1.技術背景

用電插座的安全保護技術主要針對在用電負載接入接出（即插拔）用電插座的過程，解決瞬態異常監控及安全保護問題。該項技術涉及物聯網智能硬件設備與測控技術領域，尤其涉及電能信號監測與用電安全監控的技術領域。

隨著無線通信、智能物聯網及監測控製等技術的快速發展，智能插座產品作為一種智能硬件設備，越來越多地出現在家居、酒店、辦公、工業環境及個人攜帶等使用場景。智能插座為用戶帶來諸多便利性，如無線連接、遠程開關，定時管理及用電狀態監測。

但是相比普通（非智能）插座，智能插座的安全性並未有得到足夠的保證；如何利用智能數據處理技術，在為用戶帶來便利性的同時，在安全性及能效管理等方面得到更多的有益性，是智能插座產品得到進一步普及的技術關鍵所在。

用電插座作為分布式用電連接節點，在用電負載對象設備在接入接出時，需要進行頻繁的插拔操作，這無論對動態關聯綁定關系管理，還是對於用電安全性，都是一個非常重要的環節。

用電插座作為電能監測節點對用電設備的用電時段及電能狀態進行監測，並可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用電能綜合效率改善的管理決策依據的信息服務。

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載負對象及終端設備進行監測監控。

2.2現有類似技術對用電插座的安全保護存在以下缺陷：

1)安全保護缺乏對負載對象的針對性及適合性：雖然通過硬件或軟件設置異常條件或預案，進行異常響應處理（如報警、斷開負載等），但異常監測變量及應用範圍（如異常告警、過載保護、漏電保護等）缺乏對用當前接入用電負載對象的匹配核驗及性能關聯，導緻異常響應處理缺乏對負載對象的針對性。

2)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結構過於複雜、成本極高的特殊防弧保護技術。

3)安全保護缺乏對目標場景的關聯性：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；以及對不同目標場景狀態，缺乏以協同方式動態調整電能監測策略及預案。

4)實時性與穩定性之間的平衡問題：通過電能信號監測的瞬態異常響應對用電異常進行安全保護，對提高用電安全具有重大意義；但是，現有技術並沒有很好地解決的所述瞬態保護的實時性與穩定性之間的平衡問題。

因此，如何使用電插座在用電負載接入/接出時更加安全，如何針對用電負載對象特性進行電能監測，當出現瞬態異常時獲得快速響應與安全保護，成為亟待解決的技術問題。

2.關於藍奧聲用電插座的安全保護技術（安全計量插座技術）

2.1藍奧聲安全計量插座技術所解決的技術問題

該項技術要解決的技術問題在於，用電插座的供電端口在沒有被用電負載接入時，保持對用電負載接入的安全保護狀態，以提升在用電負載對象接入瞬態的安全性；當檢測識別到有負載對象接入時，核驗負載接入狀態是否符合安全匹配條件，不僅提升在用電負載對象接入瞬態的安全性，對負載對象運行過程根據負載對象特性及狀態進行電能監測、異常響應處理及安全保護，具有更好的針對性及適合性。

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

首先，用電插座的供電端口在沒有被用電負載接入時，保持對用電負載接入的安全保護狀態，所述方法包括以下步驟：檢測識別到有負載對象接入時，核驗負載接入狀態是否符合安全匹配條件；當且僅當所述狀態符合所述安全匹配條件時，允許將所述供電端口切換到正常供電回路；反之，當檢測識別到用電負載斷開時，將所述供電端口切換到安全保護回路。

3.2 主要技術特征

1)接入識別：可選地，所述安全保護狀態為一種通過安全保護回路對用電負載進行試探性檢測的狀態，以判斷識別是否有用電負載接入以及是否符合所述安全匹配條件。

2)保護回路：所述安全保護回路指，在用電負載接入所述供電端口的瞬態處於安全檢測信號的回路，包括以下方式之一或組合：1)安全電壓，2）高阻弱信號，3)瞬態異常保護。

3)負載匹配：所述安全匹配條件包括對接入的用電負載進行負載特性參數的對象匹配核驗：通過對所述負載特性參數的檢測，判斷是否為設定匹配範圍的正常負載接入，排除異常負載與/或異常接入。

4)對象識別：所述用電插座作為電能監測節點通過對與用電負載對象綁定的對象識別標簽所發送的對象識別信號進行對象匹配核驗，以判斷是否符合所述安全匹配條件。

5)瞬態保護：所述安全保護包括基於臨界異常響應進行瞬態異常保護：所述用電插座作為目標監測節點，通過實時跟蹤處理與臨界反饋監測，當某一電能信號狀態變量的瞬態衝擊量將達到或超過預設的的參考值或額定值時，提前對供電回路觸發所述瞬態異常保護。

