基于用電信息的居住面積估算方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于用電信息的居住面積估算方法，該方法主要包括用戶的用電信息的收集與處理；用戶年基本生活電量和年制冷/取暖電量的計算；居住面積估算分析模型的建立及其參數(shù)的計算；估算居住面積公式的得出以及居住面積的估算。本發(fā)明所提供的基于用電信息的居住面積估算方法可以準(zhǔn)確的對用戶居住面積進(jìn)行估算，并能獲取大規(guī)模的居住面積數(shù)據(jù)，有助于得到準(zhǔn)確的海量用戶單位面積能耗，以便更好的為全市用戶制定有效的節(jié)能方案，從而實現(xiàn)家庭用電的合理化和節(jié)約化。本發(fā)明還公開了一種基于用電信息的居住面積估算裝置。
【專利說明】
基于用電信息的居住面積估算方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，具體涉及居住面積估算方法及裝置，更具體而言， 涉及一種基于用電信息的居住面積估算方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在節(jié)能減排的時代背景下，隨著家庭用電占社會用電的比重日趨增大，如何引導(dǎo) 居民節(jié)約、合理地用電已成為一個亟待解決的問題。而要為戶居民制定出具有針對性且有 效的節(jié)能措施的前提是獲取戶居民準(zhǔn)確的用電行為信息。眾所周知，居民的單位面積能耗 這一指標(biāo)可以很好地反應(yīng)居民的用電行為，而居民的居住面積則是計算居民單位面積能耗 必不可少的數(shù)據(jù)。因此，如何獲取戶居民的居住面積數(shù)據(jù)是解決上述問題的關(guān)鍵。
[0003] 此前，研究者往往通過問卷調(diào)查等方式來獲取居民的居住面積數(shù)據(jù)，而由此方式 所得到的數(shù)據(jù)量有限，其結(jié)果是并不能計算出全市戶居民的用電行為。
[0004]為此，有必要設(shè)計一種新的獲取居民居住面積方法及裝置，以克服上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)獲取居民居住面積數(shù)據(jù)量有限的缺 點，提供一種基于用電信息的居住面積估算方法及裝置，其可獲取更多的居民居住面積數(shù) 據(jù)。
[0006] 本發(fā)明解決其問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種基于用電信息的居住面積估算 方法，包括下列步驟：
[0007] 步驟S1，收集用戶用電信息，獲取用戶最近12個月的每月的月電量，所述用戶包括 居住面積已知的樣本用戶和居住面積未知的非樣本用戶；
[0008] 步驟S2,根據(jù)所述用戶最近12個月的每月的月電量提取出所述用戶的年基本生活 電量和年制冷/取暖電量；
[0009] 步驟S3,根據(jù)所述樣本用戶的居住面積、年基本生活電量和年制冷/取暖電量計算 出以下居住面積估算分析模型中的向量參數(shù)ω的估計值么和閾值b的估計值所述居住面 積估算分析模型是
[0010] f = ωψ(^)-+-Α ,
[0011] 其中，f⑴為居住面積 ，舛_)為一映射函數(shù)，向量參數(shù)ω =( ω1; ω2) 且ω?Ν (〇2分別為χι、χ2的非線性系數(shù)，X1為年基本生活電量，χ 2為年制冷/取暖電量，b為閾 值；
[0012] 步驟S4,將居住面積估算分析模型中的向量參數(shù)ω和閾值b分別用&和g替換，得 到估算居住面積公式:/W = /，，其中，/?為居住面積的估算值；
[0013] 步驟S5,將非樣本用戶的年基本生活電量和年制冷/取暖電量的數(shù)據(jù)代入所述估 算居住面積公式計算出非樣本用戶的居住面積的估算值。
[0014] 本發(fā)明所述的基于用電信息的居住面積估算方法中，步驟S1中，用戶用電信息包 括用戶的電費賬單數(shù)據(jù)，且步驟S1中，包括以下步驟:如所述電費賬單數(shù)據(jù)的周期與最近12 個月的天數(shù)或起止日期不符，采取同一周期內(nèi)的日平均法對電費賬單數(shù)據(jù)進(jìn)行推算，得到 所述最近12個月的月電量。
[0015] 本發(fā)明所述的基于用電信息的居住面積估算方法中，所述根據(jù)電費賬單數(shù)據(jù)推算 出所述最近12個月的月電量，包括以下步驟：
[0016] 1)當(dāng)期賬單的日均電量的計算:Avg_Pt = Pt/Dt
[0017] 其中，Avg_Pt為當(dāng)期賬單的日均電量，Pt為當(dāng)期電費賬單顯示的電量，Dt為當(dāng)期電 費抄表間隔天數(shù)，且Dt=(電費抄表結(jié)束日期-電費抄表起始日期)+1;
