电能监测方法及装置与流程

1.本发明涉及无线物联网边缘智能与测控的技术领域，尤其涉及电能信号监测与安全监控的技术领域，具体涉及一种电能监测方法及装置。


背景技术：

2.电力能源的综合利用效率主要体现在安全性、节能性及经济性方面。随着物联网智能技术的发展，电能监测与安全监控管理不仅面向电力生产、传输、配送环节，还需要更广泛地、深入地涵盖到分布式用电节点的用电全过程，基于对用户范围内不同用电场景中用电负载对象及终端设备进行监测监控。
3.面向目标场景的物联网边缘智能技术需要解决的问题是，基于场景感知的关联决策与服务。感知监测设备作为目标感知节点，也是边缘感知网络所服务的目标对象设备，直接与所服务目标场景的移动对象或位置环境建立了关联绑定关系。
4.面向工业现场环境的用电设备监控管理，建立可提供分布式、低功耗、大数据、持续性、边缘与中心智能管理相结合的信息服务系统，对于用电节点能源利用效率及安全水平，进行监测、监控、汇总、评估、指导等信息服务，不仅可以提供实时安全性监控，还可以为持续改善电能使用效率及安全性管理提供决策依据。
5.现有类似技术对于用电过程的电能监测主要存在以下缺陷：
6.1)电能监测设备的安全性：电能监测节点设备(如电能表、电能计量传感器、电能计量插座等)可支持电能监测数据采集，通过状态监测、位置感知、远程控制及异常处理，实现诸多智能管理能力，但在用电设备匹配、瞬态异常响应及保护等方面，其安全性仍需要进一步提升。
7.2)边缘设备的复用性问题：从设备利用效率来看，边缘服务节点复用性较低，过于依赖专用智能设备(物联网主机、智能网关、路由器、定位基站)，而较少利用一些同样具有无线感知计算能力的低成本复用节点(如灯控、插座、开关等监测监控节点)。
8.3)安全保护的缺乏对目标场景的关联性：现有技术基于物联网边缘网络进行电能监测时，现场环境由分布式电能监测节点进行监测数据采集(并上传给上位主机)时，多个电能监测节点各自作为相对独立的目标监测节点，相互之间缺乏必要的协同服务，包括协同感知监测、协同数据处理、协同通信及协同保护，以及针对不同目标场景状态，以动态调整电能监测策略及预案的灵活性。
9.4)对接入接出瞬态缺乏安全保护：现有技术的安全保护主要针对用电负载运行过程，而对负载对象接入接出(插拔)的瞬态过程，缺乏更有针对性行的有效保护。对于特殊工业环境的负载热插拔，为了进行防弧而不得不采取过于结构过于复杂、成本极高的特殊防弧保护技术。
10.5)实时性与稳定性之间的平衡问题：现有技术并没有很好地解决的瞬态保护的实时性与稳定性之间的平衡问题。若异常保护按一段时间的有效值响应，则因缺乏实时性导致瞬态异常响应时间过长，而且在电能信号出现瞬态畸变时，有效值并不能很好地反映瞬
态冲击量；但是，若按瞬态监测响应，则会产生较大的误差与不稳定性，尤其在瞬态脉冲畸变较大时。
11.6).节能性与异常处理能力的平衡问题：现有技术电能监测模式，在用电负载处于不同运行状态(如未接入或接入后的正常运行、潜在异常或临界异常状态)，缺乏根据当前目标场景及负载对象状态进行由针对性的灵活选择与适应能力。不加区别的实时监测数据处理，不仅会导致敏感性资源(如功耗、算力、带宽)的无谓损失、大量的数据冗余；也会导致在重点目标负载对象真正出现瞬态异常时，缺乏更为实时、有效的异常处理能力。
12.因此，电能监测节点作为一种目标监测节点，如何通过对用电负载对象的识别匹配进行感知监测、如何在负载对象处于临界异常状态时进行快速响应及有效协同处理，成为亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

13.本发明要解决的技术问题在于，对用电负载对象的感知监测和异常响应处理，包括：电能监测节点通过发送核验触发信号，对当前接入的用电负载对象以应答响应方式发送的对象识别信号进行对象匹配核验，以配置调整监测模式参数，解决负载对象接入过程的安全性及监测模式的针对性问题；当所述负载对象处于临界异常状态时，启动临界监测模式，发送异常触发状态信标，从而解决异常响应处理的实时性与协同性问题。
14.为解决上述问题，本发明提出了一种电能监测方法及装置。
