能源消耗设备的状态检测方法和装置

摘要

本发明实施例公开了一种能源消耗设备的状态检测方法和装置，涉及能源审计领域，用于提高检测能源消耗设备的状态的效率和准确度。本方案中，预先生成并保存能量测量表测量的各能源消耗设备的状态组合与该各能源消耗设备在状态组合下的能量消耗总值的映射关系，在检测该各能源消耗设备的状态时，直接查找所包含的能量消耗总值与能量测量表测量得到的能量消耗总值之间的差值小于预定阈值的映射关系，并根据查找到的一个映射关系中的状态组合确定各能源消耗设备的当前状态。采用本发明，能够大大提高检测能源消耗设备的状态的效率和准确度。

说明书

技术领域

本发明涉及能源审计领域，尤其涉及一种能源消耗设备的状态检测方法和 装置。

背景技术

随着全世界城市化以及现代化进程的推进，特别是人口众多的发展中国家 的迅速发展，各国的能源需求正在不断增长。同时，由于大量的能源由矿物燃 料产生，大量的能源使用将会对环境造成影响，温室气体的释放导致全球变暖。 因此，能源效率化使用及能源节约正在成为一个非常重要的问题。

目前大致存在两种节能方法。其中一种是生产能源使用效率更高的设备， 另一种是通过设备所有者的持续参与来减少能源的使用量。根据文献记载，由 于后一种方法的花费远小于前一种方法，后一种方法的可行性更高，也更容易 被接受。

为了使设备所有者参与持续的节能过程，一个重要的问题是获知人们如何 使用设备，进而打破不好的能源使用习惯或帮助人们改变自身的能源使用习 惯。

因此，检测用电设备的状态，例如，检测用电设备处于开启/关闭或待机状 态的时间、以及用电设备被使用的时间，对于节能来说是非常重要的技术。

如图1所示，目前检测用电设备状态的方案如下：

步骤一：将功率电表的测量值存储在功率测量存储单元中，将其他收集到 的诸如温度、湿度等的感知性数据、以及设备信息存储在附加数据存储单元中；

步骤二：设备状态估计单元使用以上存储的信息估计出各设备的状态，并 给估计出的每个设备的状态赋予一个可能性值，将估计结果存储在设备可能状 态及相关可能性存储单元中；

步骤三：状态接受判定器将根据上述状态估计结果计算出的总功率与总的 测量功率进行比较。如果计算出的总功率与总的测量功率之间的差值小于预设 的功率阈值，则接受上述状态估计结果并将该结果存储在设备状态存储单元 中。否则，由状态可能性重估器根据步骤二中得到的可能性值和本步骤的判定 情况限定某些设备的状态，返回步骤二，由设备状态估计单元根据该限定情况 重新估计设备的状态，形成一个反馈循环。

下面举例进行说明：

假设功率测量存储单元中存储的功率测量数据如下：

L＝{“时间：2011-11-1 12:34:23，电表编号：1，电压：220V，电流：23mA”，

    “时间：2011-11-1 12:34:23，电表编号：2，电压：220V，电流：30mA”，

    “时间：2011-11-1 12:34:26，电表编号：1，电压：220V，电流：10mA”，

                       ......

     }

附加数据存储单元中存储的附加数据如下：

A＝{“设备编号：1，30w/h，使用方式：总是从6p.m到9p.m”，

    “设备编号：2，10w/h，使用方式：总是从from 6a.m到7a.m”，

    “设备编号：3，25w/h，使用方式：总是从from 6a.m到7a.m”，

    “温度：23.2在2011-11-1 12:34:23”，

    “湿度：30％在2011-11-1 12:34:23”

                    ......

     }

基于上述信息，可以推测出设备是处于开启或是关闭状态以及对应的可能 性值，具体如下：

O1＝{编号为1的设备：关闭20％，

     编号为2的设备：关闭40％，

     编号为3的设备：开启80％，...

          }

假设总的测量功率为35w，给定的阈值为5w，基于O1和A，估计出的总 功率为0*0+10*0+25*1＝25w。由于35w-25w＝10＞5w，因此上述的估计结果不 能被接受。

状态可能性重估器根据上述可能性值限定编号为3的设备处于开启状态 (因为编号为3的设备处于开启状态的可能性为80％)，并将限定结果通知给 设备状态估计器。设备状态估计器重新估计设备的状态，新的估计结果为：

O2＝{编号为1的设备：关闭20％，

     编号为2的设备：开启90％，

     编号为3的设备：开启80％，...

          }

基于O2，状态接受判定器将根据上述结果估计出的总功率与总的测量功 率进行比较。估计出的总功率为25+10＝35W，总的测量功率也为35W，两者 之间的差值为0且小于给定的阈值。因此，该结果能够被接受并输出为：

O＝{编号为1的设备：关闭，编号为2的设备：开启，编号为3的设备：开启}。

上述设备状态的检测方法需要进行多次反馈循环，效率低下。如何提高检 测设备状态的效率是目前需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种能源消耗设备的状态检测方法和装置，用于提高检 测能源消耗设备的状态的效率。

一种能源消耗设备的状态检测方法，该方法包括：

读取能量测量表测量得到的能量消耗总值、以及针对所述能量测量表设置 的状态组合集合；所述状态组合集合中包含状态组合与能量消耗总值的映射关 系，各映射关系中的状态组合包含所述能量测量表测量的各能源消耗设备的状 态信息，各映射关系中的能量消耗总值是根据对应的状态组合预先估算出的所 述各能源消耗设备的能量消耗总值；

