1.技術背景

電能計量監測技術主要解決電能監測節點對用電負載對象的識別匹配與異常處理問題。該項技術涉及無線物聯網邊緣智能與測控的技術領域，尤其涉及電能信號監測與安全監控的技術領域。

電力能源的綜合利用效率主要體現在安全性、節能性及經濟性方面。隨著物聯網智能技術的發展，電能監測與安全監控管理不僅面向電力生產、傳輸、配送環節，還需要更廣泛地、深入地涵蓋到分布式用電節點的用電全過程，基於對用戶範圍內不同用電場景中用電負載對象及終端設備進行監測監控。

面向目標場景的物聯網邊緣智能技術需要解決的問題是，基於場景感知的關聯決策與服務。感知監測設備作為目標感知節點，也是邊緣感知網絡所服務的目標對象設備，直接與所服務目標場景的移動對象或位置環境建立了關聯綁定關系。

面向工業現場環境的用電設備監控管理，建立可提供分布式、低功耗、大數據、持續性、邊緣與中心智能管理相結合的信息服務系統，對於用電節點能源利用效率及安全水平，進行監測、監控、彙總、評估、指導等信息服務，不僅可以提供實時安全性監控，還可以為持續改善電能使用效率及安全性管理提供決策依據。

2.2現有類似技術對於用電過程的電能監測主要存在以下缺陷：

1)電能監測設備的安全性：電能監測節點設備（如電能表、電能計量傳感器、電能計量插座等）可支持電能監測數據采集，通過狀態監測、位置感知、遠程控製及異常處理，實現諸多智能管理能力，但在用電設備匹配、瞬態異常響應及保護等方面，其安全性仍需要進一步提升。

2)邊緣設備的複用性問題：從設備利用效率來看，邊緣服務節點複用性較低，過於依賴專用智能設備（物聯網主機、智能網關、路由器、定位基站），而較少利用一些同樣具有無線感知計算能力的低成本複用節點（如燈控、插座、開關等監測監控節點）。

3)安全保護的缺乏對目標場景的關聯性：現有技術基於物聯網邊緣網絡進行電能監測時，現場環境由分布式電能監測節點進行監測數據采集（並上傳給上位主機）時，多個電能監測節點各自作為相對獨立的目標監測節點，相互之間缺乏必要的協同服務，包括協同感知監測、協同數據處理、協同通信及協同保護，以及針對不同目標場景狀態，以動態調整電能監測策略及預案的靈活性。

4)對接入接出瞬態缺乏安全保護：現有技術的安全保護主要針對用電負載運行過程，而對負載對象接入接出（插拔）的瞬態過程，缺乏更有針對性行的有效保護。對於特殊工業環境的負載熱插拔，為了進行防弧而不得不采取過於結構過於複雜、成本極高的特殊防弧保護技術。

5)實時性與穩定性之間的平衡問題：現有技術並沒有很好地解決的瞬態保護的實時性與穩定性之間的平衡問題。若異常保護按一段時間的有效值響應，則因缺乏實時性導緻瞬態異常響應時間過長，而且在電能信號出現瞬態畸變時，有效值並不能很好地反映瞬態衝擊量；但是，若按瞬態監測響應，則會產生較大的誤差與不穩定性，尤其在瞬態脈衝畸變較大時。

6).節能性與異常處理能力的平衡問題：現有技術電能監測模式，在用電負載處於不同運行狀態（如未接入或接入後的正常運行、潛在異常或臨界異常狀態），缺乏根據當前目標場景及負載對象狀態進行由針對性的靈活選擇與適應能力。不加區別的實時監測數據處理，不僅會導緻敏感性資源（如功耗、算力、帶寬）的無謂損失、大量的數據冗餘；也會導緻在重點目標負載對象真正出現瞬態異常時，缺乏更為實時、有效的異常處理能力。

因此，電能監測節點作為一種目標監測節點，如何通過對用電負載對象的識別匹配進行感知監測、如何在負載對象處於臨界異常狀態時進行快速響應及有效協同處理，成為亟待解決的技術問題。

