對序列進行處理的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及對序列進行處理的裝置和方法。對序列進行處理的裝置包括：指示性子序列提取單元，被配置用于從序列中提取待預(yù)測子序列之前的、對待預(yù)測子序列有指示性作用的指示性子序列；種子提取單元，被配置用于從序列中提取與指示性子序列最相似的子序列作為種子；第一子序列提取單元，被配置用于從序列中提取跟隨在種子之后的以下第一子序列：該第一子序列和種子之間的位置關(guān)系與待預(yù)測子序列和指示性子序列之間的位置關(guān)系相同，且該第一子序列與待預(yù)測子序列等長；以及類似子序列提取單元，被配置用于從序列中提取與第一子序列有類似的變化趨勢的多個子序列，以用于預(yù)測待預(yù)測子序列。
【專利說明】對序列進行處理的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，具體涉及對序列進行處理的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]短期負荷預(yù)測(Short Term Load Forecasting, STLF)的目的在于預(yù)測特定時間間隔(如，一天或一星期)內(nèi)的系統(tǒng)負荷。短期負荷預(yù)測用于對系統(tǒng)的操作進行控制和規(guī)劃。進一步的分析，如負荷流分析，也是基于短期負荷預(yù)測的結(jié)果。
[0003]大多數(shù)基于短期負荷預(yù)測的傳統(tǒng)方法一般通過選擇不同的預(yù)測模型，如線性回歸(Linear Regression)模型、指數(shù)平滑(Exponential Smoothing)模型、隨機處理(Stochastic Process)模型、自回歸-滑動平均(Auto-RegressiveMoving Average,ARMA)模型、數(shù)據(jù)挖掘模型、以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ArtificialNeural Networks, ANN)模型。然而，對訓(xùn)練數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)的處理往往對最終所得到的結(jié)果有直接的影響，因而訓(xùn)練數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)的處理是很關(guān)鍵的。
[0004]因此，需要一種能夠?qū)τ?xùn)練數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)進行處理的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。
[0006]本發(fā)明的一個主要目的在于，提供對序列進行處理的裝置和方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種對序列進行處理的裝置，包括:指示性子序列提取單元，被配置用于從序列中提取待預(yù)測子序列之前的、對待預(yù)測子序列有指示性作用的指示性子序列；種子提取單元，被配置用于從序列中提取與指示性子序列最相似的子序列作為種子；第一子序列提取單元，被配置用于從序列中提取跟隨在種子之后的以下第一子序列:該第一子序列和種子之間的位置關(guān)系與待預(yù)測子序列和指示性子序列之間的位置關(guān)系相同，且該第一子序列與待預(yù)測子序列等長；以及類似子序列提取單元，被配置用于從序列中提取與第一子序列有類似的變化趨勢的多個子序列，以用于預(yù)測待預(yù)測子序列。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種對序列進行處理的方法，包括:從序列中提取待預(yù)測子序列之前的、對待預(yù)測子序列有指示性作用的指示性子序列；從序列中提取與指示性子序列最相似的子序列作為種子；從序列中提取跟隨在種子之后的以下第一子序列:該第一子序列和種子之間的位置關(guān)系與待預(yù)測子序列和指示性子序列之間的位置關(guān)系相同，且該第一子序列與待預(yù)測子序列等長；以及從序列中提取與第一子序列有類似的變化趨勢的多個子序列，以用于預(yù)測待預(yù)測子序列。
[0009]另外，本發(fā)明的實施例還提供了用于實現(xiàn)上述方法的計算機程序。
[0010]此外，本發(fā)明的實施例還提供了至少計算機可讀介質(zhì)形式的計算機程序產(chǎn)品，其上記錄有用于實現(xiàn)上述方法的計算機程序代碼。
