用电量模型建立方法及装置与流程

本发明涉及个人用电量建模领域，具体而言，涉及一种用电量模型建立方法及装置。

背景技术：

随着科学技术的发展，人民生活水平的提高，当今社会的用电需求也越来越高。而对用电量的统计及预估，也随着用电量的不断提升，重要性大大提高。

现有的用电量估计方法大多针对宏观层面上的总用电量进行估计，如某地区或国家层面上的月份、季度或年度用电量，一般并未采用面向用户个人的精细粒度。而对用户个人的用电量模式进行学习，显然有利于更好地为每位用户提供个性化的服务，包括电量预警服务、用电方案优化服务等等。由于现在仍有相当比例的人工抄表的电表，因此由这些电表只能获得特定时间段如一个月内用户的累计用电量，而通过这一累计用电量来估计更为精细的时间粒度(如一天)中用户的用电量模式，则更为少见。

如上所述，现有的智能电能表技术一般难以提供精细的用户个人级的服务粒度，而通过人工抄表获得的累计用电量来估计更精细的时间粒度的用电量模式则更为困难。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用电量模型建立方法，实现了通过获取单位时间段的用电量及处于的气温区间，参数计算后用电量模型建立，能全面精细地剖析用户的用电习惯，以便于对用户提供针对性的个性化用电服务的功能。

本发明的目的在于提供一种用电量模型建立装置，实现了通过获取单位时间段的用电量及处于的气温区间，参数计算后用电量模型建立，能全面精细地剖析用户的用电习惯，以便于对用户提供针对性的个性化用电服务的功能。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

一种用电量模型建立方法，所述方法包括：获取用户的多个历史用电量记录，其中每个所述历史用电量记录对应一粗粒度时间段；根据所述粗粒度时间段得到每个所述粗粒度时间段包括精细粒度单位时间的数量；查询历史气温记录，获得所述粗粒度时间段内各个预设气温区间内出现所述精细粒度单位时间的数量，其中每个所述预设气温区间对应设置有一个最大模式数；基于所述最大模式数确定用电量模型的参数形式；根据所述粗粒度时间段内各个所述预设气温区间内出现所述精细粒度单位时间的数量，得到用电量的模型参数；基于所述用电量的模型参数得出用电量模型。

一种用电量模型建立装置，所述装置包括：获取模块，用于获取用户的多个历史用电量记录，其中每个所述历史用电量记录对应一粗粒度时间段；数量模块，用于根据所述粗粒度时间段得到每个所述粗粒度时间段包括精细粒度单位时间的数量；查询模块，用于查询历史气温记录，获得所述粗粒度时间段内各个预设气温区间内出现所述精细粒度单位时间的数量，其中每个所述预设气温区间对应设置有一个最大模式数；建立模块，用于基于所述最大模式数确定用电量模型的参数形式；计算模块，用于根据所述粗粒度时间段内各个所述预设气温区间内出现所述精细粒度单位时间的数量，得到用电量的模型参数；结果模块，用于基于所述用电量的模型参数得出用电量模型。

相对现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明实施例提供的一种用电量模型建立方法及装置，通过获取单位时间段的用电量及处于的气温区间，参数计算后用电量模型建立，能全面精细地剖析用户的用电习惯，以便于对用户提供针对性的个性化用电服务的功能。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的客户端的结构示意图。

图2示出了本发明第一实施例提供的用电量模型建立装置的结构示意图。

图3示出了本发明第一实施例提供的用电量模型建立装置的另一结构示意图。

图4示出了本发明第二实施例提供的用电量模型建立方法的流程示意图。

图5示出了本发明第二实施例提供的用电量模型建立方法的另一流程示意图。

图标：100-客户端；300-用电量模型建立装置；310-获取模块；320-数量模块；330-建立模块；340-查询模块；350-计算模块；360-结果模块；370-预设模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

在本发明的描述中，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本发明实施例提供的客户端100的结构示意图。所述客户端100可以是电脑、平板电脑、智能手机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等。所述客户端100包括用电量模型建立装置300、存储器101、存储控制器102、处理器103、外设接口104、显示子模块105、输入输出子模块106。