2.關於藍奧聲電能計量監測技術

2.1藍奧聲電能計量監測技術所解決的技術問題

該項技術要解決的技術問題在於，對用電負載對象的感知監測和異常響應處理，包括：電能監測節點通過發送核驗觸發信號，對當前接入的用電負載對象以應答響應方式發送的對象識別信號進行對象匹配核驗，以配置調整監測模式參數，解決負載對象接入過程的安全性及監測模式的針對性問題；當所述負載對象處於臨界異常狀態時，啟動臨界監測模式，發送異常觸發狀態信標，從而解決異常響應處理的實時性與協同性問題。

2.2類似競爭技術的缺陷問題（→見前述） 

3.技術解決方案

3.1概述

該項技術包括電能監測節點通過對用電負載對象的識別匹配進行感知監測，具體包括以下步驟：電能監測節點通過發送核驗觸發信號，獲得當前用電負載對象對所述核驗觸發信號以應答響應方式發送的對象識別信號；所述電能監測節點對接收到的所述對象識別信號進行對象匹配核驗，以配置調整與當前接入的負載對象相匹配的監測模式參數；對所述負載對象的電能信號輸入，基於所述監測模式參數進行耦合采集與數據處理，獲取所述負載對象的狀態變量Xi在時域的***監測信息。

該項技術還包括電能監測節點對用電負載對象的異常響應處理，具體包括以下步驟：電能監測節點根據臨界異常條件對***監測信息進行實時判斷：當前用電負載對象是否處於臨界異常狀態；當所述負載對象處於臨界異常狀態時，啟動臨界監測模式：對狀態變量Xi以臨界實時跟蹤處理獲得瞬態異常特征參數；所述電能監測節點發送包括異常狀態標識的異常觸發狀態信標，以被周邊的協同感知節點所接收並進行相應的異常處理。 

3.2 主要技術特征

1）匹配核驗：當所述電能監測節點檢測識別到有負載對象接入時，所述電能監測節點根據所述負載對象發送的與電能時序信號的關聯信息，進行對象匹配核驗，判斷該負載對象接入狀態是否符合所述安全匹配條件。

2)對象識別：所述負載對象以主動或應答方式發送包含對象識別信息的對象識別信號；所述電能監測節點基於所述對象識別信息進行所述對象匹配核驗，並通過對所述對象識別信息的關聯索引獲得所述監測模式參數。

3)前置預選：對象識別：所述電能監測節點作為無線協同感知網絡中的協同感知節點，為周邊的目標對象設備進行監測數據處理：所述協同感知節點對接收到的所述電能監測節點以狀態信標發送的狀態變量Xi，評估計算敏感偏離度△S，按△S值的大小進行前置預選，對△S值較大的狀態變量Xi優先進行所述監測數據處理。

4)反饋監測：所述電能監測節點基於臨界異常響應，通過對瞬態衝擊量Px進行臨界反饋監測：當符合瞬態異常條件時，獲得瞬態異常觸發響應，並立即觸發對所述負載對象進行瞬態異常保護。

5)前置觸發：基於臨界異常響應，通過反饋設置追蹤監測時間步長Δt與/或額定比較信號Xm，從而對前端輸入信號進行所述臨界反饋監測，以在符合所述前置觸發條件時直接獲得瞬態異常觸發響應。

基於該項技術開發的一種電能監測裝置，所述裝置通過對用電負載對象的識別匹配進行感知監測，具體包括以下模塊：核驗觸發模塊：用於通過發送核驗觸發信號，獲得當前用電負載對象對所述核驗觸發信號以應答響應方式發送的對象識別信號；對象核驗模塊：用於對接收到的所述對象識別信號進行對象匹配核驗，以配置調整與當前接入的負載對象相匹配的監測模式參數；采集處理模塊：用於對所述負載對象的電能信號輸入，基於所述監測模式參數進行耦合采集與數據處理，獲取所述負載對象的狀態變量Xi在時域的***監測信息。

基於該項技術開發的另一種電能監測裝置，所述裝置在用電負載對象處於臨界異常狀態時進行異常響應處理，具體包括以下模塊：異常判斷模塊：用於根據臨界異常條件對***監測信息進行實時判斷：當前用電負載對象是否處於臨界異常狀態；異常跟蹤模塊：用於當所述負載對象處於臨界異常狀態時，啟動臨界監測模式：對狀態變量Xi以臨界實時跟蹤處理獲得瞬態異常特征參數；觸發信標模塊：用於發送包括異常狀態標識的異常觸發狀態信標以被周邊的協同感知節點所接收並進行相應的異常處理。

