本發(fā)明涉及一種預(yù)測方法，特別涉及一種針對家用電器使用情況以及未來可能的工作狀態(tài)進行監(jiān)測和預(yù)測的方法，屬于自動化控制和管理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著居民家用電器使用數(shù)量和頻率的增加以及人們環(huán)保意識的增強，節(jié)約用電越來越多的受到大家的關(guān)注。

為促使用戶改變已有家用電器的使用習(xí)慣，保持良好的全社會用電秩序，進而達到節(jié)能、降耗、錯峰使用電能的目的，對現(xiàn)有家用電器使用情況進行全面、系統(tǒng)的監(jiān)測，利用電力需求管理機制進行管理和約束，就成為現(xiàn)代社會發(fā)展的一個必然需要。

現(xiàn)有電力需求管理機制不僅能使用戶節(jié)省能源，而且有益于提高電網(wǎng)本身的效率，減少尖峰時刻的用電量，達到合理調(diào)配電能的目的。但現(xiàn)有此類管理機制由于需要用戶提供一系列設(shè)置信息，如：一天中設(shè)備最可能被使用的時間、用電時間的長短等，因此，使用過程繁瑣、操作不便，影響了此類機制在大眾市場的推廣，可用性與擴展性明顯不足。

于是，設(shè)計一種預(yù)測家電使用的方法，為電力需求管理機制自動獲取輸入?yún)?shù)提供方便，就成為本發(fā)明想要解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述現(xiàn)有情況和不足，本發(fā)明旨在提供一種以網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為基礎(chǔ)，以實時數(shù)據(jù)采集、分析和預(yù)測為手段，進而實現(xiàn)對家用電器用電使用情況進行預(yù)測的方法，以滿足現(xiàn)代社會發(fā)展的需要，降低電力能源消耗，提高電能利用效率。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種針對家用電器使用的預(yù)測方法，具體步驟包括：

步驟1、將家用電器與傳感器一一對應(yīng)相連，通過傳感器隨時采集對應(yīng)家用電器的交流電使用情況，得到相應(yīng)的功耗信息。

步驟2、將所有傳感器直接與一個基站節(jié)點相連，通過基站節(jié)點將采集的功耗信息傳輸?shù)竭h端的上位機中。

步驟3、上位機根據(jù)功耗信息以及對應(yīng)的時間確定出該家用電器的功耗曲線，當功耗值達到運行最低功耗值時該家用電器被認為開啟，得出該家用電器每日的日常狀態(tài)曲線。

步驟4、當上位機對某一家用電器在未來一天的使用狀態(tài)進行預(yù)測時，根據(jù)該家用電器每日的日常狀態(tài)曲線，選取前n天的日常狀態(tài)曲線得到一個字符串，其中，前i天被使用，則，否則。

步驟5、設(shè)定一長度為m的字符串p，字符串p由字符串z中最后m天的字符組成，m從1開始，且m<n；在字符串z中數(shù)出“p”、“p1”與“p0”出現(xiàn)的次數(shù)n,不包括“p”本身，則該家用電器在未來一天的使用狀態(tài)概率為：

其中，prob[1|p]表示未來一天狀態(tài)為1的概率，prob[0|p]表示未來一天狀態(tài)為0的概率。若prob[1|p]或者prob[0|p]等于100%，則運算停止，該家用電器預(yù)測為未來一天被使用或不被使用；否則，長度m加1，繼續(xù)進行步驟5運算，若長度m加1后，m=n-1，算法停止并返回本次迭代概率最大的狀態(tài)值作為未來一天該家用電器的使用狀態(tài)預(yù)測值。

一種針對家用電器使用的預(yù)測方法，當該家用電器在未來一天預(yù)測為使用時，還包括對該家用電器使用時間點的預(yù)測，具體步驟包括：

步驟6、根據(jù)步驟4前n天中該家用電器被使用天的情況，將其中每一天進行相應(yīng)使用狀態(tài)曲線繪制，由使用狀態(tài)曲線得到一個正態(tài)函數(shù)參數(shù)μ來設(shè)計該天的臨界曲線，正態(tài)函數(shù)參數(shù)μ對應(yīng)的是臨界曲線中設(shè)備開啟時間，標準差參數(shù)δ設(shè)置為30分鐘。

步驟7、將所有該家用電器被使用天的臨界曲線進行對應(yīng)概率相加后平均，所得曲線的尖峰時刻即為該家用電器在未來一天被使用的預(yù)測時間。

本發(fā)明所述的一種針對家用電器使用的預(yù)測方法的有益效果包括：

1、通過建立網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可將所需的家用電器用電信息及時、準確的傳送到遠端上位機中，形成在上位機中的集中、分析和計算，方便了計算過程，提高了計算的準確性；

2、通過對預(yù)測日前家用電器使用情況的分析和設(shè)定，繪制相應(yīng)的臨界曲線以及通過設(shè)置公式計算預(yù)測日使用概率，實現(xiàn)了預(yù)測日使用狀態(tài)及可能使用時間點的準確預(yù)測，為后續(xù)上位機中電力需求管理機制的良好管理和運行提供了幫助，進而為電網(wǎng)電能負荷均衡調(diào)整、電網(wǎng)使用壓力降低提供了保障，間接提高了電網(wǎng)電能的使用效率，降低了電能消耗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中某一家用電器在某一天的使用狀態(tài)曲線與臨界曲線的對照圖；