所述存储器101、存储控制器102、处理器103、外设接口104、显示子模块105、输入输出子模块106各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。用电量模型建立装置300包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器101中或固化在所述客户端100的操作系统(operating system，OS)中的软件功能模块。所述处理器103用于执行存储器101中存储的可执行模块，例如用电量模型建立装置300包括的软件功能模块或计算机程序。

其中，存储器101可以是，但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器101用于存储程序，所述处理器103在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的服务器所执行的方法可以应用于处理器103中，或者由处理器103实现。

处理器103可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器103可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Process或，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器103也可以是任何常规的处理器103等。

所述外设接口104将各种输入/输出装置耦合至处理器103以及存储器101。在一些实施例中，外设接口104，处理器103以及存储控制器102可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。

显示子模块105在所述客户端100与用户之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)或用于显示图像数据给用户参考。在本实施例中，所述显示子模块105可以是液晶显示器或触控显示器。若为触控显示器，其可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处同时产生的触控操作，并将该感应到的触控操作交由处理器103进行计算和处理。

输入输出子模块106用于提供给用户输入数据实现用户与所述客户端100的交互。所述输入输出子模块106可以是，但不限于，鼠标和键盘等，所述键盘可以是虚拟键盘。

第一实施例

请参阅图2，图2示出了本发明第一实施例提供的用电量模型建立装置的结构示意图。

用电量模型建立装置300包括获取模块310、数量模块320、建立模块330、查询模块340、计算模块350及结果模块360。

获取模块310，用于获取用户的多个历史用电量记录，其中每个历史用电量记录对应一粗粒度时间段。

本实施例中，获取的方式可以为抄录用户电表的用电量数据所得，也可以为直接接收输入的用电量记录，本实施例对此不做限制，只要是能得到用户的历史用电量记录的方式，均可选用。

本实施例中，粗粒度时间段可以为1个月，历史用电量记录即为在过去的某一个月中用户的用电记录。

本实施例的优选实施例中，获取用户的N个历史用电量记录c_k，1≤k≤N，每个历史用电量记录对应一粗粒度时间段

数量模块320，用于根据粗粒度时间段得到每个粗粒度时间段包括精细粒度单位时间的数量。

本实施例中，粗粒度时间段可以为1个月，精细粒度单位时间可以为1天，则得到每个粗粒度时间段包括精细粒度单位时间的数量为30。

本实施例的优选实施例中，每个粗粒度时间段包括精细粒度单位时间的数量为N_k。

本实施例的优选实施例中，预设K_T个气温值{t_i,1≤i≤K_T}，满足这K_T个气温值将气温范围分割为(K_T+1)个气温区间{T_j,0≤j≤K_T}，

其中，为每个气温区间T_j设置一个最大模式数M_j，对每个气温区间T_j中给定用户的精细粒度单位时间中的用电量X_j。

建立模块330，基于最大模式数个正态分布的叠加确定用电量模型的参数形式，既有

其中表示均值为μ_ji、标准差为σ_ji的正态分布，且

设X_j的均值为

查询模块340，用于查询历史气温记录，获得粗粒度时间段内各个预设气温区间内出现精细粒度单位时间的数量。实现此功能，包括以下步骤：

查询历史气温信息，根据历史气温信息得到所有粗粒度时间段内的每个精细粒度单位时间的气温值；

根据每个精细粒度单位时间的气温值确定气温值对应的预设气温区间；

统计每个粗粒度时间段内各个预设气温区间出现精细粒度单位时间的数量。

本实施例的优选实施例中，统计得出每个粗粒度时间段内各个预设气温区间T_j出现精细粒度单位时间的数量为N_kj，于是得出，

计算模块350，用于根据粗粒度时间段内各个预设气温区间内出现精细粒度单位时间的数量，得到用电量的模型参数。计算步骤如下所示：

根据每个粗粒度时间段内各个预设气温区间出现精细粒度单位时间的数量以及每个粗粒度时间段内的历史用电量记录，计算各个预设气温区间下精细粒度单位时间内的用电量平均值；

本实施例的优选实施例中，通过求解如下的线性方程，得到各个的值：

其中，

上式中，a_sj和b_s均为方程系数。

根据每个粗粒度时间段内各个预设气温区间出现精细粒度单位时间的数量以及各个预设气温区间下精细粒度单位时间内的用电量平均值，计算每个粗粒度时间段内各个预设气温区间下精细粒度单位时间内的用电量平均值的估计值；

