一种基于AI模型的用电场景火灾预警方法、装置和系统与流程

本发明涉及用电监测，特别是涉及一种基于ai模型的用电场景火灾预警方法、装置和系统。

背景技术：

1、随着社会的发展与进步,居民家庭中使用的用电设备越来越多，人们每天都会使用电器和智能设备,因此消耗着大量的电能，但在日常生活中人们通常无法注意自己家的电能都消耗在什么地方,也不会注意到各个电器的用电量,因此无法得知家中是否存在用电异常,无法及时对异常状况进行处理,这样不仅会导致经济损失,而且还存在一定的安全隐患，如当一些电器出现故障，导致用电异常时，可能引发火灾，若未及时感知处理，可能会对用户家庭带来损失。

2、传统的电表仅能够依靠工作人员手工抄表获取家庭一段时间内的用电情况，随着通信网络的发展，也逐渐出现了智能电表，智能电表能够高频采集家庭的用电情况，但现有的智能电表依旧难以确定用户家庭是否出现了火灾或异常用电情况。

3、鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种基于ai模型的用电场景火灾预警方法。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种基于ai模型的用电场景火灾预警方法，包括：

4、采集用户家庭的历史用电数据，对用户家庭的历史用电数据进行分析，得到用户家庭的用电规律；

5、使用智能电表以第一预设频率采集上送用户家庭的整体用电数据，服务器在接收到相应用户家庭的整体用电数据时，将所述整体用电数据加入到第一数据队列中，以便于服务器每间隔第一预设时间遍历所述第一数据队列，对第一数据队列中的整体用电数据进行处理，包括：根据所述用电规律，判断整体用电数据是否存在异常；若所述整体用电数据存在异常，则从所述整体用电数据中分离得到异常用电数据；根据所述异常用电数据，监测用户家庭中是否存在相应电器出现了异常关闭；

6、当监测到存在至少一个电器出现了异常关闭时，提高整体用电数据的采集频率，使所述智能电表以第二预设频率采集上送用户家庭的整体用电数据，并且服务器将该家庭后续到来的整体用电数据加入到第二数据队列中，以便于服务器每间隔第二预设时间遍历所述第二数据队列，对所述第二数据队列中的整体用电数据进行处理；其中，所述第二预设频率大于第一预设频率；所述第二预设时间小于第一预设时间；

7、当第一次监测到存在电器出现异常关闭时，启动异常计时器，每当异常计时器的计时周期内监测到存在电器出现异常关闭时，将异常计数值增加1，并使异常计时器重新计时，直至异常计数值大于预设阈值时，停止异常计时器，通过短信、网络或电话的方式进行报警处理。

8、优选的，所述对用户家庭的历史用电数据进行分析，得到用户家庭的用电规律，具体包括：

9、按照第一预设周期长度，将历史用电数据划分为多个第一预设周期长度的周期数据，分析所述多个第一预设周期长度的周期数据之间是否存在用电规律；

10、若经分析得到各周期数据之间不存在用电规律，则按照第二预设周期长度，将每一个第一预设周期长度的周期数据划分为多个第二预设周期长度的子周期数据，分析多个在各周期数据中处于同一时间位置的子周期数据之间是否存在用电规律；

11、对于分析得到不存在用电规律的子周期数据，对子周期数据进一步划分分析，直至分析得到用电规律，或划分次数超出预设次数；

12、将所有分析得到的用电规律按照所对应的时间段进行组合，对于未分析得到相应用电规律的时间段，填充预设规律，得到用户家庭的用电规律；其中，各预设周期长度为月、周、天、小时或分钟中的一种或多种；并且，对于各节假日的历史用电数据，将节假日中的天、小时或分钟中的一种或多种作为独立的周期进行划分。

13、优选的，所述分析多个在各周期数据中处于同一时间位置的子周期数据之间是否存在用电规律，具体包括：

14、将在各周期数据中处于同一时间位置的子周期数据作为第一子周期数据，根据各第一子周期数据计算得到平均用电数据，计算各第一子周期数据与平均用电数据之间的差异度；

15、计算差异度小于第一预设差异度的第一子周期数据在所有第一子周期数据中的数量占比，若所述数量占比大于预设占比，则以所述平均用电数据作为各第一子周期数据所处时间位置的用电规律。