[0018] 2)前i期賬單周期內(nèi)的日均電量的計算:Avg_Pt-i = Pt-i/Dt-i，
[0019] 3)當(dāng)期賬單內(nèi)的月電量Mt的計算:等于該月所在賬單周期內(nèi)的日均電量乘以相應(yīng) 賬單周期內(nèi)的天數(shù)
[0020] 其中，k為當(dāng)期賬單內(nèi)某月所處的電費賬單個數(shù)，MDt-1+1為當(dāng)期賬單內(nèi)某月所在賬 單內(nèi)的天數(shù)，
[0021] 4)計算出每期電費賬單中各月的電量，
[0022] 5)進(jìn)而得出所述用戶最近12個月的每月的月電量。
[0023] 用戶所有賬單數(shù)據(jù)記錄中，第一條記錄中的首月電量Ml等于首月的天數(shù)乘以當(dāng)期 的平均電量，最后一條記錄中不足一個月的月電量視為無效數(shù)據(jù)，直接剔除。
[0024] 本發(fā)明所述的基于用電信息的居住面積估算方法中，所述步驟S2包括計算用戶年 基本生活電量的步驟，包括以下步驟：
[0025] S21，將最近12個月區(qū)分為用電基準(zhǔn)月和制冷/取暖月；
[0026] S22,計算用戶在用電基準(zhǔn)月的平均月電量為用戶的基準(zhǔn)月電量；
[0027] S23，計算用戶在制冷/取暖月的月電量與基準(zhǔn)月電量的差值月制冷/取暖電量，對 不小于零的月制冷/取暖電量求和，計算出所述用戶的年制冷/取暖電量；
[0028] S24,將用戶最近12個月的月電量總和減去年制冷/取暖電量得到年基本生活電 量。
[0029] 本發(fā)明所述的基于用電信息的居住面積估算方法中，在所述步驟S1和S2之間包括 識別和處理有效/無效用戶的步驟SA，包括以下步驟：
[0030] SA1，判定所述用戶首月的月電量是否為缺失值，若是則進(jìn)入步驟SA2,否則進(jìn)入步 驟 SA4;
[0031] SA2,統(tǒng)計用戶12個月內(nèi)的月電量為缺失值的月份個數(shù)，如大于4進(jìn)入步驟SA3,否 則進(jìn)入步驟SA4;
[0032] SA3,統(tǒng)計用戶包括首月在內(nèi)以及緊隨首月之后月電量為缺失值的月份個數(shù)，如大 于3則判定為無效用戶，否則進(jìn)入步驟SA4;
[0033] SA4,統(tǒng)計用戶的月電量小于10的月份個數(shù)，如大于2,該用戶判斷為無效用戶，否 則用戶判定為有效用戶；
[0034] SA5,對判斷為有效用戶的月電量數(shù)據(jù)進(jìn)入步驟S2處理，對判斷為無效用戶的月電 量數(shù)據(jù)被掛起不再進(jìn)行后續(xù)處理。
[0035] 本發(fā)明所述的基于用電信息的居住面積估算方法中，在所述步驟SA和步驟S2之間 包括對有效用戶的缺失值和異常值處理步驟，包括步驟：
[0036] 步驟SB，判斷所述有效用戶的月電量是否包含缺失值，若有缺失值則按照季節(jié)性 填補相應(yīng)的缺失值；
[0037] 步驟SC，根據(jù)單變量異常值檢測法和業(yè)務(wù)經(jīng)驗來判斷所述有效用戶的月電量是否 為異常值，具有異常值的有效用戶進(jìn)入步驟SD，其它的有效用戶進(jìn)入步驟S2;
[0038]步驟SD，對月電量有異常值的有效用戶，將超出一上限值的異常值修改為High = Q3+1.5*(Q3-Q1)，低于一下限值的異常值置為缺失值，然后根據(jù)SB步驟中對缺失值的處理 方法進(jìn)行修正，其中Q3、Q1分別為依據(jù)最近12個月電量計算出的3/4分位點和1/4分位點。
[0039] 本發(fā)明所述的基于用電信息的居住面積估算方法中，在步驟S5后，還包括耗能等 級估算步驟:根據(jù)所述樣本用戶的月電量及其已知的居住面積和所述非樣本用戶的月電量 及其估算的居住面積分別評定它們的能耗等級。
[0040] 本發(fā)明還提供一種基于用電信息的居住面積估算裝置，包括：
[0041] 用戶用電數(shù)據(jù)收集裝置，用于收集用戶用電信息，計算出所述用戶最近12個月的 每月的月電量，所述用戶包括居住面積已知的樣本用戶和居住面積未知的非樣本用戶；
[0042] 電量計算裝置，用于根據(jù)所述用戶最近12個月的每月的月電量提取出所述用戶的 年基本生活電量和年制冷/取暖電量；
[0043] 建立模型和參數(shù)估計裝置，用于根據(jù)所述樣本用戶的居住面積、年基本生活電量 和年制冷/取暖電量計算出以下居住面積估算分析模型中的向量參數(shù)ω的估計值@和閾值 b的估計值g :所述居住面積估算分析模型是
[0044] j\X) = 〇κφ(Χ)-l· h ?