15.第一方面，本发明公开了一种电能监测方法，所述方法包括电能监测节点通过对用电负载对象的识别匹配进行感知监测，具体包括以下步骤：电能监测节点通过发送核验触发信号，获得当前用电负载对象对所述核验触发信号以应答响应方式发送的对象识别信号；所述电能监测节点对接收到的所述对象识别信号进行对象匹配核验，以配置调整与当前接入的负载对象相匹配的监测模式参数；对所述负载对象的电能信号输入，基于所述监测模式参数进行耦合采集与数据处理，获取所述负载对象的状态变量xi在时域的第一监测信息。
16.第二方面，本发明公开了另一种电能监测方法，所述方法包括电能监测节点对用电负载对象的异常响应处理，具体包括以下步骤：电能监测节点根据临界异常条件对第一监测信息进行实时判断：当前用电负载对象是否处于临界异常状态；当所述负载对象处于临界异常状态时，启动临界监测模式：对状态变量xi以临界实时跟踪处理获得瞬态异常特征参数；所述电能监测节点发送包括异常状态标识的异常触发状态信标，以被周边的协同感知节点所接收并进行相应的异常处理。
17.可选地，当所述电能监测节点检测识别到有负载对象接入时，所述电能监测节点根据所述负载对象发送的与电能时序信号的关联信息，进行对象匹配核验，判断该负载对象接入状态是否符合所述安全匹配条件。
18.可选地，所述负载对象以主动或应答方式发送包含对象识别信息的对象识别信号；所述电能监测节点基于所述对象识别信息进行所述对象匹配核验，并通过对所述对象识别信息的关联索引获得所述监测模式参数。
19.可选地，所述电能监测节点作为无线协同感知网络中的协同感知节点，为周边的目标对象设备进行监测数据处理：所述协同感知节点对接收到的所述电能监测节点以状态
信标发送的状态变量xi，评估计算敏感偏离度
△
s，按
△
s值的大小进行前置预选，对
△
s值较大的状态变量xi优先进行所述监测数据处理。
20.可选地，所述电能监测节点基于临界异常响应，通过对瞬态冲击量px进行临界反馈监测：当符合瞬态异常条件时，获得瞬态异常触发响应，并立即触发对所述负载对象进行瞬态异常保护。
21.可选地，基于临界异常响应，通过反馈设置追踪监测时间步长δt与/或额定比较信号xm，从而对前端输入信号进行所述临界反馈监测，以在符合所述前置触发条件时直接获得瞬态异常触发响应。
22.第三方面，本发明还公开了一种电能监测装置，所述装置通过对用电负载对象的识别匹配进行感知监测，具体包括以下模块：核验触发模块：用于通过发送核验触发信号，获得当前用电负载对象对所述核验触发信号以应答响应方式发送的对象识别信号；对象核验模块：用于对接收到的所述对象识别信号进行对象匹配核验，以配置调整与当前接入的负载对象相匹配的监测模式参数；采集处理模块：用于对所述负载对象的电能信号输入，基于所述监测模式参数进行耦合采集与数据处理，获取所述负载对象的状态变量xi在时域的第一监测信息。
23.第四方面，本发明还公开了另一种电能监测装置，所述装置在用电负载对象处于临界异常状态时进行异常响应处理，具体包括以下模块：异常判断模块：用于根据临界异常条件对第一监测信息进行实时判断：当前用电负载对象是否处于临界异常状态；异常跟踪模块：用于当所述负载对象处于临界异常状态时，启动临界监测模式：对状态变量xi以临界实时跟踪处理获得瞬态异常特征参数；触发信标模块：用于发送包括异常状态标识的异常触发状态信标以被周边的协同感知节点所接收并进行相应的异常处理。
24.可选地，所述装置对关联用电负载对象通过电能信号耦合进行电能监测，所述信号耦合包括直接取样耦合与/或互感耦合的方式；所述装置以嵌入或外置方式与所述负载对象的以下单元或附件的任一或组合，进行所述信号耦合：1)电源输入缆线、电源适配器；2)电源输入连接部件：包括电源插头/插座、开关及类似连接件；3)电源输入模块或转换单元。
25.从上述本发明提供的技术方案可知，本发明电能监测节点通过发送核验触发信号，获得当前用电负载对象以应答响应方式发送的对象识别信号，以对用电负载接入进行识别感知；对接收到的对象识别信号进行对象匹配核验，以配置调整与当前负载对象相匹配的监测模式参数，以此解决针对当前负载对象的匹配安全性及监测模式的灵活性问题；当所述负载对象处于临界异常状态时，启动临界监测模式，获得瞬态异常特征参数，从而提升对瞬态异常的响应速度，并解决节能性与安全性的平衡问题；发送异常触发状态信标，以被周边的协同感知节点接收并进行异常处理；从而解决针对目标异常状态感知触发的协同性问题。
