1.技術背景

多模式能效監測技術（即彈性能效監測技術）主要解決物聯網監測節點面向用電負載對象進行電能監測時對監測模式模式的彈性調整問題，屬於藍奧聲核心技術--邊緣協同感知(EICS）技術的關鍵支撐性技術之一。該項技術涉及無線物聯網邊緣智能與測控的技術領域，主要涉及面向能效監測的邊緣協同感知網絡及協同數據管理系統。

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，能源監測與安全監控管理不僅面向能源生產、存儲、傳輸、配送環節，還需要更廣泛地、深入地涵蓋到分布式能源節點的能源使用消耗的全過程，基於對用戶範圍內不同目標場景中能源負載對象及關聯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。決定目標場景狀態的是與目標場景關聯的若幹目標對象及其關聯的狀態變量，其中大部分狀態變量往往源自作為目標對象設備的無線傳感器或其它感知監測設備，這些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。

考慮物聯網場景智能服務的無線覆蓋問題，隨著周邊環境場景目標對象設備數量的增加，如果邊緣域面向低功耗目標對象設備的感知服務能力，完全或過多地依賴於專用服務節點或基站設備（如物聯網主機、路由器、網關/中繼、定位基站等），則將導緻感知服務能力的無線覆蓋性與算力的不足或者更高的資源成本消耗。

目標感知節點具有面向特定物理對象的感知監測能力，但考慮到功耗、資源、算力、安裝數量或技術兼容性等問題，通常並不需要它們複用於網絡服務節點，但在必要性時在功耗資源允許時，它們也可以履行網絡服務節點角色的部分職責，以提升邊緣網絡系統硬件設備的複用性及性價比。

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。

電能監測節點為一種能源監測節點，對分布式設備用電時段及電能狀態進行監測，根據預案進行安全預警及保護的監控。系統可根據實時監測數據與分段記錄數據進行在線統計，為用戶提供在線可視化監控及信息服務。

用電監測的基礎信息包括：1)設備狀態：設備匹配綁定、使用時段、位置區域及關聯信息；2)實時電能監測數據：實時采集與定時上報數據；3）曆史數據記錄：包括正常分段記錄與異常日誌記錄；4)用電量、用電狀況及用電異常（預警及保護日誌）等統計信息。

根據用戶需求形成應用管理報表：1)設備節能環保及能源利用效率管理；2)設備使用效率及安全隱患報表；3)用電管理改善指導信息；4）安全監控及調度管理等。

2.2藍奧聲多模式能效監測技術針對解決現有物聯網感知監測技術進行能效監測時存在的以下幾方面缺陷：

1) 能效監測的協同性問題：現場網絡服務節點之間缺乏靈活的協同服務配合，分布式能源監測節點僅僅作為目標監測節點，分別將采集數據上傳給上位主機；監測節點之間缺乏必要的協同監測能力，包括協同監測數據處理、協同保護、以及對不同目標場景狀態，動態調整監測策略及預案。

2) 能效監測與評估的場景關聯性問題：電能監測與場景狀態之間缺乏必要的關聯性，能效監測模式缺乏針對性及靈活性，導緻能效評估信息缺乏對於用電場景及管理改善環節的針對性。

3)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。

4)面向低功耗對象設備問題：現有邊緣無線網絡通信技術主要包括無線連接（點對點或點對多點）與Mesh網絡兩大類型。面向低功耗目標對象設備的無線互操作仍然缺乏快速高效機製。其中，無線連接需要預先基於握手協議進行無線通信參數交換；而Mesh網絡節點在響應外圍低功耗對象設備時，尚未有效解決快速場景觸發響應及應答機製問題。

5)能源/電能監測設備的安全性：能源/電能監測節點設備（如水電氣計量表、計量傳感器、電能計量插座等）可支持能源/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，但在負載設備匹配、瞬態異常響應及保護等方面，其安全性仍需要進一步提升。

6).節能性與安全性的平衡問題：在負載對象處於不同運行狀態（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。

7)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。

8)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負載對象運行過程，而對負載對象接入接出（如插拔）的瞬態過程，缺乏更有針對性行的有效保護。例如對於特殊工業環境的用電負載熱插拔，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。

因此，電能監測節點如何根據當前場景狀態及目標監測信息，根據當前負載對象的異常狀態，通過彈性調整監測模式進行能效監測，成為亟待解決的技術問題。

2.關於藍奧聲無線追蹤監測技術

2.1藍奧聲無線追蹤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，電能監測節點根據與所述負載對象匹配的分級異常條件，通過狀態模式解析對監測模式在安全性、節能性及系統數據需求方面進行平衡取向評估；當監測模式代碼發生跳變時，按照對應更新的監測模式參數，啟動執行對所述負載對象進行能效監測，以針對目標場景及負載對象狀態對監測模式進行彈性調整，從而以更加靈活、有效的模式進行能效監測，在保證安全性的前提下減少數據冗餘及無謂資源占用，提升面向能效監測的系統數據效率。

