Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Ненавязчивый мониторинг нагрузки ( NILM ) или ненавязчивый мониторинг нагрузки устройств ( NIALM ) [1] - это процесс анализа изменений напряжения и тока, поступающих в дом, и определения того, какие приборы используются в доме, а также их индивидуального потребления энергии. . Электросчетчики с технологией NILM используются коммунальными предприятиями для обследования конкретного использования электроэнергии в различных домах. NILM считается недорогой альтернативой прикреплению отдельных мониторов к каждому устройству. Однако это вызывает проблемы с конфиденциальностью.

Предпосылки и теория [ править ]

Неинтрузивный мониторинг нагрузки был изобретен Джорджем У. Хартом , Эд Керн и Фредом Швеппе из Массачусетского технологического института в начале 1980-х годов при финансовой поддержке Исследовательского института электроэнергетики . [2] [3]

Рисунок 1 из патента США 4858141, показывающий основной процесс для NILM.

Основной процесс описан в патенте США 4858141 . Как показано на рисунке 1 из патента, цифровой монитор переменного тока подключается к однофазному источнику питания, подаваемому в жилой дом. Изменения напряжения и тока измеряются (т. Е. Единица измерения адмиттанса), нормализуются (скейлер) и записываются (блок детектора чистого изменения). Кластерный анализзатем выполняется, чтобы определить, когда разные бытовые приборы включаются и выключаются. Если, например, включается лампа на 60 Вт, затем включается лампа на 100 Вт, затем выключается лампа на 60 Вт, а затем выключается лампа на 100 Вт, блок NIALM будет соответствовать сигналы включения и выключения от 60-ваттной лампы и сигналы включения и выключения от 100-ваттной лампы, чтобы определить, сколько энергии было использовано каждой лампочкой и когда. Система достаточно чувствительна, чтобы можно было различить отдельные 60-ваттные лампочки из-за нормальных колебаний фактической мощности, потребляемой лампами с одинаковым номиналом (например, одна лампочка может потреблять 61 Вт, а другая 62 Вт).

Рисунок 8 из патента США 4858141, показывающий, как различия в реактивной мощности могут помочь отличить одно устройство от другого.

Система может измерять как реактивную, так и активную мощность . Следовательно, два прибора с одинаковой общей потребляемой мощностью можно различить по разному комплексному сопротивлению . Как показано на рисунке 8 из патента, например, электродвигатель холодильника и чисто резистивный нагреватель можно отличить отчасти потому, что электродвигатель имеет значительные изменения реактивной мощности при включении и выключении, тогда как нагреватель почти не имеет.

Системы NILM также могут идентифицировать приборы с серией индивидуальных изменений потребляемой мощности. Эти устройства моделируются как конечные автоматы . Например, в посудомоечной машине есть нагреватели и двигатели, которые включаются и выключаются во время обычного цикла мытья посуды. Они будут обозначены как кластеры, и будет записана потребляемая мощность для всего кластера. Следовательно, потребляемая мощность «посудомоечной машины» может быть идентифицирована в отличие от «резистивного нагревателя» и «электродвигателя».

Приложения [ править ]

  • «Чрезвычайно экономичная» идентификация груза [4]
  • Недорогое обнаружение переходных процессов при запуске , неисправностей линии или оборудования и т. Д. [5] [6]
  • Проведите обследования потребления энергии как в жилых, так и в коммерческих целях. [7] [8]
  • Система реагирования на запросы для использования в интеллектуальной сети . [9]
  • Системы мониторинга на борту судов для безопасной работы систем с меньшим количеством датчиков. [10]

Проблемы конфиденциальности [ править ]

NILM может определять, какие типы бытовой техники есть у людей и их модели поведения. Образцы использования энергии могут указывать на модели поведения, такие как обычное время, когда никого нет дома, или смущающее или незаконное поведение жителей. Например, он может показать, когда жители дома принимают душ или когда включается и выключается индивидуальный свет. [2]

Если NILM работает удаленно на коммунальном предприятии или третьей стороной, домовладелец может не знать, что его поведение отслеживается и записывается.

Автономная домашняя система, находящаяся под контролем пользователя, может предоставлять обратную связь об использовании энергии, не раскрывая информацию другим. Установление связи между их поведением и потреблением энергии может помочь снизить потребление энергии, повысить эффективность, сгладить пиковые нагрузки, сэкономить деньги или сбалансировать использование бытовой техники с доступностью зеленой энергии. Однако использование автономной системы не защищает от удаленного мониторинга.

Точность и возможности этой технологии все еще развиваются и не на 100% надежны в режиме, близком к реальному, так что полная информация накапливается и анализируется за периоды от минут до часов.

Программное обеспечение [ править ]

  • Фреймворк для ненавязчивого мониторинга и диагностики нагрузки (диплом магистра английского языка) содержит листинги кода для реализации [11]
  • Набор инструментов для неинтрузивного мониторинга нагрузки (NILMTK) - проект с открытым исходным кодом, написанный на Python [12]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Hart, GW (1992). «Ненавязчивый мониторинг нагрузки бытовой техники». Труды IEEE . 80 (12): 1870–1891. DOI : 10.1109 / 5.192069 .
  2. ^ а б Харт, GW (1989). «Жилой энергетический мониторинг и компьютеризированное наблюдение через потоки электроэнергии». Журнал IEEE Technology and Society . 8 (2): 12–16. DOI : 10.1109 / 44.31557 .
  3. ^ Библиография NALM 1980–1995
  4. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2008-12-15 . Проверено 15 июня 2016 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  5. ^ [1]
  6. ^ [2]
  7. ^ Laughman, C .; Квангдук Ли; Cox, R .; Shaw, S .; Leeb, S .; Norford, L .; Армстронг, П. (2003). «Энергетический сигнатурный анализ» (PDF) . Журнал IEEE Power and Energy . 1 (2): 56. DOI : 10,1109 / MPAE.2003.1192027 .
  8. ^ Naghibi, B .; Дейлами, С. (01.09.2014). «Неразрушающий контроль нагрузки и дополнительные методы для управления энергопотреблением дома». Конференция по энергетике (AUPEC), Австралазийские университеты 2014 : 1–5. DOI : 10,1109 / AUPEC.2014.6966647 . ISBN 978-0-6469-2375-8.
  9. ^ Бергман, округ Колумбия; Jin, D .; Juen, JP; Tanaka, N .; Гюнтер, Калифорния; Райт, АК (2011). «Распределенный ненавязчивый мониторинг нагрузки». IEEE Power & Energy Society Innovative Smart Grid Technologies (ISGT) : 1–8. DOI : 10.1109 / ISGT.2011.5759180 . ISBN 978-1-61284-218-9.
  10. ^ Кокс, RW; Bennett, PL; Маккей, Т. Д.; Paris, J .; Leeb, SB (2007). «Использование системы контроля нагрузки без вмешательства в судовой диспетчерский контроль». 2007 Симпозиум IEEE по электрическим судовым технологиям . п. 523. DOI : 10,1109 / ESTS.2007.372136 . ISBN 978-1-4244-0946-4.
  11. ^ Фреймворк для ненавязчивого мониторинга и диагностики нагрузки (магистерская диссертация)
  12. ^ Набор средств неинтрузивного мониторинга нагрузки (NILMTK)