Non-intrusive load monitoring (NILM), which usually utilizes machine learning methods and is effective in disaggregating smart meter readings from the household-level into appliance-level consumption, can help analyze electricity consumption behaviours of users and enable practical smart energy and smart grid applications. Recent studies have proposed many novel NILM frameworks based on federated deep learning (FL). However, there lacks comprehensive research exploring the utility optimization schemes and the privacy-preserving schemes in different FL-based NILM application scenarios. In this paper, we make the first attempt to conduct FL-based NILM focusing on both the utility optimization and the privacy-preserving by developing a distributed and privacy-preserving NILM (DP2-NILM) framework and carrying out comparative experiments on practical NILM scenarios based on real-world smart meter datasets. Specifically, two alternative federated learning strategies are examined in the utility optimization schemes, i.e., the FedAvg and the FedProx. Moreover, different levels of privacy guarantees, i.e., the local differential privacy federated learning and the global differential privacy federated learning are provided in the DP2-NILM. Extensive comparison experiments are conducted on three real-world datasets to evaluate the proposed framework.


翻译:非侵入性负载监测(NILM)通常使用机器学习方法,在将智能计量读数从家庭一级分解到电器消费水平方面十分有效,它有助于分析用户的电力消费行为,并能提供实用的智能能源与智能电网应用。最近的研究提出了许多基于联邦深层学习(FL)的新的NILM框架。然而,在基于FL的NILM不同应用情景中,缺乏全面研究公用事业优化计划和隐私保护计划。在本文中,我们首次试图进行基于FL的NIL的智能读数(NILM),通过开发一个分布式和隐私保护NIM(DP2-NILM)框架,对基于现实世界智能计量数据集的实用NILM情景进行比较实验。具体地说,在以FedAvg和FedProx为基础的应用优化计划中,审查了两种替代的节能学习战略。此外,我们首次尝试进行基于FLEDAvg和FedPROx的隐私保障,即地方差异性隐私联邦隐私学习和真正差异性隐私保护(MIFD-M)的比较实验框架。在D-Meral-Mdal-Meal-Flad-Flad-Flad-Flad-Ld-Slad-Sld-Sld-Serviewd-Slviewd 中提供了对D-S

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