16、优选的，所述计算各第一子周期数据与平均用电数据之间的差异度，具体包括：

17、将第一子周期数据转换至频域，得到频域用电数据；

18、将平均用电数据转换至频域，得到平均用电数据的频域表现；

19、计算平均用电数据的频域表现与所述频域用电数据之间的欧式几何距离，以所述欧式几何距离作为第一子周期数据与平均用电数据之间的差异度。

20、优选的，所述根据所述用电规律，判断整体用电数据是否存在异常，若所述整体用电数据存在异常，则从所述整体用电数据中分离得到异常用电数据，具体包括：

21、根据整体用电数据所处的第一时间段，从用户家庭的用电规律中分离得到第一时间段的用电规律；

22、计算整体用电数据与第一时间段的用电规律之间的差异度；

23、若整体用电数据与第一时间段的用电规律之间的差异度大于等于第二预设差异度，则认为整体用电数据出现了异常；

24、按照预设滑窗大小对所述整体用电数据进行采样，得到多个异常用电数据。

25、优选的，所述根据所述异常用电数据，监测用户家庭中是否存在相应电器出现了异常关闭，具体包括：

26、预先采集多种电器关闭前后的用电数据，对所述用电数据进行标注，得到训练集、验证集和测试集；其中，所述用电数据中包括第一比例的正常关闭用电数据和第二比例的异常关闭用电数据；

27、使用所述训练集、验证集和测试集对第一模型进行训练，得到电器关闭用电模型；

28、将异常用电数据输入至所述电器关闭用电模型，得到所述电器关闭用电模型的输出结果，即所述第一电器是否出现了异常关闭。

29、优选的，所述方法还包括：

30、当监测得到用户家庭的整体用电数据的功率小于等于预设最低阈值时，停止异常计时器，将所述异常计数值清零，并降低整体用电数据的采集频率，使所述智能电表恢复至以第一预设频率采集上送用户家庭的整体用电数据，并将该用户家庭后续到来的整体用电数据加入到第一数据队列中，以便于服务器每间隔第一预设时间遍历所述第一数据队列，对第一数据队列中的整体用电数据进行处理。

31、优选的，所述使所述智能电表以第二预设频率采集上送用户家庭的整体用电数据，并向服务器发送关注消息，具体包括：

32、所述服务器向集中器发送关注消息；其中，所述关注消息中携带有第一用户家庭的用电编号；

33、集中器在接收到所述关注消息后，根据所述用电编号，确定第一用户家庭的路由，根据第一用户家庭的路由，向第一用户家庭的智能电表发送抄表命令；其中，所述抄表命令中携带关注标记；

34、所述第一用户家庭的智能电表在接收到携带有关注标记的抄表命令时，将自身的数据采集频率设置为第二预设频率，每采集一次整体用电数据，进行一次数据的上送。

35、第二方面，本发明还提供了一种基于ai模型的用电场景火灾预警装置，用于实现第一方面所述的基于ai模型的用电场景火灾预警方法，所述装置包括：

36、至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述处理器执行，用于执行第一方面所述的基于ai模型的用电场景火灾预警方法。

37、第三方面，本发明还提供了一种基于ai模型的用电场景火灾预警系统，包括智能电表和服务器；

38、智能电表采集用户家庭的历史用电数据，服务器对用户家庭的历史用电数据进行分析，得到用户家庭的用电规律；

39、智能电表以第一预设频率采集上送用户家庭的整体用电数据，服务器在接收到相应用户家庭的整体用电数据时，将所述整体用电数据加入到第一数据队列中，以便于服务器每间隔第一预设时间遍历所述第一数据队列，对第一数据队列中的整体用电数据进行处理，包括：根据所述用电规律，判断整体用电数据是否存在异常；若所述整体用电数据存在异常，则从所述整体用电数据中分离得到异常用电数据；根据所述异常用电数据，监测用户家庭中是否存在相应电器出现了异常关闭；

40、当监测到存在至少一个电器出现了异常关闭时，提高整体用电数据的采集频率，所述智能电表以第二预设频率采集上送用户家庭的整体用电数据，并且服务器将该家庭后续到来的整体用电数据加入到第二数据队列中，以便于服务器每间隔第二预设时间遍历所述第二数据队列，对所述第二数据队列中的整体用电数据进行处理；其中，所述第二预设频率大于第一预设频率；所述第二预设时间小于第一预设时间；

41、当第一次监测到存在电器出现异常关闭时，启动异常计时器，每当异常计时器的计时周期内监测到存在电器出现异常关闭时，将异常计数值增加1，并使异常计时器重新计时，直至异常计数值大于预设阈值时，停止异常计时器，通过短信、网络或电话的方式进行报警处理。

42、第四方面，本发明还提供了一种非易失性计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，用于完成第一方面所述的基于ai模型的用电场景火灾预警方法。

43、本发明通过分析用户家庭的用电规律，从而能够得知用户家庭的日常用电情况，再使用用户家庭的日常用电情况，分析后续用电过程是否存在异常，这种异常可能有多种原因，如电器断电关闭，但并未引起火灾，或电器功率超载，空气开关掉闸，以及电器因局部故障，电阻过高，产生热效应，进而引发火灾导致异常关闭等。为了进一步确定异常原因，本实施例进一步对异常用电数据进行了分析，并当分析得到符合异常关闭情况时，采取相应的安全措施，以便于及时应对火灾可能，减少损失。