一种非侵入式负荷分解数据集采集系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种非侵入式负荷分解数据集采集系统，包括：插座组件、交流转直流模块、电力参数采集模块和通信模块；所述交流转直流模块、所述电力参数采集模块和所述通信模块分别设置在所述插座组件上；所述交流转直流模块，用于为所述电力参数采集模块和所述通信模块提供电能；所述电力参数采集模块，用于采集电力参数；所述通信模块，用于将所述电力参数传输至后台服务器，经后台服务器再发送到后台管理系统。本实用新型专利技术实现监测并分解出用户户内各个用电设备的启动时间、工作状态、能耗情况，从而为用户提供更加可靠、精确的能耗管理。根据采集的数据制作数据集，用于神经网络训练的使用。训练的使用。训练的使用。

【技术实现步骤摘要】
一种非侵入式负荷分解数据集采集系统


[0001]本技术涉及电力数据采集
，特别是涉及一种非侵入式负荷分解数据集采集系统。

技术介绍

[0002]非侵入式负荷监测与分解(NILMD)指仅在用户电源的总进线处安装一个传感器，通过采集和分析总进线处的电流、电压等电气信息，判断用户内部各类电器的工作状态和电能消耗情况。与传统的侵入式负荷监测系统相比，NILMD系统具有安装和维护简单、稳定性及可靠性高等优点。1982年，MIT的GeorgeW.Hart教授首次提出非侵入负荷监测(NILM)的概念，以5秒一个采样点的频率采集总进线功率，通过对有功和无功进行模式识别来实现负荷分解。随着计算机、通信和测量技术的发展，更多更高频率的判据可被应用于负荷识别过程中，如负荷投切过程中的暂态电流、暂态电压及暂态功率，以及稳态谐波特征等。
[0003]随着NILM(Non
‑
intrusive LoadMonitor)领域越发的火热，越来越多的研究人员希望在该领域中有所建树。然而现有公开数据集个数不多，并且没有中国国内的采集数据集。究其原因，是因为所需数据集中不只有聚合数据(即房屋的总电力数据)，还应有各用电器与聚合数据时间同步的数据。想要同时采集聚合数据以及单用电器数据，就需要为每个用电器也配置数据采集器，并且这么多来源的数据整合也是一个需要克服的问题。

