WO2020126801A1 - Method for determining an energy requirement, electronic computing device for carrying out a method for determining an energy requirement, computer program, and data carrier - Google Patents

Method for determining an energy requirement, electronic computing device for carrying out a method for determining an energy requirement, computer program, and data carrier Download PDF

Info

Publication number
WO2020126801A1
WO2020126801A1 PCT/EP2019/084838 EP2019084838W WO2020126801A1 WO 2020126801 A1 WO2020126801 A1 WO 2020126801A1 EP 2019084838 W EP2019084838 W EP 2019084838W WO 2020126801 A1 WO2020126801 A1 WO 2020126801A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
region
energy requirement
evaluation
data
height
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/084838
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Matthias Huber
Martin KÜPPERS
Nils NAMOCKEL
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO2020126801A1 publication Critical patent/WO2020126801A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/06Energy or water supply
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q30/00Commerce
    • G06Q30/02Marketing; Price estimation or determination; Fundraising
    • G06Q30/0201Market modelling; Market analysis; Collecting market data
    • G06Q30/0202Market predictions or forecasting for commercial activities

Definitions

  • the invention relates to a method for determining an energy requirement of a geographical region according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to an electronic computing device for performing a method for determining an energy requirement according to patent claim 8. In addition, the invention relates to a computer program according to Claim 9 and an electronically readable data carrier according to claim 10.
  • Predictions about a, in particular actual, energy requirement or a potential energy requirement of certain regions, in particular those built up by settlements, can be particularly helpful in order to be able to particularly promote the development of the corresponding region, for example.
  • the determination of the energy requirement is not known in the prior art. Only energy consumption is recorded through measured values, standard load profiles or through personal inspection on site.
  • the method according to the invention is used to determine an energy requirement of a geographical region.
  • the geographic region can be, for example, a town, a city or, for example, a rural region.
  • the region can be any region on the surface of the earth, so that the region can be located, for example, in an industrialized country and / or also in a developing country and / or emerging country.
  • Energy requirement is to be understood in particular as an electrical energy requirement, which thus characterizes the need for electrical energy in the region.
  • the method comprises several steps:
  • a first step a) at least one structural image of the region recorded by means of at least one sensor unit of an elevation object is evaluated.
  • a further step b) of the method at least one emission recording of the region recorded by means of the sensor unit of the height reconnaissance object and / or by means of a further sensor unit of a further height reconnaissance object is carried out.
  • an evaluation data record is generated on the basis of the evaluation of the at least one structural recordings and the evaluation of the at least one emission record.
  • the structure recording can advantageously be a recording of at least a certain part of the electromagnetic spectrum, in particular, for example, in a region visible to the human eye, which is preferably, for example, at a specific time of the day, in particular during a bright, that is to say illuminated by the sun , Daily segment of the day is recorded.
  • the sensor unit or likewise the further sensor unit, can in particular have, for example, a camera sensor, through which at least one of the recordings, ie the structure recording or the emission recording, can be detected.
  • the elevation reconnaissance object or the further elevation reconnaissance object is preferably designed, for example, as a satellite and is at least characterized in that it is able to position the sensor unit or the further sensor unit at a, in particular large, height above the geographic region such that the respective Admission, that is, the structure admission or the emission admission, is realizable.
  • the emission recording can preferably be a recording analogous to the structure recording, in which at least a certain sub-area of the electromagnetic spectrum is captured or recorded.
  • the emission recording as well as the structure recording can be recorded at a specific time of day, this advantageously being recorded for the, for example, visible region of the electromagnetic spectrum at a time when the sun is not shining in the geographic region, so that, for example, light sources, which light emissions cause or emit light can be recorded in the region.
  • a quasi arbitrary part of the electromagnetic spectrum can be recorded both in the structure recording and in the emission recording.
  • This part of the electromagnetic spectrum can lie, for example, in a range visible to the human eye and / or in an infrared range and / or an ultraviolet range and / or a radio range, for example for radar recordings.
  • the emission can be a light emission in the visible spectrum be.
  • the evaluation of the structure recording can advantageously also take place in the visible area. However, corresponding recordings can also be evaluated in the near and / or far infrared range, in the ultraviolet range, or in the radio range or in the X-ray range.
  • the respective sensor unit that is the sensor unit and / or the further sensor unit, is in each case depending on the speed of the electromagnetic spectrum to be recorded for the same trained receptive.
  • the generation of the evaluation data record can be, in particular, a fusion of the data, that is to say in particular of the features recognized by the evaluation in the respective structure recording and / or emission recording, or a fusion of the structure recording with the emission recording itself.
  • the energy requirement is determined in a further step d) of the method depending on the evaluation data record generated in step c).
  • the determination advantageously takes place, in particular, automatically or can take place.
  • the method according to the invention results in, in particular automated, processing and analysis of data which are, in particular, satellite data or data of a height reconnaissance object.
  • the data are processed in such a way that they can be used to estimate or determine an energy requirement and, for example, an energy consumption.
  • the data which represent the at least one structure recording and the at least one emission recording are analyzed and / or evaluated by a device, such as an electronic computing device.
  • the structure recording can in particular be taken, for example, a satellite image in daylight.
  • the emission recording can advantageously be a satellite image which is recorded by the region from above the region during the night.
  • the evaluation of both method step a) and method step b) is preferably carried out by an, in particular learning algorithm, by means of which, for example, certain patterns and thereby consumers of the electrical energy can be recognized.
  • an, in particular learning algorithm by means of which, for example, certain patterns and thereby consumers of the electrical energy can be recognized.
  • the recognition or evaluation and / or differentiation can be made, for example, with regard to different types of buildings, the general settlement structure or the settlement density
  • the emission shots which can in particular represent night shots, are used, in addition to the emission detected by the at least one emission shot, which is, for example, an illuminance of light for illuminating the region Derive or determine the region's energy consumption.
  • the region can represent a city or a quarter, a town or a rural region.
  • individual light points of the emission recording or night recording which in particular cannot be assigned by a simple evaluation of the emission recording alone, can be compared with the associated data of the structure recording using the evaluation data record generated in step c) such that one, in particular unambiguous assignment between the determined structure and the determined emission can be derived.
  • the method according to the invention provides, for example, a further advantage, in particular because of the possibility of an automated implementation of the method, which can save costs, in particular by manual methods.
  • a further advantage is that, for example, in the case of network planning and / or geographic analysis of, in particular potential expansion areas for electrification, the determination of the energy demand or the energy requirement can be carried out particularly easily.
  • the method according to the invention provides the possibility that this is already areas or regions can determine or estimate energy consumption, in particular with its time dependency, even if, for example, energy service providers or distribution network operators do not provide data about the region, for example in the form of measurement data and time series.
  • a further advantage of the method according to the invention can be that, in particular for areas or regions that are not electrified or not yet electrified, a possibility is created to be able to estimate the potential energy requirement, in particular in a technical and systematic manner, in order to plan a grid expansion of a power grid and / or, for example, to design an island network as required. Compared to manual estimation, there is the possibility of a particularly low estimation effort.
  • the invention is based on the knowledge that in the area of network planning and geographic analyzes for potential expansion areas in particular, determining the energy demand or the energy requirement is often very complex, so it has generally not been possible previously, in particular automated, on the basis of satellite data to quickly and reliably establish a connection between image features and the energy consumption of a region, in particular an urban district.
  • the image characteristics or the respective exposure category include an intensity of lighting at night, a building size and a density of settlements, etc.
  • the method essentially solves two sub-problems: Firstly, using conventional analysis methods, it is difficult to estimate the energy requirements for areas that have already been electrified if no data is provided by the energy service provider or the distribution operator. Second, it is difficult to estimate energy consumption for an area that has not yet been electrified. This results in another one Advantage of the method, since this can be used both for an actual energy requirement of the region or for a potential energy requirement of the region.
  • the Royal Institute of Technology in Sweden offers an open source software with the name “dESA” or “KTH-dESA”.
  • This software provides a tool that can be used for spatial analysis, visualization and estimation of cost-effective Option to electrify a region.
  • the Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI) also published a study entitled “Tracking Electrification in Vietnam Using Nighttime Lights", in which the intensity of lighting at night from satellite data, which are provided by the US Air Force Defense Meteorological Satellite Program 's Operational Linescan System (DMSP-OLS) are compared with local survey data on the electrical infrastructure and power consumption
  • the programs mentioned record an actual or predicted energy requirement, in particular particularly advantageously, but the recording of the energy consumption takes place in terms of the prior art, preferably using measurement data, standard load profiles or by personal inspection on site.
  • the method according to the invention which in particular can be carried out automatically, has the advantage that the methods mentioned in the prior art can be saved.
  • the energy profiles created in this way can be provided for a large number of additional applications by the method according to the invention, so that in addition to direct use, indirect use can also be expected.
  • a further advantage of the method according to the invention is that loads or the energy requirement for certain areas can be compared worldwide using a uniform method, for example regions or areas where there is a validated energy requirement as a comparison for areas or regions where one relies on the method according to the invention for the estimation of the energy requirement, be compared particularly advantageously, whereby a particularly advantageous determination of the energy requirement is possible for virtually any areas or regions worldwide.
  • background data are recorded in the evaluation data record, which are recorded in addition to the evaluated structural recordings and the evaluated emission recordings available in the evaluation data record, the energy requirement of the region thus being additionally determined as a function of the background data.
  • the determination of the energy requirement or the current requirement can advantageously be carried out particularly precisely, for example.
  • climate information of the region and / or include or can include at least one map of the region For example, the use of radar data through a combination or a comparison with the at least one structure recording in the evaluation, for example, enables particularly precise conclusions to be drawn about the structures of the region, that is to say the buildings, industrial plants or, for example, production workshops, which makes the energy requirement particularly advantageous can be estimated.
  • the gross domestic product in the background data it can be estimated, for example, which financial options for spending energy on the corresponding residents of the region.
  • climate information of the region in the background data for example, the energy requirement with regard to the energy required for heating can be estimated particularly advantageously.
  • a map of the region can also be used particularly advantageously in the analysis or evaluation of the structural image, for example.
  • the use of background data of the type mentioned and / or additional data used as background data thus means that the method can be carried out particularly advantageously, so that in particular, for example, the accuracy of the determination can be improved.
