[发明专利]基于单点感知的家庭用电智能监测方法及其设备

权利要求书

1.一种基于单点感知的家庭用电智能监测方法，其特征在于，所述的基于单点感知的家庭用电智能监测方法包括如下步骤：

1）基于单点感知的家庭用电智能监测设备初始化：

所述的初始化就是基于单点感知的家庭用电智能监测设备获取在没有任何家用电器工作时电力线中的信号；

2）基于单点感知的家庭用电智能监测设备对家用电器开关动作进行侦测：

所述的对家用电器开关动作进行侦测就是基于单点感知的家庭用电智能监测设备对电力线中的电磁干扰信号进行采集；

3）基于单点感知的家庭用电智能监测设备从大量存储的数据中提取每种家用电器的电磁干扰特征判断是何种家用电器正在使用；

4）基于单点感知的家庭用电智能监测设备将电力线上家用电器的电磁干扰数据和正在被使用的家用电器的类型及用电信息写入电脑存储；

5）基于单点感知的家庭用电智能监测设备退出监测。

2.按照权利要求1所述的基于单点感知的家庭用电智能监测方法，其特征在于，所述的基于单点感知的家庭用电智能监测设备对家用电器开关动作进行侦测的步骤如下：

1）基于单点感知的家庭用电智能监测设备高速采集电力线中通过滤波器滤波后的电压信号，再通过基于单点感知的家庭用电智能监测设备实现电压模拟量转化成上位机可处理的数字量，并存储在上位机的缓存里；

2）基于单点感知的家庭用电智能监测设备判断数字量写入周期时间是否到了，如果数字量写入时间满足一个周期时间，则将初始的步骤1）在缓存中的数字量数据写入电脑的硬盘中，用来记录用电数据，并且电脑可以对这些数据进行读写，如果数字量写入周期时间没到，执行下一步骤3）；

3）基于单点感知的家庭用电智能监测设备将从电力线读取的电磁干扰电压数据进行频域变换，将时间域的信号变成频率域的信号；

4）等待基于单点感知的家庭用电智能监测设备是否完成向量平均计算，如果基于单点感知的家庭用电智能监测设备没完成该运算则回到初始的步骤1）的基于单点感知的家庭用电智能监测设备将电压模拟量转化为数字量；如果上述工作已完成则进行下一步骤5）；

5）基于单点感知的家庭用电智能监测设备判断是否发生家用电器的开关行为，这里采用了一种叫做“功率谱向量时间追赶法”的方法，方法的描述如下列公式所示：

X‾t1={x‾t11,x‾t12,x‾t13,...,x‾t1m}---(1)]]>

X‾t2={x‾t21,x‾t22,x‾t23,...,x‾t2m}---(2)]]>

和分别代表30次和10次平均的功率谱平均向量，满足条件t₁-t₂>0，并且t₁和t₂之间是有规律的。我们假设：

XΔt=X‾t2-X‾t1={xΔt1,xΔt2,xΔt3,...xΔtm}--(3)]]>

若构造一个函数，△t表示时间差：

yΔti=1,|xΔti|≥xthreshold,0,|xΔti|<xthreshold,i=1,2,3...m---(4)]]>

当超过一定的阈值时，则可认为发生了一个家用电器的开关行为，至此，判断完毕；公式（4）中的x_threshold是一个经验阈值，并且会根据实际家庭的噪声信号的干扰程度进行相应的更改，在这个算法中，基底频率向量是不断更新的，本方法的更新周期为0.24s，在基于单点感知的家庭用电智能监测设备侦测过程中，当x_threshold超过阈值时可认为发生了一个家用电器的开关行为；虽然如此，x_threshold超过阈值也有电力线中的噪声引起的可能，因此在经过该步骤之后，还要经过下一步骤6）；如果判断结果是没有发生家用电器的开关行为，则回到初始的步骤1）的基于单点感知的家庭用电智能监测设备将模拟量电压转化为数字量；

6）基于单点感知的家庭用电智能监测设备再次采用步骤5）的方法，进行2-4次的验证，只有当每次的验证结果都相同时，才认定发生了一个家用电器的开关行为；如果验证结果是没有发生家用电器的开关行为，回到初始的步骤1），如果判断结果是发生家用电器的开关行为，进行下一步骤7）；

8）基于单点感知的家庭用电智能监测设备根据采集的数据进行特征提取及分类，到此，对家用电器的开关行为进行侦测的步骤完成。