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

若幹電能監測節點對關聯的用電負載對象進行能效監測，所述方法包括以下步驟：某一電能監測節點以當前的監測模式通過電能信號采集及監測數據處理獲得關聯負載對象的目標監測信息；根據與負載對象匹配的分級異常條件，通過狀態模式解析，對安全性、節能性及系統數據需求方面進行平衡取向評估，獲得對應的監測模式代碼；當所述監測模式代碼發生跳變時，所述電能監測節點按照對應更新的監測模式參數，啟動執行對所述負載對象進行能效監測。

3.2 主要技術特征

1)節能取向：所述監測模式至少包括節能監測模式和異常監測模式；在當前的負載對象處於正常運行狀態下，在沒有出現異常狀態之前，所述監測模式默認為節能監測模式，所述節能監測模式為一種節能取向的監測模式；一旦所述電能監測節點判斷當前負載對象出現任何異常狀態，則立即進入非節能取向的異常監測模式，所述異常監測模式包括安全監測模式與臨界監測模式。

2)監測模式：所述監測模式包括節能監測模式、安全監測模式和臨界監測模式；所述電能監測節點根據當前的監測模式代碼，以調整當前對應的監測模式參數，具體包括：1)當負載對象處於正常運行狀態，采取節能監測模式；2)當用電負載處於潛在異常狀態，采取安全監測模式；3)當負載對象處於臨界異常狀態，則采取臨界監測模式。

3)狀態評估：所述電能監測節點自身與/或周邊協同感知節點通過對目標監測信息進行目標狀態評估，獲得所述目標狀態信息。

4)模式解析：所述目標監測節點對***監測信息進行***監測數據處理，再通過狀態模式解析導出對應的監測模式代碼，並根據所述監測模式代碼執行對應的監測模式。

5)場景狀態：所述監測模式為與用電場景狀態對應的、反映當前用電場景中所述負載對象的相對能效狀態與/或用電風險指數的區間範圍的代碼；當所述場景狀態發生狀態跳變時，周邊的協同感知節點通過對所述場景狀態代碼Ns的索引獲得相應的監測模式參數，並根據所述監測模式參數啟動執行對應監測模式的監測數據處理。

6)耦合回路：所述電能監測節點在不同的監測模式下，通過切換其內部的信號耦合回路將所述負載對象接入不同的信號耦合回路，使得對所述負載對象是處於不同狀態時，具有不同監測模式的節能性、安全性及響應實時性。

7)監控管理：系統包括協同數據管理系統，對所述能效監測的數據采集過程進行協同管理；所述管理系統至少包括數據采集管理模塊與能效監控信息服務模塊；所述管理系統通過分類采集數據處理獲得的分類監測數據，並基於所述分類監測數據通過敏感對比評估提供能效監控信息服務。

8)能效指數：所述管理系統通過分類差異性對比計算獲得各類差異性參數，並根據對應類別的差異性指數進行敏感對比評估；所述敏感對比評估包括：根據差異性指數D(i)與設定的能效及隱患的分類評估權重W(i)相對於不同運行狀態或運行參數之間，計算出某一能耗目標對象的能效指數與/或隱患指數，即：能效指數Ki=∑W(i)*D(i)，對不同運行狀態進行加權評估；隱患指數Kj=∑W(j)*D(j)，對不同運行參數進行加權評估。 

4.技術效果

4.1解決的技術問題

該項技術電能監測節點根據與負載對象匹配的分級異常條件，通過狀態模式解析，對安全性、節能性及系統數據需求方面進行平衡取向評估，獲得對應的監測模式代碼，啟動執行對所述負載對象進行能效監測，以針對目標場景及負載對象狀態對監測模式進行彈性調整，從而解決能效監測模式的靈活性、過程的問題

因此，相對於現有技術，該項技術可針對當前用電場景及負載對象的目標狀態，對能效監測模式進行反饋調整，以使當前監測模式對安全性、節能性及系統數據需求方面達到動態***化平衡；對能源監測數據采集的協同監測數據處理過程進行協同管理，使得針對能源監測場景對象狀態具有更好的數據采集實時性及綜合效率，解決能源監測過程的安全性、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解析處理效率高、節點互操作協同性好、異常觸發響應快且安全性高等有益效果；具體體現在以下幾個方面：

1)電能監測節點根據與所述負載對象匹配的分級異常條件，通過狀態模式解析對監測模式在安全性、節能性及系統數據需求方面進行平衡取向評估，以針對目標場景及負載對象狀態對監測模式進行彈性調整，從而以更加靈活、有效的模式進行能效監測，在保證安全性的前提下減少數據冗餘及無謂資源占用，提升面向能效監測的系統數據效率。

2)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。

3)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。

4)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。

5）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。

7)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。

8）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。

9）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。

10)系統具有面向應用的邊緣協同計算的協同服務能力：協同感知節點不僅提供無線網絡通信服務、還具有針對感知監測應用（如定位追蹤、能源監測、燈光控製）提供作為邊緣協同計算的協同數據處理的服務能力、協同並發服務能力強、網絡配置便利性好、自愈能力、穩定性高。