26.因此，相对于现有技术，本发明基于对用电负载的识别感知进行感知监测及异常响应处理，通过对监测模式的弹性调整及协同感知处理，解决对用电设备的电能监测过程的安全性、实时性、节能性及灵活性问题，具有监测数据处理效率高、节点互操作协同性好、异常触发响应快、安全性高等有益效果；具体体现在以下几个方面：
27.1)本发明电能监测节点(如电能表、电能计量传感器、电能计量插座等)可支持电
能监测数据采集；基于对负载对象的感知识别，进行电能信号监测及异常响应处理，以对负载对象接入接出(插拔)的瞬态过程，进行更有针对性的有效保护。
28.2)本发明电能监测节点在负载对象接人接出环节，通过对用电负载接入进行识别感知；对接收到的对象识别信号进行对象匹配核验，以配置调整与当前负载对象相匹配的监测模式参数，以此解决针对当前负载对象的匹配安全性及监测模式的灵活性问题。
29.3)本发明电能监测节点对于用电负载在常态下采取低功耗的节能监测模式。当负载对象未接(空载)或正常运行时，电能监测节点处于节能监测模式，有利于节约电能监测功耗，减少数据冗余；尤其为了减少安装成本在无线窄带无线通信时，通过弹性数据上传，减少无线干扰及数据资源竞争。
30.4)本发明电能监测节点基于目标监测信息处理，通过状态模式评估，对于处于异常状态的负载对象，通过提升监测模式等级而提升监测数据的实时性和安全性；在负载对象处于潜在异常状态时，启动潜在异常监测模式；有利于快速异常响应及异常响应处理，包括记录异常过程、保护数据、异常告警等处理。
31.5)本发明电能监测节点在负载对象处于临界异常状态时，启动临界异常监测模式，以临界实时跟踪处理获得瞬态异常特征参数，有利于提升对异常响应的实时性与一致性；通过发送具有有更高活跃度的异常触发状态信标，具有触发响应快、优先级高，使得协同感知节点可以在短时间快速、可靠地获得前置触发响应。
32.6)本发明电能监测节点在临界异常监测模式下，通过对状态变量xi以临界实时跟踪处理获得瞬态异常特征参数，并通过瞬态冲击量预测及临界反馈监测，解决瞬态异常响应的稳定性与一致性问题；当电能信号出现瞬态畸变时可以快速响应，解决了实时性与稳定性之间的平衡问题。
33.7)本发明电能监测节点基于边缘协同感知网络面向用电场景对象，其中全部或部分电能监测节既可作为目标监测节点又可作为协同感知节点，使得电能监测节点设备具有较好的硬件复用性和无线互操作协同性。
34.8)本发明通过目标场景状态感知、前端数据敏感预选、状态模式评估、模式参数调整等处理，解决数据实时性与资源占用、稳定性与响应速度、节能性与安全性等之间的平衡性与灵活性问题。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显然，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
36.图1为本实施例公开的第一种电能监测方法的流程图；
37.图2为本实施例公开的第二种电能监测方法的流程图；
38.图3为本实施例公开的第一种电能监测装置的模块结构图；
39.图4为本实施例公开的第二种电能监测装置的模块结构图；
40.图5为本实施例公开的电能监测节点(装置)作为目标监测节点与/或协同感知节点的内部软件模块结构图。
具体实施方式
41.为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，所描述的实施例是本发明的一部分，而不是全部实施例，实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。
42.实施例一，请参考图1，为本发明实施例公开的一种电能监测方法的流程图，所述方法包括电能监测节点作为一种目标监测节点通过对用电负载对象的识别匹配进行感知监测，具体包括以下步骤：