  • the evaluation of the structure recording and / or the evaluation of the emission recording and / or the determination of the energy requirement are carried out by at least one machine learning algorithm and / or a neural network and / or an artificial intelligence (AI or AI ) carried out.
  • AI or AI artificial intelligence
  • sub-symbolic systems such as, in particular artificial, neural networks that function along the lines of the human brain and in which knowledge is implicitly represented. Combinations of the at least one algorithm and the at least one neural network are also conceivable.
  • the algorithm can be capable of learning, in particular self-learning, and can be executed, for example, by the neural network, or the neural network receives instructions in accordance with the learning algorithm.
  • the learning algorithm and / or the neural network and / or the AI can advantageously be trained in a learning phase, for example by a user of the method, in particular by reinforcing learning, so-called reinforcement learning.
  • the learning algorithm can be called up through the neural network, which is refined, for example, by deep learning.
  • the learning algorithm or machine-based learning can also be carried out by artificial intelligence. Artificial intelligence is advantageously designed for pattern analysis or pattern recognition, which can be represented, for example, by the neural network.
  • the neural network, the learning algorithm and / or the artificial intelligence can be trained by so-called expert knowledge, that is, by one or the user, who can correctly assign used training data, for example.
  • the algorithm can include at least one, in particular heuristic, optimization method.
  • the corresponding algorithm or the artificial intelligence or the neural network or the optimization method can, for example, in particular perform image processing. Ren who recognize using a deep learning approach, i.e. through in-depth learning, in particular patterns of cities and / or settlements and can use them to make sufficiently precise estimates of the actual and / or potential energy consumption.
  • the learning algorithm can be trained by the user in a supportive manner, as a result of which detection of emission or structure in the emission recording or structure recording can be carried out particularly advantageously, so that in an advantageous manner even with difficult or unclear elements or data in the Corresponding recording, that is, the structure recording or the emission recording, can be accessed by the user, as a result of which the method can provide a particularly advantageous hybrid approach.
  • the learning algorithm can calculate the illuminance, i.e. the emission of light, down geographically areas of the region that are becoming ever smaller, for example.
  • the learning algorithm can include the background data in the evaluation data record so that, for example, public data, which for example contains the gross domestic product or the climatic conditions of a country and / or region, can be used in the same way.
  • the learning algorithm is trained by means of a training data record which includes information on a particular energy requirement for at least one city and / or village and / or industrial plant.
  • the algorithm can learn from known data about energy consumption or energy demand or the consumption of electrical energy, so that, for example, energy consumption for a number of cities and villages as well as industrial sites can be included in the training data record, which then makes pattern recognition particularly advantageous Recognizes patterns in the evaluation data record, as a result of which the prediction of the energy requirement can be carried out particularly advantageously.
  • the algorithm in particular for image processing or pattern recognition, can use a deep learning approach and artificial intelligence to recognize structures and patterns of cities and settlements or villages particularly advantageously, and from this the estimation of the energy requirement, in particular the actual and / or potential Energy requirements, perform particularly advantageously.
  • a model for a transmission network and / or a model for a distribution network and / or a model for a micro network is determined or generated based on the determined energy requirement, in particular an economic calculation being carried out in each case can be.
  • the micro network can be a technology that can provide isolated solutions for covering an energy requirement.
  • a transmission network is primarily, for example, overhead lines that can cover the region's energy requirements by being able to transport energy from another region, which can be provided by a power plant, for example, to the region analyzed by the method .
  • the energy sources available in the region can be taken into account in such a way that their energy can be distributed particularly advantageously in the region.
  • an expansion of the corresponding network that is to say the transmission network and / or distribution network and / or the micro network
  • Another Possibility includes through the information gained through the process and the discovery of market potential.
  • a satellite and / or a height balloon and / or an aircraft is used as the height information object and / or the further height information object. Due to the possibility of being able to use different air or space ships as the carrier object of the sensor unit for detecting the structure recording or emission recording, a large number of recordings can be used for the method, which makes it particularly advantageously possible to determine the energy requirement.
  • a second aspect of the invention relates to an electronic computing device which is designed to carry out the described method.
  • a third aspect of the invention is an inventive computer program which implements an inventive method on an electronic computing device.
  • the computer program can also be in the form of a computer program product which can be loaded directly into a memory of a computing device, with program means to carry out a method according to the invention if the computer program product is in particular executed in a computing device.
  • a fourth aspect of the invention relates to an electronically readable data carrier.
  • the electronically readable data carrier according to the invention includes electronically readable control information stored on it, which includes at least one computer program according to the invention or is designed in such a way that, when the data carrier is used, it carries out a method according to the invention in a control device or in an electronic computing device.
  • the properties and further developments of the method according to the invention and the corresponding advantages given so far and below are each analogously applicable to the electronic computing device according to the invention and / or components used or usable for carrying out the method according to the invention and vice versa. For this reason, a respective explicit formulation of the respective features is dispensed with both for the method according to the invention and for the electronic computing device according to the invention.
  • the single figure shows a schematic diagram to illustrate a method for determining an energy requirement of a geographic region.
  • the single figure shows a schematic diagram 10, which shows processes and functional relationships for a method for determining an energy requirement of a geographical region.
  • the method for determining the energy requirement which is output as output 12 of the method, comprises several steps:
  • a step a) at least one structural image 14 of the region recorded by means of at least one sensor unit of a height clarification object is evaluated.
  • at least one emission recording 16 of the region detected by means of the sensor unit of the height clarification object and / or by means of a further sensor unit of a further height clarification object is evaluated.
  • the at least one structure image 14 can, for example, in particular an aerial image that was taken by the region during a daytime, so that the structure image shows, for example, a satellite image or an aerial view of the region.
  • an aerial photograph and / or a satellite image, which was recorded or recorded by the region during a night time can serve as the emission recording 16, so that in particular a light emission in the region is recorded there.
  • an evaluation data record is generated on the basis of the evaluation of the at least one structure recordings 14 and the evaluation of the at least one emission recording 16.
  • the evaluation of the structure recording 14 and the evaluation of the emission recording 16 and the generation of the evaluation data record are carried out represented in diagram 10 by the evaluation and generation module 18.
  • Steps a) to c) of the method preferably take place in the evaluation and generation module, or steps a), b) and c) are processed in the evaluation and generation module 18.
  • the evaluation of both the structure image 14 and the emission image 16 for example in the event that the structure image 14 represents an aerial image or a satellite image of the region or the emission image is an aerial image or a satellite image of the region, can be carried out by means of image processing.
  • Both the structure recording 14 and the emission recording 16 can be carried out by the sensor unit or the further sensor unit of the height reconnaissance object or the further height reconnaissance object, so to speak, in any range of electromagnetic radiation which is advantageously to be selected.
  • electromagnetic radiation can be detected in a region visible to the human eye.
  • emission of electromagnetic radiation in the infrared range can be evaluated, for example in order to represent heating costs or the proportion of energy required for heating.
  • the energy requirement of the region is determined in a step d), for example by a determination module 20, as a function of the evaluation data record.
  • the method which is schematically outlined by diagram 10, to determine the energy requirement of the region, for example in the event that the region is already electrified, the energy requirement or a temporal energy consumption, in particular automated , is estimated or determined.
  • the method can be used to estimate or determine a potential energy requirement for a non-electrified region or for a region that has not yet been electrified.
  • additional background data 22 can advantageously be included in the evaluation data set, which can be done, for example, as shown by the determination module 20, but alternatively also by the evaluation and generation module 18, so that when determining the Energy requirements of the region are therefore taken into account the background data 22. That is to say, the region's energy requirements are determined as a function of the background data 22.
  • the background data 22 can advantageously include, for example, radar data of the region and / or a gross domestic product of the region and / or climate information of the region and / or at least a map of the region.
  • further data or information sources can be used for the background data 22, which make it possible to predict or determine the energy requirements of the region in a particularly advantageous manner, and thus in particular in a particularly precise manner.
  • the background data 22 may also include information about the heating system most used in the region. If, for example, heating is carried out by renewable raw materials such as wood in private buildings, this can be the case when estimating the Energy requirements, which preferably estimate the electrical energy requirements, are taken into account.
  • the background data 22 can also contain information in an additional electromagnetic range, as a result of which the structure recording 14 or the emission recording 16 can advantageously be supplemented.
  • the structure recording 14 and / or the emission recording 16 are advantageously evaluated
  • a learning phase that is to say in a state in which the learning algorithm and / or the neural network or the artificial intelligence is trained, in particular, for example, in pattern recognition in particular, in order to extract from the recordings of the structure recording 14 and / or the emission recording 16
  • the training or learning can be carried out in particular through reinforcing learning and / or through in-depth learning.
  • a user in particular actively, can intervene in the learning or during the learning phase in the method, so that the results of the respective evaluation of the structure recording 14 or the emission recording 16 and the determination of the energy requirement can be positively influenced, so that ultimately the energy requirement can be particularly precisely estimated or determined.
  • a training data record 24 is used which is suitable for at least one city and / or one Village and / or an industrial plant includes or contains information on a respective energy requirement.
  • a further training data record 26 can be used, which, for example, is used in particular both for the evaluation.
  • the further training data record 26 can contain information about buildings or industrial plants or the like, for example, so that, for example, the structure recording 14 can be evaluated particularly advantageously.
  • the method can be used to determine a model for a transmission network and / or a model for a distribution network and / or a model for a micro network based on the determined energy requirement, it also being possible, for example, to carry out an economic efficiency calculation.
  • a potential energy requirement for future further development or expansion of the region can be estimated.
  • a satellite and / or a height balloon and / or an aircraft is advantageously used as the height information object and / or the further height information object.
  • the structure recording 14 or the emission recording 16 are recorded from a satellite and / or an altitude balloon and / or an aircraft.
  • the method can be used, for example, to operate an electronic computing device in such a way that, for example, at least one structure recording 14 or at least one emission recording 16 and additionally or alternatively the background data 22 and a respective training data record 24 or 26 are also received, with the Output 12, which contains in particular the specific energy requirement, for example via a data network and / or an output device, such as, for example, a monitor.
  • the method described here can also be in the form of a computer program or a computer program product which implements the method within the electronic computing device.