[0011]通過以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的最佳實施例的詳細說明，本發(fā)明的這些以及其他優(yōu)點將更加明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]參照下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的說明，會更加容易地理解本發(fā)明的以上和其它目的、特點和優(yōu)點。附圖中的部件只是為了示出本發(fā)明的原理。在附圖中，相同的或類似的技術(shù)特征或部件將采用相同或類似的附圖標(biāo)記來表示。
[0013]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的對序列進行處理的裝置的結(jié)構(gòu)的框圖；
[0014]圖2示出了電力負荷時間序列的圖；
[0015]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的對序列進行處理的裝置的結(jié)構(gòu)的框圖；
[0016]圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的對序列進行處理的裝置的結(jié)構(gòu)的框圖
[0017]圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的對序列進行處理的裝置的結(jié)構(gòu)的框圖；
[0018]圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的對序列進行處理的裝置的結(jié)構(gòu)的框圖；
[0019]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的對序列進行處理的方法的流程圖；
[0020]圖8是示出提取指示性子序列的步驟S702的過程的流程圖；
[0021]圖9是示出從序列中提取與第一子序列有類似的變化趨勢的多個子序列的步驟S708的過程的流程圖；以及
[0022]圖10是示出可以用于實施本發(fā)明的對序列進行處理的裝置和方法的計算設(shè)備的舉例的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0023]下面參照附圖來說明本發(fā)明的實施例。在本發(fā)明的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述。
[0024]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的對序列進行處理的裝置100的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0025]如圖1所示，裝置100可以包括指示性子序列提取單元102、種子提取單元104、第一子序列提取單元106和類似子序列提取單元108。
[0026]指示性子序列提取單元102可以從序列中提取待預(yù)測子序列之前的、對待預(yù)測子序列有指示性作用的子序列，作為指示性子序列。指示性子序列可以緊鄰在待預(yù)測子序列之前，或者可以與待預(yù)測子序列相隔一段距離。
[0027]如果序列的周期是已知的，則指示性子序列提取單元102可以將待預(yù)測子序列所在周期中的已知子序列確定為指示性子序列。
[0028]圖2示出了電力負荷時間序列的圖。如圖2所示，指示性子序列提取單元102可以將待預(yù)測子序列P所在周期Sll中的已知部分I確定為指示性子序列I。或者，指示性子序列提取單元102可以將待預(yù)測子序列所在周期中的已知部分I的一部分確定為指示性子序列。
[0029]種子提取單元104可以從序列中提取與指示性子序列最相似的子序列作為種子。[0030]例如，種子提取單元104可以從序列中提取與指示性子序列等長的多個子序列，然后分別計算這些子序列與指示性子序列之間的相似度，最后提取相似度最大的子序列作為種子。
[0031]如圖2所示，通過上述處理，種子提取單元104可以提取與指示性子序列I最相似的子序列I’作為種子。
[0032]第一子序列提取單元106可以從序列中提取跟隨在種子之后的以下第一子序列:該第一子序列和種子之間的位置關(guān)系與待預(yù)測子序列和指示性子序列之間的位置關(guān)系相同，且該第一子序列與待預(yù)測子序列等長。