43.步骤s101，电能监测节点在检测到有负载对象接入时通过发送核验触发信号，获得当前用电负载对象或与其关联绑定的对象识别标签，对所述核验触发信号以应答响应方式发送包含对象识别信息的的对象识别信号；
44.步骤s102，所述电能监测节点对接收到的负载对象发送的所述对象识别信号及其对应包含的对象识别信息进行对象匹配核验，以配置调整与当前接入的负载对象相匹配的监测模式参数，所述监测模式参数至少包括对应的状态异常条件与/或异常处理预案；
45.步骤s103，对所述负载对象的电能信号输入，基于所述监测模式参数(以指定的信号耦合采集模式)进行耦合采集与数据处理，获取所述负载对象的若干目标状态变量xi在时域的第一监测信息(即实时采集监测数据)。
46.所述电能监测节点一种目标监测节点，对一个或多个作为目标对象的用电负载对象进行电能监测；当移动用电插座作为电能监测节点与负载对象绑定时，所述用电插座作为目标定位/监测节点，具有以下节点角色特征：
47.1)主/被动定位：主动发现周边协同定位基站(位置信任级别：路由器、网关、灯光控制及蓝牙信标等定位节点)；
48.2)移动定位上传：仅当判自身断环境位置状态(一种场景状态)发生变化时，进行定位信息上传；
49.3)潜在异常触发(一种场景触发)：至少有一个目标状态变量来自于前置感知节点。
50.实施例二，请参考图2，为本发明实施例公开的一种电能监测方法的流程图，所述方法包括电能监测节点(作为一种目标监测节点)对用电负载对象的异常响应处理，具体包括以下步骤：
51.步骤s201，所述电能监测节点根据临界异常条件基于当前监测模式参数，对第一监测信息进行实时判断：当前用电负载对象是否处于临界异常状态；
52.步骤s202，当所述负载对象处于临界异常状态时，启动临界监测模式：对(电能/目标)状态变量xi以临界实时跟踪处理获得瞬态异常特征参数；
53.步骤s203，所述电能监测节点根据所述异常特征参数，发送包括异常状态标识的异常触发状态信标(即将异常状态标识置入异常触发状态信标)，以被周边的协同感知节点所接收并进行相应的异常处理。
54.需要说明的是，所述异常触发状态信标为一种包含异常等级信息的场景服务信标，作为以无线广播发送的一种异常告警信息。
55.所述触发状态信标为前置感知节点通过调整其信标广播/调制参数，以比非触发常态更高的活跃度等级，发送的包含特定的触发状态标识(一种状态代码标识)信息的状态
信标(如无线信标、载波信标)，用以触发周边关联的协同感知节点进行接收响应。
56.所述触发状态信标即包含特定触发信息的状态信标；触发信息用以指示/提醒对其接收响应的信息；所述触发属于一种触发提醒机制；即使所述协同感知节点没有收到所述前置感知节点发送的触发状态信标，在必要时基于任何预定的状态或定时事件触发均可进行所述场景状态解析，以判断是否发生场景状态跳变。
57.所述活跃度等级指，基于信标广播/调制参数，调整其状态信标的射频信号能力与/或特定优势信道占用；所述信标广播/调制参数包括信标广播的间隔时间、持续时间、功率等级、相位时隙、频率信道以及其它调制参数。
58.在触发状态信标的存续期(为一个短暂时间)内，通过以下方式之一或组合，提升所述活跃度等级，使其状态信标具有更高的瞬态通信成功率(从而获得更高灵敏度与可靠性的快速触发效果)：1)启动刷新：启动常态(非触发时)停止运行的信标广播或其类型(如启动发送广播包与应答包而常态停止发送或仅发送其中之一)；2)加快频率：缩短信标广播的间隔时间；3)增强功率：提升信标广播的功率等级；4)特定信道：设置特定(保护性、非竞争性)的优势信道，如：相位时隙信道、频率信道。
59.周边的协同感知节点接收到所述异常触发状态信标而获得异常触发响应，根据所述异常状态标识，通过对所述异常状态标识进行索引获得异常处理预案及其关联的模式参数进行相应的异常处理。
60.所述电能监测节点可作为协同感知节点为周边其它目标监测节点进行所述异常处理(一种协同感知处理)。
61.对于前述图1、图2的流程图步骤的实施，具体说明如下：
62.电能监测节点作为一种能源监测节点，即用于对用电负载对象进行电能监测的目标监测节点，其节点角色既可作为目标感知节点也可协同感知节点；
