CN112260275B - 基于区块链技术的非侵入式负荷分解方法和系统 - Google Patents

基于区块链技术的非侵入式负荷分解方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于区块链技术的非侵入式负荷分解方法和系统，其中，基于区块链技术的非侵入式负荷分解方法包括：S1、建立负荷特征数据库；S2、采集用户总线用电数据，使暂态波形录波和稳态压缩的功率波形形成时间轴影射关系；S3、通过对稳态采样功率波形的状态分布统计算法，完成波形状态方波化处理；S4、提取稳态功率方波特征，与负荷特征数据库中的数据进行匹配，完成各电器能耗计量；S5、基于电器的每一硬件的放电动作生成一区块链的公钥私钥对，完成对其的签名验证和非对称通信加密。本发明基于区块链技术应用的非侵入式负荷分解系统，实现数据签名验证和数据加密，都可以极大的促进非侵入式负荷分解在用户端应用，同时为泛在电力物联网底层基础设施建设提供技术支撑。

Description

基于区块链技术的非侵入式负荷分解方法和系统
技术领域
本发明涉及电力技术领域，特别涉及一种基于区块链技术的非侵入式负荷分解方法和系统。
背景技术
非侵入式负荷分解技术属于用户侧泛在电力物联网重要技术之一，它是一种在电力负荷输入线路端获取负荷数据，通过稳态和暂态下的负荷特征，分解用户用电负荷成分并识别电网末端的用电状况，从而实现客户侧用电负荷的类型辨识及能耗分解。
非侵入式负荷分解的应用，将产生非常庞大的用户能耗数据细节，在大数据时代数据是一种资产，每一个用户都在为这个大数据池做着贡献，无论是从用户隐私，或是数据资产的确权角度，或是物联身份唯一性等；亟提出一种能有效加密保护精细化能耗数据又便于后期精准追溯的方法和系统。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种基于区块链技术的非侵入式负荷分解方法，旨在解决现有技术中非侵入式负荷分解后产生的精细化能耗数据无法加密传输保护及精准追溯的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出的基于区块链技术的非侵入式负荷分解方法，包括：
S1、获取不同家用电器不同工作状态的电气参数及波形特征，建立负荷特征数据库；
S2、采集用户总线用电数据，利用功率参数阀值完成初级稳态采样数据压缩和功率波形滤波，使暂态波形录波和稳态压缩的功率波形形成时间轴影射关系；
S3、通过对稳态采样功率波形的状态分布统计算法，完成波形状态方波化处理；
S4、提取稳态功率方波特征，与负荷特征数据库中的数据进行匹配，还原出电器动作特征组合，完成各电器能耗计量；
S5、基于电器的每一硬件的放电动作生成一区块链的公钥私钥对，完成对其的签名验证和非对称通信加密。
可选地，所述步骤S5中基于电器的每一硬件的放电动作生成一区块链的公钥私钥对具体包括：基于区块链技术的电力泛在可信安全信息平台为电器的每一硬件分配身份密钥。
可选地，所述步骤S5还包括将电器硬件的身份信息传输至区块链，该步骤具体包括：
S51、应用程序A连接到账本P1上并调用链码S1来查询或更新脚本L1上的电器硬件身份信息，同时产生链码缓存服务信息；
S52、账本P1调用链码S1来生成一个包含查询结果或者账本拟更新的提案响应；
S53、应用程序A接收到提案响应；
S54、基于电网硬件身份信息更新，应用程序A基于所有响应生成一各交易，并将其发送到排序服务器O1进行排序，O1将网络上所有交易收集到区块中并分发给包括P1在内的所有节点，P1对交易进行验证，随后将其提交到账本L1上；
S55、L1更新完毕，P1生成一个事件，基于A收到该事件，标志着整个过程结束。
可选地，在所述步骤S5中基于区块链技术的电力泛在可信安全信息平台至少有7台共识服务节点，选用RAFT共识算法，区块链网络主要由一组peer节点组成，节点托管着账本和智能合约，也作为账本和链码的宿主。
可选地，所述步骤S5中的身份认证包括两个阶段：一、用户和采集模块之间的群组轻量级认证阶段，非侵入式负荷分解系统与证书中心、非侵入式负荷分解系统与区域管理器之间的机遇区块链技术的身份认证阶段。
可选地，还包括步骤：S6、基于区块链技术的电力泛在可信安全信息平台根据用户所上传用电数据的样本量和频次，给予用户对应的积分奖励。
本发明还提出一种基于区块链技术的非侵入式负荷分解系统，包括：
采集模块，用以获取不同家用电器不同工作状态的电气参数及波形特征，以及用以实时采集用户总线用电数据；
数据库，用以存储不同家用电器不同工作状态的电气参数及波形特征；
处理器，用以根据用户总线用电数据中的功率参数阀值完成初级稳态采样数据压缩和功率波形滤波，使暂态波形录波和稳态压缩的功率波形形成时间轴影射关系，以通过对稳态采样功率波形的状态分布统计算法，完成波形状态方波化处理，再提取稳态功率方波特征，与负荷特征数据库中的数据进行匹配，还原出电器动作特征组合，完成各电器能耗计量；
基于区块链技术的电力泛在可信安全信息平台，用于为电器的每一硬件分配身份密钥，完成对其的签名验证和非对称通信加密。
可选地，所述基于区块链技术的电力泛在可信安全信息平台的系统结构包括业务管理模块、账户管理模块、电网资产信息管理模块以及数字存验证模块。
可选地，还包括与处理器相接的AES数据加密模块和TPM加密模块。
可选地，还包括：积分系统，与所述基于区块链技术的电力泛在可信安全信息平台通信连接，用以根据用户所上传用电数据的样本量和频次，给予用户对应的积分奖励。
发明技术方案通过对用电总线的电数据采样，处理成反应真实功率阶跃变化的方波，再与预设负荷数据库对比分析，即可获知各电器当前工作状态并实现负荷的分解和精细化计量；同时，利用区块链技术对以上精细化能耗数据进行加密和标记处理，以有效保证信息的保密性和可追溯性，避免泄露用户隐私，提升后期数据再利用的便捷性，极大的促进非侵入式负荷分解在用户端应用，同时为泛在电力物联网底层基础建设提供技术支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明基于区块链技术的非侵入式负荷分解方法一实施例的流程示意图；
图2为本发明基于区块链技术的非侵入式负荷分解系统一实施例结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种基于区块链技术的非侵入式负荷分解方法和系统。
容易理解，参照图2，非侵入式负荷分解系统包括采集模块、数据库、处理器、基于区块链技术的电力泛在可信安全信息平台以及通讯模块。本发明实施例中，采集模块、数据库、处理器以及通讯模块均集成于一非侵入式传感器内，非侵入式传感器通过通讯模块与所述基于区块链技术的电力泛在可信安全信息平台建立连接，基于区块链技术的电力泛在可信安全信息平台的系统结构包括业务管理模块、账户管理模块、电网资产信息管理模块以及数字存验证模块，业务管理模块负责响应来自应用层的用户请求，管理、存证相应ID；账户管理模块用于控制不同用户、部门、子公司的权限和信息；信息管理模块负责维护保存的资产信息的原始素材；数字存验证模块基于区块链系统，负责响应用户的存验证请求。
在本发明实施例中，如图1所示，该基于区块链技术的非侵入式负荷分解方法包括：
S1、采集模块获取不同家用电器不同工作状态的电气参数及波形特征，建立负荷特征数据库；
S2、采集模块采集用户总线用电数据，利用功率参数阀值完成初级稳态采样数据压缩和功率波形滤波，使暂态波形录波和稳态压缩的功率波形形成时间轴影射关系；
本实施例中，该非侵入式传感器通过CT卡装在火线上电表的前端(未接入家庭的内部线路)，通过采集模块采集的用电数据不限于功率、电流、电压、能耗等。另外，本实施例中，还可采用箱型图获得异常、缺失的用电数据或波形，并采用分箱法处理。
S3、处理器通过对稳态采样功率波形的状态分布统计算法，完成波形状态方波化处理；