从所述状态组合集合中查找所包含的能量消耗总值与读取到的能量消耗 总值之间的差值小于预定阈值的映射关系；

从查找到的映射关系中选取一个映射关系，并根据选取的映射关系中的状 态组合确定各能源消耗设备的当前状态。

一种能源消耗设备的状态检测装置，该装置包括：

能量测量值存储单元，用于存储能量测量表测量得到的能量消耗总值；

组合集合存储单元，用于存储针对所述能量测量表设置的状态组合集合， 所述状态组合集合中包含状态组合与能量消耗总值的映射关系，各映射关系中 的状态组合包含所述能量测量表测量的各能源消耗设备的状态信息，各映射关 系中的能量消耗总值是根据对应的状态组合预先估算出的所述各能源消耗设 备的能量消耗总值；

状态估计单元，用于读取所述能量测量值存储单元存储的能量消耗总值、 以及所述组合集合存储单元存储的状态组合集合；从所述状态组合集合中查找 所包含的能量消耗总值与读取到的能量消耗总值之间的差值小于预定阈值的 映射关系；

状态筛选单元，用于从查找到的映射关系中选取一个映射关系；

状态确定单元，用于根据选取的映射关系中的状态组合确定各能源消耗设 备的当前状态。

本发明实施例提供的上述方案中，预先生成并保存能量测量表测量的各能 源消耗设备的状态组合与该各能源消耗设备在状态组合下的能量消耗总值的 映射关系，在检测该各能源消耗设备的状态时，直接查找所包含的能量消耗总 值与能量测量表测量得到的能量消耗总值之间的差值小于预定阈值的映射关 系，并根据查找到的一个映射关系中的状态组合确定各能源消耗设备的当前状 态。与现有技术相比，本方案不需要进行多次反馈循环，从而大大提高了检测 能源消耗设备的状态的效率。

本发明实施例提供还提供另一种能源消耗设备的状态检测方法和装置，用 于提高检测能源消耗设备的状态的准确度。

一种能源消耗设备的状态检测方法，该方法包括：

读取当前的负荷树，该负荷树的根节点上以及至少一个子节点上设置有能 量测量表；

将读取到的负荷树分解为多个子树，每个子树的根节点上设置有能量测量 表、并且该子树的子节点上未设置有能量测量表；

对于每个子树，计算表征该子树下的能源消耗设备的能量消耗差异性的熵 值；根据计算的得到的熵值确定各子树的优先级，能源消耗设备的能量消耗差 异性越大的子树的优先级越高；

按照优先级从高到低的顺序，分别检测各子树下的能源消耗设备的状态。

一种能源消耗设备的状态检测装置，该装置包括：

负荷树存储单元，用于存储负荷树，该负荷树的根节点上以及至少一个子 节点上设置有能量测量表；

分树单元，用于读取所述负荷树存储单元存储的负荷树；将读取到的负荷 树分解为多个子树，每个子树的根节点上设置有能量测量表、并且该子树的子 节点上未设置有能量测量表；

熵值计算单元，用于对于每个子树，计算表征该子树下的能源消耗设备的 能量消耗差异性的熵值；

优先级确定单元，用于根据计算的得到的熵值确定各子树的优先级，能源 消耗设备的能量消耗差异性越大的子树的优先级越高；

状态检测单元，用于按照优先级从高到低的顺序，分别检测各子树下的能 源消耗设备的状态。

本发明实施例提供的另一个方案中，将负荷树分解为仅在根节点上设置有 能量测量表的子树，然后对于每个子树，计算表征该子树下的能源消耗设备的 能量消耗差异性的熵值，根据计算的得到的熵值确定各子树的优先级，能源消 耗设备的能量消耗差异性越大的子树的优先级越高；再按照优先级从高到低的 顺序，分别检测各子树下的能源消耗设备的状态。由于能源消耗设备的能量消 耗差异性越大，状态检测的准确度越高，因此本方案优先对能源消耗设备的能 量消耗差异性较大的子树进行能源消耗设备状态的检测，可以尽量避免能源消 耗设备状态检测误差的传递，进而提高了检测能源消耗设备的状态的准确度。

附图说明

图1为现有技术中的设备状态检测的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的方法流程示意图；

图3为本发明实施例提供的另一方法流程示意图；

图4A为本发明实施例一中的待检测设备示意图；

图4B为本发明实施例一的状态检测流程示意图；

图5A为本发明实施例二的状态检测流程示意图；

图5B-图5D为本发明实施例二中的负荷树结构示意图；

图6为本发明实施例提供的设备结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一设备结构示意图。

具体实施方式

为了提高检测能源消耗设备的状态的效率，本发明实施例提供一种能源消 耗设备的状态检测方法，本方法中，预先生成并保存能量测量表测量的各能源 消耗设备的状态组合与该各能源消耗设备在状态组合下的能量消耗总值的映 射关系，在检测该各能源消耗设备的状态时，直接查找所包含的能量消耗总值 与能量测量表测量得到的能量消耗总值之间的差值小于预定阈值的映射关系， 并根据查找到的一个映射关系中的状态组合确定各能源消耗设备的当前状态。

参见图2，本发明实施例提供的能源消耗设备的状态检测方法，包括以下 步骤：

步骤20：读取能量测量表测量得到的能量消耗总值、以及针对该能量测量 表设置的状态组合集合；该状态组合集合中包含状态组合与能量消耗总值的映 射关系，各映射关系中的状态组合包含该能量测量表测量的各能源消耗设备的 状态信息，各映射关系中的能量消耗总值是根据对应的状态组合预先估算出的 该各能源消耗设备的能量消耗总值；本发明中的能量测量表可以是功率电表 等，能量消耗总值可以是功率总值。

