[发明专利]非侵入式用电能效监测终端

权利要求书

1.非侵入式用电能效监测终端，其特征是，包括用电能效监测模块、数据收集模块、远程监测终端和系统维护模块，所述用电能效监测模块用于对各电力用户和电网电能供给点的用电能效数据进行实时采集，并通过无线传感器网络将采集得到的用电能效数据发送至数据收集模块，由数据收集模块转发至远程监测终端，远程监测终端根据接收到的用电能效数据进行用电能效分析，所述系统维护模块和远程监测终端相连，用于对远程监测终端接收到的用电能效数据进行备份和更新处理。

2.根据权利要求1所述的非侵入式用电能效监测终端，其特征是，所述用电能效监测模块采用分簇结构的无线传感器网络，包括用于对各电力用户和电网电能供给点的用电能效数据进行实时采集的传感器节点、用于收集簇内传感器节点采集的用电能效数据的簇首节点，还包括汇聚节点，每个簇首节点将收集到的簇内用电能效数据聚类压缩后发送给汇聚节点，由汇聚节点将接收到的各个簇首节点发送的用电能效数据发送至数据收集模块。

3.根据权利要求2所述的非侵入式用电能效监测终端，其特征是，所述用电能效监测模块采用分簇结构的无线传感器网络，在每轮的分簇阶段，各个传感器节点在进行临时簇首竞争时，首先计算竞选阈值T，然后生成一个0～1之间的随机数，如果该随机数小于对应的竞选阈值T时，则该传感器节点当选为临时簇首，其中，传感器节点i对应的竞选阈值T(i)的表达式为：

式中，r表示网络当前运行的轮数，P表示预期的临时簇首数占网络中总传感器节点数的比例，C_i表示传感器节点i的通信半径内的传感器节点数，R_i表示传感器节点i的通信半径，R_j表示传感器节点j的通信半径。

4.根据权利要求3所述的非侵入式用电能效监测终端，其特征是，当临时簇首选举完成后，传感器节点选择在其通信半径内的临时簇首加入，定义传感器节点i加入临时簇首C_l的成簇阈值为H(i,C_l)，则H(i,C_l)的表达式为：

式中，D(i,C_l)表示传感器节点i到临时簇首C_l的距离，表示当前传感器节点i在其通信半径内监听到的临时簇首C_l中加入的传感器节点数，R_i表示传感器节点i的通信半径，表示临时簇首C_l的通信半径；

当H(i,C_l)＝min{H(i,C_j),j＝1,2,…m_i}(其中，C_j表示在传感器节点i的通信半径内的临时簇首，m_i表示在传感器节点i的通信半径内的临时簇首数)时，则传感器节点i加入临时簇首C_l所在的簇，组成临时簇。

5.根据权利要求4所述的非侵入式用电能效监测终端，其特征是，当临时簇组成后，选取簇内剩余能量最多的传感器节点为最终的簇首节点，簇首节点收集簇内传感器节点采集的用电能效数据，并将收集到的簇内用电能效数据进行聚类后传输至汇聚节点。

6.根据权利要求5所述的非侵入式用电能效监测终端，其特征是，在簇首节点中采用FCM算法对收集到的簇内用电能效数据进行聚类,设聚类数为L，则隶属度矩阵U＝(u_ij),i＝1,2,…,L；j＝1,2,…,n，其中，n表示数据数，u_ij表示数据x_j对第i类的隶属度值，且每个数据对所有类的隶属度值的和为1，即

式中，u_ij表示数据x_j对第i类的隶属度值，采用的u_ij的计算公式为：

式中，d(x_j,v_i)表示数据x_j到第i类的类中心v_i的距离，d(x_j(g),v_i(g))表示数据x_j的位置到类中心v_i对应的位置的距离，d(x_j,v_h)表示数据x_j到第h类的类中心v_h的距离，d(x_j(g),v_k(g))表示数据x_j的位置到类中心v_k对应的位置的距离，m是模糊因子，用来决定聚类结果模糊度的权重指数。