一種基于用電電能數據的住宅小區入住率檢測方法

阿爾貝托·L·巴魯索，拉瓦羅·洛扎諾

0 引言

近年來，小區入住率檢測技術得到了廣泛的研究，到目前為止，入住率的檢測經常作為能耗優化工作的參考信息，一般家庭住戶都會涉及加熱、通風、冷卻、照明等電能消耗，因此通過用電電能數據可以檢測到小區入住情況，了解到各房屋的何時有無住戶，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據情況改善居民的舒適度。此外，入住率的檢測技術還被廣泛應用在健康監測領域，例如通過研究老年人或醫院患者的行為，以改善提供給他們的不同保健服務。

基于此，智能電網的發展也得到了一定的推動。歐盟和美國正在對此展開諸多舉措以實現智能電網，其中歐洲就倡議將智能電網作為戰略能源技術計劃或列入能源獨立和安全法案的框架內，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，將來用智能電表計量還能訪問負載曲線數據。

在負載曲線分析圖中，可以考慮系統可靠性和能源規劃。在特定領域，分析這些數據很重要，如智能電網的需求側管理(DSM)。根據負荷曲線的分析，可以根據其電力消耗情況研究出小區入住率。雖然目前已有類似的技術，但仍有很大的改進空間。因此，出于這個原因，本文提出一種基于電能消耗數據檢測住戶入住情況的多智能體系統。該系統基于Cloogy項目的網絡部署傳感器用于監測電能消耗情況，并通過收集到的數據執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

大多數入住率檢測技術都采用傳感器設備來實現，但是實現方法千差萬別。有的方法僅使用單個傳感器，有的方法則使用多個傳感器。由于幾種信息數據的整合能改善入住率檢測的精確度，所以多數研究方法都使用多個傳感器。此外，方法的不同還體現在使用一種傳感器還是多種類型的傳感器。通過調查使用傳感器網絡進行的入住率檢測的技術?？梢园l現，這種系統按方法可以分為終端或非終端，取決于系統是否要求用戶攜帶，按功能可以分為自定義系統檢測、識別和自主追蹤環境的能力，按基礎設施可以分為在顯式或隱式基礎設施之間建立，取決于基礎設施的目的是僅檢測入住情況還是從某些數據源推斷出入住率。

盡管如此，使用這種系統則意味著住戶家中必須安裝這些傳感器；這些設備的安裝對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的安裝。這也是這種檢測技術系統需要改進的方式，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現更智能的電網，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，需要對電表數據進行分析以研究居民的生活模式。

2 多智能體系統

本工作中提出的架構詳述如下。將詳細解釋構成系統的每個元素。選擇PANGEA平臺用于架構設計，這有助于創建虛擬代理組織并將其與不同的輕型硬件設備集成。不同的虛擬組織負責執行特定任務，例如數據收集和管理或協調和安全。

該體系結構的第一個元素是用戶家的組織。在房屋內，顯示非侵入式占用檢測系統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項目的網站上獲得，并且易于安裝。

在用戶家中部署的系統的第一個和中心元素是Cloogy集線器，該設備負責從系統的每個節點接收數據，顯示器負責實時顯示房屋的消費信息，智能插頭負責監控任何單個家用電器的電力消耗，獨立于其余設備讀取其消耗量，此外，還有負責從電氣面板記錄整個家庭的電力消耗數據的設備。部署的傳感器網絡處理的所有數據都實時發送到系統的中央服務器。

遠程服務器組織具有以下角色:協調、統計信息、收集信息和檢測入住情況。協調器負責管理來自傳感器設備的信息，信息收集設備負責存儲所有記錄的數據，信息統計設備負責收集和將系統中獲取的數據和統計信息顯示給平臺用戶，最后，經由檢測入住的設備負責分析所有負載讀取設備生成的數據，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)