步骤21：从该状态组合集合中查找所包含的能量消耗总值与读取到的能量 消耗总值之间的差值小于预定阈值的映射关系；

步骤22：从查找到的映射关系中选取一个映射关系；

步骤23：根据选取的映射关系中的状态组合确定各能源消耗设备的当前状 态。

在第一次进行状态检测前时，需要在步骤20之前，按照如下方法生成状 态组合集合：

确定该各能源消耗设备的所有可能的状态组合；这里，若该各能源消耗设 备的数目为N，则该各能源消耗设备的所有可能的状态组合的个数为2N；

对于确定的每个状态组合，根据该各能源消耗设备的能量消耗参数值，估 算出该各能源消耗设备在该状态组合下的能量消耗总值，并将该状态组合与估 算出的能量消耗总值的映射关系保存在状态组合集合中。这里，在估算该各能 源消耗设备在该状态组合下的能量消耗总值时，可以首先根据各能源消耗设备 的能量消耗参数值确定各能源消耗设备在对应状态下的能量消耗值，比如，若 能源消耗设备的状态为关闭，那么能源消耗设备在该状态下的能量消耗值为0， 若能源消耗设备的状态为开启，那么能源消耗设备在该状态下的能量消耗值为 K(K大于0)瓦特；然后，将各能源消耗设备在对应状态下的能量消耗值相 加，将得到的结果值作为该各能源消耗设备在该状态组合下的能量消耗总值。

较佳的，为了提高后续的查找效率，在将确定的每个状态组合与对应的能 量消耗总值的映射关系保存在状态组合集合中之后，可以根据该状态组合集合 中各映射关系中的能量消耗总值的大小，将各映射关系进行排序，例如，可以 按照能量消耗总值从大到小或者从小到大的顺序，将各映射关系进行排序。

步骤22中，从查找到的映射关系中选取一个映射关系，具体实现可以采 用如下三种方式：

第一种，首先，对于查找到的各映射关系，根据该映射关系中的能量消耗 总值与读取到的能量消耗总值之间的差值，计算该映射关系对应的第一权值， 该第一权值表示当前该各能源消耗设备的实际状态组合为该映射关系中的状 态组合的可能性的大小；这里，可以使用一定的具有单调下降性质的函数计算 查找到的各映射关系对应的第一权值，较优的，该函数需要保证映射关系中的 能量消耗总值与读取到的能量消耗总值之间的差值越大，计算得到的第一权值 所反映的可能性越小，比如，该函数可以为：第一权值＝1-(顺序号-1)/10)，此 时，第一权值越大，表示的当前该各能源消耗设备的实际状态组合为对应映射 关系中的状态组合的可能性越大。

然后，根据计算得到的第一权值，从查找到的各映射关系中选取一个所述 可能性最大的映射关系。

第二种，首先，读取保存的该各能源消耗设备在上一时刻的可能的状态组 合；这里，该各能源消耗设备在上一时刻的可能的状态组合，是指上一次按照 本方法检测能源消耗设备状态时的步骤21中查找到的各映射关系中的状态组 合，或者步骤22中选取的映射关系中的状态组合。

然后，对于每个查找到的映射关系，确定读取到的各状态组合转换到该映 射关系中的状态组合时，该各能源消耗设备中需要进行状态改变的能源消耗设 备的个数，根据确定的个数计算该映射关系对应的第二权值，该第二权值表示 当前所述各能源消耗设备的实际状态组合为该映射关系中的状态组合的可能 性的大小；例如，若在读取到的状态组合中三个能源消耗设备的状态分别为开 启、关闭、开启，在该映射关系的状态组合中三个能源消耗设备的状态分别为 关闭、开启、开启，那么，读取到的状态组合转换到该映射关系中的状态组合 时，三个能源消耗设备中需要进行状态改变的能源消耗设备的个数为2；

然后，根据计算得到的第二权值，从查找到的各映射关系中选取一个所述 可能性最大的映射关系。

第三种，首先，对于查找到的各映射关系，根据该映射关系中的能量消耗 总值与读取到的能量消耗总值之间的差值，计算该映射关系对应的第一权值， 该第一权值表示当前该各能源消耗设备的实际状态组合为该映射关系中的状 态组合的可能性的大小；

然后，读取保存的该各能源消耗设备在上一时刻的可能的状态组合，对于 每个查找到的映射关系，确定读取到的各状态组合转换到该映射关系中的状态 组合时，该各能源消耗设备中需要进行状态改变的能源消耗设备的个数，根据 确定的个数计算该映射关系对应的第二权值，该第二权值表示当前该各能源消 耗设备的实际状态组合为该映射关系中的状态组合的可能性的大小；

最后，根据计算得到的第一权值和第二权值，从查找到的各映射关系中选 取一个所述可能性最大的映射关系。

具体的，上述第二种和第三种方式中，根据确定的个数计算该映射关系对 应的第二权值，具体实现可以如下：

首先，对于读取到的各状态组合，根据读取到的该状态组合转换到该映射 关系中的状态组合时，该各能源消耗设备中需要进行状态改变的能源消耗设备 的个数，计算表示该各能源消耗设备进行该状态组合转换的可能性的第三权 值；这里，可以使用一定的函数计算第三权值，较优的，各能源消耗设备中需 要进行状态改变的能源消耗设备的个数越大，计算得到的第三权值所反映的该 各能源消耗设备进行相应状态组合转换的可能性越小，比如，该函数可以为： 第三权值＝1-(各能源消耗设备中需要进行状态改变的能源消耗设备的个数)/ (能源消耗设备的数目)；此时，第三权值越大，表示的该各能源消耗设备进行 对应状态组合转换的可能性越大。

然后，从计算得到的各第三权值中选取表示进行对应状态组合转换的可能 性最大的第三权值，将选取的第三权值确定为该映射关系对应的第二权值。

具体的，上述第三种方式中，根据计算得到的第一权值和第二权值，从查 找到的各映射关系中选取一个所述可能性最大的映射关系，具体实现可以如 下：

首先，对于查找到的各映射关系，根据该映射关系对应的第一权值和第二 权值计算第四权值，第四权值表示当前各能源消耗设备的实际状态组合为该映 射关系中的状态组合的最终可能性的大小；比如，可以将本次状态检测中计算 得到的该映射关系对应的第一权值与上一次状态检测中计算得到的该映射关 系对应的第一权值、以及本次状态检测中计算得到的该映射关系对应的第二权 值相加，得到第四权值；

然后，根据计算得到的第四权值，从查找到的各映射关系中选取一个对应 的所述最终可能性最大的映射关系。

较佳的，为了下一次的状态检测，需要将本次状态检测中计算得到的各映 射关系及对应的第一权值进行保存。

为了提高检测能源消耗设备的状态的准确度，本发明实施例提供一种能源 消耗设备的状态检测方法，本方法中，将负荷树分解为仅在根节点上设置有能 量测量表的子树，然后对于每个子树，计算表征该子树下的能源消耗设备的能 量消耗差异性的熵值，根据计算的得到的熵值确定各子树的优先级，能源消耗 设备的能量消耗差异性越大的子树的优先级越高；再按照优先级从高到低的顺 序，分别检测各子树下的能源消耗设备的状态。

参见图3，本发明实施例提供的能源消耗设备的状态检测方法，包括以下 步骤：

步骤30：读取当前的负荷树(load tree)，该负荷树的根节点上以及至少一 个子节点上设置有能量测量表；这里，负荷树表示局部电网的树状用电负载结 构，负荷树中除叶子节点外的其他节点表示能源接通设备，负荷树中的叶子节 点表示能源消耗设备；能源接通设备为能够使能源消耗设备获得能源的设备， 例如插座等。

步骤31：将读取到的负荷树分解为多个子树，每个子树的根节点上设置有 能量测量表、并且该子树的子节点上未设置有能量测量表；

步骤32：对于每个子树，计算表征该子树下的能源消耗设备的能量消耗差 异性的熵值；根据计算的得到的熵值确定各子树的优先级，能源消耗设备的能 量消耗差异性越大的子树的优先级越高；

步骤33：按照优先级从高到低的顺序，分别检测各子树下的能源消耗设备 的状态。

步骤31中，将读取到的负荷树分解为多个子树，具体实现可以如下：

A、将当前的负荷树中以设置有能量测量表的子节点为根节点的子树分离 出来；

B、对于分离出的各子树，判断该子树中是否存在设置有能量测量表的子 节点，若是，则将该子树作为当前的负荷树，并返回步骤A；否则，将该子树 作为结果进行输出。

步骤32中，计算表征该子树下的能源消耗设备的能量消耗差异性的熵值， 具体实现可以如下：

根据该子树下各能源消耗设备的能量消耗参数值，确定该子树下所有能源 消耗设备的各种可能的能量消耗总值，并确定每种可能的能量消耗总值对应的 状态组合的个数，该状态组合包含达到对应能量消耗总值时该子树下各能源消 耗设备的状态信息；具体的，可以首先确定该子树下所有能源消耗设备的各种 可能的状态组合，对于确定的每个状态组合，根据各能源消耗设备的能量消耗 参数值，估算出所有能源消耗设备在该状态组合下的能量消耗总值；然后，确 定每种能量消耗总值对应的状态组合的个数。比如，该子树下所有能源消耗设 备的各种可能的状态组合为8个，每个状态组合对应的能量消耗总值分别为 0w、10w、20w、30w、40w、10w、20w、30w，那么，0w对应的状态组合的 个数为1，10w对应的状态组合的个数为2，20w对应的状态组合的个数为2， 30w对应的状态组合的个数为2，40w对应的状态组合的个数为1。

按照如下公式计算表征该子树下的能源消耗设备的能量消耗差异性的熵 值(EPN)：

$\mathrm{EPN}=\frac{1}{A}\underset{t=1}{\overset{B}{\Sigma }}-\frac{N_t}{A}\log \frac{N_t}{A};$

其中，A为该子树下的能源消耗设备的总数目；B为该子树下所有能源消 耗设备的所有可能的能量消耗总值的数目，N_t为该子树下所有能源消耗设备的 第t种可能的能量消耗总值对应的状态组合的个数。

步骤33中，检测各子树下的能源消耗设备的状态，具体实现可以如下：

读取设置在当前子树的根节点上的能量测量表测量得到的该子树下的各 能源消耗设备的能量消耗总值、以及针对所述能量测量表设置的状态组合集 合；所述状态组合集合中包含状态组合与能量消耗总值的映射关系，各映射关 系中的状态组合包含所述各能源消耗设备的状态信息，各映射关系中的能量消 耗总值是根据对应的状态组合预先估算出的所述各能源消耗设备的能量消耗 总值；

从所述状态组合集合中查找所包含的能量消耗总值与读取到的能量消耗 总值之间的差值小于预定阈值的映射关系；

从查找到的映射关系中选取一个映射关系，并根据选取的映射关系中的状 态组合确定各能源消耗设备的当前状态。

进一步的，在读取能量测量表测量得到的各能源消耗设备的能量消耗总 值、以及针对所述能量测量表设置的状态组合集合之前，可以确定所述各能源 消耗设备的所有可能的状态组合；对于确定的每个状态组合，根据所述各能源 消耗设备的能量消耗参数值，估算出所述各能源消耗设备在该状态组合下的能 量消耗总值，并将该状态组合与估算出的能量消耗总值的映射关系保存在状态 组合集合中。