[0045] 其中，f(X)為居住面積，矩陣
，辦(·)為一映射函數(shù)，向量參數(shù)ω =( ω1; ω2) 且ω?Ν (〇2分別為χι、χ2的非線性系數(shù)，X1為年基本生活電量，χ 2為年制冷/取暖電量，b為閾 值；
[0046] 居住面積估算公式生成裝置，用于將居住面積估算分析模型中的向量參數(shù)ω和閾 值b分別用&和￡替換，得到估算居住面積公式:/ (尤；)=6；4^ +〖，其中，為居住面積的 估算值；
[0047]計算居住面積估算值裝置，用于將非樣本用戶的年基本生活電量和年制冷/取暖 電量的數(shù)據(jù)代入所述估算居住面積公式計算出非樣本用戶的居住面積的估算值。
[0048] 在本發(fā)明所述的基于用電信息的居住面積估算裝置中，所述電量計算裝置包括以 下單元：
[0049] 第一計算單元，用于將最近12個月區(qū)分為用電基準(zhǔn)月和制冷/取暖月；
[0050] 第二計算單元，用于計算用戶在用電基準(zhǔn)月的平均月電量即為用戶的基準(zhǔn)月電 量；
[0051] 第三計算單元，用于計算用戶在制冷/取暖月的月電量與基準(zhǔn)月電量的差值為月 制冷/取暖電量，對不小于零的月制冷/取暖電量求和，計算出所述用戶的年制冷/取暖電 量；
[0052] 第四計算單元，用于將用戶最近12個月的月電量總和減去年制冷/取暖電量得到 年基本生活電量。
[0053] 實施本發(fā)明的基于用電信息的居住面積估算方法及裝置，具有以下有益效果:根 據(jù)確實可靠的用戶電費賬單數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確估算估算出用戶的居住面積，且能夠獲取到大規(guī) 模的居住面積數(shù)據(jù)，進(jìn)而有助于得到更準(zhǔn)確的海量用戶單位面積能耗，以便更好的為用戶 制定有效的節(jié)能方案，從而實現(xiàn)家庭用電的合理化和節(jié)約化。
【附圖說明】
[0054] 圖1為本發(fā)明基于用電信息的居住面積估算方法較佳實施例的步驟流程圖；
[0055] 圖2為本發(fā)明基于用電信息的居住面積估算方法較佳實施例中步驟SA的詳細(xì)流程 圖；
[0056] 圖3為本發(fā)明基于用電信息的居住面積估算裝置較佳實施例的示意圖。
【具體實施方式】
[0057] 為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細(xì)說明 本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0058]如圖1所示，為本發(fā)明提供的一種基于用電信息的居住面積估算方法及裝置的一 個較佳的實施例，依次包括下列步驟:用戶的用電信息的收集與處理(步驟S1);有效用戶與 無效用戶的區(qū)分(步驟SA);缺失值的處理(步驟SB);;異常值的判斷(步驟SC);異常值的修 改(步驟SD);用戶年基本生活電量和年制冷/取暖電量的計算(步驟S2);居住面積估算分析 模型的建立及其參數(shù)的計算(步驟S3);估算居住面積公式的得出（步驟S4);居住面積的估 算(步驟S5)以及能耗等級的評定(步驟SE)。
[0059]所述步驟S1具體地為收集一定數(shù)量的用戶的用電信息，所述用戶包括居住面積已 知的樣本用戶和居住面積未知的非樣本用戶，本實施例中用戶的用電信息是電費賬單數(shù) 據(jù)，如所述電費賬單數(shù)據(jù)的周期與最近12個月的天數(shù)或起止日期不符，采取同一周期內(nèi)的 日平均法對電費賬單數(shù)據(jù)進(jìn)行推算，得到所述最近12個月的月電量。以計算某一用戶的月 電量為例解釋如下：
[0060] 當(dāng)期賬單的日均電量的計算:Avg_Pt = Pt/Dt
[0061] 其中，Avg_pt為當(dāng)期賬單的日均電量，Pt為當(dāng)期電費賬單顯示的電量，Dt為當(dāng)期電 費抄表間隔天數(shù)，且Dt=(電費抄表結(jié)束日期-電費抄表起始日期)+1;
[0062]同理，前i期賬單周期內(nèi)的日均電量為Avg_Pt-FPt-i/Dt-i，所以，當(dāng)期賬單內(nèi)的某 月電量Mt等于該月所在賬單周期內(nèi)的日均電量乘以相應(yīng)賬單周期內(nèi)的天數(shù)，gp
[0063]其中，k為當(dāng)期賬單內(nèi)某月所處的電費賬單個數(shù)，MDt-1+1為當(dāng)期賬單內(nèi)某月所在賬 單內(nèi)的天數(shù)。
[0064]以此類推，計算出每期電費賬單中各月的電量，進(jìn)而得出所述某一用戶最近12個 月的每月的月電量。
[0065] 需要說明的是，用戶所有賬單數(shù)據(jù)記錄中，第一條記錄中的首月電量Ml等于首月 的天數(shù)乘以當(dāng)期的平均電量，最后一條記錄中不足一個月的月電量視為無效數(shù)據(jù)，直接剔 除。
