一种联邦非介入式负荷监测用户验证方法

本发明属于家庭电力负荷监测，具体涉及联邦非介入式负荷监测中家庭电力用户的验证。

背景技术：

1、随着智能家居和能源管理系统的普及，非介入式负荷监测技术的应用逐渐受到关注。非介入式负荷监测通过无需中断电力供应的方式实时监测负荷，有助于提高电网运行效率和稳定性。这种监测方法能够准确获取用户端的用电信息，为电力系统调度和规划提供精准数据支持。与传统介入式监测方法相比，非介入式负荷监测不仅降低了运维成本，还减少了对用户的干扰。在能源转型和智能电网的背景下，非介入式负荷监测为实现电力系统的智能化、可持续发展提供了创新途径，对电力系统的优化管理和未来能源规划具有深远影响。

2、然而，非介入式负荷监测在实践中面临了一些挑战，其中之一是数据隐私和分散性。为了克服这些问题，联邦学习成为非介入式负荷监测领域中一种有前景的解决方案。

3、拜占庭用户的存在为联邦非介入式负荷监测技术带来了额外的风险。拜占庭用户指的是在分布式系统中行为异常或有意破坏的用户。现有的联邦非介入式负荷监测技术中，各设备通过交互模型参数更新来合作学习，然而，拜占庭用户可能篡改或伪造数据，导致模型收敛到不准确的结果，因此，在联邦非介入式负荷监测技术中抵御拜占庭用户变得至关重要。抵御拜占庭用户首先关乎模型的鲁棒性和数据隐私。通过采用先进的安全协议和技术，可以有效防止拜占庭用户的恶意行为，确保模型在分布式环境中的训练过程不受到干扰。其次，拜占庭用户的存在可能导致模型的泛化性能下降，因为恶意更新可能误导整个学习过程。因此需要建立有效的检测机制和安全防范策略，提高联邦非介入式负荷监测系统的鲁棒性。

技术实现思路

1、本发明为了解决以往的联邦非介入式负荷监测系统容易受到拜占庭用户干扰的问题，提出了一种联邦非介入式负荷监测用户验证方法，提高了联邦非介入式负荷监测的鲁棒性，所述方法包括如下步骤：

2、s1、所有用户利用非对称加密算法生成一对非对称加密公私钥，服务器将系统中的用户随机配对，并将配对用户的非对称加密公钥分发给对方，同时向所有用户分发初始的全局模型参数；

3、s2、用户利用所述全局模型参数更新本地的训练模型后进行模型训练，利用对称加密公钥加密模型训练所用的数据得到数据密文，然后利用所述服务器分发的非对称加密公钥加密所述对称加密公钥得到公钥密文，数据密文和公钥密文组合成密文；

4、s3、用户将训练模型参数和所述密文上传至服务器，服务器利用s1中的配对结果向所有用户分发配对用户的密文；

5、s4、用户接收到配对用户密文后，解密后得到训练数据，利用所述全局模型参数更新验证模型，并利用验证模型和解密后得到的训练数据进行验证训练，最后将验证模型参数上传至服务器；

6、s5、服务器根据训练模型参数和验证模型参数对所有用户进行验证；

7、s6、服务器根据验证结果更新全局模型参数，并向所有用户分发全局模型参数。

8、本发明所述方法的有益效果为：

9、本发明所述方法致力于在分布式环境中保护用户数据隐私的同时，提升联邦非介入式负荷监测系统的鲁棒性。

10、非介入式负荷监测在实践中面临的挑战之一是数据隐私和分散性，为了克服这些问题，本发明所述方法将联邦学习机制引入非介入式负荷监测领域，联邦学习是一种分布式机器学习方法，适用于多用户协作学习模型而无需数据中心集中存储，由于隐私和数据安全等考虑，联邦学习在保护个人隐私的同时，实现了模型全局更新。

11、然而，拜占庭用户的存在为联邦学习系统的鲁棒性带来了额外的风险，所以本发明所述方法通过为用户分配验证用户对联邦学习中所有用户进行验证，有效的抵御了联邦非介入式负荷监测系统中的拜占庭用户，提高了联邦非介入式负荷监测系统的鲁棒性。

12、本发明所述方法可以应用在家庭电力负荷监测技术领域、家庭电力用户验证技术领域以及家庭电力监测系统鲁棒性提升技术领域。

技术特征：

1.一种联邦非介入式负荷监测用户验证方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的联邦非介入式负荷监测用户验证方法，其特征在于，所述非对称加密公私钥采用rsa算法生成。

3.根据权利要求2所述的联邦非介入式负荷监测用户验证方法，其特征在于，所述对称加密公钥采用aes算法生成。

4.根据权利要求3所述的联邦非介入式负荷监测用户验证方法，其特征在于，所述步骤s1中非对称加密公私钥采用如下方法产生：

5.根据权利要求4所述的联邦非介入式负荷监测用户验证方法，其特征在于，步骤s2中，所述非对称加密公钥加密所述对称加密公钥得到公钥密文通过：

6.根据权利要求5所述的联邦非介入式负荷监测用户验证方法，其特征在于，步骤s4中，所述用户接收到配对用户密文后，解密后得到训练数据具体为：

7.根据权利要求6所述的联邦非介入式负荷监测用户验证方法，其特征在于，步骤s5中，所述对所有用户进行验证具体为：

8.根据权利要求7所述的联邦非介入式负荷监测用户验证方法，其特征在于，步骤s6中，所述全局模型参数通过：

技术总结
一种联邦非介入式负荷监测用户验证方法。属于家庭电力负荷监测技术领域，具体涉及联邦非介入式负荷监测中家庭电力用户的验证。其解决了以往的联邦非介入式负荷监测系统容易受到拜占庭用户干扰的问题。所述方法通过为用户分配验证用户对联邦学习中所有用户进行验证，有效的抵御了联邦非介入式负荷监测系统中的拜占庭用户，提高了联邦非介入式负荷监测系统的鲁棒性。本发明所述方法可以应用在家庭电力负荷监测技术领域、家庭电力用户验证技术领域以及家庭电力监测系统鲁棒性提升技术领域。

技术研发人员：王聪,李颜君,万汇,李晓萌
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19