具体的，从查找到的映射关系中选取一个映射关系，具体实现可以采用如 下三种方式：

第一种，对于查找到的各映射关系，根据该映射关系中的能量消耗总值与 读取到的能量消耗总值之间的差值，计算该映射关系对应的第一权值，该第一 权值表示当前所述各能源消耗设备的实际状态组合为该映射关系中的状态组 合的可能性的大小；

根据计算得到的第一权值，从查找到的各映射关系中选取一个所述可能性 最大的映射关系。

第二种，读取保存的所述各能源消耗设备在上一时刻的可能的状态组合；

对于每个查找到的映射关系，确定读取到的各状态组合转换到该映射关系 中的状态组合时，所述各能源消耗设备中需要进行状态改变的能源消耗设备的 个数，根据确定的个数计算该映射关系对应的第二权值，该第二权值表示当前 所述各能源消耗设备的实际状态组合为该映射关系中的状态组合的可能性的 大小；

根据计算得到的第二权值，从查找到的各映射关系中选取一个所述可能性 最大的映射关系。

第三种，对于查找到的各映射关系，根据该映射关系中的能量消耗总值与 读取到的能量消耗总值之间的差值，计算该映射关系对应的第一权值，该第一 权值表示当前所述各能源消耗设备的实际状态组合为该映射关系中的状态组 合的可能性的大小；

读取保存的所述各能源消耗设备在上一时刻的可能的状态组合，对于每个 查找到的映射关系，确定读取到的各状态组合转换到该映射关系中的状态组合 时，所述各能源消耗设备中需要进行状态改变的能源消耗设备的个数，根据确 定的个数计算该映射关系对应的第二权值，该第二权值表示当前所述各能源消 耗设备的实际状态组合为该映射关系中的状态组合的可能性的大小；

根据计算得到的第一权值和第二权值，从查找到的各映射关系中选取一个 所述可能性最大的映射关系。

具体的，上述第二种和第三种方式中，根据确定的个数计算该映射关系对 应的第二权值，具体实现可以如下：

对于读取到的各状态组合，根据读取到的该状态组合转换到该映射关系中 的状态组合时，所述各能源消耗设备中需要进行状态改变的能源消耗设备的个 数，计算表示所述各能源消耗设备进行该状态组合转换的可能性的第三权值；

从计算得到的各第三权值中选取表示进行对应状态组合转换的可能性最 大的第三权值，将选取的第三权值确定为该映射关系对应的第二权值。

具体的，上述第三种方式中，根据计算得到的第一权值和第二权值，从查 找到的各映射关系中选取一个所述可能性最大的映射关系，具体实现可以如 下：

对于查找到的各映射关系，根据该映射关系对应的第一权值和第二权值计 算第四权值；

从查找到的各映射关系中选取一个对应的第四权值最大的映射关系。

实施例一：

如图4A所示，本实施例中功率电表下有四个能源消耗设备，每个能源消 耗设备的能量消耗参数值即功率值如下表1所示：

表1

如图4B所示，能源消耗设备状态检测的具体流程如下：

步骤40：确定功率电表下的各能源消耗设备的所有可能的状态组合，对于 确定的每个状态组合，根据该各能源消耗设备的功率值，估算出该各能源消耗 设备在该状态组合下的功率总值，并将该状态组合与估算出的功率总值的映射 关系保存在状态组合集合中；

具体的，根据表1得到四个能源消耗设备的所有可能的状态组合以及每个 状态组合对应的功率总值，得到如下表2所示的状态组合集合：

表2

步骤41：根据状态组合集合中各映射关系中的功率总值的大小，将各映射 关系进行排序；

具体的，将表2中的各映射关系按照能量消耗总值从小到大的顺序进行排 序，得到如下表3：

表3

步骤42：读取功率电表测量得到的各能源消耗设备的功率总值、以及针对 该功率电表设置的状态组合集合；从该状态组合集合中查找所包含的功率总值 与读取到的功率总值之间的差值小于预定阈值的映射关系；对于查找到的各映 射关系，根据该映射关系中的功率总值与读取到的功率总值之间的差值，计算 该映射关系对应的第一权值；

具体的，读取功率电表测量得到的四个能源消耗设备的功率总值，从表3 中查找所包含的功率总值与读取到的功率总值之间的差值小于预定阈值的映 射关系，并计算查找到的每个映射关系对应的第一权值，假设功率电表测量得 到的四个能源消耗设备的功率总值为120w，预定阈值为20w，计算第一权值 时使用的函数为：第一权值F0＝1-(顺序号-1)/10)，那么，查找到的各映射关系 以及每个映射关系对应的第一权值如下表4所示：

表4

步骤43：读取保存的各能源消耗设备在上一时刻的可能的状态组合；

具体的，读取保存的四个能源消耗设备在上一时刻的可能的状态组合以及 读取的每个状态组合对应的第一权值，如下表5所示：

表5

步骤44：对于每个查找到的映射关系，确定读取到的各状态组合转换到该 映射关系中的状态组合时，该各能源消耗设备中需要进行状态改变的能源消耗 设备的个数，根据确定的个数计算该映射关系对应的第二权值；在确定该映射 关系对应的第二权值时，首先，对于读取到的各状态组合，根据读取到的该状 态组合转换到该映射关系中的状态组合时，各能源消耗设备中需要进行状态改 变的能源消耗设备的个数，计算表示各能源消耗设备进行该状态组合转换的可 能性的第三权值；然后，从计算得到的各第三权值中选取表示进行对应状态组 合转换的可能性最大的第三权值，将选取的第三权值确定为该映射关系对应的 第二权值；

具体的，对于表4中的每个映射关系，确定表5中的各状态组合转换到该 映射关系中的状态组合时，四个能源消耗设备中需要进行状态改变的能源消耗 设备的个数，如下表6所示：

  0101   1100   1101   1011   3   3   2   0110   2   2   3   0111   1   3   2

表6

然后，根据表6表示四个能源消耗设备进行每种状态组合转换的可能性的 第三权值，计算第三权值使用的函数为：第三权值＝1-(四个能源消耗设备中需 要进行状态改变的能源消耗设备的个数)/(能源消耗设备的数目)，结果如下表7 所示：

  0101   1100   1101   1011   0.25   0.25   0.5   0110   0.5   0.5   0.25

  0111   0.75   0.25   0.5

表7

然后，对于上表7中的每一列，选取该列中最大的第三权值作为表4中对 应组合状态的第二权值，如下表8所示：

表8

步骤45：根据计算得到的第一权值和第二权值，从查找到的各映射关系中 选取一个可能性最大的映射关系；在选取映射关系时，首先对于查找到的各映 射关系，根据该映射关系对应的第一权值和第二权值计算第四权值；根据计算 得到的第四权值，从查找到的各映射关系中选取一个对应的最终可能性最大的 映射关系；

具体的，对于表4中各映射关系中的状态组合，计算该状态组合在表4中 对应的第一权值、在表5中对应的第一权值、以及在表8中对应的第二权值之 和，得到该状态组合对应的第四权值，如下表9所示：

表9

从上表9中选取第四权值对应的组合状态0101；

步骤46：根据选取的映射关系中的状态组合确定各能源消耗设备的当前状 态。

具体的，根据组合状态0101确定四个能源消耗设备的状态如下：

  1   电灯   开启   2   电吹风   关闭   3   电视机   开启   4   风扇   关闭

表10

本实施例结束。

实施例二：

如图5A所示，能源消耗设备状态检测的具体流程如下：

步骤50：读取当前的负荷树，该负荷树的根节点上以及至少一个子节点上 设置有能量测量表；

具体的，如图5B所示，读取的负荷树的根节点为n0，还包括6个子节点， 即：n1、n2、n3、n4和n5。在n0、n2、n4和n5上设置有功率电表，假设节 点i上的功率电表测量得到的功率总值为Yi；

步骤51：按照如下方法将读取到的负荷树分解为多个子树，使每个子树的 根节点上设置有能量测量表、并且该子树的子节点上未设置有能量测量表：A、 将当前的负荷树中以设置有能量测量表的子节点为根节点的子树分离出来；B、 对于分离出的各子树，判断该子树中是否存在设置有能量测量表的子节点，若 是，则将该子树作为当前的负荷树，并返回步骤A；否则，将该子树作为结果 进行输出。

具体的，将读取到的负荷树分解为如图5C所示的4个子树，分别为T1、 T2、T3和T4；

步骤52：对于每个子树，按照如下方法计算表征该子树下的能源消耗设备 的能量消耗差异性的熵值：根据该子树下各能源消耗设备的能量消耗参数值， 确定该子树下所有能源消耗设备的各种可能的能量消耗总值，并确定每种可能 的能量消耗总值对应的状态组合的个数，该状态组合包含达到对应能量消耗总 值时该子树下各能源消耗设备的状态信息；按照如下公式计算表征该子树下的 能源消耗设备的能量消耗差异性的EPN：其中，A为该 子树下的能源消耗设备的总数目；B为该子树下所有能源消耗设备的所有可能 的能量消耗总值的数目，N_t为该子树下所有能源消耗设备的第t种可能的能量 消耗总值对应的状态组合的个数。

具体的，以子树T3为例进行说明：

如图5D所示，假设子树T3下有三个能源消耗设备，每个能源消耗设备 的功率值如下表11所示：

表11

根据子树T3下各能源消耗设备的功率值，确定子树T3下所有能源消耗设 备的各种可能的功率总值，并确定每种可能的功率总值对应的状态组合的个 数，如下表12所示：

  功率总值   状态组合的个数   0W   1   10w   2   20W   2

  30W   2   40w   1

表12

计算表征子树T3下的能源消耗设备的能量消耗差异性的EPN：

各子树的计算结果如下表13所示：

$\mathrm{EPN}\left(T_3\right)=1/3\underset{s\in \left\{\mathrm{0,10,20,30,40}\right\}}{\Sigma }-\frac{N_{t,i}\left(s\right)}{3}\log \frac{N_{t,i}\left(s\right)}{3}=-\frac{4}{3}\log \frac{2}{3}=0.0783$

  子树   EPN.   T1   0.22   T2   0   T3   0.0783   T4   0.1

表13

步骤53：根据计算的得到的各子树的熵值确定各子树的优先级，熵值越小， 能源消耗设备的能量消耗差异性越大，对应的子树的优先级越高；

具体的，如下表14所示：

  优先级   子树   1   T2   2   T3   3   T4   4   T1

表14

步骤54：按照优先级从高到低的顺序，分别检测各子树下的能源消耗设备

的状态；具体的，分别检测T2、T3、T4、T1下的能源消耗设备的状态，

具体可以采用实

施例一的检测方法。

本实施例结束。

参见图6，本发明实施例提供一种能源消耗设备的状态检测装置，该装置 包括：

能量测量值存储单元60，用于存储能量测量表测量得到的能量消耗总值；

组合集合存储单元61，用于存储针对所述能量测量表设置的状态组合集 合，所述状态组合集合中包含状态组合与能量消耗总值的映射关系，各映射关 系中的状态组合包含所述能量测量表测量的各能源消耗设备的状态信息，各映 射关系中的能量消耗总值是根据对应的状态组合预先估算出的所述各能源消 耗设备的能量消耗总值；