[0066] 在其它實施例中，可根據(jù)所述用戶所在地的氣候條件和所述用戶用電的周期規(guī)律 特性計算出所述用戶近12個月的月電量。以所述用戶中的某一用戶為例，根據(jù)所述某一用 戶所在地的氣候條件及其用電周期規(guī)律特性計算出該用戶的日電量權(quán)重，進(jìn)而得到同一周 期內(nèi)的日電量，則該用戶某月的所有日電量之和為該月的月電量。
[0067] 如圖2所示，所述步驟SA具體地為，根據(jù)所述用戶最近12個月的每月的月電量則將 其區(qū)分為有效用戶和無效用戶，所述步驟SA具體包括以下步驟：
[0068] SA1，判定所述用戶首月的月電量是否為缺失值，首月月電量為缺失值的用戶進(jìn)入 步驟SA2,其它的用戶進(jìn)入步驟SALSA2,統(tǒng)計經(jīng)步驟SA1篩入的用戶月電量缺失值總數(shù)，所 述總數(shù)大于Len(本實施例中Len = 4)的相應(yīng)用戶進(jìn)入步驟SA3,其它的用戶進(jìn)入步驟SA4;
[0069] SA3,統(tǒng)計經(jīng)步驟SA2篩入的用戶包括首月在內(nèi)以及緊隨首月之后月電量缺失值個 數(shù)大于SLen(本實施例中SLen = 3)的用戶則判定為無效用戶，其它的用戶進(jìn)入步驟SA4;
[0070] SA4，統(tǒng)計經(jīng)步驟SA1、SA2和SA3篩入的用戶的月電量小于某一閥值B的數(shù)量Num，本 實施例中所述閥值B取值為10，所述數(shù)量Num大于N (本實施例中N = 2)的用戶判斷為無效用 戶，否則判定為有效用戶。
[0071] SA5,有效用戶的月電量用于步驟S2,而無效用戶的月電量暫不處理，待所述無效 用戶的用電信息變更后，將其變更后的用電信息用于步驟S1。
[0072] 所述步驟SB具體地為，判斷所述有效用戶的月電量是否包含缺失值，若無則直接 進(jìn)入步驟SC;若有缺失值則對該用戶的缺失值進(jìn)行填補，其填補方式如下所述:按照季節(jié)性 填補相應(yīng)的缺失值，即夏季月的缺失值用夏季月前后指定數(shù)量的非空值的均值來替代;非 夏季月的缺失值用非夏季月前后指定數(shù)量的非空值的均值來替代，本實施例中的指定數(shù)量 取值為1，缺失值經(jīng)填補后的有效用戶轉(zhuǎn)入步驟SC;
[0073] 所述步驟SC具體地為，根據(jù)單變量異常值檢測法和業(yè)務(wù)經(jīng)驗來判斷所述有效用戶 的月電量是否為異常值，具有異常值的有效用戶進(jìn)入步驟SD，其它的有效用戶進(jìn)入步驟S2。 如下，具體說明如何判斷某一用戶的所述月電量是否為異常值，利用單變量異常值檢測法 結(jié)合業(yè)務(wù)經(jīng)驗值確定異常點的上下限，即利用最近12個月電量的計算出3/4分位點Q3和1/4 分位點Q1，則上限High為Q3+1.5*(Q3-Q1)，下限Low為Ql-1.5*(Q3-Q1)和業(yè)務(wù)閾值L2之間的 最大值，即Low為max(Ql-l .5*(Q3-Q1)，L2)，其中，L2可由業(yè)務(wù)經(jīng)驗給出，這里取其為10,并 將月電量超出上、下限的點為異常點。
[0074]所述步驟SD具體地為，對有效用戶的異常值進(jìn)行修改，即超出上限的異常值用步 驟SC中的High值替代，超出下限的異常值置為缺失值，并按照步驟SB中對缺失值的處理方 法進(jìn)行替代，異常值經(jīng)修改后的有效用戶將轉(zhuǎn)入步驟S2。
[0075]所述步驟S2具體地為，根據(jù)用戶最近12個月每月的月電量計算得出年基本生活電 量和年制冷/取暖電量。詳細(xì)的計算步驟列述如下：
[0076] S21，根據(jù)用戶所在地的氣候條件和用戶制冷/取暖用電的習(xí)慣將最近12個月區(qū)分 為用電基準(zhǔn)月和制冷/取暖月，即選取最近12個月的月電量作為分析對象，在不考慮1月、2 月的條件下(為了避免春節(jié)影響），計算其余月的日均氣溫的平均值MT，如果MT在15-25攝氏 度之間，則將該月稱為用電基準(zhǔn)月，否則稱為制冷/取暖月。
[0077] S22,根據(jù)有效用戶在所述用電基準(zhǔn)月的月電量計算出用戶的基準(zhǔn)月電量，以某一 有效用戶為例，其基準(zhǔn)月電量等于其用電基準(zhǔn)月的月電量之和除以用電基準(zhǔn)月的個數(shù)。
[0078] S23,根據(jù)用戶的基準(zhǔn)月電量和制冷/取暖月的月電量計算得出用戶的年制冷/取 暖電量，以某一有效用戶為例，首先計算其月制冷/取暖電量，即等于其制冷/取暖月的月電 量減去基準(zhǔn)月電量，則其年制冷/取暖電量等于所有不小于〇的月制冷/取暖電量之和。
[0079] S24,根據(jù)用戶的年制冷/取暖電量計算得出用戶的年基本生活電量，以某一有效 用戶為例，其年基本生活電量等于最近12個月的月電量之和減去其年制冷與取暖電量。
[0080] 所述步驟S3具體地為，首先為有效用戶建立居住面積估算分析模型：
[0081 ] ?(Χ) = 〇κφ(Χ)-rh ?
