基于K-means聚类与PSO特征优选KNN的分级负荷识别方法

针对非侵入式负荷辨识中,单一V-I轨迹特征无法对相似的轨迹特征进行有效识别以及所提取特征易出现冗余甚至噪声特征的问题,提出了一种基于K-means聚类与PSO特征优选的分级非侵入式负荷识别方法。首先,利用K-means算法对负荷V-I轨迹的HOG特征进行初步分类,将轨迹相似的电器分为一类;然后,对每一类中的电器电流数据进行多维特征提取并采用PSO算法选取最优特征子集;最后,利用KNN模型进行二级负荷识别。实验结果表明,该方法有效提高了负荷识别准确率;提取V-I轨迹的HOG特征解决了同一电器V-I轨迹波动的问题;对一级分类后的每一大类单独进行PSO特征优选KNN二级分类,解决了部分电器对特征子集适应性差的问题。所提方法在一定程度上解决了冗余特征甚至噪声特征对辨识准确率的影响,为负荷特征的选取提供了新的思路,对负荷辨识的实际应用具有重要的参考意义。     

基于双通道多特征融合的电力负荷智能感知方法

负荷识别是分析用户用电行为的主要工具之一.提高负荷识别的精度对于开展用能监测服务、实现节能降损具有重要意义.提出了一种基于双通道多特征融合的电力负荷智能感知方法.首先,从电器设备的基本属性出发,分析了电流、谐波、功率等数值特征以及电压-电流(V-I)轨迹图像特征对负荷识别的影响;其次,考虑了特征之间的互补性,分别采用主成分分析-神经网络(principal component analysis-back propagation,PCA-BP)算法和卷积神经网络算法将数值特征和图像特征以不同通道在高维空间进行深度融合;最后,采用Softmax分类算法对融合后的高级特征和设备标签进行有监督的学习,从而实现了不同类别电器设备的有效辨识.算例测试结果显示,所提出方法的负荷识别准确率高达94.55％.该结果充分说明了将多种特征进行高维空间融合,可以更全面、立体地反映设备的本质属性,提高算法的识别精度.     

基于改进kNN算法的非侵入式负荷识别方法

居民用户作为智能电网的重要消耗端,合理用电对缓解能源危机起着至关重要的作用,用电量的分项计量及实时反馈能够引导用户自行优化用能习惯,同时帮助电网侧挖掘用户侧的节能潜力和需求响应潜力.非侵入式负荷监测是用电量分项计量的实现途径,本文针对现有高精度的基于深度学习的负荷识别算法运算复杂度高,无法用于家庭嵌入式设备的问题,提出利用无需训练过程的k最近邻(k-Nearest Neighbor,kNN)算法作为负荷识别模型.首先对标准kNN算法容易误判少数类的缺陷采用加权方式进行改进,然后针对V-I轨迹缺失数值特征的不足提出了基于综合相似度的类别判决方法,最后利用数据集和实验室数据验证了上述算法的有效性.     

基于多维数据图像化的非侵入式负荷识别

针对已有负荷识别方法存在选取的负荷印记冗余度大及无法直接反映负荷功率信息的不足,提出一种多维数据图像化的非侵入式负荷识别方法．首先将负荷的电流波形、瞬时功率波形和电压-无功电流轨迹三个维度的负荷印记转换成灰度图像;然后将其分别加载到图像的红绿蓝通道上,得到带有功率信息的真彩色图像;最后通过简化的二维卷积神经网络进行负荷识别．实验结果表明：本方法能够提升图像的信息密度,使得所采用的人工智能网络在计算量和参数量都降低的情况下仍能在图像中找到最具有辨识力的区域进行高效的负荷识别;在PLAID(即插即用设备标识数据集)和WHITED(全球家庭和工业瞬态能量数据集)上分别达到了98.78%和99.50%的识别准确率．     

基于改进YOLOv5s的非侵入式负荷识别

负荷识别是非侵入式负荷监测的关键环节.针对原始电压电流轨迹特征选择有限、识别准确度低的问题，提出一种基于改进YOLOv5s(YOLOv5s是YOLOv5(you only look once的第5个版本)系列中预训练结构最小的模型)的非侵入式负荷识别算法.将坐标注意力(coordinate attention,简称CA)模块添加至YOLOv5s的主干网络，用双向特征金字塔网络(bi-directional feature pyramid network,简称BiFPN)取代YOLOv5s的常规特征提取网络.实验结果表明：相对于其他3种算法，该文算法有更高的负荷识别准确度.因此，该文算法具有有效性.     

