一种基于用电电能数据的住宅小区入住率检测方法

阿尔贝托·L·巴鲁索，拉瓦罗·洛扎诺

0 引言

近年来，小区入住率检测技术得到了广泛的研究，到目前为止，入住率的检测经常作为能耗优化工作的参考信息，一般家庭住户都会涉及加热、通风、冷却、照明等电能消耗，因此通过用电电能数据可以检测到小区入住情况，了解到各房屋的何时有无住户，以有效减少能量消耗、提高建筑物的能量效率，并通过住户的电能数据情况改善居民的舒适度。此外，入住率的检测技术还被广泛应用在健康监测领域，例如通过研究老年人或医院患者的行为，以改善提供给他们的不同保健服务。

基于此，智能电网的发展也得到了一定的推动。欧盟和美国正在对此展开诸多举措以实现智能电网，其中欧洲就倡议将智能电网作为战略能源技术计划或列入能源独立和安全法案的框架内，因此，在不久的将来，所有的家庭都将配备新的智能电表，基于此，将来用智能电表计量还能访问负载曲线数据。

在负载曲线分析图中，可以考虑系统可靠性和能源规划。在特定领域，分析这些数据很重要，如智能电网的需求侧管理(DSM)。根据负荷曲线的分析，可以根据其电力消耗情况研究出小区入住率。虽然目前已有类似的技术，但仍有很大的改进空间。因此，出于这个原因，本文提出一种基于电能消耗数据检测住户入住情况的多智能体系统。该系统基于Cloogy项目的网络部署传感器用于监测电能消耗情况，并通过收集到的数据执行本文提出的入住率检测算法以了解入住情况。

1 背景介绍

大多数入住率检测技术都采用传感器设备来实现，但是实现方法千差万别。有的方法仅使用单个传感器，有的方法则使用多个传感器。由于几种信息数据的整合能改善入住率检测的精确度，所以多数研究方法都使用多个传感器。此外，方法的不同还体现在使用一种传感器还是多种类型的传感器。通过调查使用传感器网络进行的入住率检测的技术。可以发现，这种系统按方法可以分为终端或非终端，取决于系统是否要求用户携带，按功能可以分为自定义系统检测、识别和自主追踪环境的能力，按基础设施可以分为在显式或隐式基础设施之间建立，取决于基础设施的目的是仅检测入住情况还是从某些数据源推断出入住率。

尽管如此，使用这种系统则意味着住户家中必须安装这些传感器；这些设备的安装对于居民来说一是麻烦，二是在某些情况下，房屋本身可能无法承受传感器架构的安装。这也是这种检测技术系统需要改进的方式，即寻求一种并非需要传感器且无需安装家庭住户的方法。

正如上文所述，欧洲政府正在采取诸多措施投资并实现更智能的电网，如在更多的住房中安装智能电表(可提供一种非侵入式的入住率检测方式)。为此，需要对电表数据进行分析以研究居民的生活模式。

2 多智能体系统

本工作中提出的架构详述如下。将详细解释构成系统的每个元素。选择PANGEA平台用于架构设计，这有助于创建虚拟代理组织并将其与不同的轻型硬件设备集成。不同的虚拟组织负责执行特定任务，例如数据收集和管理或协调和安全。

该体系结构的第一个元素是用户家的组织。在房屋内，显示非侵入式占用检测系统中涉及的所有传感器。这些来自VPS公司的商用传感器(虚拟电源解决方案)可以在Cloogy项目的网站上获得，并且易于安装。

在用户家中部署的系统的第一个和中心元素是Cloogy集线器，该设备负责从系统的每个节点接收数据，显示器负责实时显示房屋的消费信息，智能插头负责监控任何单个家用电器的电力消耗，独立于其余设备读取其消耗量，此外，还有负责从电气面板记录整个家庭的电力消耗数据的设备。部署的传感器网络处理的所有数据都实时发送到系统的中央服务器。

远程服务器组织具有以下角色:协调、统计信息、收集信息和检测入住情况。协调器负责管理来自传感器设备的信息，信息收集设备负责存储所有记录的数据，信息统计设备负责收集和将系统中获取的数据和统计信息显示给平台用户，最后，经由检测入住的设备负责分析所有负载读取设备生成的数据，然后确定房屋是否有居民入住。

岳文姣编译自the Communications in Computer and Information Science book series(CCIS，volume 887)