[0082] 其中，f(X)為居住面積，
，鉍·)為一映射函數(shù)，可利用徑向基核函數(shù)、多 項式核函數(shù)或歐式距離函數(shù)計算，向量參數(shù)ω =( ω1; ω2)且ω?Ν ω2分別為χι、χ2的非線性 系數(shù)，xi為年基本生活電量，Χ2為年制冷/取暖電量，b為閾值。
[0083] 然后將有效用戶區(qū)分為樣本用戶和非樣本用戶，樣本用戶的居住面積已知，非樣 本用戶的居住面積未知。根據(jù)樣本用戶的所述居住面積、年基本生活電量和年制冷/取暖電 量計算得出模型向量參數(shù)ω的估計值@和閾值b的估計值g，其計算過程如下：
[0084] 可以考慮對下面的問題進(jìn)行優(yōu)化：
[0086]其中，| | ω | |2=ω'ω為參數(shù)向量ω的2范數(shù)，C為懲罰參數(shù)，yi為樣本用戶的居住 面積，UyufXXO)為懲罰函數(shù)，可以表示為：
[0088]其中，ε為一定允許范圍內(nèi)的誤差，可取為0.1，引入非負(fù)的松弛變量ξ,,ξΛ則原優(yōu) 化問轉(zhuǎn)化為：
[0091]為了求出上式的極小值，構(gòu)造拉格朗日函數(shù)L:
[0093]其中，拉格朗日乘子彡〇(i = l，2...n)，上述優(yōu)化問題等價于下面的 二次凸規(guī)劃問題：
[0095]在KKT互補條件的約束下，通過拉格朗日對偶變換，可以得到如下等式：
[0097]對上述等式的右邊部分求解即可，首先，求出拉格朗日函數(shù)L的最小值，則有：
[0102] 其中，^(υ;) = _Χ,)Χ') = ?Γ;'|λ'-x |，對于超參數(shù)（C, γ )使用網(wǎng)格法得到最優(yōu) 的超參數(shù)值(在其它實施例中也可使用m-折交叉驗證或廣義交叉驗證方法來獲取最優(yōu)超參 數(shù)值），并采用序列最小優(yōu)化算法求出最優(yōu)解α = (α?，α2, . . .αη，αΛα/，. . .α，)和ω的估計
[0103] 此外，根據(jù)KKT互補條件，有下式成立：
[0105]由此得到樣本下標(biāo)集Isv={i = l，2, . . .n|0<ai<C，0<ai*<C}，根據(jù)公式
^進(jìn)一步獲得閾值b的估計值：
[0107] 所述步驟S4具體地為，將居住面積估算分析模型中的所述向量參數(shù)ω和閾值b分 另0用計算得出的&和$替換，即得到估算居住面積公式= 其中，/&0為估算 居住面積。
[0108] 所述步驟S5具體地為，將非樣本用戶的年基本生活電量和年制冷/取暖電量數(shù)據(jù) 代入估算居住面積公式，即可計算出非樣本用戶的居住面積估算值。
[0109] 所述步驟SE具體地為，根據(jù)所述樣本用戶的月電量及其已知的居住面積和所述非 樣本用戶的月電量及其估算的居住面積分別評定它們的能耗等級。即對于某樣本用戶而 言，將其近12個月的月電量之和除以其已知的居住面積可得到該用戶的單位面積能耗，然 后進(jìn)一步評定其的能耗等級;對于某非樣本用戶而言，將其近12個月的月電量之和除以其 估算的居住面積可得到該用戶的單位面積能耗，然后進(jìn)一步評定其的能耗等級。
[0110] 在其它實施例中，我們可以計算出有效用戶最近12個月的月均電量和季度電量， 特別是對于非樣本用戶來說，它們的月均電量和季度電量分別除以估算的居住面積可以得 到相應(yīng)的月單位面積能耗和季度單位面積能耗。此外，也可以使用所述非樣本用戶其它能 源(例如水、煤等）的消耗總量或部分消耗量除以估算的居住面積，進(jìn)而得到相應(yīng)能源的單 位面積能耗。
[0111] 如圖3所示，為在本發(fā)明提供的一種基于用電信息的居住面積估算裝置，包括以下 子裝置：
[0112] 用戶用電數(shù)據(jù)收集裝置，用于收集一定數(shù)量的用戶（所述用戶包括居住面積已知 的樣本用戶和居住面積未知的非樣本用戶）的電費賬單數(shù)據(jù)，根據(jù)所述電費賬單數(shù)據(jù)采用 所述"同一周期內(nèi)的日平均法"計算所述用戶最近12個月每月的月電量。在其它實施例中， 所述用戶用電數(shù)據(jù)收集裝置可根據(jù)所述用戶所在地的氣候條件和所述用戶用電的周期規(guī) 律特性計算出所述用戶近12個月的月電量。