其次，基於該項技術的一種用電插座的安全保護裝置，所述裝置包含於所述用電插座，使得供電端口在沒有被用電負載接入時，保持用電對負載對象接入的安全保護狀態，所述裝置包括以下模塊：回路信號耦合模塊：對負載對象接入或斷開狀態，以不同的回路進行信號耦合；安全監測控製模塊：當檢測識別到有負載對象接入時，核驗負載接入狀態是否符合安全匹配條件，並輸出對應的切換控製信號；回路切換執行模塊：根據所述切換控製信號，將所述供電端口切換到安全保護回路或正常供電回路。

6)信號耦合：所述回路信號耦合模塊包括對所述正常供電回路與所述安全保護回路的信號耦合,以直接或間接的前置耦合方式，通過可複用的接入耦合單元獲得耦合信號，將所述耦合信號輸入到所述安全監測控製模塊。

7)安全監測所述安全監測控製模塊包括信號前端處理模塊，所述信號前端處理模塊基於信號耦合調整單元與/或臨界反饋監測單元，獲得與當前用電負載對應的電能信號采集信息。

8)對象匹配：所述安全監測控製模塊還包括目標監測處理模塊，所述目標監測處理模塊基於對象匹配核驗單元，對負載接入狀態是否符合安全匹配條件進行核驗。

4.技術效果

4.1解決的技術問題

根據該項技術，無線協同感知節點接收前置感知節點發送的具有更高活躍度的觸發狀態信標，從而提升了觸發響應速遞及可靠性；根據提取的觸發狀態標識進行狀態跳變識別，從而提升了觸發響應的判斷效率，避免無效重複響應處理；通過場景狀態解析的方式選擇與數據重用，獲得更高的解析計算效率，以在場景狀態跳變時，快速獲得場景觸發響應。因此，相對於現有技術，該項技術對無線物聯網邊緣域的協同感知服務，在觸發響應速度、無線互操作效率、感知服務能力及靈活性等方面，均具有顯著的提升。

4.2技術效果

該項技術通過無線觸發響應的互操作機製，解決無線場景感知過程的協同性、可靠性及靈活性問題，具有觸發響應快、常態低功耗及解析處理效率高的有益效果，具體體現在在以下幾個方面：

1)觸發響應快、可靠性高：前置感知節點在觸發瞬態，發送具有更高活躍度的觸發狀態信標、更高優先級的無線傳輸數據發送，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；

2)常態低功耗、減少無線幹擾：前置感知節點在觸發瞬態之後，基於平複應答接收或時間效應而關閉觸發狀態；在非觸發態(常態)的狀態信標處於不活躍或超低功耗狀態，有利於常態低功耗並減少無線幹擾及信道資源占用；

3)節省協同感知的數據處理算力、解析計算效率高：通過狀態跳變識別避免對同一前置觸發做重複處理；通過場景狀態解析方式的選擇（重用、迭代及疊加），減少不必要的解析算力開銷；

3)按敏感性優先級，監測數據處理效率高：按敏感狀態變化優先處理及上傳；減少（或非優先）不必要的數據冗餘（已經上傳且沒有有效狀態變化），對於目標對象實時位置、狀態變化監測及數據上傳處理，具有更高的協同數據處理效率；

4)場景狀態的關聯性與靈活性：基於多個目標狀態變量根據數據結構或函數的解析，使得場景狀態解析與觸發響應更具有關聯傳遞性(包括從局部到整體、時間累積)、靈活性(如優先級、場景觸發條件等)以及面向多場景的組合判斷；

5)網絡設備資源複用性強：協同感知節點可以是一種服務角色，邊緣域中不同拓撲類型(如目標、中繼或中心)的感知節點均可動態角色複用（基於分時切換或配置）；不僅專用無線網絡服務節點（網關、基站），可更多利用其它應用節點(智能插座、智能燈光節點、電能監測節點)作為協同感知節點；

6)協同性好、覆蓋性強：協同感知節點基於前置感知觸發與任務機製對周邊目標感知節點提供協同服務；根據場景狀態解析算法，對不同的前置觸發，提供不同優先級與有效持續器的變量跟蹤計算；

7)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；

8)協同並發服務能力強：協同感知節點通過目標多選信息對目標對象設備進行並發服務，可同時控製若幹作為對象設備的前置感知節點，包括同步多選控製、協同同步應答、狀態反饋監控等過程，具有更高的數據進程管理效率；

9)網絡配置便利性好：無線場景感知系統由某一無線管理節點（如手機、電腦、網關）通過發起多模式無線配網而建立；通過同步配網，自動多選匹配，網絡安裝配置簡單靈活，可全自動配網；

10)具有網絡自愈能力、穩定性高：多節點協同服務數據傳輸為彈性數據路徑，具有動態平衡性、可選擇性及冗餘性，具有更好的網絡自愈能力，從而具有更高的穩定性、可靠性及離線（斷網）處理能力。