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专利号: 2025112105873
申请人: 重庆大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于个性化本地差分隐私的智能电表数据收集方法 ,其特征在于,包括:智能电表根据隐私保护等级获取隐私预算;

聚合器根据隐私预算计算隐私预算阈值;

智能电表根据隐私预算阈值和隐私预算,计算被采样的概率,并根据被采样的概率决定是否参与本轮用电数据收集;

所述根据被采样的概率决定是否参与本轮用电数据收集时,智能电表随机生成一个随机值,若该随机值大于智能电表被采样的概率,则该智能电表不参与本轮的用电数据收集;

若该随机值小于或等于智能电表被采样的概率,则该智能电表参与本轮的用电数据收集;

若不参与,则等待下一轮用电数据收集;

若参与,则获取用电数据并对用电数据进行扰动,得到扰动用电数据;扰动用电数据的计算式为:式中, 为扰动用电数据的概率分布函数,为扰动用电数据,为离散后的用电数据, 为扰动用电数据等于离散后用电数据的概率, 为扰动后的用电数据等于随机值 的概率,为用电区间集合中的随机选的一个值, 为隐私预算阈值,为区间数量;

聚合器根据扰动用电数据估算本轮总的用电量,聚合器获取最大用电量、总智能电表数并根据隐私预算阈值确定区间数量,聚合器根据区间数量和最大用电量算出区间长度和边界值;

聚合器根据扰动用电数据统计各区间边界值在用电数据中出现的频次和被采样智能电表的数量,并利用所述出现的频次、隐私预算阈值和被采样智能电表的数量计算各边界值的真实频次,根据总电表数、各区间边界值和真实频次估算本轮总的用电量,所述区间边界值的真实频次的计算式为:式中, 为每个区间边界值的真实频次, 为每个区间边界值在收集到的数据中的频次,为区间边界值集合中的第个区间边界值,为被采样智能电表的数量;

所述总的用电量的计算式为:

式中,为本轮总的用电量,为当前聚合器管理下的总的智能电表的数量。

2.根据权利要求1所述的基于个性化本地差分隐私的智能电表数据收集方法 ,其特征在于,所述隐私保护等级包括高级隐私保护等级、中级隐私保护等级和低级隐私保护等级,所述高级隐私保护等级、中级隐私保护等级和低级隐私保护等级对应的隐私预算分别为

0.1、0.5和1。

3.根据权利要求1所述的基于个性化本地差分隐私的智能电表数据收集方法 ,其特征在于,所述隐私预算阈值计算公式如下:其中,E为聚合器收集到所有隐私预算的总和; 为隐私预算阈值; 表示求取均值。

4.根据权利要求1所述的基于个性化本地差分隐私的智能电表数据收集方法 ,其特征在于,所述根据被采样的概率决定是否参与本轮用电数据收集包括:智能电表随机生成比较值,并将比较值与被采样的概率相比较,得到比较结果,根据比较结果决定是否参与本轮用电数据收集。

5.根据权利要求4所述的基于个性化本地差分隐私的智能电表数据收集方法 ,其特征在于,所述被采样的概率计算公式如下:其中,i为智能电表索引, 为第i个智能电表被采样的概率, 为第i个智能电表的隐私预算,δ为隐私预算阈值。

6.根据权利要求1所述的基于个性化本地差分隐私的智能电表数据收集方法 ,其特征在于,所述对用电数据进行扰动包括:智能电表记录每一轮用电数据后确定用电数据所属的用电区间,所述用电区间包括区间下限值和区间上限值,以靠近区间下限值的程度为概率将用电数据离散为区间下限值,以靠近区间上限值的程度为概率将用电数据离散为区间上限值,得到离散化结果,使用K‑随机响应对离散化结果进行扰动,得到扰动用电数据。

7.基于本地差分隐私的智能电表数据收集系统,用于实现权利要求1‑6任一项所述方法,其特征在于,所述系统包括,多个智能电表以及与多个所述智能电表通信连接的聚合器。