[0113]有效用戶和無效用戶識別處理裝置，用于根據(jù)所述用戶最近12個月的每月的月電 量則將其區(qū)分為有效用戶和無效用戶。其識別處理步驟為：1、判定所述用戶首月的月電量 是否為缺失值，首月月電量為缺失值的用戶進(jìn)入步驟2,其它的用戶進(jìn)入步驟4。2、統(tǒng)計經(jīng)步 驟1篩入的用戶月電量缺失值總數(shù)，所述總數(shù)大于Len(本實施例中Len = 4)的相應(yīng)用戶進(jìn)入 步驟3,其它的用戶進(jìn)入步驟4;3、統(tǒng)計經(jīng)步驟2篩入的用戶包括首月在內(nèi)以及緊隨首月之后 月電量缺失值個數(shù)大于SLen(本實施例中SLen = 3)的用戶則判定為無效用戶，其它的用戶 進(jìn)入步驟4;4,統(tǒng)計經(jīng)步驟1、2和3篩入的用戶的月電量小于某一閥值B的數(shù)量Num，本實施例 中所述閥值B取值為10,所述數(shù)量Num大于N(本實施例中N = 2)的用戶判斷為無效用戶，否則 判定為有效用戶。5、有效用戶的月電量用于后續(xù)步驟，而無效用戶的月電量暫不處理，待所 述無效用戶的用電信息變更后，將其變更后的用電信息用于步驟1。
[0114] 缺失值和異常值的處理裝置，用于檢測所述有效用戶的月電量是否有缺失值或異 常值，并對檢測出來的缺失值和異常值進(jìn)行相應(yīng)的修補。具體地，判斷所述有效用戶的月電 量是否包含缺失值，若有缺失值則對個缺失值，按照季節(jié)性，填補相應(yīng)的缺失值;根據(jù)單變 量異常值檢測法和業(yè)務(wù)經(jīng)驗來判斷所述有效用戶的月電量是否為異常值，對月電量有異常 值的有效用戶，將超出一上限值的異常值修改為High = Q3+1.5*(Q3-Ql)，低于一下限值的 異常值置為缺失值，然后根據(jù)前述對缺失值的處理方法進(jìn)行修正，其中Q3、Q1分別為依據(jù)最 近12個月電量計算出的3/4分位點和1 /4分位點。
[0115] 電量計算裝置，用于根據(jù)所述用戶最近12個月的每月的月電量提取出所述用戶的 年基本生活電量和年制冷/取暖電量。具體的計算如下：1、根據(jù)用戶所在地的氣候條件和用 戶制冷/取暖用電的習(xí)慣將最近12個月區(qū)分為用電基準(zhǔn)月和制冷/取暖月，即選取最近12個 月的月電量作為分析對象，在不考慮1月、2月的條件下(為了避免春節(jié)影響），計算其余月的 日均氣溫的平均值MT，如果MT在15-25攝氏度之間，則將該月稱為用電基準(zhǔn)月，否則稱為制 冷/取暖月。2、根據(jù)有效用戶在所述用電基準(zhǔn)月的月電量計算出用戶的基準(zhǔn)月電量，以某一 有效用戶為例，其基準(zhǔn)月電量等于其用電基準(zhǔn)月的月電量之和除以用電基準(zhǔn)月的個數(shù)。3、 根據(jù)用戶的基準(zhǔn)月電量和制冷/取暖月的月電量計算得出用戶的年制冷/取暖電量，以某一 有效用戶為例，首先計算其月制冷/取暖電量，即等于其制冷/取暖月的月電量減去基準(zhǔn)月 電量，則其年制冷/取暖電量等于所有不小于〇的月制冷/取暖電量之和。4、根據(jù)用戶的年制 冷/取暖電量計算得出用戶的年基本生活電量，以某一有效用戶為例，其年基本生活電量等 于最近12個月的月電量之和減去其年制冷與取暖電量。
[0116] 建立模型和參數(shù)估計裝置，用于建立居住面積估算分析模型并根據(jù)所述樣本用戶 的居住面積、年基本生活電量和年制冷/取暖電量計算出居住面積估算分析模型中的向量 參數(shù)ω的估計值'和閾值b的估計值&。具體地如下：
[0117]所述居住面積估算分析模型是
[0118] /(Χ) = ωΑρ(Χ) + Β
[0119] 其中，f(X)為居住面積，
，供(·)為一映射函數(shù)，向量參數(shù)ω = ( ω1; ω2) 且ω?Ν (〇2分別為χι、χ2的非線性系數(shù)，X1為年基本生活電量，χ 2為年制冷/取暖電量，b為閾 值;相關(guān)的模型參數(shù)的計算方法與前文中相關(guān)的方法一致。
[0120] 居住面積估算公式生成裝置，用于將居住面積估算分析模型中的向量參數(shù)ω和閾 值b分別用&和$替換，得到估算居住面積公式+纟，其中，/(>>為居住面積的 估算值。
[0121] 計算居住面積估算值裝置，用于將非樣本用戶的年基本生活電量和年制冷/取暖 電量的數(shù)據(jù)代入所述估算居住面積公式計算出非樣本用戶的居住面積的估算值。
[0122] 在其它實施例中，所述電量計算裝置包括以下四個單元：
[0123] 第一計算單元，用于將最近12個月區(qū)分為用電基準(zhǔn)月和制冷/取暖月；
[0124] 第二計算單元，用于計算用戶在用電基準(zhǔn)月的平均月電量即為用戶的基準(zhǔn)月電 量；
[0125] 第三計算單元，用于計算用戶在制冷/取暖月的月電量與基準(zhǔn)月電量的差值，即為 月制冷/取暖電量，并對不小于零的月制冷/取暖電量求和，計算出所述用戶的年制冷/取暖 電量；
[0126] 第四計算單元，用于將用戶最近12個月的月電量總和減去年制冷/取暖電量計算 出年基本生活電量。
[0127] 實施本發(fā)明的基于用電信息的居住面積估算方法及裝置，具有以下有益效果：
