論文の概要: Cluster Aggregated GAN (CAG): A Cluster-Based Hybrid Model for Appliance Pattern Generation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.22287v1
- Date: Thu, 25 Dec 2025 11:55:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-30 22:37:29.961812
- Title: Cluster Aggregated GAN (CAG): A Cluster-Based Hybrid Model for Appliance Pattern Generation
- Title(参考訳): クラスタ集約型GAN(CAG):アプライアンスパターン生成のためのクラスタベースハイブリッドモデル
- Authors: Zikun Guoa, Adeyinka. P. Adedigbaa, Rammohan Mallipeddi,
- Abstract要約: 本稿では,その挙動特性に基づいて,各家電を専用ブランチにルートするハイブリッド生成手法を提案する。
断続的なアプライアンスでは、クラスタリングモジュールが同様のアクティベーションパターンをグループ化し、各クラスタに専用のジェネレータを割り当てる。
連続アプライアンスはLSTMベースのジェネレータを使用して、段階的な時間的進化を捉える。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 6.94449072049069
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: 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.
- Abstract(参考訳): 合成アプライアンスデータは、非侵襲的な負荷監視アルゴリズムを開発し、プライバシ保護エネルギー研究を可能にするために不可欠であるが、ラベル付きデータセットの不足は大きな障壁である。
GANをベースとした最近の手法は、負荷パターンの合成の実現可能性を示しているが、既存のほとんどのアプローチでは、すべてのデバイスを単一モデル内で均一に扱い、断続的および連続的なアプライアンス間の挙動の違いを無視し、不安定なトレーニングと限られた出力忠実さをもたらす。
これらの制約に対処するために,各アプライアンスをその挙動特性に基づいて特定のブランチにルーティングするハイブリッド生成手法であるCluster Aggregated GANフレームワークを提案する。
断続的なアプライアンスの場合、クラスタリングモジュールは同様のアクティベーションパターンをグループ化し、各クラスタに専用のジェネレータを割り当てる。
連続アプライアンスは、LSTMベースのジェネレータを使用して、シークエンス圧縮によるトレーニング安定性を維持しながら、徐々に時間的進化を捉えている。
UVICスマートプラグデータセットの大規模な実験により、提案フレームワークは、リアリズム、多様性、トレーニング安定性を測定する指標で一貫してベースラインメソッドを上回り、クラスタリングをアクティブな生成コンポーネントとして統合することで、解釈可能性とスケーラビリティの両方を大幅に改善することを示した。
これらの知見は,非侵襲的負荷モニタリング研究において,合成負荷生成の効果的なアプローチとして提案手法を確立した。
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