[发明专利]一种基于LSTM的非侵入式用电器识别方法、系统及设备

权利要求书

1.一种非侵入式用电器识别方法，其特征在于，所述非侵入式用电器识别方法包括：利用电流互感器和电压过零检测电路，同步取样用电器的电流，通过对电流数据提取特征参数并判断出投切事件后，再对变换的电流数据利用长短时记忆神经网络识别出投切的用电器种类，最后结合累积和智能识别出当前用电器的种类和数量；

所述非侵入式用电器识别方法包括以下步骤：

步骤一，进行用电器参数获取并缓冲在MCU的内存中；

步骤二，进行LSTM神经网络的训练；

步骤三，进行用电器特征参数提取，并利用这些特征判断用电器的投切事件；

步骤四，利用训练好的LSTM神经网络进行用电器识别；

步骤五，基于累积和(CUSUM)智能识别出当前用电器的种类和数量；

所述步骤三中的用电器特征参数提取和投切事件判断包括：

系统利用电源总线上的电流特性，判断用电器的投切事件；通过FFT运算实现电流频谱特征的提取，从而得到用电器的动态特征；

FFT是离散傅里叶变换的快速算法，设第t组的电流采样序列为{f_t(l)}，则其N点的DFT的结果为：

瞬时负荷特性指负荷在投切瞬间所表现的电气特性，稳态负荷特性指负荷开启进入稳定工作后所表现的电气特性；多个用电器组合的负荷特性的变化，用于判断用电器的投切事件；定义多个用电器同时工作时，得到的电流频谱中基频f_c及各次谐波的幅值为：

式中，f_s为采样率，表示向下取整运算；定义评价函数Q_t：

在用电器投切的t＝6的时刻，Q_t发生明显的变化，通过Q_t初步反映用电器的投切事件；采用间隔m组的数据的变化值ΔQ_t作为初步判断用电器投切的依据：

式中，H为门限，H＝50mA，m＝2，间隔m根据实际情况调整；采用差分法，且选取频谱在f_c的幅值差ΔD_t(1)作为额外的判断条件：

ΔD_t(1)＝|D_t(1)|-|D_t-k(1)|；

通过比较ΔD_t(1)值区分出大功率用电器的投切事件；由于用电器会存在功率因数的不同，选取功率因数角φ_t(k)作为识别用电器投切事件的特征参数之一：

φ_t(k)＝arg(D_t(k))；

式中，arg(x)表示求x的角度；

用于判断用电器投切事件的函数为：

2.如权利要求1所述非侵入式用电器识别方法，其特征在于，所述步骤一中的用电器参数获取包括：

获取的用电器参数是电流信息，通过电流互感器和电压过零检测电路，在电压过零点，同步取样用电器的电流数据；取样通过MCU控制ADC模块实现；取样得到的数据缓冲在MCU的内存中。