CN112418623A - 基于双向长短时记忆网络和滑动窗输入的反窃电识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于双向长短时记忆网络和滑动窗输入的反窃电识别方法,从用电信息采集系统中采集窃电用户和正常用户的用电信息,在该用电信息中手动添加是否存在窃电行为的标签;采用滑动窗输入的方式输入包括目标日在内的连续一段时间的电量数据以及目标日的标签,通过双向长短时记忆网络对输入的电量序列特征进行学习;形成窃电智能识别模型,并对用户用电数据进行分析,判断用户是否具有窃电嫌疑;本发明通过对采集的窃电用户和正常用户的用电信息进行标签处理,利用双向长短时记忆网络训练得到窃电智能识别模型,并在贝叶斯优化算法的优化作用下,提高窃电识别模型的精度,能够在减少反窃电工作人员工作量的同时大大提高反窃电工作的效率。
Description
技术领域:
本发明涉及反窃电分析领域,特别是涉及一种基于双向长短时记忆网络和滑动窗输入的反窃电识别方法。
背景技术:
目前,各行业的用电需求量不断増大,电力工业在国民经济的所有部门中扮演着提供基础动力的角色。而供电企业作为基础产业之一,在计算机及通信和网络技术方面都有了较快发展,广泛应用了自动化技术、信息技术等通信技术,但仍然存在很大问题。许多用电客户在利益的驱使下,利用电力设备及管理等方面的漏洞,使用多种方法实施窃电行为,造成十分巨大的经济损失。
目前已提出的窃电检测方法有传统人工检测方法和基于神经网络的检测方法等。人工检测针对窃电导致的用电异常采用人工抽检的方法,缺点是针对多种多样的窃电行为检测难度大,收集的用电异常信息在应用时彼此不相关,从而找出用电异常用户的概率很低,出现较高的误报率和漏报率;基于神经网络的检测方法针对窃电导致的用电异常,采用非线性映射方法,该方法具有较好的泛化能力,较之人工方法可有效减小漏报率,但是很多神经网络算法的精度并不高。
发明内容:
本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种通过对采集的窃电用户和正常用户的用电信息进行标签处理,利用双向长短时记忆网络训练得到窃电智能识别模型,并在贝叶斯优化算法的优化作用下,提高窃电识别模型的精度,能够在减少反窃电工作人员工作量的同时,大大提高反窃电工作效率的基于双向长短时记忆网络和滑动窗输入的反窃电识别方法。
本发明的技术方案是:一种基于双向长短时记忆网络和滑动窗输入的反窃电识别方法,其特征是:步骤一、从用电信息采集系统中采集窃电用户和正常用户的用电信息,在该用电信息中手动添加是否存在窃电行为的标签,存在窃电的标为1,正常用电的标为0;
步骤二、从用电信息采集系统中采集窃电用户和正常用户的用电信息,从用电信息中提取用户编号、数据日期、总电量等信息,根据总电量计算出用户的日电量,对日电量进行归一化处理;
步骤三、采用滑动窗输入的方式输入包括目标日在内的连续一段时间的电量数据以及目标日的标签,按照一定比例划分训练集和测试集后,通过双向长短时记忆网络对输入的训练集电量序列特征进行学习;
步骤四、经过数据训练,最终形成窃电智能识别模型,依据测试集,通过贝叶斯优化算法对模型的超参数进行优化调整,以提高窃电识别模型的精度;
步骤五、通过该模型对用户用电数据进行分析,判断用户是否具有窃电嫌疑。
进一步的,所述步骤三中,将滑动窗口的长度设置为13,将[t-6,t+6]连续13天的电量数据作为一个输入,第t日的用电状态作为该输入的目标。
进一步的,所述步骤三中,双向长短时记忆网络的训练方式为序列到点的方式,即输入一个窗口序列,对应的目标为该窗口中间日的用户用电状态。
进一步的,所述步骤三中,所述双向长短时记忆网络的输入维度为13,输出维度为2,隐藏层单元数为100,求解器设置为adam,训练轮数设置为250轮,梯度阈值设置为1,初始学习率设置为0.01,在经过125轮训练后将学习率乘以0.2来降低学习率。
进一步的,所述步骤三中,数据的前80%作为训练集,后20%作为测试集。
进一步的,所述步骤四中,所述的优化算法采用的是贝叶斯优化算法,使用该算法对隐藏层单元数和学习率进行优化。
本发明的有益效果是:
1、本发明通过对采集的窃电用户和正常用户的用电信息进行标签处理,利用双向长短时记忆网络训练得到窃电智能识别模型,并在贝叶斯优化算法的优化作用下,提高窃电识别模型的精度,能够在减少反窃电工作人员工作量的同时大大提高反窃电工作的效率,能够有效减少窃电给电力公司带来的巨大经济损失。
2、本发明采用滑动窗输入的数据输入方式进行训练,以降低训练过程中对图形处理单元和内存的要求。
3、本发明采用序列到点的方式进行训练,以避免每个输出信号被预测多次;并且每一个输出都在窗口的中点,以便网络可以利用过去和未来的信号对输出进行预测,从而提高模型的准确率。
4、本发明采用双向长短时记忆网络进行模型训练,该网络具有向前和向后两个循环神经网络,这两个网络都连接着一个输出层,这样的结构能提供给输出层输入序列中每一个点的完整的过去和未来的信息,从而使输出的准确率更高。