S4、处理器提取稳态功率方波特征，与负荷特征数据库中的数据进行匹配，还原出电器动作特征组合，完成各电器能耗计量；
S5、基于电器的每一硬件的放电动作生成一区块链的公钥私钥对，完成对其的签名验证和非对称通信加密。
可以理解，本发明提供的功率参数阀值完成初级稳态采样数据压缩和功率波形滤波，能在有限硬件资源的情况下极大的延长波形处理的时间窗口，节省硬件成本，同时实现更高性能的功率特征波形处理窗口。容易理解，电器动作特征组合指代的是当前用电数据下正在运行的电器名称及其各自所处的状态，如此，利用特征库组合算法，将本来孤立的特征形成电器动作特征组合，从而为负荷分解的能耗精细化计量实现提供必要条件。实现各电器能耗的精细化具有极大的现实意义：用户可以清晰地获知每一电器耗电量，特别是待机状态下的耗电量，如电视插头始终插在插座上等，在未直观看到耗电数据前，用户无法想象此类情况也会积少成多，导致电费增长明显；供电局可以为用户提供精细化用电账单，提升用户的信任度。
本实施例中，所述步骤S5中基于电器的每一硬件的放电动作生成一区块链的公钥私钥对具体包括：基于区块链技术的电力泛在可信安全信息平台为电器的每一硬件分配身份密钥。容易理解的是，身份密钥仅生成一次，无法擦除，如此即可有效保证身份信息的真实可靠性，方便数据追溯。可以理解，如此，利用传感器作为身份认证系统的基本接入单元，作为感知层的端侧，使用基于区块链的非对称加密技术，有效提升物联网感知信息的安全性，研究确保接入电力物联网设备的身份安全策略，确保信息传输的过程中得到最大限度保护信息安全性。
以下例举本发明技术方案在两个常用场景中的应用分析：场景一、分布式能源服务场景中终端设备接入机制：以充电桩为代表的新业务场景具有较大的不确定性，因此需要分析如何提升其可信度，防止外来入侵对其的数据篡改，将新的终端设备加入区块链中的机制。终端设备所在附属的区域管理器管理安全性机制，研究实时安全性认证机制，确保每一个终端设备在连接上链时所需进行的身份密钥在区域管理器中实时同步。系统拟采用身份存证方案，由用户进行主导，若终端设备为新设备，需通过终端设备注册账户并提交身份特征，由区块链中的智能合约对身份特征进行处理并向链中提交可信度评分，之后由区块链为其分发身份密钥，若终端设备已经有其身份密钥，则需验证这个身份密钥是否在链中。场景二、在偏远场景下终端设备的接入解决方案：由于电力系统分布较广，存在部分设备所在区域无法联网的情况。在这样特定场景下，分析如何基于可信设备实现临时身份信息存储。在已有一个可信设备的前提下，实现基于可信设备的新设备接入认证，确保该新设备的授权由可信设备的终端获取。由此实现其身份信息在可信终端上的临时存储与在有网络信息的情况下实时更新至区块链节点中的身份存证、验证过程。研究在此过程中信息的有效加密、解密机制。
本发明技术方案通过对用电总线的电数据采样，处理成反应真实功率阶跃变化的方波，再与预设负荷数据库对比分析，即可获知各电器当前工作状态并实现负荷的分解和精细化计量；同时，利用区块链技术对以上精细化能耗数据进行加密和标记处理，以有效保证信息的保密性和可追溯性，避免泄露用户隐私，提升后期数据再利用的便捷性，极大的促进非侵入式负荷分解在用户端应用，同时为泛在电力物联网底层基础建设提供技术支撑。
在基于区块链的电力泛在可信安全体系平台中最基本以及最核心的一部分就是如何将电网设备的身份信息传输到区块链上，本发明采用的详细步骤，包括：S51、应用程序A连接到账本P1上并调用链码S1来查询或更新脚本L1上的电器硬件身份信息，同时产生链码缓存服务信息；S52、账本P1调用链码S1来生成一个包含查询结果或者账本拟更新的提案响应；S53、应用程序A接收到提案响应；S54、基于电网硬件身份信息更新，应用程序A基于所有响应生成一各交易，并将其发送到排序服务器O1进行排序，O1将网络上所有交易收集到区块中并分发给包括P1在内的所有节点，P1对交易进行验证，随后将其提交到账本L1上；S55、L1更新完毕，P1生成一个事件，基于A收到该事件，标志着整个过程结束。