基于随机森林-遗传算法-极限学习机的非侵入式负荷识别方法

提高负荷识别准确率是实现非侵入式负荷监测的关键技术。针对现有模型识别准确率低,特征冗余度高、可分性较差的问题,提出一种基于随机森林(RF)和遗传算法优化极限学习机(GA-ELM)的负荷识别方法。首先从稳态电流信号中提取时域和频域信息作为负荷特征。为进一步减小特征集的冗余度并剔除可分性较差的特征,使用随机森林算法对特征进行优选,得到最优特征集。最后使用遗传算法优化极限学习机的权值和偏置参数,建立负荷识别模型。利用所建立的模型对11个家用电器共16种负荷状态进行识别,实验结果表明,所提模型可以提高识别准确率,使用该模型可以对家用负荷进行快速有效识别。     

基于CF-MF-SE联合特征的非侵入式负荷辨识

针对目前非侵入式负荷辨识存在模型训练时间过长以及负荷特征相近的电器辨识精度不高的问题,提出了一种基于CF-MF-SE联合特征的非侵入式负荷辨识方法。以稳态电流信号为基础,通过提取峰值因数表征波形的畸变程度,采用裕度因子表征信号的平稳程度,谱熵表征频谱结构复杂程度,并结合PSO-SVM实现负荷辨识。结果表明,新方法可解决电器电流波形相近不易识别的难题,减少训练时间,有效提高识别准确率和效率。所提方法将振动信号特征作为负荷特征引入负荷辨识领域,为非侵入式负荷辨识技术的特征选取提供了新思路,其中谱熵作为对负荷敏感的关键特征,与其他特征组合可明显提高辨识率,为实际应用中负荷特征的灵活选择提供了参考。     

基于1D-CNN模型的非侵入式负荷识别

非侵入式负荷识别技术对电网系统的电力调度、风险估计等具有重要意义.现阶段非侵入式负荷识别的数据质量差,算法识别准确度低且只能处理低频或高频数据.针对非侵入式负荷识别数据质量差的问题,提出了数据修复、数据扩展等数据增强方法;针对非线性扰动降低准确度的问题,提出了一种基于1D-CNN的深度学习模型,该模型既可提取低频数据的稳态特征,也可提取高频数据的暂态特征.使用数据增强后的数据集在1D-CNN模型上训练和测试,并与现有算法进行对比发现,该模型在低频、高频数据集上均获得了95%以上的准确度,与现有算法相比具有明显优势.     

基于HOG和SVM的非侵入式负荷识别

智能电网时代,准确高效的居民用电负荷评估对改善和调节电力网络的传输结构至关重要.对用户用电的电流、有功功率和谐波电流等数据进行数据预处理,基于对偶树复小波变换对数据降噪,建立基于HOG和SVM分类识别模型提取数据特征,并进行负荷识别.非侵入式负荷识别极大地降低数据收集和分析成本,对居民使用电器类型和数量的实时监测,为准确估算居民用电载荷提供可靠依据.     

基于混合特征图的非侵入式负荷监测算法

针对目前的非侵入式负荷监测算法所需运算成本高、难以实用推广的现状，提出一种低运算成本的基于混合特征图的非侵入式负荷监测算法。首先，提取设备的功率特征和稳态电压-电流轨迹图特征，将设备功率特征进行维数变换后与电压-电流轨迹特征图组合，得到设备混合特征图。该特征图以小尺寸灰度图为载体，减小了硬件存储与模型算力的成本。然后，基于LeNet卷积神经网络建立设备辨识模型，以混合特征图为输入，实现对设备种类的辨识。最后，使用PLAID数据集对所提算法的结果准确性与计算性能进行测试。结果表明：所提算法的设备辨识准确率可达92.7%,与辨识准确率相差小于1%的同类算法相比，在算法参数量和运算量方面减少了99%,能有效减少NILM的运算成本。     

一种端到端的个体出行轨迹重识别的深度学习方法

对于行人的再识别研究大多采用图像处理和计算机视觉领域的相关方法,在社会治安领域和商业领域内受到了越来越多的关注.从信息检索的角度出发,提出了一种端到端的深度学习框架,对匿名化的基于位置的服务(LBS)数据进行用户再识别.首先,该框架采用嵌入网络对输入的位置序列及其对应的时间序列进行编码;然后采用递归循环网络对用户每天的历史轨迹进行编码;随后连接注意力机制网络,对需要比较的两条轨迹进行重要权重计算;最后得出其相似度.实验结果表明:相较于计算轨迹之间向量距离的传统方法,此模型考虑了用户的时空位置信息,可以更加准确地计算轨迹序列之间的相似度,在某城市匿名化的LBS数据集上,对不同数量的用户重识别准确率较高.     

Training Load Monitoring Algorithms on Highly Sub-Metered Home Electricity Consumption Data

The growing interest in energy-efficient buildings is driving changes in investment, design, and occupant behavior. To better focus cost and resource conservation efforts, electricity consumption feedback can be used to provide motivation, guidance, and verification. Disaggregating by end-use helps both consumers and producers to identify targets for conservation. While hardware-based sub-metering is costly and labor-intensive, non-intrusive load monitoring (NILM) is capable of gathering detailed energy-use data with minimal equipment cost and installation time. However, variations in measurements between metering devices complicate the process of compiling the necessary appliance profiles. Future work involves the devel-opment of NILM algorithms using sensor fusion and detailed appliance-level data gathered from a highly-sensed house currently being constructed near Pittsburgh, Pennsylvania.     