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Finance (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Accounting & Taxation (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Entrepreneurship & Innovation (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Game Theory and Decision Science (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for determining an energy requirement of a geographical region, having the steps of: a) analyzing at least one captured structure image (14) of the region, said image being captured by at least one sensor unit of a height elucidation object; b) analyzing at least one captured emission image (16) of the region, said image being captured by the sensor unit of the height elucidation object and/or by another sensor unit of another height elucidation object; c) generating an analysis data set using the analysis of the at least one captured structure image (14) and the analysis of the at least one captured emission image (16); and d) determining the energy requirement of the region on the basis of the analysis data set. The invention additionally relates to an electronic computing device, to a computer program, and to an electronically readable data carrier.

Description

Beschreibung description
Verfahren zum Bestimmen eines Energiebedarfs sowie elek tronische Recheneinrichtung zum Ausführen eines Verfahrens zur Bestimmung eines Energiebedarfs, Computerprogramm und Datenträger Method for determining an energy requirement and electronic computing device for executing a method for determining an energy requirement, computer program and data carrier
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Energiebedarfs einer geografischen Region gemäß dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine elektronische Recheneinrichtung zum Durchführen eines Verfahrens zum Bestimmen eines Energiebedarfs gemäß dem Pa tentanspruch 8. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Computerprogramm gemäß dem Patentanspruch 9 sowie einen elektronisch lesbaren Datenträger gemäß dem Patentanspruch 10. The invention relates to a method for determining an energy requirement of a geographical region according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to an electronic computing device for performing a method for determining an energy requirement according to patent claim 8. In addition, the invention relates to a computer program according to Claim 9 and an electronically readable data carrier according to claim 10.
Vorhersagen über einen, insbesondere tatsächlichen, Energie bedarf beziehungsweise einen potentiellen Energiebedarf be stimmter, insbesondere von Siedlungen bebauter, Regionen kön nen besonders hilfreich sein, um eine Entwicklung der ent sprechenden Region beispielsweise besonders fördern zu kön nen . Predictions about a, in particular actual, energy requirement or a potential energy requirement of certain regions, in particular those built up by settlements, can be particularly helpful in order to be able to particularly promote the development of the corresponding region, for example.
Im Stand der Technik ist die Bestimmung des Energiebedarfs nicht bekannt. Es wird lediglich ein Energieverbrauch durch Messwerte, Standardlastprofile oder durch persönliche Inspek tion vor Ort erfasst. The determination of the energy requirement is not known in the prior art. Only energy consumption is recorded through measured values, standard load profiles or through personal inspection on site.
So ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren, eine Recheneinrichtung, ein Computerprogramm und einen Daten träger bereitzustellen, mittels welchen jeweils ein Energie bedarf einer Region besonders vorteilhaft bestimmt werden kann . It is an object of the present invention to provide a method, a computing device, a computer program and a data carrier, by means of which an energy requirement of a region can be determined in a particularly advantageous manner.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestal tungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängi- gen Patentansprüchen sowie in der Beschreibung und in der Zeichnung angegeben. This object is achieved by the subject matter of the independent claims. Advantageous refinements and developments of the invention are described in the dependent gene claims and specified in the description and in the drawing.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Bestimmen eines Energiebedarfs einer geografischen Region. Dabei kann die ge ografische Region beispielsweise eine Ortschaft, eine Stadt oder beispielsweise auch eine ländliche Region sein. Ferner kann die Region eine beliebige Region auf der Erdoberfläche sein, sodass die Region beispielsweise in einem Industrieland und/oder aber auch in einem Entwicklungsland und/oder Schwel lenland beheimatet sein kann. Unter Energiebedarf ist insbe sondere ein elektrischer Energiebedarf zu verstehen, welcher somit den Bedarf an elektrischer Energie in der Region cha rakterisiert . The method according to the invention is used to determine an energy requirement of a geographical region. The geographic region can be, for example, a town, a city or, for example, a rural region. Furthermore, the region can be any region on the surface of the earth, so that the region can be located, for example, in an industrialized country and / or also in a developing country and / or emerging country. Energy requirement is to be understood in particular as an electrical energy requirement, which thus characterizes the need for electrical energy in the region.
Um den Energiebedarf zu bestimmen, umfasst das Verfahren meh rere Schritte: In order to determine the energy requirement, the method comprises several steps:
In einem ersten Schritt a) erfolgt ein Auswerten von wenigs ten einer mittels wenigstens einer Sensoreinheit eines Höhen aufklärungsobjekts erfassten Strukturaufnahme der Region. In einem weiteren Schritt b) des Verfahrens erfolgt ein Auswer ten von wenigstens einer mittels der Sensoreinheit des Höhen aufklärungsobjekts und/oder mittels einer weiteren Sensorein heit eines weiteren Höhenaufklärungsobjekts erfassten Emissi onsaufnahme der Region. In einem weiteren Schritt c) des Ver fahrens erfolgt ein Erzeugen eines Auswertedatensatzes anhand der Auswertung der wenigstens einen Strukturaufnahmen und der Auswertung der wenigstens einen Emissionsaufnahme. Dabei kann die Strukturaufnahme vorteilhafterweise eine Aufnahme zumin dest eines gewissen Teils des elektromagnetischen Spektrums, insbesondere beispielsweise in einem für das menschliche Auge sichtbaren Bereich sein, welches vorzugsweise beispielsweise zu einer bestimmten Zeit des Tages, insbesondere während ei nes hellen, das heißt durch die Sonne beleuchteten, Tagesab schnitt des Tages erfasst wird. Dementsprechend kann die Sen soreinheit beziehungsweise ebenso die weitere Sensoreinheit insbesondere beispielsweise einen Kamerasensor aufweisen, durch welchen wenigstens eine der Aufnahmen, also der Struk turaufnahme oder der Emissionsaufnahme detektierbar sind. Das Höhenaufklärungsobjekt beziehungsweise das weitere Höhenauf klärungsobjekt ist vorzugsweise beispielsweise als Satellit ausgebildet und wird zumindest dadurch charakterisiert, dass es in der Lage ist, die Sensoreinheit beziehungsweise die weitere Sensoreinheit in einer, insbesondere großen, Höhe über der geografischen Region derart zu positionieren, dass die jeweilige Aufnahme, also die Strukturaufnahme beziehungs weise die Emissionsaufnahme, realisierbar ist. Bei der Emis sionsaufnahme kann es sich vorzugsweise analog zu der Struk turaufnahme um eine Aufnahme handeln, bei der zumindest ein gewisser Teilbereich des elektromagnetischen Spektrums einge fangen beziehungsweise erfasst wird. Ferner kann die Emissi onsaufnahme ebenso wie die Strukturaufnahme zu einer bestimm ten Tageszeit erfasst werden, wobei diese vorteilhafterweise für den beispielsweise sichtbaren Bereich des elektromagneti schen Spektrums zu einer Zeit aufgenommen wird, bei welcher die Sonne in der geografischen Region nicht scheint, sodass beispielsweise Lichtquellen, welche Lichtemissionen verursa chen beziehungsweise Licht emittieren, in der Region erfasst werden können. Sowohl bei der Strukturaufnahme als auch bei der Emissionsaufnahme kann ein quasi beliebiger Teil des elektromagnetischen Spektrums erfasst werden. Dieser Teil des elektromagnetischen Spektrums kann beispielsweise in einem für das menschliche Auge sichtbaren Bereich und/oder in einem Infrarotbereich und/oder einem Ultraviolettbereich und/oder einem Radiobereich, beispielsweise für Radaraufnahmen, lie gen. Dabei kann beispielsweise die Emission eine Lichtemissi on im sichtbaren Spektrum sein. Das Auswerten der Struktur aufnahme kann vorteilhafterweise ebenso im sichtbaren Bereich stattfinden. Jedoch können darüber hinaus auch im nahen und/oder fernen Infrarotbereich, im ultravioletten Bereich, oder darüber hinaus im Radiobereich oder auch im Röntgenbe reich entsprechende Aufnahmen ausgewertet werden. Dabei ist die jeweilige Sensoreinheit, also die Sensoreinheit und/oder die weitere Sensoreinheit, jeweils entsprechend in Abhängig keit des aufzunehmenden elektromagnetischen Spektrums für selbiges empfänglich ausgebildet. Bei dem Erzeugen des Aus wertedatensatzes kann es sich insbesondere um eine Fusionie rung der Daten, also insbesondere der durch die Auswertung in der jeweiligen Strukturaufnahme und/oder Emissionsaufnahme erkannten Features beziehungsweise um eine Fusionierung der Strukturaufnahme mit der Emissionsaufnahme selbst handeln. In a first step a), at least one structural image of the region recorded by means of at least one sensor unit of an elevation object is evaluated. In a further step b) of the method, at least one emission recording of the region recorded by means of the sensor unit of the height reconnaissance object and / or by means of a further sensor unit of a further height reconnaissance object is carried out. In a further step c) of the method, an evaluation data record is generated on the basis of the evaluation of the at least one structural recordings and the evaluation of the at least one emission record. The structure recording can advantageously be a recording of at least a certain part of the electromagnetic spectrum, in particular, for example, in a region visible to the human eye, which is preferably, for example, at a specific time of the day, in particular during a bright, that is to say illuminated by the sun , Daily segment of the day is recorded. Accordingly, the sensor unit, or likewise the further sensor unit, can in particular have, for example, a camera sensor, through which at least one of the recordings, ie the structure recording or the emission recording, can be detected. The elevation reconnaissance object or the further elevation reconnaissance object is preferably designed, for example, as a satellite and is at least characterized in that it is able to position the sensor unit or the further sensor unit at a, in particular large, height above the geographic region such that the respective Admission, that is, the structure admission or the emission admission, is realizable. The emission recording can preferably be a recording analogous to the structure recording, in which at least a certain sub-area of the electromagnetic spectrum is captured or recorded. Furthermore, the emission recording as well as the structure recording can be recorded at a specific time of day, this advantageously being recorded for the, for example, visible region of the electromagnetic spectrum at a time when the sun is not shining in the geographic region, so that, for example, light sources, which light emissions cause or emit light can be recorded in the region. A quasi arbitrary part of the electromagnetic spectrum can be recorded both in the structure recording and in the emission recording. This part of the electromagnetic spectrum can lie, for example, in a range visible to the human eye and / or in an infrared range and / or an ultraviolet range and / or a radio range, for example for radar recordings. In this case, for example, the emission can be a light emission in the visible spectrum be. The evaluation of the structure recording can advantageously also take place in the visible area. However, corresponding recordings can also be evaluated in the near and / or far infrared range, in the ultraviolet range, or in the radio range or in the X-ray range. The respective sensor unit, that is the sensor unit and / or the further sensor unit, is in each case depending on the speed of the electromagnetic spectrum to be recorded for the same trained receptive. The generation of the evaluation data record can be, in particular, a fusion of the data, that is to say in particular of the features recognized by the evaluation in the respective structure recording and / or emission recording, or a fusion of the structure recording with the emission recording itself.
Um nun mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens auf besonders vorteilhafte Weise den Energiebedarf der Region bestimmen zu können, wird in einem weiteren Schritt d) des Verfahrens der Energiebedarf in Abhängigkeit von dem im Schritt c) erzeugten Auswertedatensatz bestimmt. Wobei die Bestimmung vorteilhaf terweise insbesondere automatisiert erfolgt beziehungsweise erfolgen kann. In order to be able to determine the energy requirement of the region in a particularly advantageous manner by means of the method according to the invention, the energy requirement is determined in a further step d) of the method depending on the evaluation data record generated in step c). The determination advantageously takes place, in particular, automatically or can take place.
Mit anderen Worten erfolgt durch das erfindungsgemäße Verfah ren eine, insbesondere automatisierte, Verarbeitung und Ana lyse von Daten, welche insbesondere Satellitendaten bezie hungsweise Daten eines Höhenaufklärungsobjekts sind. Dabei werden die Daten derartig verarbeitet, dass aus diesen ein Energiebedarf und darüber hinaus beispielsweise auch ein Energieverbrauch abgeschätzt beziehungsweise bestimmt werden können. Dazu werden von einer Vorrichtung, wie beispielsweise einer elektronischen Recheneinrichtung, die Daten, welche die wenigstens eine Strukturaufnahme und die wenigstens eine Emissionsaufnahme darstellen, analysiert und/oder ausgewer tet. Wobei die Strukturaufnahme insbesondere beispielsweise ein Satellitenbild im Tageslicht aufgenommen sein kann. Bei der Emissionsaufnahme kann es sich vorteilhafterweise um ein Satellitenbild handeln, welches während der Nacht von ober halb der Region von der Region aufgenommen wird. In other words, the method according to the invention results in, in particular automated, processing and analysis of data which are, in particular, satellite data or data of a height reconnaissance object. The data are processed in such a way that they can be used to estimate or determine an energy requirement and, for example, an energy consumption. For this purpose, the data which represent the at least one structure recording and the at least one emission recording are analyzed and / or evaluated by a device, such as an electronic computing device. The structure recording can in particular be taken, for example, a satellite image in daylight. The emission recording can advantageously be a satellite image which is recorded by the region from above the region during the night.
Die Auswertung, sowohl des Verfahrensschritts a) als auch des Verfahrensschritts b) erfolgt vorzugsweise durch einen, ins besondere lernenden, Algorithmus, durch welchen beispielswei se bestimmte Muster und dadurch Verbraucher der elektrischen Energie erkannt werden können. So ist es beispielsweise mög lich, durch die Auswertung der Strukturaufnahmen Wohngebäude, Gewerbegebiete beziehungsweise Gewerbeanlagen und beispiels weise Industrieanlagen zu erkennen. Das Erkennen beziehungs weise Auswerten und/oder Unterscheiden kann beispielsweise hinsichtlich verschiedener Gebäudearten, der allgemeinen Siedlungsstruktur beziehungsweise der Siedlungsdichte The evaluation of both method step a) and method step b) is preferably carried out by an, in particular learning algorithm, by means of which, for example, certain patterns and thereby consumers of the electrical energy can be recognized. For example, it is possible to evaluate residential structures Recognize commercial areas or commercial facilities and, for example, industrial facilities. The recognition or evaluation and / or differentiation can be made, for example, with regard to different types of buildings, the general settlement structure or the settlement density
und/oder der Art der Vegetation und beispielsweise dem vor handen sein von, insbesondere dezentralen, Energieerzeugungs anlagen erfolgen. Zusätzlich werden zu den Strukturaufnahmen, welche Tagaufnahmen sein können, auch die Emissionsaufnahme, welche insbesondere Nachtaufnahmen darstellen können, verwen det, um so zusätzlich anhand der durch die wenigstens ein Emissionsaufnahme erfassten Emission, welche beispielsweise eine Beleuchtungsstärke von Licht zur Beleuchtung der Region ist, den Energieverbrauch der Region ableiten beziehungsweise bestimmen zu können. Dabei kann die Region wie bereits er wähnt eine Stadt beziehungsweise ein Stadtquartier, eine Ort schaft oder auch eine ländliche Region darstellen. Durch das Verfahren können vorteilhafterweise beispielsweise einzelne Lichtpunkte der Emissionsaufnahme beziehungsweise Nachtauf nahme, welche insbesondere durch eine einfache Auswertung der Emissionsaufnahme alleine nicht zugeordnet werden können, durch den im Schritt c) erzeugten Auswertedatensatz derart mit den zugehörigen Daten der Strukturaufnahme verglichen werden, dass eine, insbesondere eindeutige, Zuordnung zwi schen der ermittelten Struktur und der ermittelten Emission abgeleitet werden kann. and / or the type of vegetation and, for example, the presence of, in particular decentralized, energy generation plants. In addition to the structure shots, which can be day shots, the emission shots, which can in particular represent night shots, are used, in addition to the emission detected by the at least one emission shot, which is, for example, an illuminance of light for illuminating the region Derive or determine the region's energy consumption. As already mentioned, the region can represent a city or a quarter, a town or a rural region. By means of the method, for example, individual light points of the emission recording or night recording, which in particular cannot be assigned by a simple evaluation of the emission recording alone, can be compared with the associated data of the structure recording using the evaluation data record generated in step c) such that one, in particular unambiguous assignment between the determined structure and the determined emission can be derived.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich beispiels weise ein weiterer Vorteil, insbesondere aufgrund der Mög lichkeit einer automatisierten Durchführung des Verfahrens, das Kosten von insbesondere manuellen Methoden eingespart werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass beispielsweise bei einer Netzplanung und/oder geografischen Analyse von, insbesondere potentiellen Ausbaugebieten für eine Elektrifi zierung, die Bestimmung der Energienachfrage beziehungsweise des Energiebedarfs besonders einfach durchgeführt werden kann. So ergibt sich zum einen durch das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit, dass dies für bereits elektrifi- zierte Gebiete beziehungsweise Regionen einen Energiever brauch, insbesondere mit seiner zeitlichen Abhängigkeit, be stimmen beziehungsweise abschätzen kann, auch wenn beispiels weise Energiedienstleister beziehungsweise Verteilnetzbetrei ber der Region keine Daten, beispielsweise in Form von Mess daten und Zeitreihen, zur Verfügung stellen. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sein, dass ins besondere für nicht beziehungsweise noch nicht elektrifizier te Gebiete beziehungsweise Regionen eine Möglichkeit geschaf fen wird, den potentiellen Energiebedarf, insbesondere ein fach und systematisch, abschätzen zu können, um so eine ge plante Netzerweiterung eines Stromnetzes und/oder beispiels weise ein Inselnetz bedarfsgerecht auszulegen. Insbesondere gegenüber einer manuellen Abschätzung ergibt sich hier die Möglichkeit eines besonders geringen Abschätzungsaufwandes. The method according to the invention provides, for example, a further advantage, in particular because of the possibility of an automated implementation of the method, which can save costs, in particular by manual methods. A further advantage is that, for example, in the case of network planning and / or geographic analysis of, in particular potential expansion areas for electrification, the determination of the energy demand or the energy requirement can be carried out particularly easily. On the one hand, the method according to the invention provides the possibility that this is already areas or regions can determine or estimate energy consumption, in particular with its time dependency, even if, for example, energy service providers or distribution network operators do not provide data about the region, for example in the form of measurement data and time series. A further advantage of the method according to the invention can be that, in particular for areas or regions that are not electrified or not yet electrified, a possibility is created to be able to estimate the potential energy requirement, in particular in a technical and systematic manner, in order to plan a grid expansion of a power grid and / or, for example, to design an island network as required. Compared to manual estimation, there is the possibility of a particularly low estimation effort.
Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass im Bereich der Netzplanung und von geografischen Analysen für insbesondere potentielle Ausbaugebiete eine Bestimmung der Energienachfrage beziehungsweise des Energiebedarfs häufig sehr aufwändig ist, so ist es im allgemeinen bisher nicht möglich gewesen, auf Basis von Satellitendaten, insbesondere automatisiert, schnell und zuverlässig einen Zusammenhang zwischen Bildmerkmalen und dem Energieverbrauch einer Region, insbesondere eines Stadtquartiers herzustellen. Dabei sind als die Bildmerkmale beziehungsweise auch als die jeweilige Aufnahmekategorie beispielsweise eine Intensität der Beleuch tung bei Nacht, eine Gebäudegröße und eine Siedlungsdichte et cetera anzusehen. The invention is based on the knowledge that in the area of network planning and geographic analyzes for potential expansion areas in particular, determining the energy demand or the energy requirement is often very complex, so it has generally not been possible previously, in particular automated, on the basis of satellite data to quickly and reliably establish a connection between image features and the energy consumption of a region, in particular an urban district. For example, the image characteristics or the respective exposure category include an intensity of lighting at night, a building size and a density of settlements, etc.
Durch das Verfahren können im Wesentlichen zwei Teilprobleme gelöst werden: Erstens ist es mittels konventionellen Analy severfahren schwierig, für bereits elektrifizierte Gebiete einen Energiebedarf abzuschätzen, wenn von dem Energiedienst leister beziehungsweise dem Verteilungsbetreiber keine Daten zur Verfügung gestellt werden. Zweitens ist es schwierig, den Energieverbrauch für ein Gebiet abzuschätzen, welches noch nicht elektrifiziert wurde. Somit ergibt sich ein weiterer Vorteil des Verfahrens, da dieses sowohl für einen tatsächli chen Energiebedarf der Region beziehungsweise für einen po tentiellen Energiebedarf der Region verwendet werden kann. The method essentially solves two sub-problems: Firstly, using conventional analysis methods, it is difficult to estimate the energy requirements for areas that have already been electrified if no data is provided by the energy service provider or the distribution operator. Second, it is difficult to estimate energy consumption for an area that has not yet been electrified. This results in another one Advantage of the method, since this can be used both for an actual energy requirement of the region or for a potential energy requirement of the region.
Dabei waren bisherige Lösungsansätze, insbesondere von ver schiedenen Forschungsgruppen, schwerpunktmäßig darauf ausge legt, Analysen von Nachtbildern zu veröffentlichen, aus denen Rückschlüsse auf ökonomische und demografische Strukturen ge zogen worden sind. Dabei unterblieb eine Betrachtung von energietechnischen Aspekten und darüber hinaus eine Kombina tion von Nachtbildern mit Tagaufnahmen. So wertet beispiels weise das Barbara Hardy Center for Sustainable Environments in Townsend, Australia Satellitenbilder des Defense Meteoro- logical Satellite Program aus, um eine räumliche Analyse ei nes Strombezugs in Australien zu ermöglichen. Ferner stellt beispielsweise die World Bank Group beziehungsweise das Deve- lopmentSEED Satellitendaten zur Verfügung, bei welchen jeder Punkt eine Intensität einer Beleuchtung bei Nacht zu einer bestimmten Zeit einer Stadt wiedergibt. Dagegen wird von dem Commerce Data Usability Project der National Oceanic and At- mospheric Administration versucht, anhand der Intensität der Beleuchtung bei Nacht Bevölkerungsmerkmale der Region hin sichtlich Demographie und wirtschaftlichen Indikatoren zu er mitteln. Das Royal Institute of Technology in Stockholm bie tet eine Open Source Software mit dem Namen "dESA" bezie hungsweise „KTH-dESA" an. Durch diese Software wird ein Tool bereitgestellt, welches für eine räumliche Analyse, bezie hungsweise Visualisierung und Abschätzung einer kostengünsti gen Option zur Elektrifizierung einer Region eingesetzt wer den kann. Durch das Multidisciplinary Digital Publishing In stitute (MDPI) wurde darüber hinaus eine Studie veröffentlich unter dem Titel "Tracking Electrification in Vietnam Using Nighttime Lights", bei welcher die Intensität der Beleuchtung bei Nacht aus Satellitendaten, welche von dem U.S. Air Force Defense Meteorological Satellite Program' s Operational Line- scan System (DMSP-OLS) zur Verfügung gestellt werden, mit lo kalen Umfragedaten zur elektrischen Infrastruktur und zum Stromverbrauch verglichen werden. Dabei wird von keinem der genannten Programme ein tatsächlicher beziehungsweise prog nostizierter Energiebedarf, insbesondere besonders vorteil haft, erfasst, sondern die Erfassung des Energieverbrauchs erfolgt hinsichtlich des Standes der Technik vorzugsweise an hand von Messdaten, Standardlastprofilen oder durch persönli che Inspektion vor Ort. Previous approaches, in particular from various research groups, have focused on publishing analyzes of night images, from which conclusions have been drawn about economic and demographic structures. There was no consideration of energy-related aspects and, moreover, a combination of night pictures with day shots. For example, the Barbara Hardy Center for Sustainable Environments in Townsend, Australia evaluates satellite images from the Defense Meteorological Satellite Program to enable spatial analysis of a power supply in Australia. Furthermore, the World Bank Group and the DevelopmentSEED, for example, provide satellite data in which each point reflects the intensity of lighting at night at a specific time in a city. In contrast, the Commerce Data Usability Project of the National Oceanic and Atmospheric Administration tries to use the intensity of the lighting at night to determine demographic characteristics and economic indicators of the region. The Royal Institute of Technology in Stockholm offers an open source software with the name "dESA" or "KTH-dESA". This software provides a tool that can be used for spatial analysis, visualization and estimation of cost-effective Option to electrify a region. The Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI) also published a study entitled "Tracking Electrification in Vietnam Using Nighttime Lights", in which the intensity of lighting at night from satellite data, which are provided by the US Air Force Defense Meteorological Satellite Program 's Operational Linescan System (DMSP-OLS) are compared with local survey data on the electrical infrastructure and power consumption The programs mentioned record an actual or predicted energy requirement, in particular particularly advantageously, but the recording of the energy consumption takes place in terms of the prior art, preferably using measurement data, standard load profiles or by personal inspection on site.
Im Gegensatz dazu ergibt sich durch das erfindungsgemäße Ver fahren, welches insbesondere automatisiert durchgeführt wer den kann, eben der Vorteil, dass die im Stand der Technik ge nannten Methoden eingespart werden können. Darüber hinaus können die so erstellten Energieprofile für eine Vielzahl zu sätzlicher Anwendungsfälle durch das erfindungsgemäße Verfah ren bereitgestellt werden, sodass neben einem direkten Nut zen, auch ein indirekter Nutzen erwartet werden kann. In contrast, the method according to the invention, which in particular can be carried out automatically, has the advantage that the methods mentioned in the prior art can be saved. In addition, the energy profiles created in this way can be provided for a large number of additional applications by the method according to the invention, so that in addition to direct use, indirect use can also be expected.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass Lasten bzw. der Energiebedarf für bestimmte Gebiete weltweit mit einem einheitlichen Verfahren verglichen werden können, so können beispielsweise Regionen beziehungsweise Ge biete, bei welchen ein validierter Energiebedarf vorliegt, als Vergleich für Gebiete beziehungsweise Regionen, bei denen man für die Abschätzung des Energiebedarfs auf das erfin dungsgemäße Verfahren angewiesen ist, besonders vorteilhaft verglichen werden, wodurch für quasi beliebige Gebiete bezie hungsweise Regionen weltweit eine besonders vorteilhafte Be stimmung des Energiebedarfs möglich ist. A further advantage of the method according to the invention is that loads or the energy requirement for certain areas can be compared worldwide using a uniform method, for example regions or areas where there is a validated energy requirement as a comparison for areas or regions where one relies on the method according to the invention for the estimation of the energy requirement, be compared particularly advantageously, whereby a particularly advantageous determination of the energy requirement is possible for virtually any areas or regions worldwide.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden in den Auswertedatensatz Hintergrunddaten aufgenommen, welche zu sätzlich zu den in dem Auswertedatensatz vorhandenen ausge werteten Strukturaufnahmen und den ausgewerteten Emissions aufnahmen aufgenommen werden, wobei die Bestimmung des Ener giebedarfs der Region somit zusätzlich in Abhängigkeit der Hintergrunddaten erfolgt. Durch die Aufnahme von Hintergrund daten in den Auswertedatensatz kann die Bestimmung des Ener giebedarfs beziehungsweise des Strombedarfs vorteilhafter weise beispielsweise besonders exakt erfolgen. So ergibt sich in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung, dass die Hintergrunddaten Radardaten der Region und/oder ein Bruttoinlandsprodukt der Region und/oder In an advantageous embodiment of the invention, background data are recorded in the evaluation data record, which are recorded in addition to the evaluated structural recordings and the evaluated emission recordings available in the evaluation data record, the energy requirement of the region thus being additionally determined as a function of the background data. By including background data in the evaluation data set, the determination of the energy requirement or the current requirement can advantageously be carried out particularly precisely, for example. In a further advantageous embodiment of the invention, this results in the background data radar data of the region and / or a gross domestic product of the region and / or
Klimainformationen der Region und/oder wenigstens eine Land karte der Region umfassen beziehungsweise umfassen können. So können beispielsweise durch die Verwendung von Radardaten durch eine Kombination beziehungsweise einen Abgleich mit der wenigstens eine Strukturaufnahme bei der Auswertung bei spielsweise besonders präzise Rückschlüsse der Strukturen der Region, also den Gebäuden, Industrieanlagen oder beispiels weise Fertigungswerkstätten, vollzogen werden, wodurch der Energiebedarf besonders vorteilhaft abgeschätzt werden kann. Durch Verwendung beispielsweise des Bruttoinlandsprodukts in den Hintergrunddaten kann beispielsweise abgeschätzt werden, welche finanziellen Möglichkeiten zum Energieausgeben ent sprechende Bewohner der Region haben könnten. Durch die Ver wendung von Klimainformation der Region in den Hintergrundda ten kann beispielsweise der Energiebedarf bezüglich der zum Heizen benötigten Energie besonders vorteilhaft abgeschätzt werden. Eine Landkarte der Region kann darüber hinaus bei spielsweise bei der Analyse beziehungsweise Auswertung der Strukturaufnahme besonders vorteilhaft verwendet werden. So mit ergeben sich durch die Verwendung von Hintergrunddaten der genannten Art und/oder durch weitere als Hintergrunddaten verwendete Daten, dass das Verfahren besonders vorteilhaft durchgeführt werden kann, sodass insbesondere beispielsweise die Genauigkeit der Bestimmung verbessert werden kann. Climate information of the region and / or include or can include at least one map of the region. For example, the use of radar data through a combination or a comparison with the at least one structure recording in the evaluation, for example, enables particularly precise conclusions to be drawn about the structures of the region, that is to say the buildings, industrial plants or, for example, production workshops, which makes the energy requirement particularly advantageous can be estimated. By using, for example, the gross domestic product in the background data, it can be estimated, for example, which financial options for spending energy on the corresponding residents of the region. By using climate information of the region in the background data, for example, the energy requirement with regard to the energy required for heating can be estimated particularly advantageously. A map of the region can also be used particularly advantageously in the analysis or evaluation of the structural image, for example. The use of background data of the type mentioned and / or additional data used as background data thus means that the method can be carried out particularly advantageously, so that in particular, for example, the accuracy of the determination can be improved.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden das Auswerten der Strukturaufnahme und/oder das Auswerten der Emissionsaufnahme und/oder das Bestimmen des Energiebedarfs durch wenigstens einen Algorithmus eines maschinellen Lernens und/oder ein neuronales Netz und/oder eine künstliche Intel ligenz (KI bzw. AI) durchgeführt. Bei dem maschinellen Lernen können im Wesentlichen zwei Ansätze verfolgt werden: Erstens symbolische Ansätze, wie aussagenlogische Systeme, in denen das Wissen - sowohl die Beispiele als auch die induzierten Regeln - explizit repräsentiert ist, welche beispielweise durch den Algorithmus ausgedrückt werden können. Zweitens subsymbolische Systeme wie, insbesondere künstliche, neurona le Netze, die nach dem Vorbild des menschlichen Gehirns funk tionieren und in denen das Wissen implizit repräsentiert ist. Dabei sind auch Kombinationen des wenigstens einen Algorith mus und des wenigstens einen neuronalen Netz denkbar. Dabei kann der Algorithmus lernfähig, insbesondere selbstlernfähig, sein und beispielsweise durch das neuronale Netz ausgeführt werden bzw. erhält das neuronale Netz entsprechend des ler nenden Algorithmus Anweisungen. Dabei kann der lernende Algo rithmus und/oder das neuronale Netz und/oder die KI vorteil hafterweise in einer Lernphase, beispielsweise von einem Be nutzer des Verfahrens, insbesondere durch bestärkendes Ler nen, so genanntes Reinforcement Learning, trainiert werden. Dabei kann der lernende Algorithmus durch das neuronale Netz abgerufen werden, welches beispielsweise durch das tiefgehen de Lernen, so genanntes Deep Learning, verfeinert wird. Dabei kann der lernende Algorithmus beziehungsweise ein maschinel les Lernen auch von einer künstlichen Intelligenz durchge führt werden. Dabei ist eine künstliche Intelligenz vorteil hafterweise zur Musteranalyse oder Mustererkennung ausgebil det, welche beispielsweise durch das neuronale Netz repräsen tiert werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann das neuro nale Netz, der lernende Algorithmus und/oder die künstliche Intelligenz durch so genanntes Expertenwissen, also durch ei nen beziehungsweise den Benutzer trainiert werden, welcher beispielsweise verwendete Trainingsdaten richtig zuordnen kann. Dabei kann der Algorithmus wenigstens ein, insbesondere heuristisches, Optimierungsverfahren umfassen. In a further advantageous embodiment of the invention, the evaluation of the structure recording and / or the evaluation of the emission recording and / or the determination of the energy requirement are carried out by at least one machine learning algorithm and / or a neural network and / or an artificial intelligence (AI or AI ) carried out. There are two main approaches to machine learning: first, symbolic approaches, such as propositional systems, in which knowledge - both the examples and the induced ones Rules - is explicitly represented, which can be expressed, for example, by the algorithm. Second, sub-symbolic systems such as, in particular artificial, neural networks that function along the lines of the human brain and in which knowledge is implicitly represented. Combinations of the at least one algorithm and the at least one neural network are also conceivable. The algorithm can be capable of learning, in particular self-learning, and can be executed, for example, by the neural network, or the neural network receives instructions in accordance with the learning algorithm. The learning algorithm and / or the neural network and / or the AI can advantageously be trained in a learning phase, for example by a user of the method, in particular by reinforcing learning, so-called reinforcement learning. The learning algorithm can be called up through the neural network, which is refined, for example, by deep learning. The learning algorithm or machine-based learning can also be carried out by artificial intelligence. Artificial intelligence is advantageously designed for pattern analysis or pattern recognition, which can be represented, for example, by the neural network. As an alternative or in addition, the neural network, the learning algorithm and / or the artificial intelligence can be trained by so-called expert knowledge, that is, by one or the user, who can correctly assign used training data, for example. The algorithm can include at least one, in particular heuristic, optimization method.
Je nach in der Strukturaufnahme beziehungsweise der Emissi onsaufnahme enthaltener Information, welche beispielsweise durch die Information in einer als Bild erfassten Aufnahme der Region enthalten ist, kann der entsprechende Algorithmus beziehungsweise die künstliche Intelligenz beziehungsweise das neuronale Netz beziehungsweise das Optimierungsverfahren beispielsweise insbesondere eine Bildverarbeitung durchfüh- ren, welche unter Verwendung eines Deep Learning-Ansatzes , also durch tiefgehendes Lernen, insbesondere Muster von Städ ten und/oder Siedlungen erkennen und daraus, insbesondere hinreichend genaue Abschätzungen des tatsächlichen und/oder potentiellen Energieverbrauchs treffen kann. In einer Lern phase des Algorithmus kann dieser von dem Benutzer unterstüt zend trainiert werden, wodurch eine Erkennung von Emission beziehungsweise Struktur in der Emissionsaufnahme beziehungs weise Strukturaufnahme besonders vorteilhaft durchgeführt werden kann, sodass in vorteilhafter Weise auch bei schwieri gen beziehungsweise unklaren Elementen beziehungsweise Daten in der entsprechenden Aufnahme, also der Strukturaufnahme be ziehungsweise der Emissionsaufnahme, auf den Benutzer zurück gegriffen werden kann, wodurch ein besonders vorteilhafter hybrider Ansatz durch das Verfahren bereitgestellt werden kann. So kann beispielsweise der lernende Algorithmus die Be leuchtungsstärke, also die Emission von Licht, auf beispiels weise immer kleiner werdende geografische Bereiche der Region herunter berechnen. Dabei kann der lernende Algorithmus so wohl die Hintergrunddaten in dem Auswertedatensatz einbezie hen, sodass durch beispielsweise öffentliche Daten, welche beispielsweise das Bruttoinlandsprodukt oder die klimatischen Bedingungen eines Landes und/oder der Region enthalten, eben so verwendet werden. Depending on the information contained in the structure recording or the emission recording, which is contained, for example, by the information in a recording of the region recorded as an image, the corresponding algorithm or the artificial intelligence or the neural network or the optimization method can, for example, in particular perform image processing. Ren who recognize using a deep learning approach, i.e. through in-depth learning, in particular patterns of cities and / or settlements and can use them to make sufficiently precise estimates of the actual and / or potential energy consumption. In a learning phase of the algorithm, it can be trained by the user in a supportive manner, as a result of which detection of emission or structure in the emission recording or structure recording can be carried out particularly advantageously, so that in an advantageous manner even with difficult or unclear elements or data in the Corresponding recording, that is, the structure recording or the emission recording, can be accessed by the user, as a result of which the method can provide a particularly advantageous hybrid approach. For example, the learning algorithm can calculate the illuminance, i.e. the emission of light, down geographically areas of the region that are becoming ever smaller, for example. The learning algorithm can include the background data in the evaluation data record so that, for example, public data, which for example contains the gross domestic product or the climatic conditions of a country and / or region, can be used in the same way.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird der lernen de Algorithmus durch einen Trainingsdatensatz trainiert, wel cher für wenigstens eine Stadt und/oder ein Dorf und/oder ei ne Industrieanlage Informationen zu einem jeweiligen Energie bedarf umfasst. Mit anderen Worten kann der Algorithmus durch bekannte Daten über Energieverbräuche beziehungsweise Ener giebedarf beziehungsweise den Verbrauch elektrischer Energie lernen, sodass beispielsweise in dem Trainingsdatensatz der Energieverbrauch für eine Reihe von Städten und Dörfern sowie Industriegeländen enthalten sein kann, wodurch dann insbeson dere die Mustererkennung, besonders vorteilhaft Muster in dem Auswertedatensatz erkennt, wodurch die Vorhersage des Ener giebedarfs besonders vorteilhaft durchgeführt werden kann. Der Algorithmus, insbesondere für die Bildverarbeitung bezie hungsweise Mustererkennung, kann unter Verwendung eines Deep Learning-Ansatzes und künstlicher Intelligenz Strukturen und Muster von Städten und Siedlungen beziehungsweise Dörfern be sonders vorteilhaft erkennen und daraus die Abschätzung des Energiebedarfs, insbesondere des tatsächlichen und/oder des potentiellen Energiebedarfs, besonders vorteilhaft durchfüh ren . In an advantageous embodiment of the invention, the learning algorithm is trained by means of a training data record which includes information on a particular energy requirement for at least one city and / or village and / or industrial plant. In other words, the algorithm can learn from known data about energy consumption or energy demand or the consumption of electrical energy, so that, for example, energy consumption for a number of cities and villages as well as industrial sites can be included in the training data record, which then makes pattern recognition particularly advantageous Recognizes patterns in the evaluation data record, as a result of which the prediction of the energy requirement can be carried out particularly advantageously. The algorithm, in particular for image processing or pattern recognition, can use a deep learning approach and artificial intelligence to recognize structures and patterns of cities and settlements or villages particularly advantageously, and from this the estimation of the energy requirement, in particular the actual and / or potential Energy requirements, perform particularly advantageously.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird bzw. werden aufgrund des bestimmten Energiebedarfs ein Modell für ein Übertragungsnetz und/oder ein Modell für ein Verteil netz und/oder ein Modell für ein Mikronetz bestimmt bzw. ge neriert, wobei insbesondere auch jeweils eine Wirtschaftlich keitsrechnung durchgeführt werden kann. Dabei kann es sich beispielsweise bei dem Mikronetz um eine Technologie handeln, welche inselfähige Lösungen für die Deckung eines Energiebe darfs bereitstellen kann. Bei einem Übertragungsnetz handelt es sich in erster Linie beispielsweise um Überlandleitungen, welche den Energiebedarf der Region dadurch decken können, dass sie von einer anderen Region Energie, welche dort bei spielsweise durch ein Kraftwerk bereitgestellt werden kann, in die durch das Verfahren analysierte Region transportieren können. Bei dem Modell für ein Verteilnetz können beispiels weise die in der Region vorhandenen Energiequellen derart be rücksichtigt werden, dass deren Energie besonders vorteilhaft in der Region verteilt werden kann. Dadurch ergibt sich bei spielsweise der Vorteil, dass beispielsweise ein Ausbau des entsprechenden Netzes, also des Übertragungsnetzes und/oder Verteilnetzes und/oder des Mikronetzes besonders vorteilhaft durchgeführt werden kann, wodurch beispielsweise Kosten ge spart werden können. So besteht die Möglichkeit beispielswei se die jeweiligen Modelle einem Verteilnetzbetreiber und/oder einem Stadtwerk und/oder einer staatlichen Einrichtung zur Verfügung zu stellen beziehungsweise ihnen einen Zugang zur Durchführung des Verfahrens zu ermöglichen, sodass ein Ausbau besonders effizient durchgeführt werden kann. Eine weitere Möglichkeit umfasst durch die durch das Verfahren gewonnene Information und das Aufdecken von Marktpotential. In a further advantageous embodiment of the invention, a model for a transmission network and / or a model for a distribution network and / or a model for a micro network is determined or generated based on the determined energy requirement, in particular an economic calculation being carried out in each case can be. For example, the micro network can be a technology that can provide isolated solutions for covering an energy requirement. A transmission network is primarily, for example, overhead lines that can cover the region's energy requirements by being able to transport energy from another region, which can be provided by a power plant, for example, to the region analyzed by the method . In the model for a distribution network, for example, the energy sources available in the region can be taken into account in such a way that their energy can be distributed particularly advantageously in the region. This gives, for example, the advantage that, for example, an expansion of the corresponding network, that is to say the transmission network and / or distribution network and / or the micro network, can be carried out particularly advantageously, for example, thereby saving costs. For example, there is the option of making the respective models available to a distribution network operator and / or a municipal utility and / or a state institution, or of giving them access to carry out the method, so that expansion can be carried out particularly efficiently. Another Possibility includes through the information gained through the process and the discovery of market potential.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird als das Höhen aufklärungsobjekt und/oder das weitere Höhenaufklärungsobjekt ein Satellit und/oder ein Höhenballon und/oder ein Flugzeug verwendet. Durch die Möglichkeit unterschiedliche Luft- be ziehungsweise Raumschiffe als Trägerobjekt der Sensoreinheit für das Erfassen der Strukturaufnahme beziehungsweise Emissi onsaufnahme verwenden zu können, kann für das Verfahren auf eine Vielzahl von Aufnahmen zurückgegriffen werden, wodurch das Bestimmen des Energiebedarfs besonders vorteilhaft ermög licht ist. In a further embodiment of the invention, a satellite and / or a height balloon and / or an aircraft is used as the height information object and / or the further height information object. Due to the possibility of being able to use different air or space ships as the carrier object of the sensor unit for detecting the structure recording or emission recording, a large number of recordings can be used for the method, which makes it particularly advantageously possible to determine the energy requirement.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine elektronische Recheneinrichtung, welche zum Durchführen des beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. A second aspect of the invention relates to an electronic computing device which is designed to carry out the described method.
Ein dritter Aspekt der Erfindung ist ein erfindungsgemäßes Computerprogramm, welches ein erfindungsgemäßes Verfahren auf einer elektronischen Recheneinrichtung implementiert. Das Computerprogramm kann hierbei auch in Form eines Computerpro grammprodukts vorliegen, welches direkt in einen Speicher ei ner Recheneinrichtung ladbar ist, mit Programm-Mitteln, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Compu terprogrammprodukt insbesondere in einer Recheneinrichtung ausgeführt wird. A third aspect of the invention is an inventive computer program which implements an inventive method on an electronic computing device. The computer program can also be in the form of a computer program product which can be loaded directly into a memory of a computing device, with program means to carry out a method according to the invention if the computer program product is in particular executed in a computing device.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft einen elektronisch lesbaren Datenträger. Dabei umfasst der erfindungsgemäße elektronisch lesbare Datenträger auf ihm gespeicherte elekt ronisch lesbare Steuerinformationen, welche zumindest ein er findungsgemäßes Computerprogramm umfassen oder derart ausge staltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in ei ner Steuereinrichtung beziehungsweise in einer elektronischen Recheneinrichtung ein erfindungsgemäßes Verfahren durchfüh- ren . Die bisher und im Folgenden angegebenen Eigenschaften und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie die entsprechenden Vorteile sind jeweils sinngemäß auf die erfin dungsgemäße elektronische Recheneinrichtung und/oder zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete oder verwendbare Bauteile übertragbar und umgekehrt. Aus diesem Grund wird vorliegend auf eine jeweilige explizite Ausformu lierung der jeweiligen Merkmale sowohl für das erfindungsge mäße Verfahren als auch für die erfindungsgemäße elektroni sche Recheneinrichtung verzichtet. A fourth aspect of the invention relates to an electronically readable data carrier. The electronically readable data carrier according to the invention includes electronically readable control information stored on it, which includes at least one computer program according to the invention or is designed in such a way that, when the data carrier is used, it carries out a method according to the invention in a control device or in an electronic computing device. The properties and further developments of the method according to the invention and the corresponding advantages given so far and below are each analogously applicable to the electronic computing device according to the invention and / or components used or usable for carrying out the method according to the invention and vice versa. For this reason, a respective explicit formulation of the respective features is dispensed with both for the method according to the invention and for the electronic computing device according to the invention.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzug ten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of a preferred exemplary embodiment and with reference to the drawing.
Dabei zeigt die einzige Figur ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Bestimmung eines Ener giebedarfs einer geografischen Region. The single figure shows a schematic diagram to illustrate a method for determining an energy requirement of a geographic region.
Die einzige Figur zeigt ein schematisches Diagramm 10, wel ches Abläufe und funktionale Zusammenhänge für ein Verfahren zur Bestimmung eines Energiebedarfs einer geografischen Regi on darstellt. The single figure shows a schematic diagram 10, which shows processes and functional relationships for a method for determining an energy requirement of a geographical region.
Das Verfahren zur Bestimmung des Energiebedarfs, welcher als Ausgabe 12 des Verfahrens ausgegeben wird, umfasst mehrere Schritte : The method for determining the energy requirement, which is output as output 12 of the method, comprises several steps:
In einem Schritt a) erfolgt ein Auswerten wenigsten einer mittels wenigstens einer Sensoreinheit eines Höhenaufklä rungsobjekts erfassten Strukturaufnahme 14 der Region. In ei nem weiteren Schritt b) des Verfahrens erfolgt ein Auswerten von wenigstens einer mittels der Sensoreinheit des Höhenauf klärungsobjekts und/oder mittels einer weiteren Sensoreinheit eines weiteren Höhenaufklärungsobjekts erfassten Emissions aufnahme 16 der Region. Dabei kann die wenigstens eine Struk turaufnahme 14 beispielsweise insbesondere eine Luftaufnahme, welche während einer Tageszeit von der Region gemacht wurde, sein, sodass die Strukturaufnahme beispielsweise ein Satelli tenbild beziehungsweise eine Luftaufnahme der Region dar stellt. Als die Emissionsaufnahme 16 kann beispielsweise eine Luftaufnahme und/oder ein Satellitenbild dienen, welche ins besondere während einer Nachtzeit von der Region aufgenommen beziehungsweise erfasst wurde, sodass dort insbesondere eine Lichtemission in der Region erfasst wird. In einem weiteren Schritt c) des Verfahrens erfolgt ein Erzeugen eines Auswer tedatensatzes anhand der Auswertung der wenigstens einen Strukturaufnahmen 14 und der Auswertung der wenigstens einen Emissionsaufnahme 16. Dabei ist das Auswerten der Struktur aufnahme 14 sowie das Auswerten der Emissionsaufnahme 16 und das Erzeugen des Auswertedatensatzes in dem Diagramm 10 durch das Auswerte- und Erzeugungsmodul 18 repräsentiert. Dabei finden in dem Auswerte- und Erzeugungsmodul vorzugsweise die Schritte a) bis c) des Verfahrens statt beziehungsweise wer den die Schritte a) , b) und c) in dem Auswerte- und Erzeu gungsmodul 18 abgearbeitet. Dabei kann die Auswertung sowohl der Strukturaufnahme 14 als auch der Emissionsaufnahme 16 beispielsweise für den Fall, dass die Strukturaufnahme 14 ei ne Luftaufnahme beziehungsweise ein Satellitenbild der Region darstellt beziehungsweise die Emissionsaufnahme eine Luftauf nahme beziehungsweise ein Satellitenbild der Region dar stellt, mittels Bildverarbeitung erfolgen. Sowohl die Struk turaufnahme 14 als auch die Emissionsaufnahme 16 kann durch die Sensoreinheit beziehungsweise die weitere Sensoreinheit des Höhenaufklärungsobjekts beziehungsweise des weiteren Hö henaufklärungsobjekts quasi in einem beliebigen, vorteilhaft zu wählenden Bereich elektromagnetischer Strahlung erfolgen. Wobei im genannten Ausführungsbeispiel insbesondere elektro magnetische Strahlung in einem für das menschliche Auge sichtbaren Bereich erfasst werden kann. Alternativ oder zu sätzlich kann beispielsweise Emission von elektromagnetischer Strahlung im Infrarotbereich ausgewertet werden, beispiels weise um Heizkosten bzw. den Anteil an für das Heizen benö tigter Energie darzustellen. Um nun das Verfahren besonders vorteilhaft durchzuführen, wird in einem Schritt d) , beispielsweise durch ein Bestim mungsmodul 20 der Energiebedarf der Region in Abhängigkeit von dem Auswertedatensatz bestimmt. Somit ist es durch das Verfahren, welches durch das Diagramm 10 schematisch skiz ziert ist, möglich, den Energiebedarf der Region zu ermit teln, wobei beispielsweise für den Fall, dass die Region be reits elektrifiziert ist, der Energiebedarf beziehungsweise ein zeitlicher Energieverbrauch, insbesondere automatisiert, abgeschätzt beziehungsweise bestimmt wird. Darüber hinaus kann durch das Verfahren für eine nicht-elektrifizierte Regi on beziehungsweise für eine noch nicht elektrifizierte Region ein potentieller Energiebedarf abgeschätzt beziehungsweise bestimmt werden. In a step a), at least one structural image 14 of the region recorded by means of at least one sensor unit of a height clarification object is evaluated. In a further step b) of the method, at least one emission recording 16 of the region detected by means of the sensor unit of the height clarification object and / or by means of a further sensor unit of a further height clarification object is evaluated. The at least one structure image 14 can, for example, in particular an aerial image that was taken by the region during a daytime, so that the structure image shows, for example, a satellite image or an aerial view of the region. For example, an aerial photograph and / or a satellite image, which was recorded or recorded by the region during a night time, can serve as the emission recording 16, so that in particular a light emission in the region is recorded there. In a further step c) of the method, an evaluation data record is generated on the basis of the evaluation of the at least one structure recordings 14 and the evaluation of the at least one emission recording 16. The evaluation of the structure recording 14 and the evaluation of the emission recording 16 and the generation of the evaluation data record are carried out represented in diagram 10 by the evaluation and generation module 18. Steps a) to c) of the method preferably take place in the evaluation and generation module, or steps a), b) and c) are processed in the evaluation and generation module 18. The evaluation of both the structure image 14 and the emission image 16, for example in the event that the structure image 14 represents an aerial image or a satellite image of the region or the emission image is an aerial image or a satellite image of the region, can be carried out by means of image processing. Both the structure recording 14 and the emission recording 16 can be carried out by the sensor unit or the further sensor unit of the height reconnaissance object or the further height reconnaissance object, so to speak, in any range of electromagnetic radiation which is advantageously to be selected. In the exemplary embodiment mentioned, in particular electromagnetic radiation can be detected in a region visible to the human eye. Alternatively or additionally, for example, emission of electromagnetic radiation in the infrared range can be evaluated, for example in order to represent heating costs or the proportion of energy required for heating. In order to carry out the method particularly advantageously, the energy requirement of the region is determined in a step d), for example by a determination module 20, as a function of the evaluation data record. It is thus possible through the method, which is schematically outlined by diagram 10, to determine the energy requirement of the region, for example in the event that the region is already electrified, the energy requirement or a temporal energy consumption, in particular automated , is estimated or determined. In addition, the method can be used to estimate or determine a potential energy requirement for a non-electrified region or for a region that has not yet been electrified.
Dazu können vorteilhafterweise, wie in dem Diagramm 10 darge stellt, zusätzlich Hintergrunddaten 22 in den Auswertedaten satz mit aufgenommen werden, was beispielsweise wie gezeigt durch das Bestimmungsmodul 20, alternativ aber auch durch das Auswerte- und Erzeugungsmodul 18 geschehen kann, sodass bei der Bestimmung des Energiebedarfs der Region somit die Hin tergrunddaten 22 berücksichtigt werden. Das heißt die Bestim mung des Energiebedarfs der Region erfolgt in Abhängigkeit der Hintergrunddaten 22. For this purpose, as shown in the diagram 10, additional background data 22 can advantageously be included in the evaluation data set, which can be done, for example, as shown by the determination module 20, but alternatively also by the evaluation and generation module 18, so that when determining the Energy requirements of the region are therefore taken into account the background data 22. That is to say, the region's energy requirements are determined as a function of the background data 22.
Die Hintergrunddaten 22 können vorteilhafterweise beispiels weise Radardaten der Region und/oder ein Bruttoinlandsprodukt der Region und/oder Klimainformation der Region und/oder we nigstens eine Landkarte der Region umfassen. Darüber hinaus können weitere Daten beziehungsweise Informationsquellen für die Hintergrunddaten 22 verwendet werden, welche es ermögli chen, den Energiebedarf der Region besonders vorteilhaft, und somit insbesondere besonders präzise vorherzusagen bezie hungsweise zu bestimmen. So können die Hintergrunddaten 22 beispielsweise auch Informationen über das am meisten in der Region verwendete Heizsystem beinhalten. Wird beispielsweise durch nachwachsende Rohstoffe wie beispielsweise Holz in Pri vatgebäuden geheizt, so kann dies bei der Abschätzung des Energiebedarfs, welcher vorzugsweise den elektrischen Ener giebedarf abschätzt, berücksichtigt werden. The background data 22 can advantageously include, for example, radar data of the region and / or a gross domestic product of the region and / or climate information of the region and / or at least a map of the region. In addition, further data or information sources can be used for the background data 22, which make it possible to predict or determine the energy requirements of the region in a particularly advantageous manner, and thus in particular in a particularly precise manner. For example, the background data 22 may also include information about the heating system most used in the region. If, for example, heating is carried out by renewable raw materials such as wood in private buildings, this can be the case when estimating the Energy requirements, which preferably estimate the electrical energy requirements, are taken into account.
Dabei können auch die Hintergrunddaten 22 Informationen in einem zusätzlichen elektromagnetischen Bereich enthalten, wodurch die Strukturaufnahme 14 beziehungsweise die Emissi onsaufnahme 16 vorteilhaft ergänzt werden kann. The background data 22 can also contain information in an additional electromagnetic range, as a result of which the structure recording 14 or the emission recording 16 can advantageously be supplemented.
Vorteilhafter Weise erfolgt das Auswerten der Strukturaufnah me 14 und/oder das Auswerten der Emissionsaufnahme 16 The structure recording 14 and / or the emission recording 16 are advantageously evaluated
und/oder das Bestimmen des Energiebedarfs, welcher als Ausga be 12 des Verfahrens ausgegeben werden kann, durch wenigstens einen lernenden Algorithmus und/oder ein neuronales Netz und/oder eine künstliche Intelligenz durchgeführt wird bezie hungsweise werden. and / or the determination of the energy requirement, which can be output as output 12 of the method, is carried out or is carried out by at least one learning algorithm and / or a neural network and / or an artificial intelligence.
In einer Lernphase, das heißt also in einem Zustand, in dem der lernende Algorithmus und/oder das neuronale Netz bezie hungsweise die künstliche Intelligenz trainiert wird, insbe sondere beispielsweise in Mustererkennung, um aus den Aufnah men der Strukturaufnahme 14 und/oder der Emissionsaufnahme 16 die gewünschte und für die Bestimmung des Energiebedarfs be nötigte Information durch die Auswertung zu erlangen, kann das Training beziehungsweise das Lernen insbesondere durch bestärkendes Lernen und/oder durch tiefgehendes Lernen durch geführt werden. Dabei kann ein Benutzer, insbesondere aktiv, in das Lernen beziehungsweise während der Lernphase in das Verfahren eingreifen, sodass die Ergebnisse der jeweiligen Auswertung der Strukturaufnahme 14 beziehungsweise der Emis sionsaufnahme 16 sowie das Bestimmen des Energiebedarfs posi tiv beeinflusst werden können, sodass letztendlich der Ener giebedarf besonders genau abgeschätzt beziehungsweise be stimmt werden kann. In a learning phase, that is to say in a state in which the learning algorithm and / or the neural network or the artificial intelligence is trained, in particular, for example, in pattern recognition in particular, in order to extract from the recordings of the structure recording 14 and / or the emission recording 16 To obtain the desired information required for determining the energy requirement through the evaluation, the training or learning can be carried out in particular through reinforcing learning and / or through in-depth learning. Here, a user, in particular actively, can intervene in the learning or during the learning phase in the method, so that the results of the respective evaluation of the structure recording 14 or the emission recording 16 and the determination of the energy requirement can be positively influenced, so that ultimately the energy requirement can be particularly precisely estimated or determined.
Vorteilhafterweise wird, um den lernenden Algorithmus, bezie hungsweise das neuronale Netz, und/oder die künstliche Intel ligenz vorteilhaft zu trainieren, ein Trainingsdatensatz 24 verwendet, welcher für wenigstens eine Stadt und/oder ein Dorf und/oder eine Industrieanlage Informationen zu einem je weiligen Energiebedarf umfasst bzw. beinhaltet. Zusätzlich oder darüber hinaus kann ein weiterer Trainingsdatensatz 26 verwendet werden, welcher beispielsweise insbesondere jeweils sowohl für das Auswerten verwendet wird. Dabei kann der wei tere Trainingsdatensatz 26 beispielsweise Informationen über Gebäude beziehungsweise Industrieanlagen oder dergleichen enthalten, sodass beispielsweise die Strukturaufnahme 14 be sonders vorteilhaft ausgewertet werden kann. Vorteilhafter weise kann durch das Verfahren aufgrund des bestimmten Ener giebedarfs ein Modell für ein Übertragungsnetz und/oder ein Modell für ein Verteilernetz und/oder ein Modell für ein Mik ronetz bestimmt werden, wobei auch beispielsweise eine jewei lige Wirtschaftlichkeitsrechnung durchführbar ist. Dabei wird insbesondere statt des tatsächlichen Energiebedarfs bei spielsweise in einer bisher elektrisch schlecht erschlossenen Region insbesondere ein potentieller Energiebedarf für eine zukünftige weitere Erschließung bzw. einen Ausbau der Region abschätzbar . In order to advantageously train the learning algorithm or the neural network and / or the artificial intelligence, a training data record 24 is used which is suitable for at least one city and / or one Village and / or an industrial plant includes or contains information on a respective energy requirement. In addition or in addition, a further training data record 26 can be used, which, for example, is used in particular both for the evaluation. The further training data record 26 can contain information about buildings or industrial plants or the like, for example, so that, for example, the structure recording 14 can be evaluated particularly advantageously. Advantageously, the method can be used to determine a model for a transmission network and / or a model for a distribution network and / or a model for a micro network based on the determined energy requirement, it also being possible, for example, to carry out an economic efficiency calculation. In particular, instead of the actual energy requirement, for example in a previously poorly developed region, a potential energy requirement for future further development or expansion of the region can be estimated.
Vorteilhafterweise wird als das Höhenaufklärungsobjekt und/oder das weitere Höhenaufklärungsobjekt ein Satellit und/oder ein Höhenballon und/oder ein Flugzeug verwendet. Mit anderen Worten werden die Strukturaufnahme 14 beziehungsweise die Emissionsaufnahme 16 von einem Satelliten und/oder einem Höhenballon und/oder einem Flugzeug aus erfasst. A satellite and / or a height balloon and / or an aircraft is advantageously used as the height information object and / or the further height information object. In other words, the structure recording 14 or the emission recording 16 are recorded from a satellite and / or an altitude balloon and / or an aircraft.
Durch das Verfahren kann beispielsweise eine elektronische Recheneinrichtung derart betrieben werden, dass beispielswei se auch durch wenigstens eine Schnittstelle wenigstens eine Strukturaufnahme 14 beziehungsweise wenigstens eine Emissi onsaufnahme 16 und zusätzlich oder alternativ die Hinter grunddaten 22 sowie ein jeweiliger Trainingsdatensatz 24 oder 26 empfangen wird, wobei die Ausgabe 12, welche insbesondere den bestimmten Energiebedarf beinhaltet, beispielsweise über ein Datennetz und/oder eine Ausgabevorrichtung, wie bei spielsweise einen Monitor, zur Verfügung gestellt werden kann . Das hierbei beschriebene Verfahren kann auch in Form eines Computerprogramms beziehungsweise eines Computerprogrammpro dukts vorliegen, welches das Verfahren innerhalb der elektro- nischen Recheneinrichtung implementiert. Ebenso kann ein elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicherten elektronisch lesbaren Steuerinformationen vorliegen, welche zumindest ein beschriebenes Computerprogrammprodukt umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Da- tenträgers in insbesondere einer beziehungsweise der elektro nischen Recheneinrichtung ein beschriebenes Verfahren durch führen . The method can be used, for example, to operate an electronic computing device in such a way that, for example, at least one structure recording 14 or at least one emission recording 16 and additionally or alternatively the background data 22 and a respective training data record 24 or 26 are also received, with the Output 12, which contains in particular the specific energy requirement, for example via a data network and / or an output device, such as, for example, a monitor. The method described here can also be in the form of a computer program or a computer program product which implements the method within the electronic computing device. Likewise, there can be an electronically readable data carrier with electronically readable control information stored thereon, which include at least one described computer program product and are designed such that when the data carrier is used in one or the electronic computing device in particular, they carry out a described method.
Bezugszeichenliste Reference list
10 Diagramm 10 diagram
12 Ausgabe 12 edition
14 Strukturaufnähme 14 structure recordings
16 Emissionsaufnähme 16 emission recordings
18 Auswerte- und Erzeugungsmodul 20 Bestimmungsmodul 18 Evaluation and generation module 20 Determination module
22 Hintergrunddaten 22 Background data
24 Trainingsdatensatz 24 training data record
26 weitere Trainingsdatensatz 26 more training records