[0033]如圖2所示，第一子序列提取單元106可以從序列中提取第一子序列P’，第一子序列P’和種子I’的位置關(guān)系與待預(yù)測子序列P和指示性子序列I之間的位置關(guān)系相同，并且第一子序列P’與待預(yù)測子序列P等長。如圖2所示，第一子序列P’與種子I’緊密相鄰，待預(yù)測子序列P和指示性子序列I緊密相鄰。但是，容易理解到，只要第一子序列PlP種子I’的位置關(guān)系與待預(yù)測子序列P和指示性子序列I之間的位置關(guān)系相同就可以，而不一定局限于緊密相鄰這種位置關(guān)系。
[0034]可以看出，通過種子提取單元104提取種子的目的在于，第一子序列提取單元106可以以種子為線索，去尋找在位置上在形狀上有可能類似于待預(yù)測目標(biāo)的子序列。
[0035]類似子序列提取單元108可以從序列中提取與第一子序列有類似的變化趨勢的多個子序列，以用于預(yù)測待預(yù)測子序列。
[0036]類似子序列提取單元108可以基于以下各項中的至少一項來提取與第一子序列有類似的變化趨勢的多個子序列:(1)與第一子序列相似的多個子序列的每個子序列與第一子序列的相似度；(2)與第一子序列相似的多個子序列中的每個子序列和之前的指示性子序列的結(jié)合與第一子序列和種子的結(jié)合之間的相似度；以及(3)與第一子序列相似的多個子序列中的每個子序列之前的指示性子序列與待預(yù)測子序列之前的指示性子序列之間的相似度。
[0037]在(I)中，通過與第一子序列相似的子序列與第一子序列之間的相似度來提取與第一子序列有類似的變化趨勢的多個子序列。在(2)和(3)中描述的與第一子序列相似的多個子序列中的每個子序列之前的指示性子序列指的是，對與第一子序列相似的子序列有指示性作用的子序列。
[0038]如圖2所示，類似子序列提取單元108可以從序列中提取與第一子序列P’有類似的變化趨勢的子序列Pl和P2，以用于預(yù)測待預(yù)測子序列P。
[0039]盡管在以上的描述中，以電力負荷時間序列為例進行描述，但是容易理解到，本文所描述的序列不限于電力負荷序列，而可以是任意其他序列，如燃氣負荷時間序列、用水負荷時間序列或交通負荷時間序列。此外，本文所描述的序列不局限于時間序列，而可以是具有某種變化趨勢的任意其他序列。
[0040]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的對序列進行處理的裝置100’的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0041]圖3所示的裝置100’與圖1所示的裝置100的不同之處在于，裝置100’還包括周期確定單元110。
[0042]周期確定單元110可以通過以下方式來確定周期。
[0043]首先，周期確定單元110可以按照多個不同的子序列長度，分別將序列劃分為多個子序列。假設(shè)序列的總長度為100，則周期確定單元110可以按照各種子序列長度1、2、
3、4……分別對序列進行劃分，從而分別得到100個子序列、50個子序列、33個子序列、25個子序列……
[0044]然后，周期確定單元110可以針對每一個子序列長度，計算每兩個子序列之間的相似度。仍假設(shè)序列的總長度為100，周期確定單元110可以計算劃分出的100個子序列中每兩個之間的相似度、50個子序列中每兩個之間的相似度、33個子序列中每兩個之間的相似度、25個子序列中每兩個之間的相似度……
[0045]最后， 周期確定單元110可以確定使相似度的平均值最大的子序列長度作為序列的周期。仍假設(shè)序列的總長度為100，如果用子序列長度4得到的25個子序列中每兩個之間的相似度的平均值大于以其他子序列長度劃分出的子序列每兩個之間的相似度的平均值，則確定4作為序列的周期。也就是說，可以對各種可能的周期長度進行掃描，最可能的周期長度所得到的子序列之間總體來說應(yīng)是最相似的，據(jù)此原理確定序列的周期。
[0046]假設(shè)序列X被表示為Sl，S2,…，Sn，其中η為大于I的整數(shù)，則可以通過下式來確定周期m，m為大于等于I的整數(shù)，
[0047]
【權(quán)利要求】
1.一種對序列進行處理的裝置，包括: 指示性子序列提取單元，被配置用于從所述序列中提取待預(yù)測子序列之前的、對所述待預(yù)測子序列有指示性作用的指示性子序列； 種子提取單元，被配置用于從所述序列中提取與所述指示性子序列最相似的子序列作為種子； 第一子序列提取單元，被配置用于從所述序列中提取跟隨在所述種子之后的以下第一子序列:該第一子序列和所述種子之間的位置關(guān)系與所述待預(yù)測子序列和所述指示性子序列之間的位置關(guān)系相同，且該第一子序列與所述待預(yù)測子序列等長；以及 類似子序列提取單元，被配置用于從所述序列中提取與所述第一子序列有類似的變化趨勢的多個子序列，以用于預(yù)測所述待預(yù)測子序列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述指示性子序列提取單元還被配置用于將所述待預(yù)測子序列所在周期中的已知子序列確定為指示性子序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，還包括周期確定單元，所述周期確定單元被配置用于通過以下方式來確定所述周期: 以多個不同的子序列長度，分別將所述序列劃分為多個子序列； 針對每一個子序列長度，計算每兩個子序列之間的相似度；以及 確定使所述相似度的平均值最大的子序列長度作為所述序列的周期。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述指示性子序列提取單元包括: 第一提取子單元，被配置用于從所述序列中提取多個第二子序列，其中所述第二子序列的長度與所述待預(yù)測子序列的長度相同； 第一相似度計算子單元，被配置用于計算每兩個所述第二子序列之間的第一相似度；第二相似度計算子單元，被配置用于多次計算每兩個第三子序列之間的第二相似度，其中，所述第三子序列與所述第二子序列具有一定位置關(guān)系，并且在每次計算時使用的位置關(guān)系不同； 相關(guān)性計算子單元，被配置用于計算所述第一相似度和所述第二相似度之間的相關(guān)性； 位置關(guān)系確定子單元，被配置用于確定與最強相關(guān)性對應(yīng)的位置關(guān)系；以及第二提取子單元，被配置用于提取相對于所述待預(yù)測子序列有所述位置關(guān)系的子序列作為所述指示性子序列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述類似子序列提取單元包括: 聚類子單元，被配置用于將與所述第一子序列等長的多個子序列聚類；以及 選擇子單元，被配置用于根據(jù)預(yù)定規(guī)則選擇一類子序列，用于預(yù)測所述待預(yù)測子序列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述聚類子單元基于以下各項中的至少一項來執(zhí)行聚類: 與所述第一子序列相似的多個子序列中的每個子序列與所述第一子序列之間的相似度， 與所述第一子序列相似的多個子序列中的每個子序列之前的指示性子序列與所述待預(yù)測子序列之前的指示性子序列之間的相似度， 以下兩項之間的相似度:與所述第一子序列相似的多個子序列中的每個子序列和之前的指示性子序列的結(jié)合，以及所述第一子序列和所述種子的結(jié)合，以及 每類中的子序列之間的相似度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述類似子序列提取單元基于以下各項中的至少一項來提取與所述第一子序列有類似的變化趨勢的多個子序列: 與所述第一子序列相似的多個子序列中的每個子序列與所述第一子序列的相似度， 與所述第一子序列相似的多個子序列中的每個子序列之前的指示性子序列與所述待預(yù)測子序列之前的指示性子序列之間的相似度，以及 以下兩項之間的相似度:與所述第一子序列相似的多個子序列中的每個子序列和之前的指示性子序列的結(jié)合，以及所述第一子序列和所述種子的結(jié)合之間的相似度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括: 預(yù)測單元，被配置用于基于與所述第一子序列有類似的變化趨勢的一個或多個子序列來預(yù)測所述待預(yù)測子序列。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的裝置，其中，所述序列為電力負荷時間序列、燃氣負荷時間序列、用水負荷時間序列或交通負荷時間序列。
10.一種對序列進行處理的方法，包括: 從所述序列中提取待預(yù)測子序列之前的、對所述待預(yù)測子序列有指示性作用的指示性子序列； 從所述序列中提取與所述指示性子序列最相似的子序列作為種子； 從所述序列中提取跟隨在所述種子之后的以下第一子序列:該第一子序列和所述種子之間的位置關(guān)系與所述待預(yù)測子序列和所述指示性子序列之間的位置關(guān)系相同，且該第一子序列與所述待預(yù)測子序列等長；以及 從所述序列中提取與所述第一子序列有類似的變化趨勢的多個子序列，以用于預(yù)測所述待預(yù)測子序列。
【文檔編號】G06F19/00GK103729528SQ201210390510
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2012年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月15日
【發(fā)明者】楊宇航, 夏迎炬, 張明明, 于浩 申請人:富士通株式會社