状态估计单元62，用于读取所述能量测量值存储单元存储的能量消耗总 值、以及所述组合集合存储单元存储的状态组合集合；从所述状态组合集合中 查找所包含的能量消耗总值与读取到的能量消耗总值之间的差值小于预定阈 值的映射关系；

状态筛选单元63，用于从查找到的映射关系中选取一个映射关系；

状态确定单元64，用于根据选取的映射关系中的状态组合确定各能源消耗 设备的当前状态。

进一步的，该装置还包括：

附属数据存储单元65，用于存储所述各能源消耗设备的能量消耗参数值；

状态组合生成单元66，用于确定所述各能源消耗设备的所有可能的状态组 合；对于确定的每个状态组合，根据所述各能源消耗设备的能量消耗参数值， 估算出所述各能源消耗设备在该状态组合下的能量消耗总值，并将该状态组合 与估算出的能量消耗总值的映射关系保存在所述状态组合集合中。

进一步的，所述状态组合生成单元66还用于：

在将确定的每个状态组合与对应的能量消耗总值的映射关系保存在状态 组合集合中之后，根据所述状态组合集合中各映射关系中的能量消耗总值的大 小，将各映射关系进行排序。

进一步的，所述状态筛选单元63用于：

对于查找到的各映射关系，根据该映射关系中的能量消耗总值与读取到的 能量消耗总值之间的差值，计算该映射关系对应的第一权值，该第一权值表示 当前所述各能源消耗设备的实际状态组合为该映射关系中的状态组合的可能 性的大小；

根据计算得到的第一权值，从查找到的各映射关系中选取一个所述可能性 最大的映射关系。

进一步的，所述状态筛选单元63用于：读取保存的所述各能源消耗设备 在上一时刻的可能的状态组合；

对于每个查找到的映射关系，确定读取到的各状态组合转换到该映射关系 中的状态组合时，所述各能源消耗设备中需要进行状态改变的能源消耗设备的 个数，根据确定的个数计算该映射关系对应的第二权值，该第二权值表示当前 所述各能源消耗设备的实际状态组合为该映射关系中的状态组合的可能性的 大小；

根据计算得到的第二权值，从查找到的各映射关系中选取一个所述可能性 最大的映射关系。

进一步的，所述状态筛选单元63用于：

对于查找到的各映射关系，根据该映射关系中的能量消耗总值与读取到的 能量消耗总值之间的差值，计算该映射关系对应的第一权值，该第一权值表示 当前所述各能源消耗设备的实际状态组合为该映射关系中的状态组合的可能 性的大小；

读取保存的所述各能源消耗设备在上一时刻的可能的状态组合，对于每个 查找到的映射关系，确定读取到的各状态组合转换到该映射关系中的状态组合 时，所述各能源消耗设备中需要进行状态改变的能源消耗设备的个数，根据确 定的个数计算该映射关系对应的第二权值，该第二权值表示当前所述各能源消 耗设备的实际状态组合为该映射关系中的状态组合的可能性的大小；

根据计算得到的第一权值和第二权值，从查找到的各映射关系中选取一个 所述可能性最大的映射关系。

进一步的，所述状态筛选单元63用于：按照如下方法计算该映射关系对 应的第二权值：

对于读取到的各状态组合，根据读取到的该状态组合转换到该映射关系中 的状态组合时，所述各能源消耗设备中需要进行状态改变的能源消耗设备的个 数，计算表示所述各能源消耗设备进行该状态组合转换的可能性的第三权值；

从计算得到的各第三权值中选取表示进行对应状态组合转换的可能性最 大的第三权值，将选取的第三权值确定为该映射关系对应的第二权值。

进一步的，所述状态筛选单元63用于：按照如下方法从查找到的各映射 关系中选取一个所述可能性最大的映射关系：

对于查找到的各映射关系，根据该映射关系对应的第一权值和第二权值计 算第四权值，第四权值表示当前所述各能源消耗设备的实际状态组合为该映射 关系中的状态组合的最终可能性的大小；

根据计算得到的第四权值，从查找到的各映射关系中选取一个对应的所述 最终可能性最大的映射关系。

参见图7，本发明实施例提供一种能源消耗设备的状态检测装置，该装置 包括：

负荷树存储单元70，用于存储负荷树，该负荷树的根节点上以及至少一个 子节点上设置有能量测量表；

分树单元71，用于读取所述负荷树存储单元存储的负荷树；将读取到的负 荷树分解为多个子树，每个子树的根节点上设置有能量测量表、并且该子树的 子节点上未设置有能量测量表；

熵值计算单元72，用于对于每个子树，计算表征该子树下的能源消耗设备 的能量消耗差异性的熵值；

优先级确定单元73，用于根据计算的得到的熵值确定各子树的优先级，能 源消耗设备的能量消耗差异性越大的子树的优先级越高；

状态检测单元74，用于按照优先级从高到低的顺序，分别检测各子树下的 能源消耗设备的状态。

进一步的，所述分树单元71用于通过执行如下步骤将读取到的负荷树分 解为多个子树：

A、将当前的负荷树中以设置有能量测量表的子节点为根节点的子树分离 出来；

B、对于分离出的各子树，判断该子树中是否存在设置有能量测量表的子 节点，若是，则将该子树作为当前的负荷树，并返回步骤A；否则，将该子树 作为结果进行输出。

进一步的，所述熵值计算单元72用于：按照如下方法计算表征该子树下 的能源消耗设备的能量消耗差异性的熵值：

根据该子树下各能源消耗设备的能量消耗参数值，确定该子树下所有能源 消耗设备的各种可能的能量消耗总值，并确定每种可能的能量消耗总值对应的 状态组合的个数，该状态组合包含达到对应能量消耗总值时该子树下各能源消 耗设备的状态信息；