5、本发明采用贝叶斯优化对模型超参数进行调整。贝叶斯优化与常用的优化方法网格搜索相比,贝叶斯优化调参采用高斯过程,考虑之前的参数信息,不断地更新先验;调参迭代次数少,速度快;针对非凸问题依然稳健。
附图说明:
图1为双向长短时记忆网络结构。
图2为窃电智能识别模型训练流程。
图3 序列到点示意图。
具体实施方式:
实施例:参见图1、图2和图3。
基于双向长短时记忆网络和滑动窗输入的反窃电识别方法,从用电信息采集系统中采集窃电用户和正常用户的用电信息,在该用电信息中手动添加是否存在窃电行为的标签,存在窃电的标为1,正常用电的标为0;采用滑动窗输入的方式输入包括目标日在内的连续一段时间的电量数据以及目标日的标签,通过双向长短时记忆网络对输入的电量序列特征进行学习;经过大量的数据训练,最终形成窃电智能识别模型,通过该模型对用户用电数据进行分析,可以判断用户是否具有窃电嫌疑;通过对采集的窃电用户和正常用户的用电信息进行标签处理,利用双向长短时记忆网络训练得到窃电智能识别模型,并在贝叶斯优化算法的优化作用下,提高窃电识别模型的精度,能够在减少反窃电工作人员工作量的同时大大提高反窃电工作的效率,能够有效减少窃电给电力公司带来的巨大经济损失。
下面结合附图和实施例对本申请进行详细描述。
步骤一、从用电信息采集系统中采集窃电用户和正常用户的用电信息,在该用电信息中手动添加是否存在窃电行为的标签,存在窃电的标为1,正常用电的标为0。
步骤二、从用电信息采集系统中采集窃电用户和正常用户的用电信息,从用电信息中提取用户编号、数据日期、总电量等信息,根据总电量计算出用户的日电量,对日电量进行归一化处理,归一化公式为:
步骤三、采用滑动窗输入的方式输入包括目标日在内的连续一段时间的电量数据以及目标日的标签,数据的前80%作为训练集,后20%作为测试集,通过双向长短时记忆网络对输入的训练集电量序列特征进行学习。
将滑动窗口的长度设置为13,将[t-6,t+6]连续13天的电量数据作为一个输入,第t日的用电状态作为该输入的目标。
双向长短时记忆网络的训练方式为序列到点的方式,即输入一个窗口序列,对应的目标为该窗口中间日的用户用电状态。
双向长短时记忆网络由输入层、双向长短时记忆层、全连接层、分类函数、输出层组成,双向长短时记忆网络的输入维度为13,输出维度为2,隐藏层单元数为100,求解器设置为adam,训练轮数设置为250轮,梯度阈值设置为1,初始学习率设置为0.01,在经过125轮训练后将学习率乘以0.2来降低学习率。
步骤四、经过数据训练,最终形成窃电智能识别模型,依据测试集,通过贝叶斯优化算法对模型的超参数进行优化调整,以提高窃电识别模型的精度。
优化算法采用的是贝叶斯优化算法,使用该算法对隐藏层单元数和学习率进行优化。
步骤五、通过该模型对用户用电数据进行分析,判断用户是否具有窃电嫌疑。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种基于双向长短时记忆网络和滑动窗输入的反窃电识别方法,其特征是:步骤一、从用电信息采集系统中采集窃电用户和正常用户的用电信息,在该用电信息中手动添加是否存在窃电行为的标签,存在窃电的标为1,正常用电的标为0;
步骤二、从用电信息采集系统中采集窃电用户和正常用户的用电信息,从用电信息中提取用户编号、数据日期、总电量等信息,根据总电量计算出用户的日电量,对日电量进行归一化处理;
步骤三、采用滑动窗输入的方式输入包括目标日在内的连续一段时间的电量数据以及目标日的标签,按照一定比例划分训练集和测试集后,通过双向长短时记忆网络对输入的训练集电量序列特征进行学习;
步骤四、经过数据训练,最终形成窃电智能识别模型,依据测试集,通过贝叶斯优化算法对模型的超参数进行优化调整,以提高窃电识别模型的精度;
步骤五、通过该模型对用户用电数据进行分析,判断用户是否具有窃电嫌疑。
2.根据权利要求1所述的基于双向长短时记忆网络和滑动窗输入的反窃电识别方法,其特征是:所述步骤三中,将滑动窗口的长度设置为13,将[t-6,t+6]连续13天的电量数据作为一个输入,第t日的用电状态作为该输入的目标。
3.根据权利要求1所述的基于双向长短时记忆网络和滑动窗输入的反窃电识别方法,其特征是:所述步骤三中,双向长短时记忆网络的训练方式为序列到点的方式,即输入一个窗口序列,对应的目标为该窗口中间日的用户用电状态。
4.根据权利要求1所述的基于双向长短时记忆网络和滑动窗输入的反窃电识别方法,其特征是:所述步骤三中,数据的前80%作为训练集,后20%作为测试集。
5.根据权利要求1所述的基于双向长短时记忆网络和滑动窗输入的反窃电识别方法,其特征是:所述步骤三中,所述双向长短时记忆网络的输入维度为13,输出维度为2,隐藏层单元数为100,求解器设置为adam,训练轮数设置为250轮,梯度阈值设置为1,初始学习率设置为0.01,在经过125轮训练后将学习率乘以0.2来降低学习率。
6.根据权利要求1所述的基于双向长短时记忆网络和滑动窗输入的反窃电识别方法,其特征是:所述步骤四中,所述的优化算法采用的是贝叶斯优化算法,使用该算法对隐藏层单元数和学习率进行优化。
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |