JP5598200B2 - データ処理装置、データ処理方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
初めに、図2を参照して、本発明を適用したデータ処理装置としての電気機器推定装置の概要について説明する。
電気機器推定装置1は、NILM の解析手段としてFactorial HMM(Hidden Markov Model)を用いて、各電気機器12の稼働状態を推定する。換言すれば、電気機器推定装置1は、各電気機器12の稼働状態を、Factorial HMMによりモデル化したモデルパラメータを求める。
図5は、電気機器推定装置1の構成例を示すブロック図である。
図6は、センサ部21の詳細構成例を示すブロック図である。
次に、パラメータ推定部22の詳細について説明するが、初めに、Factorial HMMにおけるモデルパラメータの推定について説明する。
図10は、「3)完全に分解した変分法による近似推定」である、完全に分解した変分法によるパラメータ推定処理のフローチャートである。
次に、図11のフローチャートを参照して、図10のステップS2として実行されるEステップ処理の詳細について説明する。
Eステップ処理が終了すると、図10のステップS3におけるMステップ処理が実行される。図12は、ステップS3におけるMステップ処理の詳細を説明するフローチャートである。
次に、「4)構造を残した変分法による近似推定」である、構造を残した変分法によるパラメータ推定処理について説明する。図13は、構造を残した変分法によるパラメータ推定処理のフローチャートである。
次に、図14のフローチャートを参照して、図13のステップS42として実行されるEステップ処理の詳細について説明する。
以上、文献Xに開示されているFactorial HMMのモデルパラメータφを求める4つの推定手法のうち、完全に分解した変分法によるパラメータ推定処理と、構造を残した変分法によるパラメータ推定処理について説明した。
2)各ファクタと住宅内に設置された各電気機器12とが1対1に対応しないことがある。換言すれば、1つの電気機器12が複数のファクタと対応する場合がある。これは、Factorial HMMの表現力が高いために、一つの観測データを二通り以上の方法で説明できてしまうからである。
Wvertical=reshape_to_vertical_vector(W)
という関係があるため、式(20)で求められたab行1列のWverticalを、a行b列に変換することで、観測確率のパラメータWが得られる。
図15を参照して、パラメータ推定部22によるMステップ処理について説明する。
次に、同一機器判定部24の処理について説明する。
必要条件 : S(2)=ONのとき、必ずS(1)=ONになっている。
ヒント条件: S(1)=ONからS(1)=OFFに遷移するとき、同時刻にS(2)=ONからS(2)=OFFに遷移することがある。
ヒント条件: S(1)=OFFからS(1)=ONに遷移するとき、同時刻にS(2)=OFFからS(2)=ONに遷移することがある。
可能性Bの場合:
必要条件: S(1)=ONのとき、必ずS(2)=OFFになっている。
必要条件: S(2)=ONのとき、必ずS(1)=OFFになっている。
ヒント条件: S(1)=ONからS(1)=OFFに遷移するとき、同時刻にS(2)=OFFからS(2)=ONに遷移することがある。
ヒント条件: S(1)=OFFからS(1)=ONに遷移するとき、同時刻にS(2)=ONからS(2)=OFFに遷移することがある。
図18のフローチャートを参照して、電気機器推定装置1の処理全体について説明する。
Claims (12)
- 複数の波形の合計値の時系列データを取得し、取得した前記時系列データを、非負のデータに変換するデータ取得手段と、
非負のデータに変換された前記時系列データに基づいて、前記複数の波形それぞれが示す状態を確率モデルによりモデル化したときのモデルパラメータを求めるパラメータ推定手段と
を備え、
前記パラメータ推定手段は、EMアルゴリズムによるパラメータ推定処理において、前記確率モデルのファクタm(m=1乃至Mの正の整数)の波形のパターンに対応する観測確率のパラメータW (m) が非負であるという制約条件の下で、前記確率モデルが、前記時系列データが表す前記波形の合計値のパターンを説明する度合いである尤度関数を最大化することにより、前記モデルパラメータとしての観測確率のパラメータW (m) を求める