本实施例的优选实施例中，对每个气温区间，设

表示满足如下条件的粗粒度时间段的下标值的集合，在这些粗粒度时间段内，气温区间出现的T_j精细粒度单位时间数量大于0；计算这些粗粒度时间段内的估计值为

基于预设气温区间下精细粒度单位时间内的用电量平均值以及每个粗粒度时间段内各个预设气温区间下精细粒度单位时间内的用电量平均值的估计值，得到用电量的模型参数，模型参数包括：高斯模态比重，高斯模态均值、高斯模态标准差。

本实施例的优选实施例中，通过求解如下的最小化方程，求出参数：

其中，

式中，p_ji为高斯模态比重，μ_ji为高斯模态均值、σ_ji为高斯模态标准差。求得气温区间T_j中给定用户的用电量X_j的模型参数p_ji,μ_ji,σ_ji，1≤i≤M_j。

结果模块360，用于基于上述所有数据，建立用电量模型

请参阅图3，图3示出了本发明第一实施例提供的用电量模型建立装置的另一结构示意图。

用电量模型建立装置300还包括预设模块370。

预设模块370，用于预设至少一个气温值，基于预设的气温值将气温范围分割为多个预设气温区间。

本实施例的优选实施例中，预设K_T个气温值{t_i,1≤i≤K_T}，满足这K_T个气温值将气温范围分割为(K_T+1)个气温区间{T_j,0≤j≤K_T}，

其中，为每个气温区间T_j设置一个最大模式数M_j，对每个气温区间T_j中给定用户的精细粒度单位时间中的用电量X_j。

综上所述，本发明实施例提供的一种用电量模型建立装置，可通过获取单位时间段的用电量及处于的气温区间，参数计算后建立用电量模型，能全面精细地剖析用户的用电习惯，以便于对用户提供针对性的个性化用电服务的功能。

第二实施例

请参阅图4，图4示出了本发明第二实施例提供的用电量模型建立方法的流程示意图。

用电量模型建立方法，包括以下步骤：

步骤S201：获取用户的多个历史用电量记录。

其中，每个历史用电量记录对应一粗粒度时间段。

本实施例中，步骤S201可通过第一实施例中的获取模块310来实现。获取的方式可以为抄录用户电表的用电量数据所得，也可以为直接接收输入的用电量记录，本实施例对此不做限制，只要是能得到用户的历史用电量记录的方式，均可选用。

本实施例中，粗粒度时间段可以为1个月，历史用电量记录即为在过去的某一个月中用户的用电记录。

本实施例的优选实施例中，获取用户的N个历史用电量记录c_k，1≤k≤N，每个历史用电量记录对应一粗粒度时间段

步骤S202：根据粗粒度时间段得到每个粗粒度时间段包括精细粒度单位时间的数量。

本实施例中，步骤S202可通过第一实施例中的数量模块320来实现。粗粒度时间段可以为1个月，精细粒度单位时间可以为1天，则得到每个粗粒度时间段包括精细粒度单位时间的数量为30。

