的值与50个计算单元的平均值波动小于50mA，则认为进入稳态，平均值记为稳态电流值i_stable；

启动时间特征提取(特征F2):判断稳定状态由非稳态变为稳态时，记录进入稳态的时间为t_stable。将最近一次被判断为非稳态时的时间记下为t_unstable；启动时间为:t_{start_cost}＝t_stable-t_unstable；