由于凡在身份可信平台系统中的区块链部分是分布式系统，因此不同节点收集数据后，需要其他节点共识同意后才能写入到区块链。共识节点建设也是缺一不可的环节。共识节点除了参与整个区块链平台的共识服务，还需要对通道执行基本访问控制，限制谁可以读写数据，以及谁可以配置数据。本实施例中，基于区块链技术的电力泛在可信安全信息平台至少有7台共识服务节点，选用RAFT共识算法，区块链网络主要由一组peer节点组成，节点托管着账本和智能合约，也作为账本和链码的宿主，所以应用程序和管理员必须通过接口与节点进行交互才能访问账本和链码，防止了外来人员对数据的窃取。
显然，传感器端在生成数据后，证书中心会使用生成的公钥将数据加密，这样能够保证整个身份认证的安全性。本实施例中，所述步骤S5中的身份认证包括两个阶段：一、用户和采集模块之间的群组轻量级认证阶段，非侵入式负荷分解系统与证书中心、非侵入式负荷分解系统与区域管理器之间的机遇区块链技术的身份认证阶段。容易理解，如此设置，群组轻量身份验证的数据泄漏风险较小，所以使用简单的公共哈希验证就可以满足需要。而系统与证书中心等进行身份认证的阶段则相对比较复杂：非侵入式负荷分解系统向区域管理器发出签名验证的请求，签名验证向区块链中请求验证是否存在此系统，由区块链保证验证结果的准确性.如果存在此节点，区域管理器接受请求，进行交易；如果不存在根节点，区域管理器拒绝请求。
可选地，非侵入式传感器中还包括TPM的安全应用架构，其工作原理如下：将采集模块的采集的数据，通过AES将数据加密，然后使用TPM公钥加密AES密钥，然后发送到服务器，在服务器端再使用自己的私钥解密获取AES密钥，使用AES密钥解密密文获取数据。
可选地，非侵入式负荷分解系统还包括一积分系统，基于区块链技术的非侵入式负荷分解方法还包括步骤：S6、基于区块链技术的电力泛在可信安全信息平台根据用户所上传用电数据的样本量和频次，给予用户对应的积分奖励。容易理解的是，如此设置，能够有效给到用户正反馈，从而提高用户上传用电数据的积极性。例如但不限于，用户达到一定积分后，可向积分系统兑换能耗指导专家服务，以针对用户目前的用电情况，出具详尽的分析和建议报告，从而实现节能降费的效果。需要说明的是，本设计不限于此，于其他实施例中，用户还可通过积分兑换日常家电等物品或服务。
可选地，所述步骤S3中的稳态采样功率波形的状态分布统计算法具体包括：S31、处理器根据压缩后的测量点功率数据，依据测量点的时间阀值，完成多状态阶跃的方波统计；S32、处理器根据多状态阶跃方波统计结果，利用功率阀值，处理稳态压缩的功率波形，输出多状态稳态功率方波；S33、处理器提取出多状态稳态功率方波的稳态功率特征。可以理解，如此设置，能使复杂随机状态下的电网环境和电器工作状态产生的功率波形，形成反应真实稳态功率阶跃变化的功率方波输出；在保证准确率的前提下，简化了后续分析过程。需要说明的是，本设计不限于此，于其他实施例中，也可将用电数据中的电流或电压经过转化计算，与负荷特征库进行对比，以实现负荷分解。
可选地，所述步骤S4还包括：处理器提取稳态功率方波特征，与负荷特征数据库中的数据进行比对，根据比对结果进行负荷特征新建、状态更新或拆分处理。可以理解，如此设置，一方面，时时对负荷特征数据库进行更新迭代，有利于保证其数据的全面性、准确性，另一方面，是为了便于后续对用户用电异常的提醒，具体地，非侵入式负荷分解方法还包括步骤S5:处理器对新建或更新的负荷特征进行处理，与正常用电行为的用电数据对比分析，提醒模块及时反馈用电行为异常。可以理解，用电异常提醒在实际应用中具有很大的现实意义：一、安全隐患：当某电器设备出现故障时，及时根据异常的负荷数据发出警报；二、物业管理：针对社区的特殊用电符合，如小区禁止电瓶车充电(假设电瓶车充电的最低功率为350w)，则可以设置负荷数据出现350w或以上时，即可发出警报提醒；三、用电行为异常：当无人居住的家中用电平衡被打破，则很可能发生了偷盗事件，用户可及时向物业反映或者报警；四、商铺或办公室：当检测到比室内用电信号更多的信号时，则很可能发生了偷网、偷电的情况，可及时向物业反映或者报警；五、远距离监护：远距离监护老人的用电安全。例如但不限于，提醒模块可以是警示灯或者警铃等。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于区块链技术的非侵入式负荷分解方法，其特征在于，包括：