Claims

Patentansprüche Claims
1. Verfahren zum Bestimmen eines Energiebedarfs einer geogra fischen Region, mit den Schritten: 1. A method for determining an energy requirement of a geographic region, comprising the steps:
a) Auswerten von wenigsten einer mittels wenigstens einer Sensoreinheit eines Höhenaufklärungsobjekts erfassten Strukturaufnahme (14) der Region; a) evaluating at least one structural image (14) of the region recorded by means of at least one sensor unit of a height reconnaissance object;
b) Auswerten von wenigstens einer mittels der Sensoreinheit des Höhenaufklärungsobjekts und/oder mittels einer wei teren Sensoreinheit eines weiteren Höhenaufklärungsob jekts erfassten Emissionsaufnahme (16) der Region; b) evaluating at least one emission recording (16) of the region recorded by means of the sensor unit of the height reconnaissance object and / or by means of a further sensor unit of a further height reconnaissance object;
c) Erzeugen eines Auswertedatensatzes anhand der Auswertung der wenigstens einen Strukturaufnahmen (14) und der Aus wertung der wenigstens einen Emissionsaufnahme (16); gekennzeichnet durch den Schritt: c) generating an evaluation data set on the basis of the evaluation of the at least one structure recordings (14) and the evaluation of the at least one emission recordings (16); characterized by the step:
d) Bestimmen des Energiebedarfs der Region in Abhängigkeit von dem Auswertedatensatz. d) determining the energy requirements of the region depending on the evaluation data set.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in den Auswertedatensatz Hintergrunddaten (22) aufgenommen werden, wobei die Bestim mung des Energiebedarfs der Region somit in Abhängigkeit der Hintergrunddaten (22) erfolgt. 2. The method according to claim 1, wherein background data (22) are included in the evaluation data set, the determination of the energy requirement of the region thus taking place as a function of the background data (22).
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Hintergrunddaten (22) Radardaten der Region und/oder ein Bruttoinlandsprodukt der Region und/oder Klimainformation der Region und/oder wenigs tens eine Landkarte der Region umfassen. 3. The method according to claim 2, wherein the background data (22) comprise radar data of the region and / or a gross domestic product of the region and / or climate information of the region and / or at least a map of the region.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Auswerten der Strukturaufnahme (14) und/oder das Auswer ten der Emissionsaufnahme (16) und/oder das Bestimmen des Energiebedarfs durch wenigstens einen Algorithmus eines ma schinellen Lernens und/oder durch ein neuronales Netz durch geführt wird beziehungsweise werden. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the evaluation of the structure recording (14) and / or the evaluation of the emission recording (16) and / or the determination of the energy requirement by at least one algorithm of a machine learning and / or by a neural network is or will be carried out.
5. Verfahren nach einem Anspruch 4, wobei der Algorithmus und/oder das neuronale Netz, insbesondere in der Lernphase, durch einen Trainingsdatensatz (24) trainiert wird, welcher für wenigstens eine Stadt und/oder wenigstens ein Dorf und/oder wenigstens eine Industrieanlage Information zu einem jeweiligen Energiebedarf umfasst. 5. The method according to claim 4, wherein the algorithm and / or the neural network, in particular in the learning phase, is trained by a training data record (24) which for at least one city and / or at least one village and / or at least one industrial plant includes information on a respective energy requirement.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei aufgrund des bestimmten Energiebedarfs ein Modell für ein Übertragungsnetz und/oder ein Modell für ein Verteilnetz und/oder ein Modell für Mikronetz bestimmt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein a model for a transmission network and / or a model for a distribution network and / or a model for micro network is determined on the basis of the determined energy requirement.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als das Höhenaufklärungsobjekt und/oder das weitere Höhenaufklärungsobjekt ein Satellit und/oder ein Höhenballon und/oder ein Flugzeug verwendet wird. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a satellite and / or a height balloon and / or an aircraft is used as the height reconnaissance object and / or the further height reconnaissance object.
8. Elektronische Recheneinrichtung, welche zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche aus gebildet ist. 8. Electronic computing device, which is designed to carry out a method according to one of the preceding claims.
9. Computerprogramm welches direkt in einen Speicher einer elektronischen Recheneinrichtung ladbar ist, mit Programm- Mitteln, um die Schritte des Verfahrens nach einem der An sprüche 1 bis 7 auszuführen, wenn das Programm in einer Re cheneinrichtung ausgeführt wird. 9. Computer program which can be loaded directly into a memory of an electronic computing device, with program means to carry out the steps of the method according to one of claims 1 to 7 when the program is executed in a computing device.
10. Elektronisch lesbarer Datenträger mit darauf gespeicher ten elektronisch lesbaren Steuerinformationen, welche zumin dest ein Computerprogramm nach Anspruch 9 umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer elektronischen Recheneinrichtung ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchführen. 10. Electronically readable data carrier with electronically readable control information stored thereon, which at least comprise a computer program according to claim 9 and are designed such that they carry out a method according to one of claims 1 to 7 when using the data carrier in an electronic computing device.
PCT/EP2019/084838 2018-12-21 2019-12-12 Method for determining an energy requirement, electronic computing device for carrying out a method for determining an energy requirement, computer program, and data carrier WO2020126801A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018222805.1A DE102018222805A1 (en) 2018-12-21 2018-12-21 Method for determining an energy requirement and electronic computing device for executing a method for determining an energy requirement, computer program and data carrier
DE102018222805.1 2018-12-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020126801A1 true WO2020126801A1 (en) 2020-06-25

Family

ID=69063712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2019/084838 WO2020126801A1 (en) 2018-12-21 2019-12-12 Method for determining an energy requirement, electronic computing device for carrying out a method for determining an energy requirement, computer program, and data carrier

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102018222805A1 (en)
WO (1) WO2020126801A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101969207A (en) * 2010-09-16 2011-02-09 国网电力科学研究院 Photovoltaic ultra-short term power predicting method based on satellite remote sensing and meteorology telemetry technology
JP2015222530A (en) * 2014-05-23 2015-12-10 清水建設株式会社 Power generation prediction device, power generation prediction method and program
WO2017044737A1 (en) * 2015-09-11 2017-03-16 Powerscout, Inc. Spatial modeling and other data analytics enabled energy platform
WO2017157439A1 (en) * 2016-03-17 2017-09-21 Siemens Aktiengesellschaft Method for determining an atmospheric condition, and application for predicting energy production, and evaluation device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101969207A (en) * 2010-09-16 2011-02-09 国网电力科学研究院 Photovoltaic ultra-short term power predicting method based on satellite remote sensing and meteorology telemetry technology
JP2015222530A (en) * 2014-05-23 2015-12-10 清水建設株式会社 Power generation prediction device, power generation prediction method and program
WO2017044737A1 (en) * 2015-09-11 2017-03-16 Powerscout, Inc. Spatial modeling and other data analytics enabled energy platform
WO2017157439A1 (en) * 2016-03-17 2017-09-21 Siemens Aktiengesellschaft Method for determining an atmospheric condition, and application for predicting energy production, and evaluation device

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018222805A1 (en) 2020-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wei et al. Measuring urban agglomeration using a city-scale dasymetric population map: A study in the Pearl River Delta, China
Wang et al. Spatial patterns of urban green infrastructure for equity: A novel exploration
Vizzari Spatial modelling of potential landscape quality
Kroll et al. Rural–urban gradient analysis of ecosystem services supply and demand dynamics
Foody et al. Non-linear mixture modelling without end-members using an artificial neural network
Herman et al. Method of Morris effectively reduces the computational demands of global sensitivity analysis for distributed watershed models
Lewis et al. A fuzzy logic-based spatial suitability model for drought-tolerant switchgrass in the United States
Değirmenci et al. MCDM analysis of wind energy in Turkey: decision making based on environmental impact
Qureshi et al. The theorized urban gradient (TUG) method—a conceptual framework for socio-ecological sampling in complex urban agglomerations
Voskamp et al. Space-time information analysis for resource-conscious urban planning and design: A stakeholder based identification of urban metabolism data gaps
Palmas et al. Exploring the decision-space for renewable energy generation to enhance spatial efficiency
Kapetanakis et al. Parametric analysis and assessment of the photovoltaics' landscape integration: Technical and legal aspects
Giertz et al. An interdisciplinary scenario analysis to assess the water availability and water consumption in the Upper Ouémé catchment in Benin
Ghosh et al. Exploring the lateral expansion dynamics of four metropolitan cities of India using DMSP/OLS night time image
Zhou et al. Development and implementation of a spatial unit non-overlapping water stress index for water scarcity evaluation with a moderate spatial resolution
Dunaieva et al. Spatial and temporal databases for decision making and forecasting
Xiong et al. Long time-series urban heat island monitoring and driving factors analysis using remote sensing and geodetector
Anand et al. The potential of remote sensing and GIS in urban building energy modelling
Guo et al. RETRACTED ARTICLE: Sponge city plant planning and urban construction based on high-resolution remote sensing images
CN117788218B (en) Carbon emission evaluation method and system
Machado et al. Identifying concentrated areas of trip generators from high spatial resolution satellite images using object-based classification techniques
Tian et al. Suburban sprawl measurement and landscape analysis of cropland and ecological land: A case study of Jiangsu Province, China
WO2020126801A1 (en) Method for determining an energy requirement, electronic computing device for carrying out a method for determining an energy requirement, computer program, and data carrier
WO2016008601A1 (en) System and method for optimizing use of infrastructure facilities of an urban district
Göpel et al. Sensitivity assessment and evaluation of a spatially explicit land-use model for Southern Amazonia

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19829451

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19829451

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1