一种基于用户行为的电器控制方法及电器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于用户行为的电器控制方法及电器，通过获取用户过去一个月中的所有电器的历史用电数据以及对应的环境信息，根据上述信息计算得到用户的用电习惯模型，然后获取当前外部环境参数，根据当前外部环境参数，判断是否触发执行电器的控制策略，如果判断结果是满足条件，则生成电器控制指令，电器执行对应的操作。通过上述技术方案，以用户的行为为指导，学习并区分不同用户的用电行为习惯，实现不同用户不同电器的自动控制。
【专利说明】
一种基于用户行为的电器控制方法及电器
技术领域
[0001] 本发明涉及控制领域，尤其涉及一种基于用户行为的电器控制方法及电器。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的发展，越来越多的智能电器走入普通家庭，大多数的智能电器倾 向于通过互联网进行连接，然后进行统一管理，电器本身未做太大改变，只能通过繁复地设 置定时任务满足电器控制的需要，而且定时任务有时候也不能准备反应用户的真实需要， 用户需要一种更加智能的，能够实现自动化的电器控制技术。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种基于用户行为的电器控制方法及 电器，本发明根据用户的用电行为特点，自动生成电器控制策略，实现电器的智能控制。
[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于用户行为的电器控制方 法，包括以下步骤：
[0005] 步骤1)、获取用户过去一个月中的所有电器的历史用电数据以及对应的环境信 息；
[0006] 步骤2)、根据所述所有电器的历史用电数据和所述对应的环境信息，得到用户的 用电习惯模型，所述用电习惯模型是用户下所有电器的一组在满足执行的条件时执行电器 操作的控制策略；
[0007] 步骤3)、获取当前外部环境参数；
[0008] 步骤4)、根据所述当前外部环境参数，判断是否满足触发执行电器操作的条件；
[0009] 步骤5)、如果判断结果是满足条件，则生成电器控制指令，根据所述电器控制指令 进行电器调控。
[0010] 进一步地:所述步骤1中，所述历史用电数据包括用户的电器类型、电器使用的时 间、电器每分钟的状态、电器使用的次数。所述对应的环境信息包括人体活动信息、光强度、 温度、湿度、空气质量、烟雾浓度。
[0011] 进一步地:所述步骤2中，所述根据所述所有电器的历史用电数据和所述对应的环 境信息，得到用户的用电习惯模型，包括：
[0012] 将历史用电数据以30分钟间隔进行分割，得到每个电器过去一个月中每30分钟内 的用电数据和对应的环境信息；
[0013] 在每个30分钟内，计算每次电器状态改变的时间，以及电器状态改变时的环境信 息；
[0014] 使用k-means聚类算法计算得到每个电器在30分钟内的最优状态变化以及对应的 环境条件；
[0015] 根据每个电器30分钟内状态变化规律，整合得到用户每天的操作电器时间列表。
[0016] 进一步地:所述操作电器时间列表包括触发电器状态改变的外部环境条件。
[0017] 进一步地:所述步骤4中，所述根据所述当前外部环境参数，判断是否满足触发执 行电器操作的条件，包括：
[0018] 根据当前时间，在所述操作电器时间列表中，找到触发电器状态改变的对应外部 环境条件；
[0019] 将当前外部环境参数，和所述操作电器时间列表中触发电器状态改变的外部环境 条件做对比，判断是否满足条件。
[0020] -种基于用户行为进行控制的电器，包括：
[0021] 采集模块，用于采集电器的用电信息和外部环境参数，并发送到判断模块；
[0022] 存储模块，用于存储电器的历史用电数据和对应的环境信息，并发送到计算模块；
[0023] 计算模块，用于根据电器的历史用电数据和对应的环境信息计算得到用户的用电 习惯模型；
[0024] 判断模块，用于接收采集模块发送的当前电器的用电信息和外部环境参数，并和 计算模块中用电习惯模型中的触发条件做比较，判断是否满足触发执行电器操作，生成控 制指令，并将控制指令发送到控制模块；
[0025]控制模块，用于接收控制指令，并执行相应的操作。
[0026] 本发明的有益效果是，本发明提供一种基于用户行为的电器控制方法及电器，通 过获取用户过去一个月中的所有电器的历史用电数据以及对应的环境信息，根据上述信息 计算得到用户的用电习惯模型，然后获取当前外部环境参数，根据当前外部环境参数，判断 是否触发执行电器的控制策略，如果判断结果是满足条件，则生成电器控制指令，电器执行 对应的操作。通过上述技术方案，以行为科学理论为指导，区分不同用户的用电行为习惯， 实现电器的智能化控制。
【附图说明】
[0027] 图1是本发明提供实施例1的一种基于用户行为的电器控制方法的流程图；
[0028] 图2是本发明提供实施例2的一种基于用户行为进行控制的电器的结构图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。
[0030] 实施例1
[0031] 参照附图1，本实施例提供的一种基于用户行为的电器控制方法，包含以下步骤：
