GRU-BERT for NILM: A Hybrid Deep Learning Architecture for Load Disaggregation
Notice bibliographique
Résumé
Non-Intrusive Load Monitoring (NILM) aims to disaggregate a household’s total aggregated power consumption into appliance-level usage, enabling intelligent energy management without the need for intrusive metering. While deep learning has improved NILM significantly, existing NILM models struggle to capture load patterns across both longer time intervals and subtle timings for appliances involving brief or overlapping usage patterns. In this paper, we propose a novel GRU+BERT hybrid architecture, exploring both unidirectional (GRU+BERT) and bidirectional (Bi-GRU+BERT) variants. Our model combines Gated Recurrent Units (GRUs) to capture sequential temporal dependencies with Bidirectional Encoder Representations from Transformers (BERT), which is a transformer-based model that captures rich contextual information across the sequence. The bidirectional variant (Bi-GRU+BERT) processes input sequences in both forward (past to future) and backward (future to past) directions, enabling the model to learn relationships between power consumption values at different time steps more effectively. The unidirectional variant (GRU+BERT) provides an alternative suited for appliances with structured, sequential multi-phase usage patterns, such as dishwashers. By placing the Bi-GRU or GRU layer before BERT, our models first capture local time-based load patterns and then use BERT’s self-attention to understand the broader contextual relationships. This design addresses key limitations of both standalone recurrent and transformer-based models, offering improved performance on transient and irregular appliance loads. Evaluated on the UK-DALE and REDD datasets, the proposed Bi-GRU+BERT and GRU+BERT models show competitive performance compared to several state-of-the-art NILM models while maintaining a comparable model size and training time, demonstrating their practical applicability for real-time energy disaggregation, including potential edge and cloud deployment scenarios.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».