[0128] 1.根據(jù)確實可靠的用戶電費賬單數(shù)據(jù)可以準(zhǔn)確的對用戶居住面積進(jìn)行估算，并能 獲取大規(guī)模的居住面積數(shù)據(jù)，進(jìn)而有助于得到準(zhǔn)確的海量用戶的單位面積能耗，以便更好 的為全市用戶制定有效的節(jié)能方案，從而實現(xiàn)家庭用電的合理化和節(jié)約化。
[0129] 2.根據(jù)本發(fā)明估算得到的用戶居住面積可用于計算用戶其它能源的單位面積能 耗，例如水、煤等。
[0130]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體 實施方式，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可做出很多 形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于用電信息的居住面積估算方法及裝置，其特征在于，包括下列步驟： 步驟S1，收集用戶用電信息，獲取用戶最近12個月的每月的月電量，所述用戶包括居住 面積已知的樣本用戶和居住面積未知的非樣本用戶； 步驟S2,根據(jù)所述用戶最近12個月的每月的月電量提取出所述用戶的年基本生活電量 和年制冷/取暖電量； 步驟S3,根據(jù)所述樣本用戶的居住面積、年基本生活電量和年制冷/取暖電量計算出W 下居住面積估算分析模型中的向量參數(shù)ω的估計值之和闊值b的估計值斤述居住面積估 算分析模型是其中，f(X)為居住面積，矩構(gòu)為一映射函數(shù)，向量參數(shù)ω=(ωι，〇2)且 ωι、ω2分別為χι、Χ2的非線性系數(shù)，X功年基本生活電量，Χ2為年制冷/取暖電量，b為闊值； 步驟S4，將居住面積估算分析模型中的向量參數(shù)ω和闊值b分別用6>和$替換，得到估算 居住面積公式：/<>) = + /^，其中，/1?為居住面積的估算值； 步驟S5,將非樣本用戶的年基本生活電量和年制冷/取暖電量的數(shù)據(jù)代入所述估算居 住面積公式計算出非樣本用戶的居住面積的估算值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于用電信息的居住面積估算方法，其特征在于，步驟S1中，用 戶用電信息包括用戶的電費賬單數(shù)據(jù)，且步驟S1中，包括W下步驟： 如所述電費賬單數(shù)據(jù)的周期與最近12個月的天數(shù)或起止日期不符，采取同一周期內(nèi)的 日平均法對電費賬單數(shù)據(jù)進(jìn)行推算，得到所述最近12個月的月電量。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述基于用電信息的居住面積估算方法，其特征在于，所述根據(jù)電費 賬單數(shù)據(jù)推算出所述最近12個月的月電量，包括W下步驟： 1) 當(dāng)期賬單的日均電量的計算:Avg_Pt = Pt/Dt 其中，Avg_Pt為當(dāng)期賬單的日均電量，Pt為當(dāng)期電費賬單顯示的電量，Dt為當(dāng)期電費抄 表間隔天數(shù)，且Dt=(電費抄表結(jié)束日期-電費抄表起始日期)+1; 2) 前i期賬單周期內(nèi)的日均電量的計算:Avg_Pt-i = Pt-i/Dt-i， 3) 當(dāng)期賬單內(nèi)的月電量Mt的計算:等于該月所在賬單周期內(nèi)的日均電量乘W相應(yīng)賬單 周期內(nèi)的天數(shù)，即其中，k為當(dāng)期賬單內(nèi)某月所處的電費賬單個數(shù)，MDt-1+i為當(dāng)期賬單內(nèi)某月所在賬單內(nèi) 的天數(shù)， 4) 計算出每期電費賬單中各月的電量， 5) 進(jìn)而得出所述用戶最近12個月的每月的月電量。 用戶所有賬單數(shù)據(jù)記錄中，第一條記錄中的首月電量Ml等于首月的天數(shù)乘W當(dāng)期的平 均電量，最后一條記錄中不足一個月的月電量視為無效數(shù)據(jù)，直接剔除。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于用電信息的居住面積估算方法，其特征在于，所述步驟S2包 括計算用戶年基本生活電量的步驟，包括W下步驟： S21，將最近12個月區(qū)分為用電基準(zhǔn)月和制冷/取暖月； 522, 計算用戶在用電基準(zhǔn)月的平均月電量為用戶的基準(zhǔn)月電量； 523, 計算用戶在制冷/取暖月的月電量與基準(zhǔn)月電量的差值月制冷/取暖電量，對不小 于零的月制冷/取暖電量求和，計算出所述用戶的年制冷/取暖電量； 524, 將用戶最近12個月的月電量總和減去年制冷/取暖電量得到年基本生活電量。