63.所述电能监测节点为一种具有多设备角色的协同服务节点，包括目标监测/监控/追踪节点、无线联动节点/信标基站、协同感知节点/定位基站。
64.所述模式参数与场景状态关联，包括与给定模式对应的代码、索引、流程、参数等数据信息；
65.所述模式处理即模式数据处理包括针对给定模式的数据计算、操作/控制/监控、数据保存/传输/上传/推送等数据处理及信息服务的过程。
66.所述模式参数pi包括对模式处理流程的索引/调用参数；按照所述模式参数所包含的操作模式参数执行相应的模式处理流程；所述模式处理流程包括场景联动处理如场景联动控制、场景联动配置、场景联动通信。
67.所述模式参数包括操作目标参数与/或操作模式参数，对模式参数的调整包括对参数赋值、参数增量、参数函数运算等调整操作。
68.实施示例：场景触发响应的数据结构：
69.1)传感器(未知类)：[查找]设备名/设备id或mac
‑‑
》设备类型码；
[0070]
2)传感器(已知类)，[索引]设备类型码
‑‑
》场景状态代码，[监测变量1,...监测变量n]；
[0071]
其中，所述传感器即指目标感知节点。
[0072]
所述感知节点/目标监测节点通过对以下多类模式参数及其组合的调整，以进入
具有不同价值取向策略(如监测精度/实时性、数据上传连续性/实时性、自身功耗)的监测模式(如：高速/全速采集、实时/定时上传、低功耗节能等模式)。
[0073]
所述监测模式包括：
[0074]
1)信号耦合采集模式：信号耦合参数、ad采集模式参数(如采集周期)、采集预处理模式(如滤波模式参数)等；各种状态变量的类型及缺省模式；
[0075]
2)监测数据处理模式：数据处理参数(处理周期、敏感处理参数、数据遴选/剔除/统计参数)、过程变量类型及算法精度、数据存放区管理参数及数据保存模式等；
[0076]
3)无线数据传输模式：无线模式(如ble、wifi、以太网、4g/5g)的开启/关闭、无线通信模式(如功率等级及调制方式，扫描/广播时间周期、间隔/相位、时隙宽度、占空比等)；
[0077]
4)数据上传模式：所述目标监测节点作为边缘节点向上位主机或管理系统，以实时、定时、主动或被动请求的数据上传模式；
[0078]
对于前述图1、图2的流程图步骤的实施，进一步说明如下：
[0079]
对于作为电能监测节点的用电插座，在面向用电场景中的用电负载对象进行监测的同时，复用于协同感知节点(基站设备)面向周边的目标对象设备提供协同感知服务。
[0080]
所述用电场景指由限定的用电负载或用电范围及其关联环境所构成的目标场景。
[0081]
由所述电能监测节点与协同感知节点构成边缘监测/监控网络系统(作为无线协同感知网络的子集)，面向能源管理目标场景为周边目标对象提供感知监测服务。
[0082]
所述电能监测包括对用电/能源设备(即负载对象)的监控计量，以对能效、安全性及设备利用率等方面进行关联监测。
[0083]
所述电能监测节点作为目标监测节点，对目标场景对象的前置信号输入，基于信号前端处理通过信号耦合采集获得采集数据，并对所述采集数据进行所述第一监测数据处理而获得所述第一监测信息。
[0084]
所述电能/能源监测包括对电能/能源供给和使用消耗关联的以下任一或组合的电能物理量进行实时或累积监测：1)位置/区域(范围)；2)负载节点状态(如通/断、开机时间)；3)实时监测物理量：如：功率；4)累积监测物理量(如用电量)。
[0085]
用电负载包括指定范围的用电设备/电器所构成的负载；用电负载对象(简称负载对象或用电负载)即作为用电负载被监测的目标对象；
[0086]
所述负载对象对应一个物理对象或物理对象范围(如用电设备/部件、用电节点/支路)，由一个或多个用电设备与/或用电节点所构成；
[0087]
所述负载对象作为指定用电场景中目标对象，与电能/目标监测节点所对应。
[0088]
一个用电负载对象可以对应包含一个或多个用电设备或用电节点；典型地，用电负载对象或用电设备与设备资产编码所对应；
[0089]
多台用电设备可以共同构成一个用电节点(中间节点)，一台用电设备也可以包含多个用电节点(支路节点)，例如：分别监控电脑与显示器、冰箱压缩机等内若干支路的用电节点。