圖2為本發(fā)明中預(yù)測某一家用電器使用時間的臨界曲線合成過程圖。

具體實施方式

本發(fā)明所述的一種針對家用電器使用的預(yù)測方法，具體步驟包括：

步驟1、將家用電器與傳感器一一對應(yīng)相連，通過傳感器隨時采集對應(yīng)家用電器的交流電使用情況，得到相應(yīng)的功耗信息。

其中，傳感器可使用acme傳感器，以隨時對對應(yīng)的家用電器進行交流電使用情況采集。家用電器可以包括：電視機、冰箱、洗衣機、電腦、烤箱、微波爐等日常家用電器。

步驟2、將所有傳感器直接與一個基站節(jié)點相連，通過基站節(jié)點將采集的功耗信息傳輸?shù)竭h端的上位機中。

為實現(xiàn)遠端信息匯總和計算，所有傳感器需要與一個帶有基站功能的基站節(jié)點相連接，并通過基站節(jié)點將采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭h端上位機中，從而實現(xiàn)家用電器使用信息的網(wǎng)絡(luò)化、智能化采集。

步驟3、上位機根據(jù)功耗信息以及對應(yīng)的時間確定出該家用電器的功耗曲線，當功耗值達到運行最低功耗值時該家用電器被認為開啟，得出該家用電器每日的日常狀態(tài)曲線。

步驟4、當上位機對某一家用電器在未來一天的使用狀態(tài)進行預(yù)測時，根據(jù)該家用電器每日的日常狀態(tài)曲線，選取前n天的日常狀態(tài)曲線得到一個字符串，其中，前i天被使用，則，否則。

例如：選取前9天的某一家用電器的日常狀態(tài)曲線，若前i天被使用，則，否則，得到相應(yīng)的字符串z=“100100100”，其表示為：前3、6、9天該家用電器被使用，其余時間沒有開啟。

步驟5、設(shè)定一長度為m的字符串p，字符串p由字符串z中最后m天的字符組成，m從1開始，且m<n；在字符串z中數(shù)出“p”、“p1”與“p0”出現(xiàn)的次數(shù)n,不包括“p”本身，則該家用電器在未來一天的使用狀態(tài)概率為：

其中，prob[1|p]表示未來一天狀態(tài)為1的概率，prob[0|p]表示未來一天狀態(tài)為0的概率。若prob[1|p]或者prob[0|p]等于100%，則運算停止，該家用電器預(yù)測為未來一天被使用或不被使用。否則，長度m加1，繼續(xù)進行步驟5運算；當長度m加1后，m=n-1，算法停止并返回本次迭代概率最大的狀態(tài)值作為未來一天該家用電器的使用狀態(tài)預(yù)測值。

如上例：字符串z=“100100100”，當m=1時，p為0；當m=2時，p為00；當m=3時，p為100。相應(yīng)地，如果“p”為0時，則“p1”為01，而“p0”則為00，所以字符串z中，除p為0其本身外，“p”出現(xiàn)的次數(shù)n=5，“p1”出現(xiàn)的次數(shù)n=2，而“p0”出現(xiàn)的次數(shù)n=3。依此類推，通過上述定義，根據(jù)設(shè)定的公式：

可計算出該家用電器被使用的概率prob[1|p]，以及該家用電器不被使用的概率prob[0|p]。

具體判斷過程為：

a、若prob[1|p]或者prob[0|p]等于100%，上位機運算停止，該家用電器預(yù)測為未來一天被使用或不被使用，判斷完成。

b、若prob[1|p]或者prob[0|p]不等于100%，則對設(shè)定的長度m加1，繼續(xù)進行步驟5中的運算。如若長度m加1后，m=n-1時，運算停止，上位機返回運算過程中迭代概率最大的狀態(tài)值作為未來一天該家用電器的使用狀態(tài)預(yù)測值，完成使用狀態(tài)預(yù)測判斷。如迭代概率最大的狀態(tài)值為80%時，則該家用電器未來一天可能被使用的概率為80%。

當然，當該家用電器在未來一天被預(yù)測為使用時，還包括對該家用電器使用時間點的預(yù)測，具體步驟包括：

步驟6、根據(jù)步驟4前n天中該家用電器被使用天的情況，將其中每一天進行相應(yīng)使用狀態(tài)曲線繪制，由使用狀態(tài)曲線得到一個正態(tài)函數(shù)參數(shù)μ來設(shè)計該天的臨界曲線，如圖1所示，正態(tài)函數(shù)參數(shù)μ對應(yīng)的是臨界曲線中設(shè)備開啟時間，標準差參數(shù)δ設(shè)置為30分鐘。

步驟7、將所有該家用電器被使用天的臨界曲線進行對應(yīng)概率相加后平均，所得曲線的尖峰時刻即為該家用電器在未來一天被使用的預(yù)測時間。

如上例：字符串z=“100100100”時，前3、6、9天為該家用電器的被使用天，根據(jù)這三天的使用狀態(tài)曲線得到相應(yīng)的正態(tài)函數(shù)參數(shù)，進而繪制出相應(yīng)的這三天的臨界曲線，如圖2所示，臨界曲線中設(shè)備開啟時間為正態(tài)函數(shù)參數(shù)μ，標準差參數(shù)δ設(shè)置為30分鐘，通過將這三天臨界曲線的對應(yīng)概率相加后再進行平均，所得曲線的尖峰時刻即為該家用電器在未來一天被使用的預(yù)測時間，從而完成該家用電器使用時間點的預(yù)測，整個預(yù)測過程完成。

通過上述預(yù)測過程，上位機中的電力需求管理機制就可較好的把握某個家庭中各種電器在哪天可能被開啟、可能被開啟的時間點等信息，結(jié)合大范圍監(jiān)控過程，就可更好的、全面的調(diào)控電能負荷，降低電網(wǎng)壓力，提高電能使用效率。