本实施例的优选实施例中，每个粗粒度时间段包括精细粒度单位时间的数量为N_k。

步骤S203：基于每个预设气温区间设立的最大模式数，用最大模式数个正态分布的叠加确定用电量模型的参数形式。

本实施例中，步骤S203可通过第一实施例中的建立模块330和预设模块370来实现。

本实施例的优选实施例中，预设K_T个气温值{t_i,1≤i≤K_T}，满足这K_T个气温值将气温范围分割为(K_T+1)个气温区间{T_j,0≤j≤K_T}，

其中，为每个气温区间T_j设置一个最大模式数M_j，对每个气温区间T_j中给定用户的精细粒度单位时间中的用电量X_j。

本实施例的优选实施例中，建立如下模型

其中表示均值为μ_ji、标准差为σ_ji的正态分布，且

设X_j的均值为

步骤S204：查询历史气温记录，获得粗粒度时间段内各个预设气温区间内出现精细粒度单位时间的数量。

本实施例中，步骤S204可通过第一实施例中的查询模块340来实现。

本实施例的优选实施例中，步骤S204可分为S2041、S2042及S2043三个步骤。

步骤S2041：查询历史气温信息，根据历史气温信息得到所有粗粒度时间段内的每个精细粒度单位时间的气温值。

步骤S2042：根据每个精细粒度单位时间的气温值确定气温值对应的预设气温区间；

步骤S2043：统计每个粗粒度时间段内各个预设气温区间出现精细粒度单位时间的数量。

本实施例的优选实施例中，统计得出每个粗粒度时间段内各个预设气温区间T_j出现精细粒度单位时间的数量为N_kj，于是得出

步骤S205：计算用电量模型参数。

本实施例中，步骤S205可通过第一实施例中的计算模块350来实现。

本实施例的优选实施例中，步骤S205可分为S2051、S2052及S2053三个步骤。

步骤S2051：根据每个粗粒度时间段内各个预设气温区间出现精细粒度单位时间的数量以及每个粗粒度时间段内的历史用电量记录，计算各个预设气温区间下精细粒度单位时间内的用电量平均值。

本实施例的优选实施例中，通过求解如下的线性方程，得到各个的值：

其中，

上式中，a_sj和b_s均为方程系数。

步骤S2052：根据每个粗粒度时间段内各个预设气温区间出现精细粒度单位时间的数量以及各个预设气温区间下精细粒度单位时间内的用电量平均值，计算每个粗粒度时间段内各个预设气温区间下精细粒度单位时间内的用电量平均值的估计值。

本实施例的优选实施例中，对每个气温区间，设

表示满足如下条件的粗粒度时间段的下标值的集合，在这些粗粒度时间段内，气温区间出现的T_j精细粒度单位时间数量大于0；计算这些粗粒度时间段内的估计值为

步骤S2053：基于预设气温区间下精细粒度单位时间内的用电量平均值以及每个粗粒度时间段内各个预设气温区间下精细粒度单位时间内的用电量平均值的估计值，得到用电量的模型参数，模型参数包括：高斯模态比重，高斯模态均值、高斯模态标准差。

本实施例的优选实施例中，通过求解如下的最小化方程，求出参数：

其中，

式中，p_ji为高斯模态比重，μ_ji为高斯模态均值、σ_ji为高斯模态标准差。求得气温区间T_j中给定用户的用电量X_j的模型参数p_ji,μ_ji,σ_ji，1≤i≤M_j。

步骤S206：基于上述所有数据，得出用电量模型。

本实施例中，步骤S206可通过第一实施例中的结果模块360来实现。

本实施例的优选实施例中，建立用电量模型

请参阅图5，图5示出了本发明第二实施例提供的用电量模型建立方法的另一流程示意图。

用电量模型建立方法还包括步骤S200。

步骤S200：预设至少一个气温值，基于预设的气温值将气温范围分割为多个预设气温区间。

本实施例中，步骤S200可通过第一实施例中的预设模块370来实现。

本实施例的优选实施例中，预设K_T个气温值{t_i,1≤i≤K_T}，满足这K_T个气温值将气温范围分割为(K_T+1)个气温区间{T_j,0≤j≤K_T}，

其中，为每个气温区间T_j设置一个最大模式数M_j，对每个气温区间T_j中给定用户的精细粒度单位时间中的用电量X_j。

综上所述，本发明提供的一种用电量模型建立方法及装置，可通过获取单位时间段的用电量及处于的气温区间，参数计算后建立用电量模型，能全面精细地剖析用户的用电习惯，以便于对用户提供针对性的个性化用电服务的功能。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。