基于深度学习的反无人机预警神经网络

为解决传统雷达探测设备面对"低小慢"无人机时产生的难检测与易突防问题,通过深度卷积神经网络对空中无人机进行实时识别,提取目标的类别与像空间位置信息;根据无人机像空间位置在时域下的变化趋势,绘制无人机飞行映射轨迹;利用长短期记忆网络对飞行映射轨迹进行预测,获取无人机在未来时域内的预测航迹方向,实现对无人机的预警跟踪、实时检测与轨迹推断。结果表明,所提出的算法中目标识别平均准确率可达到82%,轨迹预测平均准确率可达到80%计算速度可达到24帧/秒,可见能够在地基计算平台下对空中无人机进行实时精确预警,可以有效地防止识别领空内的非合作无人机渗透与突防。     

数据驱动下交通异常行为的双层识别模型

为实现对车辆异常行为的准确识别,提高车辆行驶的安全性,提出了一种基于支持向量机(support vector machine, SVM)、监督学习与长短期记忆(long short term memory, LSTM)深度学习的交通异常驾驶行为双层识别模型。首先,对车辆轨迹数据筛除和滤波,构建异常行为数据集;其次,从异常行为轨迹特征中提取出特定异常行为的特征标签,并人为标定在训练集中;再次,构建SVM模型对训练集进行粗识别,基于SVM的二分法原理,从测试集中筛选出异常行为;最后,通过LSTM时间序列模型构建具体种类的异常行为模型,并通过深度学习的方法,从异常行为数据中细分为蛇形驾驶、急速变向、侧滑、大半径转弯、快速U型转弯、急刹车等具体的异常驾驶行为。本次实验选用下一代仿真(next generation simulation, NGSIM)数据中US-101高速公路和peachtree城市道路的数据集的轨迹数据验证SVM和LSTM双层识别模型的性能,包括均方根误差、识别准确率等。结果表明,构建的双层识别模型在第一层有98%的识别准确率,第二层有超过80%的识别准确率,可以较为准确地识...     

基于深度学习的输变电设备紫外放电光斑分割方法

随着紫外成像技术的发展,高压电力设备对于紫外成像图谱的量化分析提出了更高的要求。紫外图谱的量化分析需要用到除紫外成像仪所输出“光子数”额外的紫外光斑图像信息,所以需要将紫外放电光斑从可见光的背景中分割出来。然而,传统紫外图谱光斑分割方法仍存在复杂背景及小光斑分离困难、特征选取复杂、分割精准度低等问题。基于上述问题,提出了一种基于深度学习的紫外图谱光斑分割提取的方法。首先,采用紫外成像仪拍摄电力设备放电缺陷紫外图谱；而后,分别构建FCN-32s、FCN-16s、FCN-8s三种FCN子模型架构,并利用随机梯度下降法进行模型训练；最后,实现输变电设备放电缺陷紫外图谱主光斑的自主分割提取。经过对FCN 3种子模型架构的训练、测试和对比分析,得出结论：FCN-16s模型为紫外光斑分割提取的最佳模型,测试准确率可达99.34%。结果表明基于深度学习的紫外图谱光斑分割方法准确高效,为紫外光斑的量化提取及电力设备放电缺陷的紫外诊断提供了参考。     

基于语义分割的光伏组件积灰检测与分析

为了解决恶略环境条件下难以对光伏电池板表面积灰定性定量分析的问题，提出了一种基于深度学习算法的光伏电池板表面积灰智能检测方法。首先，构建数据集，通过实地调研采样以及在实验室模拟等方法并利用图像处理技术构建完备的数据集；然后，利用深度学习语义分割技术对数据进行训练并对其优化；最后，采用图像处理技术对输出图像进行处理，以解决对积灰的定性定量分析。实验结果表明所提方法的有效性，可以应用于光伏电池板表面积灰的智能检测。     

基于小波变换图像增强算法的手机散斑衬比血流成像技术

为实现激光散斑血流成像设备的便携化,研究了手机散斑衬比血流成像技术。通过分析和重组彩色滤波阵列的光强信号,解决了彩色图像传感器无法获取散斑信号的问题。提出了基于手机相机的散斑衬比分析方法,使用二维离散小波变换对图像低频区域进行增强,并使用k-means聚类和Ostu算法将背景区域和前景血流区域进行分割和去噪。最后,为验证这两种算法在不同情况下的分割结果,分别进行了血流模拟实验和微循环血流灌注实验。研究结果证明,Ostu算法在不同的血流模型下有更好的分割去噪表现,解决手机自带算法导致血流图像失真问题的同时,提高了图像的可视化效果。     

基于整数进制表示的数字图像信息隐藏方法

以图像信息安全问题为背景,介绍了整数的进制数表示法及其在数字图像信息隐藏中的应用,并给出了相应的算法和仿真实验结果.按照此方法,可将一幅灰度图像隐藏于一幅相同大小的彩色图像中,视觉上不影响该彩色图像的质量.隐藏的数据量大,算法简便易行,且可以无失真地恢复出原始图像.与数字图像置乱相结合,可进一步提高安全性.