一種基于用電電能數(shù)據(jù)的住宅小區(qū)入住率檢測方法

阿爾貝托·L·巴魯索，拉瓦羅·洛扎諾

0 引言

近年來，小區(qū)入住率檢測技術(shù)得到了廣泛的研究，到目前為止，入住率的檢測經(jīng)常作為能耗優(yōu)化工作的參考信息，一般家庭住戶都會(huì)涉及加熱、通風(fēng)、冷卻、照明等電能消耗，因此通過用電電能數(shù)據(jù)可以檢測到小區(qū)入住情況，了解到各房屋的何時(shí)有無住戶，以有效減少能量消耗、提高建筑物的能量效率，并通過住戶的電能數(shù)據(jù)情況改善居民的舒適度。此外，入住率的檢測技術(shù)還被廣泛應(yīng)用在健康監(jiān)測領(lǐng)域，例如通過研究老年人或醫(yī)院患者的行為，以改善提供給他們的不同保健服務(wù)。

基于此，智能電網(wǎng)的發(fā)展也得到了一定的推動(dòng)。歐盟和美國正在對(duì)此展開諸多舉措以實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)，其中歐洲就倡議將智能電網(wǎng)作為戰(zhàn)略能源技術(shù)計(jì)劃或列入能源獨(dú)立和安全法案的框架內(nèi)，因此，在不久的將來，所有的家庭都將配備新的智能電表，基于此，將來用智能電表計(jì)量還能訪問負(fù)載曲線數(shù)據(jù)。

在負(fù)載曲線分析圖中，可以考慮系統(tǒng)可靠性和能源規(guī)劃。在特定領(lǐng)域，分析這些數(shù)據(jù)很重要，如智能電網(wǎng)的需求側(cè)管理(DSM)。根據(jù)負(fù)荷曲線的分析，可以根據(jù)其電力消耗情況研究出小區(qū)入住率。雖然目前已有類似的技術(shù)，但仍有很大的改進(jìn)空間。因此，出于這個(gè)原因，本文提出一種基于電能消耗數(shù)據(jù)檢測住戶入住情況的多智能體系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于Cloogy項(xiàng)目的網(wǎng)絡(luò)部署傳感器用于監(jiān)測電能消耗情況，并通過收集到的數(shù)據(jù)執(zhí)行本文提出的入住率檢測算法以了解入住情況。

1 背景介紹

大多數(shù)入住率檢測技術(shù)都采用傳感器設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，但是實(shí)現(xiàn)方法千差萬別。有的方法僅使用單個(gè)傳感器，有的方法則使用多個(gè)傳感器。由于幾種信息數(shù)據(jù)的整合能改善入住率檢測的精確度，所以多數(shù)研究方法都使用多個(gè)傳感器。此外，方法的不同還體現(xiàn)在使用一種傳感器還是多種類型的傳感器。通過調(diào)查使用傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的入住率檢測的技術(shù)?？梢园l(fā)現(xiàn)，這種系統(tǒng)按方法可以分為終端或非終端，取決于系統(tǒng)是否要求用戶攜帶，按功能可以分為自定義系統(tǒng)檢測、識(shí)別和自主追蹤環(huán)境的能力，按基礎(chǔ)設(shè)施可以分為在顯式或隱式基礎(chǔ)設(shè)施之間建立，取決于基礎(chǔ)設(shè)施的目的是僅檢測入住情況還是從某些數(shù)據(jù)源推斷出入住率。

盡管如此，使用這種系統(tǒng)則意味著住戶家中必須安裝這些傳感器；這些設(shè)備的安裝對(duì)于居民來說一是麻煩，二是在某些情況下，房屋本身可能無法承受傳感器架構(gòu)的安裝。這也是這種檢測技術(shù)系統(tǒng)需要改進(jìn)的方式，即尋求一種并非需要傳感器且無需安裝家庭住戶的方法。

正如上文所述，歐洲政府正在采取諸多措施投資并實(shí)現(xiàn)更智能的電網(wǎng)，如在更多的住房中安裝智能電表(可提供一種非侵入式的入住率檢測方式)。為此，需要對(duì)電表數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以研究居民的生活模式。

2 多智能體系統(tǒng)

本工作中提出的架構(gòu)詳述如下。將詳細(xì)解釋構(gòu)成系統(tǒng)的每個(gè)元素。選擇PANGEA平臺(tái)用于架構(gòu)設(shè)計(jì)，這有助于創(chuàng)建虛擬代理組織并將其與不同的輕型硬件設(shè)備集成。不同的虛擬組織負(fù)責(zé)執(zhí)行特定任務(wù)，例如數(shù)據(jù)收集和管理或協(xié)調(diào)和安全。

該體系結(jié)構(gòu)的第一個(gè)元素是用戶家的組織。在房屋內(nèi)，顯示非侵入式占用檢測系統(tǒng)中涉及的所有傳感器。這些來自VPS公司的商用傳感器(虛擬電源解決方案)可以在Cloogy項(xiàng)目的網(wǎng)站上獲得，并且易于安裝。

在用戶家中部署的系統(tǒng)的第一個(gè)和中心元素是Cloogy集線器，該設(shè)備負(fù)責(zé)從系統(tǒng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)接收數(shù)據(jù)，顯示器負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)顯示房屋的消費(fèi)信息，智能插頭負(fù)責(zé)監(jiān)控任何單個(gè)家用電器的電力消耗，獨(dú)立于其余設(shè)備讀取其消耗量，此外，還有負(fù)責(zé)從電氣面板記錄整個(gè)家庭的電力消耗數(shù)據(jù)的設(shè)備。部署的傳感器網(wǎng)絡(luò)處理的所有數(shù)據(jù)都實(shí)時(shí)發(fā)送到系統(tǒng)的中央服務(wù)器。

遠(yuǎn)程服務(wù)器組織具有以下角色:協(xié)調(diào)、統(tǒng)計(jì)信息、收集信息和檢測入住情況。協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)管理來自傳感器設(shè)備的信息，信息收集設(shè)備負(fù)責(zé)存儲(chǔ)所有記錄的數(shù)據(jù)，信息統(tǒng)計(jì)設(shè)備負(fù)責(zé)收集和將系統(tǒng)中獲取的數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)信息顯示給平臺(tái)用戶，最后，經(jīng)由檢測入住的設(shè)備負(fù)責(zé)分析所有負(fù)載讀取設(shè)備生成的數(shù)據(jù)，然后確定房屋是否有居民入住。

岳文姣編譯自the Communications in Computer and Information Science book series(CCIS，volume 887)