[發明專利]一種智能插座的負荷識別系統及方法

在審

• 申請號: 201910516627.5
• 申請日: 2019-06-14
• 公開（公告）號: CN110222788A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 劉曉勝;于春嬌;陳鵬飛;姚友素
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G01R31/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 于歌

一種智能插座的負荷識別系統及方法，涉及智能家居領域。本發明是為了解決現有的負荷識別算法對多負荷識別精度較低、識別速度較慢的問題。本發明在各類負荷插入智能插座時，采集各類負荷的用電信息，建立負荷特征庫，當待識別負荷插入智能插座時，采集待識別負荷的用電信息，利用負荷識別算法將待識別負荷的用電信息與負荷特征庫進行比對，進而識別出待識別負荷的類型。本發明能夠根據實際情況靈活應用于單負荷和多負荷的情景，提高識別精度和速度。

技術領域

本發明屬于智能家居領域，尤其涉及智能插座。

背景技術

隨著計算機技術、通信技術、物聯網技術的快速發展，智能家居逐漸走進人們的日常生活，給人們的生活提供了諸多便利。智能插座是智能家居的重要組成設備，現有的智能插座大體具有兩種功能：一是遠程遙控開關狀態，二是進行負荷監測。

負荷監測方法主要分為侵入式和非侵入式兩種。侵入式負荷監測方法通常具有較復雜的硬件和較簡單的軟件，需要在每一個負荷上都安裝監測裝置來監測負荷用電的實時信息。該方法監測數據可靠，但費用高昂、工藝繁瑣、實用性低；非侵入式負荷監測方法通常具有較簡單的硬件和較復雜的軟件，只需在電力供給入口處安裝監測裝置，就可以通過負荷識別算法來識別出各類負荷并計算用電量。該方法成本低、使用方便、實用性強，已成為未來負荷監測方向的發展趨勢。

市面上現有的智能插座采用的都是侵入式負荷監測方法，導致智能插座的制作成本較高，在一定程度上降低了智能插座的實用性，進而制約了智能家居的發展。雖然目前有很多關于非侵入式負荷監測技術和負荷識別算法的研究，但大多只停留在理論層次上，并沒有實際應用，也沒有應用于智能插座上的實例。并且現有的負荷識別算法依然存在諸多問題，如對多負荷識別精度較低；算法復雜導致識別速度較慢等。

發明內容

本發明是為了解決現有的負荷識別算法對多負荷識別精度較低、識別速度較慢的問題，現提供一種智能插座的負荷識別系統及方法。

一種智能插座的負荷識別系統，包括以下單元：

負荷特征庫建立單元：

在各類負荷插入智能插座時，采集各類負荷的用電信息，對用電信息進行負荷特征提取，并建立負荷特征庫，所述用電信息包括：電壓、電流、有功功率、功率因數、頻率和累計耗電量；

負荷識別單元：

當待識別負荷插入智能插座時，采集待識別負荷的用電信息，利用負荷識別算法將待識別負荷的用電信息與負荷特征庫進行比對，進而識別出待識別負荷的類型。

當待識別負荷為單負荷時，負荷識別算法為相對歐氏距離算法，所述相對歐氏距離算法的表達式為：

其中，x_i和x_j分別表示樣本庫中第i個負荷和待識別負荷，d′(x_i,x_j)表示x_i與x_j之間的相對歐氏距離，所述樣本庫為利用負荷特征庫建立的樣本庫。

當待識別負荷為多負荷時，負荷識別算法為向量距離算法，所述向量距離算法的表達式為：

其中，k_i表示第i個負荷的開啟系數，其取值為0或1，當k_i＝0時，表示第i個負荷未開啟，當k_i＝1時，表示第i個負荷開啟，n表示樣本庫中負荷的數量，D表示樣本負荷組與待識別負荷組之間的向量距離，

利用負荷特征庫建立的樣本庫，將樣本庫中所有負荷作為樣本負荷組，則I_i和分別表示樣本負荷組中第i個負荷的電流和功率因數角，

將所有待識別負荷作為待識別負荷組，(IcosI sin)表示待識別負荷組的向量坐標。