6)信號耦合：所述裝置對關聯用電負載對象通過電能信號耦合進行電能監測，所述信號耦合包括直接取樣耦合與/或互感耦合的方式；所述裝置以嵌入或外置方式與所述負載對象的以下單元或附件的任一或組合，進行所述信號耦合：1)電源輸入纜線、電源適配器；2)電源輸入連接部件：包括電源插頭/插座、開關及類似連接件；3)電源輸入模塊或轉換單元。

4.技術效果

4.1解決的技術問題

從上述技術方案可知，電能監測節點通過發送核驗觸發信號，獲得當前用電負載對象以應答響應方式發送的對象識別信號，以對用電負載接入進行識別感知；對接收到的對象識別信號進行對象匹配核驗，以配置調整與當前負載對象相匹配的監測模式參數，以此解決針對當前負載對象的匹配安全性及監測模式的靈活性問題；當所述負載對象處於臨界異常狀態時，啟動臨界監測模式，獲得瞬態異常特征參數，從而提升對瞬態異常的響應速度，並解決節能性與安全性的平衡問題；發送異常觸發狀態信標，以被周邊的協同感知節點接收並進行異常處理；從而解決針對目標異常狀態感知觸發的協同性問題。

因此，相對於現有技術，該項技術基於對用電負載的識別感知進行感知監測及異常響應處理，通過對監測模式的彈性調整及協同感知處理，解決對用電設備的電能監測過程的安全性、實時性、節能性及靈活性問題。

4.2技術效果

該項技術具有監測數據處理效率高、節點互操作協同性好、異常觸發響應快、安全性高等有益效果；具體體現在以下幾個方面：

1)電能監測節點（如電能表、電能計量傳感器、電能計量插座等）可支持電能監測數據采集；基於對負載對象的感知識別，進行電能信號監測及異常響應處理，以對負載對象接入接出（插拔）的瞬態過程，進行更有針對性的有效保護。

2)電能監測節點在負載對象接人接出環節，通過對用電負載接入進行識別感知；對接收到的對象識別信號進行對象匹配核驗，以配置調整與當前負載對象相匹配的監測模式參數，以此解決針對當前負載對象的匹配安全性及監測模式的靈活性問題。

3)電能監測節點對於用電負載在常態下采取低功耗的節能監測模式。當負載對象未接(空載）或正常運行時，電能監測節點處於節能監測模式，有利於節約電能監測功耗，減少數據冗餘；尤其為了減少安裝成本在無線窄帶無線通信時，通過彈性數據上傳，減少無線幹擾及數據資源競爭。

4）電能監測節點基於目標監測信息處理，通過狀態模式評估，對於處於異常狀態的負載對象，通過提升監測模式等級而提升監測數據的實時性和安全性；在負載對象處於潛在異常狀態時，啟動潛在異常監測模式；有利於快速異常響應及異常響應處理，包括記錄異常過程、保護數據、異常告警等處理。

5）電能監測節點在負載對象處於臨界異常狀態時，啟動臨界異常監測模式，以臨界實時跟蹤處理獲得瞬態異常特征參數，有利於提升對異常響應的實時性與一緻性；通過發送具有有更高活躍度的異常觸發狀態信標，具有觸發響應快、優先級高，使得協同感知節點可以在短時間快速、可靠地獲得前置觸發響應。

6)電能監測節點在臨界異常監測模式下，通過對狀態變量Xi以臨界實時跟蹤處理獲得瞬態異常特征參數，並通過瞬態衝擊量預測及臨界反饋監測，解決瞬態異常響應的穩定性與一緻性問題；當電能信號出現瞬態畸變時可以快速響應，解決了實時性與穩定性之間的平衡問題。

7）電能監測節點基於邊緣協同感知網絡面向用電場景對象，其中全部或部分電能監測節既可作為目標監測節點又可作為協同感知節點，使得電能監測節點設備具有較好的硬件複用性和無線互操作協同性。

8）通過目標場景狀態感知、前端數據敏感預選、狀態模式評估、模式參數調整等處理，解決數據實時性與資源占用、穩定性與響應速度、節能性與安全性等之間的平衡性與靈活性問題。