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于用電信息的居住面積估算方法，其特征在于，在所述步驟S1 和S2之間包括識別和處理有效/無效用戶的步驟SA，包括W下步驟： SA1，判定所述用戶首月的月電量是否為缺失值，若是則進(jìn)入步驟SA2,否則進(jìn)入步驟 SA4； SA2,統(tǒng)計用戶12個月內(nèi)的月電量為缺失值的月份個數(shù)，如大于4進(jìn)入步驟SA3,否則進(jìn) 入步驟SA4; SA3,統(tǒng)計用戶包括首月在內(nèi)W及緊隨首月之后月電量為缺失值的月份個數(shù)，如大于3 則判定為無效用戶，否則進(jìn)入步驟SA4; SA4,統(tǒng)計用戶的月電量小于10的月份個數(shù)，如大于2,該用戶判斷為無效用戶，否則用 戶判定為有效用戶； SA5,對判斷為有效用戶的月電量數(shù)據(jù)進(jìn)入步驟S2處理，對判斷為無效用戶的月電量數(shù) 據(jù)被掛起不再進(jìn)行后續(xù)處理。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述基于用電信息的居住面積估算方法，其特征在于，在所述步驟SA 和步驟S2之間包括對有效用戶的缺失值和異常值處理步驟，包括步驟： 步驟SB，判斷所述有效用戶的月電量是否包含缺失值，若有缺失值則對個缺失值，按照 季節(jié)性，填補相應(yīng)的缺失值； 步驟SC，根據(jù)單變量異常值檢測法和業(yè)務(wù)經(jīng)驗來判斷所述有效用戶的月電量是否為異 常值，具有異常值的有效用戶進(jìn)入步驟SD，其它的有效用戶進(jìn)入步驟S2; 步驟SD，對月電量有異常值的有效用戶，將超出一上限值的異常值修改為化曲= Q3+ 1.5*(Q3-Q1)，低于一下限值的異常值置為缺失值，然后根據(jù)SB步驟中對缺失值的處理方法 進(jìn)行修正，其中Q3、Q1分別為依據(jù)最近12個月電量計算出的3/4分位點和1/4分位點。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任何一項所述基于用電信息的居住面積估算方法，其特征在于， 在步驟S5后，還包括耗能等級估算步驟:根據(jù)所述樣本用戶的月電量及其已知的居住面積 和所述非樣本用戶的月電量及其估算的居住面積分別評定它們的能耗等級。8. -種基于用電信息的居住面積估算裝置，其特征在于，包括： 用戶用電數(shù)據(jù)收集裝置，用于收集用戶用電信息，計算出所述用戶最近12個月的每月 的月電量，所述用戶包括居住面積已知的樣本用戶和居住面積未知的非樣本用戶； 電量計算裝置，用于根據(jù)所述用戶最近12個月的每月的月電量提取出所述用戶的年基 本生活電量和年制冷/取暖電量； 建立模型和參數(shù)估計裝置，用于根據(jù)所述樣本用戶的居住面積、年基本生活電量和年 制冷/取暖電量計算出W下居住面積估算分析模型中的向量參數(shù)ω的估計值；和闊值b的 估計值所述居住面積估算分析模型是 j{X、= owp{X、^h', 其中，f(x)為居住面積，矩陣為一映射函數(shù)，向量參數(shù)ω=(ωι，〇2)且 ωι、ω2分別為xi、X2的非線性系數(shù)，X功年基本生活電量，Χ2為年制冷/取暖電量，b為闊值； 居住面積估算公式生成裝置，用于將居住面積估算分析模型中的向量參數(shù)ω和闊值b 分別用?和&替換，得到估算居住面積公式:/(巧=0.例X) + Z;，其中，/W為居住面積的估算 值； 計算居住面積估算值裝置，用于將非樣本用戶的年基本生活電量和年制冷/取暖電量 的數(shù)據(jù)代入所述估算居住面積公式計算出非樣本用戶的居住面積的估算值。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述基于用電信息的居住面積估算裝置，其特征在于，所述電量計算 裝置包括W下單元： 第一計算單元，用于將最近12個月區(qū)分為用電基準(zhǔn)月和制冷/取暖月； 第二計算單元，用于計算用戶在用電基準(zhǔn)月的平均月電量即為用戶的基準(zhǔn)月電量； 第Ξ計算單元，用于計算用戶在制冷/取暖月的月電量與基準(zhǔn)月電量的差值為月制冷/ 取暖電量，對不小于零的月制冷/取暖電量求和，計算出所述用戶的年制冷/取暖電量； 第四計算單元，用于將用戶最近12個月的月電量總和減去年制冷/取暖電量得到年基 本生活電量。
【文檔編號】G06Q50/06GK106097139SQ201610414175
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月12日 公開號201610414175.6, CN 106097139 A, CN 106097139A, CN 201610414175, CN-A-106097139, CN106097139 A, CN106097139A, CN201610414175, CN201610414175.6
【發(fā)明人】張金秀, 張斌, 田維輝, 符曦, 王春燕
【申請人】深圳市數(shù)聚能源科技有限公司