[0032] S101、获取用户过去一个月中的所有电器的历史用电数据以及对应的环境信息；
[0033] 首先获取用户过去一个月中，该用户下的所有用电历史数据，包括每个电器每分 钟的用电数据以及环境信息，例如每分钟的用电量，电器的电流、电压信息，以及电器的状 态(包括电器的开关、模式、温度等电器信息），以及人体活动信息、光强度、房间温度、湿度、 空气质量、烟雾浓度等环境信息。
[0034] S102、根据所有电器的历史用电数据和对应的环境信息，计算得到用户的用电习 惯模型；
[0035]将用电历史数据以30分钟间隔进行分割，得到每个电器过去一个月中每30分钟内 的用电数据和对应的环境信息；
[0036]在每个30分钟内，计算每次电器状态改变的时间，以及电器状态改变时的环境信 息；
[0037]使用k-means聚类算法，计算得到每个电器在30分钟内的最优状态变化，以及对应 的环境条件；
[0038] 根据每个电器30分钟内状态变化规律，整合得到用户每天的操作电器时间列表。 [0039] 举例来说，某用户，包含一个电器热水器A，获取该热水器A过去一个月内的历史用 电数据，以30分钟进行分割。
[0040] 表1是分割后的数据格式举例，热水器A3月1日19:00-19: 30之间的用电数据和对 应的环境数据。
[0041] 表1:
[0042]
[0043]然后在列表中，通过前后两分钟数据对比，以及对应的电器状态，可以得到30分钟 内电器状态改变的时间和环境信息，例如表1中，热水器A发生状态改变的数据即是19:01分 钟，电器从关闭状态，变为开启状态，明显变化的环境因素是感应到人体活动，人体感应活 动从无变成了有。
[0044] 然后获取过去一个月中，每天晚上19:00-19:30分钟，电器状态改变的时间和环境 信息，将这组用电数据都设为一组同源数据，可以得到每个时间间隔的电器改变时间表。
[0045] 表2是热水器A过去一个月中晚上19:00-19: 30分钟电器状态改变的同源数据举 例。
[0046] 表2:
[0047]
[0048] 取时间、状态、人体感应活动、温度作为计算的原始数据，并取表2中3月1日止至3 月6日的数据作为计算举例，对上述数据进行处理。
[0049] 在间隔30分钟的时间中，按照开始到结尾的分钟数分别记为0-30,即例如19:00- 19:30的时间间隔，19:00记为0，19:30记为30，而19:30-20:00的时间间隔，19:30记为0，20: 00记为30。
[0050]状态开启记为30,状态关闭记为0,人体感应活动有记为30,人体感应活动无记为 0，温度10 °C以下记为0,10 °C至20 °C记为15,20 °C以上记为30,对表2数据进行处理。
[0051]表3是处理后的数据。
[0052]表3:
[0054] 以电器状态为聚类中心，k值代表聚类中心，热水器一般包括开启和关闭两个状 态，因此设k值为2,选取两个聚类中心，以最早出现的开启时间点和最早出现的关闭时间点 作为初始中心点。例如表3中最早出现热水器开启状态的时间是3月2日，时间是19:02,最早 出现热水器关闭状态的时间是3月5日，时间是19:12,即初始化两个簇的中心分别为X{2， 30,30，15}和Y{12,0,30,30}。
[0055] 根据公式：
[0056]
，计算所有点分别对两个初始中 心点的欧几里得度量，欧几里得度量是用于标识簇中其他点到簇中中心点之间的真实距 离。
[0057] 表4是计算得到的其他时间点到初始中心点的欧几里得度量。
[0058] 表4:
[0060] 从左到右依次表示各电器状态改变的时间数据到最早出现开启时间的初始中心 点和最早出现关闭时间的初始中心点的欧几里得度量。
[0061] 将各电器状态改变的时间数据根据欧几里得度量分到最近的簇，可以得到两个 簇：
[0062] a 簇：1，2,3,4,6;
[0063] b簇：5;
[0064] 根据第一次聚类结果，调整各个簇的中心点，继续计算各点到中心点的欧几里得 度量，直到簇中元素不再变化。
[0065] a簇的新中心点为：{(2+14+8+20+15)/5 = 11 · 8，（30+30+30+30+30)/5 = 30，（30+30 +30+30+30)/5 = 30, (15+15+15+15+15)/5 = 15} = {11.8,30,30,15}；
[0066] b簇的新中心点为：{12，0，30，30};
[0067] 用调整后的中心点再次进行聚类，得到：
[0069] 再次将各电器状态改变的时间数据根据欧几里得度量分到最近的簇，第二次迭代 后的结果为：
[0070] a 簇：1，2,3,4,6;
[0071] b簇：5;
[0072]结果无变化，说明结果已收敛，于是给出最终聚类结果：
[0073] a 簇：1，2,3,4,6;
[0074] b簇：5;
[0075] 当一个簇中的数据少于5个时，则认为该簇中电器的状态改变不规律，抛弃。
[0076]取簇中心点的整数值作为热水器30分钟内状态变化规律的输出值，可以得到最终 结果为：{11，30，30，15}，即热水器A在30分钟内最终的的最优状态变化规律为:在外部温度 在10 °C至2 0 °C之间，检测到人体感应后，在晚上19:11分时，打开热水器。
[0077]然后重复上述方法，计算得到每天每30分钟的用户使用热水器规律，根据每个电 器30分钟内状态变化规律，整合得到用户每天的操作电器时间列表。