S1、获取不同电器不同工作状态的电气参数及波形特征，建立负荷特征数据库；
S2、采集用户总线用电数据，利用功率参数阀值完成初级稳态采样数据压缩和功率波形滤波，使暂态波形录波和稳态压缩的功率波形形成时间轴影射关系；
S3、通过对稳态采样功率波形的状态分布统计算法，完成波形状态方波化处理；
S4、提取稳态功率方波特征，与负荷特征数据库中的数据进行匹配，还原出电器动作特征组合，完成各电器能耗计量；
S5、基于电器的每一硬件的放电动作生成一区块链的公钥私钥对，完成对电器的每一硬件的签名验证和非对称通信加密；其中，基于电器的每一硬件的放电动作生成一区块链的公钥私钥对包括：基于区块链技术的电力泛在可信安全信息平台为电器的每一硬件分配身份密钥；
所述步骤S5还包括将电器硬件的身份信息传输至区块链，该步骤具体包括：
S51、应用程序A连接到账本P1上并调用链码S1来查询或更新脚本L1上的电器硬件身份信息，同时产生链码缓存服务信息；
S52、账本P1调用链码S1来生成一个包含查询结果或者账本拟更新的提案响应；
S53、应用程序A接收到提案响应；
S54、基于电网硬件身份信息更新，应用程序A基于所有响应生成一各交易，并将其发送到排序服务器O1进行排序，排序服务器O1将网络上所有交易收集到区块中并分发给包括账本P1在内的所有节点，账本P1对交易进行验证，随后将其提交到脚本L1上；
S55、脚本L1更新完毕，账本P1生成一个事件，基于应用程序A收到该事件，标志着整个过程结束；
在所述步骤S5中基于区块链技术的电力泛在可信安全信息平台至少有7台共识服务节点，选用RAFT共识算法，区块链网络主要由一组peer节点组成，节点托管着账本和智能合约，也作为账本P1和链码S1的宿主；
S6、基于区块链技术的电力泛在可信安全信息平台根据用户所上传用电数据的样本量和频次，给予用户对应的积分奖励。
2.如权利要求1所述的基于区块链技术的非侵入式负荷分解方法，其特征在于，所述步骤S5中的身份认证包括两个阶段：一、用户和采集模块之间的群组轻量级认证阶段，非侵入式负荷分解系统与证书中心、非侵入式负荷分解系统与区域管理器之间的机遇区块链技术的身份认证阶段。
3.一种基于区块链技术的非侵入式负荷分解系统，其特征在于，包括：
采集模块，用以获取不同家器不同工作状态的电气参数及波形特征，以及用以实时采集用户总线用电数据；
数据库，用以存储不同家用电器不同工作状态的电气参数及波形特征；
处理器，用以根据用户总线用电数据中的功率参数阀值完成初级稳态采样数据压缩和功率波形滤波，使暂态波形录波和稳态压缩的功率波形形成时间轴影射关系，以通过对稳态采样功率波形的状态分布统计算法，完成波形状态方波化处理，再提取稳态功率方波特征，与负荷特征数据库中的数据进行匹配，还原出电器动作特征组合，完成各电器能耗计量；
基于区块链技术的电力泛在可信安全信息平台，用于为电器的每一硬件分配身份密钥，完成对电器的每一硬件的签名验证和非对称通信加密；其中，基于电器的每一硬件的放电动作生成一区块链的公钥私钥对包括：基于区块链技术的电力泛在可信安全信息平台为电器的每一硬件分配身份密钥；
处理器还用以将电器硬件的身份信息传输至区块链，步骤具体包括：
应用程序A连接到账本P1上并调用链码S1来查询或更新脚本L1上的电器硬件身份信息，同时产生链码缓存服务信息；
账本P1调用链码S1来生成一个包含查询结果或者账本拟更新的提案响应；
应用程序A接收到提案响应；
