Synthetic appliance data are essential for developing non-intrusive load monitoring algorithms and enabling privacy preserving energy research, yet the scarcity of labeled datasets remains a significant barrier. Recent GAN-based methods have demonstrated the feasibility of synthesizing load patterns, but most existing approaches treat all devices uniformly within a single model, neglecting the behavioral differences between intermittent and continuous appliances and resulting in unstable training and limited output fidelity. To address these limitations, we propose the Cluster Aggregated GAN framework, a hybrid generative approach that routes each appliance to a specialized branch based on its behavioral characteristics. For intermittent appliances, a clustering module groups similar activation patterns and allocates dedicated generators for each cluster, ensuring that both common and rare operational modes receive adequate modeling capacity. Continuous appliances follow a separate branch that employs an LSTM-based generator to capture gradual temporal evolution while maintaining training stability through sequence compression. Extensive experiments on the UVIC smart plug dataset demonstrate that the proposed framework consistently outperforms baseline methods across metrics measuring realism, diversity, and training stability, and that integrating clustering as an active generative component substantially improves both interpretability and scalability. These findings establish the proposed framework as an effective approach for synthetic load generation in non-intrusive load monitoring research.


翻译:合成设备数据对于开发非侵入式负荷监测算法和实现隐私保护的能源研究至关重要,然而标记数据集的稀缺性仍是重大障碍。近期基于生成对抗网络的方法已证明合成负荷模式的可行性,但大多数现有方法在单一模型内统一处理所有设备,忽视了间歇性与连续性设备的行为差异,导致训练不稳定且输出逼真度受限。为解决上述局限,我们提出集群聚合生成对抗网络框架,这是一种混合式生成方法,可根据设备行为特性将各设备路由至专门分支。针对间歇性设备,聚类模块将相似的激活模式分组并为每个簇分配专用生成器,确保常见与罕见运行模式均获得充分建模能力。连续性设备则遵循独立分支,采用基于长短期记忆网络的生成器捕捉渐进式时序演化,并通过序列压缩保持训练稳定性。在UVIC智能插头数据集上的大量实验表明,该框架在衡量真实度、多样性和训练稳定性的指标上始终优于基线方法,将聚类作为主动生成组件显著提升了可解释性与可扩展性。这些发现确立了该框架作为非侵入式负荷监测研究中合成负荷生成的有效方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

《利用合成数据生成加强军事决策支持》
专知会员服务
43+阅读 · 2024年12月30日
专知会员服务
96+阅读 · 2021年2月6日
生成对抗网络GAN的发展与最新应用
专知会员服务
127+阅读 · 2020年8月13日
专知会员服务
109+阅读 · 2020年5月21日
CFGAN:基于生成对抗网络的协同过滤框架
生成对抗网络GANs学习路线
专知
37+阅读 · 2019年6月10日
【综述】生成式对抗网络GAN最新进展综述
专知
61+阅读 · 2019年6月5日
最新《生成式对抗网络GAN进展》论文
专知
95+阅读 · 2019年4月5日
必读!生成对抗网络GAN论文TOP 10
GAN生成式对抗网络
58+阅读 · 2019年3月20日
【GAN】生成式对抗网络GAN的研究进展与展望
产业智能官
12+阅读 · 2017年8月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
9+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
ICML 2026 | CFPO:用反事实策略优化提升多模态推理
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:45
综述 | 世界动作模型:少做梦,多行动
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:43
美以伊冲突:无人机与人工智能的运用
专知会员服务
3+阅读 · 今天14:31
《特种部队在透明战场中的生存力》最新报告
专知会员服务
2+阅读 · 今天14:11
《人工智能生成的零日漏洞:对未来作战的影响》
综述 | 3D场景图:开放挑战与未来方向
专知会员服务
8+阅读 · 6月22日
21世纪的无人机战争
专知会员服务
4+阅读 · 6月22日
《量子技术的军事任务技术适配与利用》
专知会员服务
5+阅读 · 6月22日
相关VIP内容
《利用合成数据生成加强军事决策支持》
专知会员服务
43+阅读 · 2024年12月30日
专知会员服务
96+阅读 · 2021年2月6日
生成对抗网络GAN的发展与最新应用
专知会员服务
127+阅读 · 2020年8月13日
专知会员服务
109+阅读 · 2020年5月21日
相关基金
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
9+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员