技术实现思路

[0004]本技术要解决的技术问题目的在于提供了一种非侵入式负荷分解数据集采集系统，实现监测并分解出用户户内各个用电设备的启动时间、工作状态、能耗情况，从而为用户提供更加可靠、精确的能耗管理。同时，根据采集的数据制作数据集，用于神经网络训练的使用。
[0005]为达到上述目的，本技术解决上述技术问题所采用的技术方案是提供一种非侵入式负荷分解数据集采集系统，包括：插座组件、交流转直流模块、电力参数采集模块和通信模块；
[0006]所述交流转直流模块、所述电力参数采集模块和所述通信模块分别设置在所述插座组件上；
[0007]所述交流转直流模块，用于为所述电力参数采集模块和所述通信模块提供电能；
[0008]所述电力参数采集模块，用于采集电力参数；
[0009]所述通信模块，用于将所述电力参数传输至后台服务器，经后台服务器再发送到后台管理系统；
[0010]所述通信模块通过串口通信控制所述电力参数采集模块采集电力参数，所述电力参数采集模块通过1Hz的采样率对单相电电压和电流的参数进行采样并打包为参数数据，所述电力参数采集模块通过所述通信模块将所述参数数据上传至后台服务器。
[0011]具体的，采集系统的插座组件上设置有交流转直流模块、电力参数采集模块和通
信模块。电力参数采集模块用于采集单相电电压及电流的瞬时值和波形，并计算采集线路上的基本电力参数，如电压有效值、电流有效值、有功功率、功率因子以及频率。其中，后台服务器的后台管理系统用于管理设备、管理数据以及整合数据。该后台管理系统采用前后分离架构，前端采用JQUERY开发，后端基于Django开发，数据库采用MySQL数据库，将采集的数据整合成数据集格式，即可直接用NILMTK工具包读取的格式。
[0012]进一步，所述电力参数采集模块打包参数数据采用十六进制进行编码，并经转化为十进制上传给后台服务器。
[0013]进一步，所述电力参数采集模块采用RN8209D单相计量芯片。
[0014]进一步，所述电力参数采集模块采集的单相电电压范围为0～250V，单相电电流范围为0～20A。
[0015]进一步，所述通信模块采用ESP
‑
32WiFi模块。
[0016]与现有技术相比，本技术的技术方案具有如下优点：本技术能以经济、便捷的方式将功率监测深入、细化到负荷内部各主要用电设备。可监测并分解出用户户内各个用电设备的启动时间、工作状态、能耗情况，从而为用户提供更加可靠、精确的能耗管理。同时，根据采集的数据制作数据集，用于神经网络训练的使用
附图说明
[0017]图1为本技术实施例提供的非侵入式负荷分解数据集采集系统的结构框图；
[0018]图2为本技术实施例提供的非侵入式负荷分解数据集采集系统的结构示意图。
具体实施方式
[0019]本实施例：
[0020]下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。
[0021]如图1和图2所示，一种非侵入式负荷分解数据集采集系统，包括：插座组件、交流转直流模块、电力参数采集模块和通信模块；
[0022]交流转直流模块、电力参数采集模块和通信模块分别设置在插座组件上；
[0023]交流转直流模块，用于为电力参数采集模块和通信模块提供电能；电力参数采集模块，用于采集电力参数；通信模块，用于将电力参数传输至后台服务器，经后台服务器再发送到后台管理系统。
[0024]通信模块通过串口通信控制电力参数采集模块采集电力参数，电力参数采集模块通过1Hz的采样率对单相电电压和电流的参数进行采样并打包为参数数据，电力参数采集模块通过通信模块将参数数据上传至后台服务器。
[0025]具体的，采集系统的插座组件上设置有交流转直流模块、电力参数采集模块和通信模块。电力参数采集模块用于采集单相电电压及电流的瞬时值和波形，并计算采集线路上的基本电力参数，如电压有效值、电流有效值、有功功率、功率因子以及频率。其中，后台服务器的后台管理系统用于管理设备、管理数据以及整合数据。该后台管理系统采用前后分离架构，前端采用JQUERY开发，后端基于Django开发，数据库采用MySQL数据库，将采集的
数据整合成数据集格式，即可直接用NILMTK工具包读取的格式。
[0026]其中，电力参数采集模块打包参数数据采用十六进制进行编码，并经转化为十进制上传给后台服务器。
[0027]具体的，RN8209D模组为了传输数据方便，将所有数据都移到了小数点左边，且用十六进制进行编码，所以还需用特定公式将其转化为十进制，具有两位有效小数的数据。其中电压、电流和有功功率的计算方法如下：
[0028]电流计算公式：其中l
h
为16进制数的高8位，l
l
为16进制的低8位。
[0029]电压计算公式：其中v
h
为16进制数的高8位，v
l
为16进制的低8位。
[0030]有功功率计算公式：
[0031]其中p
h
为16进制数的高8位，p
l
是16进制的低8位。
[0032]功率因子计算公式：其中w
h
为16进制数的高8位，w
l
是16进制的低8位。
[0033]频率计算公式：其中f
h
为16进制数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非侵入式负荷分解数据集采集系统，其特征在于，包括：插座组件、交流转直流模块、电力参数采集模块和通信模块；所述交流转直流模块、所述电力参数采集模块和所述通信模块分别设置在所述插座组件上；所述交流转直流模块，用于为所述电力参数采集模块和所述通信模块提供电能；所述电力参数采集模块，用于采集电力参数；所述通信模块，用于将所述电力参数传输至后台服务器，经后台服务器再发送到后台管理系统；所述通信模块通过串口通信控制所述电力参数采集模块采集电力参数，所述电力参数采集模块通过1Hz的采样率对单相电电压和电流的参数进行采样并打包为参数数据，所述电力参数采集模块通过所述通信模块将所述参数数据上传至...

【专利技术属性】
技术研发人员：江先亮，刘若愚，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：新型
国别省市：