按照如下公式计算表征该子树下的能源消耗设备的能量消耗差异性的熵 值EPN：

$\mathrm{EPN}=\frac{1}{A}\underset{t=1}{\overset{B}{\Sigma }}-\frac{N_t}{A}\log \frac{N_t}{A};$

其中，A为该子树下的能源消耗设备的总数目；B为该子树下所有能源消 耗设备的所有可能的能量消耗总值的数目，N_t为该子树下所有能源消耗设备的 第t种可能的能量消耗总值对应的状态组合的个数。

进一步的，所述状态检测单元74用于：按照如下方法检测各子树下的能 源消耗设备的状态：

读取设置在当前子树的根节点上的能量测量表测量得到的能量消耗总值、 以及针对所述能量测量表设置的状态组合集合；所述状态组合集合中包含状态 组合与能量消耗总值的映射关系，各映射关系中的状态组合包含所述能量测量 表测量的各能源消耗设备的状态信息，各映射关系中的能量消耗总值是根据对 应的状态组合预先估算出的所述各能源消耗设备的能量消耗总值；

从所述状态组合集合中查找所包含的能量消耗总值与读取到的能量消耗 总值之间的差值小于预定阈值的映射关系；

从查找到的映射关系中选取一个映射关系，并根据选取的映射关系中的状 态组合确定各能源消耗设备的当前状态。

进一步的，所述状态检测单元74还用于：

确定所述各能源消耗设备的所有可能的状态组合；

对于确定的每个状态组合，根据所述各能源消耗设备的能量消耗参数值， 估算出所述各能源消耗设备在该状态组合下的能量消耗总值，并将该状态组合 与估算出的能量消耗总值的映射关系保存在状态组合集合中。

进一步的，所述状态检测单元74用于：按照如下方法从查找到的映射关 系中选取一个映射关系：

对于查找到的各映射关系，根据该映射关系中的能量消耗总值与读取到的 能量消耗总值之间的差值，计算该映射关系对应的第一权值，该第一权值表示 当前所述各能源消耗设备的实际状态组合为该映射关系中的状态组合的可能 性的大小；

根据计算得到的第一权值，从查找到的各映射关系中选取一个所述可能性 最大的映射关系。

进一步的，所述状态检测单元74用于：按照如下方法从查找到的映射关 系中选取一个映射关系：

读取保存的所述各能源消耗设备在上一时刻的可能的状态组合；

对于每个查找到的映射关系，确定读取到的各状态组合转换到该映射关系 中的状态组合时，所述各能源消耗设备中需要进行状态改变的能源消耗设备的 个数，根据确定的个数计算该映射关系对应的第二权值，该第二权值表示当前 所述各能源消耗设备的实际状态组合为该映射关系中的状态组合的可能性的 大小；

根据计算得到的第二权值，从查找到的各映射关系中选取一个所述可能性 最大的映射关系。

进一步的，所述状态检测单元74用于：按照如下方法从查找到的映射关 系中选取一个映射关系：

对于查找到的各映射关系，根据该映射关系中的能量消耗总值与读取到的 能量消耗总值之间的差值，计算该映射关系对应的第一权值，该第一权值表示 当前所述各能源消耗设备的实际状态组合为该映射关系中的状态组合的可能 性的大小；

读取保存的所述各能源消耗设备在上一时刻的可能的状态组合，对于每个 查找到的映射关系，确定读取到的各状态组合转换到该映射关系中的状态组合 时，所述各能源消耗设备中需要进行状态改变的能源消耗设备的个数，根据确 定的个数计算该映射关系对应的第二权值，该第二权值表示当前所述各能源消 耗设备的实际状态组合为该映射关系中的状态组合的可能性的大小；

根据计算得到的第一权值和第二权值，从查找到的各映射关系中选取一个 所述可能性最大的映射关系。

综上，本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的一个方案中，预先生成并保存能量测量表测量的各能 源消耗设备的状态组合与该各能源消耗设备在状态组合下的能量消耗总值的 映射关系，在检测该各能源消耗设备的状态时，直接查找所包含的能量消耗总 值与能量测量表测量得到的能量消耗总值之间的差值小于预定阈值的映射关 系，并根据查找到的一个映射关系中的状态组合确定各能源消耗设备的当前状 态。与现有技术相比，本方案不需要进行多次反馈循环，从而大大提高了检测 能源消耗设备的状态的效率。

本发明实施例提供的另一个方案中，将负荷树分解为仅在根节点上设置有 能量测量表的子树，然后对于每个子树，计算表征该子树下的能源消耗设备的 能量消耗差异性的熵值，根据计算的得到的熵值确定各子树的优先级，能源消 耗设备的能量消耗差异性越大的子树的优先级越高；再按照优先级从高到低的 顺序，分别检测各子树下的能源消耗设备的状态。由于能源消耗设备的能量消 耗差异性越大，状态检测的准确度越高，因此本方案优先对能源消耗设备的能 量消耗差异性较大的子树进行能源消耗设备状态的检测，可以尽量避免能源消 耗设备状态检测误差的传递，进而提高了检测能源消耗设备的状态的准确度。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产 品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和 /或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/ 或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入 式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算 机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一 个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设 备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中 的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个 流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使 得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处 理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个 流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基 本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要 求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。