基于电网硬件身份信息更新，应用程序A基于所有响应生成一各交易，并将其发送到排序服务器O1进行排序，排序服务器O1将网络上所有交易收集到区块中并分发给包括账本P1在内的所有节点，账本P1对交易进行验证，随后将其提交到脚本L1上；
脚本L1更新完毕，账本P1生成一个事件，基于应用程序A收到该事件，标志着整个过程结束；
其中，基于区块链技术的电力泛在可信安全信息平台至少有7台共识服务节点，选用RAFT共识算法，区块链网络主要由一组peer节点组成，节点托管着账本和智能合约，也作为账本P1和链码S1的宿主；以及
积分系统，与所述基于区块链技术的电力泛在可信安全信息平台通信连接，用以根据用户所上传用电数据的样本量和频次，给予用户对应的积分奖励。
4.如权利要求3所述的基于区块链技术的非侵入式负荷分解系统，其特征在于，所述基于区块链技术的电力泛在可信安全信息平台的系统结构包括业务管理模块、账户管理模块、电网资产信息管理模块以及数字存验证模块。
5.如权利要求4所述的基于区块链技术的非侵入式负荷分解系统，其特征在于，还包括与处理器相接的AES数据加密模块和TPM加密模块。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113514717B (zh) * 2021-04-22 2022-09-27 微企（天津）信息技术有限公司 一种非侵入式电力负荷监测系统
CN117395279B (zh) * 2023-10-18 2024-03-19 广州北星科技有限公司 一种基于物联网的楼宇智能化能源管理系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103105556A (zh) * 2013-01-30 2013-05-15 西安交通大学 基于稳态与暂态特征联合匹配的智能电网负载检测与识别方法
CN105529700A (zh) * 2015-12-07 2016-04-27 河南许继仪表有限公司 一种非侵入式在线负荷分解装置
CN107025365A (zh) * 2017-05-16 2017-08-08 电子科技大学 一种用于用户侧的非侵入负荷辨识方法
CN110018369A (zh) * 2019-03-05 2019-07-16 天津工业大学 一种基于非侵入式负荷分解的家电智能识别与监测方法
CN110070362A (zh) * 2019-05-05 2019-07-30 北京共识数信科技有限公司 一种使用国密算法的金融行业区块链交易系统
CN110569675A (zh) * 2019-09-18 2019-12-13 上海海事大学 一种基于区块链技术的多Agent交易信息保护方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103105556A (zh) * 2013-01-30 2013-05-15 西安交通大学 基于稳态与暂态特征联合匹配的智能电网负载检测与识别方法
CN105529700A (zh) * 2015-12-07 2016-04-27 河南许继仪表有限公司 一种非侵入式在线负荷分解装置
CN107025365A (zh) * 2017-05-16 2017-08-08 电子科技大学 一种用于用户侧的非侵入负荷辨识方法
CN110018369A (zh) * 2019-03-05 2019-07-16 天津工业大学 一种基于非侵入式负荷分解的家电智能识别与监测方法
CN110070362A (zh) * 2019-05-05 2019-07-30 北京共识数信科技有限公司 一种使用国密算法的金融行业区块链交易系统
CN110569675A (zh) * 2019-09-18 2019-12-13 上海海事大学 一种基于区块链技术的多Agent交易信息保护方法

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