データ処理装置。 - 前記パラメータ推定手段は、EMアルゴリズムによるパラメータ推定処理において、前記確率モデルの各状態が取り得る状態数を2とし、前記確率モデルが、前記時系列データが表す前記波形の合計値のパターンを説明する度合いである尤度関数を最大化することにより、前記モデルパラメータとしての観測確率のパラメータを求める
請求項1に記載のデータ処理装置。 - 前記パラメータ推定手段は、EMアルゴリズムによるパラメータ推定処理において、前記確率モデルのファクタmの波形のパターンに対応する観測確率のパラメータW(m)の、前記確率モデルの各状態が取り得る状態数に対応する複数列のいずれか一列が常に0であるという制約条件の下で、前記確率モデルが、前記時系列データが表す前記波形の合計値のパターンを説明する度合いである尤度関数を最大化することにより、前記モデルパラメータとしての観測確率のパラメータW(m)を求める
請求項1または2のいずれかに記載のデータ処理装置。 - 前記確率モデルの前記ファクタ1乃至ファクタMのうちの所定の複数のファクタが同一の前記波形に対応するものであることを判定する同一判定手段をさらに備え、
前記同一判定手段は、前記確率モデルの各ファクタの全組み合わせのうち、必要条件を常に満たす組み合わせを同一候補として選別し、選別された同一候補のうち、ヒント条件を所定回数以上満たしたことがある組み合わせを同一と判定することにより、所定の複数のファクタが同一の前記波形に対応するものであることを判定する
請求項1乃至3のいずれかに記載のデータ処理装置。 - 現在時刻から所定時間経過後の未来の前記ファクタの状態を予測する状態予測手段をさらに備える
請求項1乃至4のいずれかに記載のデータ処理装置。 - 前記ファクタは第1の機器に対応するものであり、前記状態予測手段による未来の前記ファクタの状態の予測結果に基づいて、前記第1の機器に関連する第2の機器を制御する機器制御手段をさらに備える
請求項5に記載のデータ処理装置。 - 取得された前記時系列データに基づいて推定された前記ファクタの観測確率のパラメータW (m) を、予め記憶されている所定の製品種類の電流波形パターンと比較することにより、前記複数の波形それぞれに対応する複数の機器を特定する機器特定手段をさらに備える
請求項1乃至6のいずれかに記載のデータ処理装置。 - 前記ファクタに対応する機器をユーザに指定させることにより、前記複数の波形それぞれに対応する複数の機器を特定する機器特定手段をさらに備える
請求項1乃至6のいずれかに記載のデータ処理装置。 - 前記パラメータ推定手段の結果に基づいて、前記機器特定手段により特定された前記複数の機器の状態を表示する表示手段をさらに備える
請求項7または8に記載のデータ処理装置。 - 前記データ取得手段は、他の測定値の位相に同期して、所定の周期で前記複数の波形の合計値の時系列データを取得する
請求項1乃至9のいずれかに記載のデータ処理装置。 - データ処理装置が、
複数の波形の合計値の時系列データを取得し、取得した前記時系列データを、非負のデータに変換し、
非負のデータに変換された前記時系列データに基づいて、前記複数の波形それぞれが示す状態を確率モデルによりモデル化したときのモデルパラメータを求め、
EMアルゴリズムによるパラメータ推定処理では、前記確率モデルのファクタm(m=1乃至Mの正の整数)の波形のパターンに対応する観測確率のパラメータW (m) が非負であるという制約条件の下で、前記確率モデルが、前記時系列データが表す前記波形の合計値のパターンを説明する度合いである尤度関数を最大化することにより、前記モデルパラメータとしての観測確率のパラメータW (m) を求める
ステップを含むデータ処理方法。 - コンピュータを、
複数の波形の合計値の時系列データを取得し、取得した前記時系列データを、非負のデータに変換するデータ取得手段と、
非負のデータに変換された前記時系列データに基づいて、前記複数の波形それぞれが示す状態を確率モデルによりモデル化したときのモデルパラメータを求めるパラメータ推定手段として機能させ、
前記パラメータ推定手段は、EMアルゴリズムによるパラメータ推定処理において、前記確率モデルのファクタm(m=1乃至Mの正の整数)の波形のパターンに対応する観測確率のパラメータW (m) が非負であるという制約条件の下で、前記確率モデルが、前記時系列データが表す前記波形の合計値のパターンを説明する度合いである尤度関数を最大化することにより、前記モデルパラメータとしての観測確率のパラメータW (m) を求める
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