[0078] 表5是热水器A最终得到的操作电器时间列表举例。
[0079] 表5:
[0080]
[0081]其他电器也可以按照相同的方法得到最终的操作电器时间列表。
[0082] S103、获取当前外部环境参数；
[0083]例如，热水器A获取当前的时间位19点11分、热水器的运行状态关闭、人体感应活 动有人和温度数据是15°C。
[0084] S104、根据当前外部环境参数，判断是否满足触发执行电器操作的条件；
[0085] 根据19点11分的时间，在热水器A的操作电器时间列表表4中，找到19:11分时执行 热水器操作的条件，将人体感应活动和温度数据和操作电器时间列表中的执行条件做对 比，人体感应活动有人和温度数据是15°C，满足热水器A开启的条件。
[0086] S105、如果判断结果是满足条件，则生成电器控制指令，根据所述电器控制指令进 行电器操作。
[0087]根据步骤S104的判断结果，生成热水器A的开启控制指令，热水器A进行开启操作。 [0088]参照附图2,本实施例提供的一种基于用户行为进行控制的电器，包括：
[0089]采集模块201，用于采集电器的用电信息和外部环境参数，并发送到判断模块204; [0090]存储模块202,用于存储电器的历史用电数据和对应的环境信息，并发送到计算模 块203;
[0091]计算模块203,用于根据电器的历史用电数据和对应的环境信息计算得到用户的 用电习惯模型；
[0092]判断模块204,用于接收采集模块201发送的当前电器的用电信息和外部环境参 数，并和计算模块203中用电习惯模型中的触发条件做比较，判断是否触发电器操作，生成 控制指令，并将控制指令发送到控制模块205;
[0093]控制模块205，用于接收控制指令，并执行相应的操作。
[0094]上述实施例用于对本发明作进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方 式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选 方案、改进方案和等效方案。
【主权项】
1. 一种基于用户行为的电器控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1)、获取用户过去一个月中的所有电器的历史用电数据以及对应的环境信息； 步骤2)、根据所述所有电器的历史用电数据和所述对应的环境信息，得到用户的用电 习惯模型，所述用电习惯模型是用户下所有电器的一组在满足执行的条件时执行电器操作 的控制策略； 步骤3 )、获取当前外部环境参数； 步骤4)、根据所述当前外部环境参数，判断是否满足触发执行电器操作的条件； 步骤5)、如果判断结果是满足条件，则生成电器控制指令，根据所述电器控制指令进行 电器调控。2. 如权利要求1所述的一种基于用户行为的电器控制方法，其特征在于:所述步骤1中， 所述历史用电数据包括用户的电器类型、电器使用的时间、电器每分钟的状态、电器使用的 次数。3. 如权利要求1所述的一种基于用户行为的电器控制方法，其特征在于:所述步骤1中， 所述对应的环境信息包括人体活动信息、光强度、温度、湿度、空气质量、烟雾浓度。4. 如权利要求1所述的一种基于用户行为的电器控制方法，其特征在于:所述步骤2中， 所述根据所述所有电器的历史用电数据和所述对应的环境信息，得到用户的用电习惯模 型，包括： 将历史用电数据以30分钟间隔进行分割，得到每个电器过去一个月中每30分钟内的用 电数据和对应的环境信息； 在每个30分钟内，计算每次电器状态改变的时间，以及电器状态改变时的环境信息； 使用k-means聚类算法计算得到每个电器在30分钟内的最优状态变化以及对应的环境 条件;根据每个电器30分钟内状态变化规律，整合得到用户每天的操作电器时间列表。5. 如权利要求4所述的一种基于用户行为的电器控制方法，其特征在于:所述操作电器 时间列表包括触发电器状态改变的外部环境条件。6. 如权利要求1所述的一种基于用户行为的电器控制方法，其特征在于:所述步骤4中， 所述根据所述当前外部环境参数，判断是否满足触发执行电器操作的条件，包括： 根据当前时间，在所述操作电器时间列表中，找到触发电器状态改变的对应外部环境 条件； 将当前外部环境参数，和所述操作电器时间列表中触发电器状态改变的外部环境条件 做对比，判断是否满足条件。7. -种基于用户行为进行控制的电器，其特征在于，包括： 采集模块，用于采集电器的用电信息和外部环境参数，并发送到判断模块； 存储模块，用于存储电器的历史用电数据和对应的环境信息，并发送到计算模块； 计算模块，用于根据电器的历史用电数据和对应的环境信息计算得到用户的用电习惯 丰旲型； 判断模块，用于接收采集模块发送的当前电器的用电信息和外部环境参数，并和计算 模块中用电习惯模型中的触发条件做比较，判断是否满足触发执行电器操作，生成控制指 令，并将控制指令发送到控制模块； 控制模块，用于接收控制指令，并执行相应的操作。
【文档编号】G05B15/02GK105867152SQ201610260438
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】倪立洲
【申请人】国网浙江省电力公司, 杭州天丽科技有限公司, 国家电网公司