[0090]
所述电能监测指面向用电负载对象，与用电能耗、效率及安全性相关的状态监测。
[0091]
所述电能信号状态变量即面向电能监测的状态变量，为反映用电场景及其用电负载对象的一种目标状态变量。
[0092]
在没有用电负载接入时，所述电能监测节点的供电端口保持对用电负载接入的安
全保护状态。
[0093]
当检测识别到有用电负载接入时，核验负载接入状态是否符合安全匹配条件，当且仅当所述状态符合安全匹配条件时，允许将所述供电端口切换到正常供电回路，使所述用电负载处于正常供电状态。
[0094]
所述安全保护状态为一种通过安全保护回路对用电负载进行试探性检测的状态，以判断识别是否有用电负载接入以及是否符合所述安全匹配条件。
[0095]
所述试探性检测为一种安全检测，所述安全检测比直接正常供电(指不经所述安全检测)更具备安全性。
[0096]
所述试探性检测，为对用电负载接入供电端口的瞬态进行检测识别，对正常的用电负载接入没有(或极小)影响，可对异常用电负载接入进行识别。
[0097]
所述安全保护回路指，在用电负载接入供电端口的瞬态处于安全检测信号的回路，包括以下方式之一或组合：1)安全电压，3)高阻弱信号，3)瞬态过载保护。
[0098]
安全检测信号可以是降压信号、高阻信号、弱脉冲信号；载波信号、互感耦合信号、分压信号、直流信号等；
[0099]
所述安全回路/安全电压用于供电端口处于开路状态、从用电负载开路到负载接入的瞬态检测及保护。
[0100]
所述切换为在安全保护回路与正常供电回路之间进行的转换，包括对供电回路、供电电压或检测信号的转换/切换。
[0101]
切换器件及切换方法包括：1)多选开关(多掷开关)，2)降压信号(分压、互感耦合、变压器)，4)在安全检查回路上串接保护器件。
[0102]
所述安全匹配条件包括对接入的用电负载进行负载特性参数的对象匹配核验：通过对所述负载特性参数(包括瞬态与/或稳态的特性范围及稳定性)的检测，判断是否为设定匹配范围的正常负载接入，排除异常负载与/或异常接入，如假负载、瞬态短路或接触不良、异常负载开机特性(如启动功率、阻容特性)。
[0103]
当所述负载特性参数符合临界异常条件时，可立即启动临界异常响应处理；所述临界异常条件包含于所述分级异常条件。
[0104]
当所述电能监测节点为目标监测节点(如用电插座)检测识别到有用电负载接入时，核验该用电负载接入状态是否符合安全匹配条件。
[0105]
电能监测节点作为目标监测节点，通过对用电负载接入的电能时序信号进行对象匹配核验以判断是否符合所述安全匹配条件。
[0106]
所述安全匹配条件包括对用电负载接入进行负载性能监测：所述用电插座作为电能监测节点，通过对电能信号状态变量的监测，判断当前接入的用电负载是否处于符合用电安全的状态变量范围(如上下限、变量约束、接入异常条件)。
[0107]
所述核验触发信号可以为以下任一或组合：1)电能/目标监测节点以无线信标或载波脉冲方式主动发送的核验请求发信号；2)电能时序信号(如开机信号、特定相位)关联的(交流)载波脉冲信号或关联的无线信号；3)基于前置触发的时序算法限制条件(如预定计数、定时)而生成的触发信号。
[0108]
所述电能监测节点通过对与负载对象绑定的对象识别标签所发送的对象识别信号进行对象匹配核验，以判断是否符合所述安全匹配条件。
[0109]
所述对象识别标签为用于识别核验所述负载对象的电子标签装置，
[0110]
所述对象识别信号为以无线信标与/或交流载波方式发送的应答信号。
[0111]
当所述电能监测节点检测识别到有负载对象接入时，所述电能监测节点根据所述负载对象发送的与电能时序信号的关联信息，进行对象匹配核验，判断该负载对象接入状态是否符合所述安全匹配条件。
[0112]
所述电能时序指接入上电与/或耦合信号的组合的特征时序，如上电一定时间(或一定的交流计数周期)后的过零点、信号峰值或特定相位点。
[0113]
所述目标监测节点在检测识别到负载对象接入时或其它在需要进行对象匹配核验之前(如定时或异常触发核验)发送核验触发信号，与负载对象绑定的对象识别标签通过对所述核验触发信号的响应，以应答方式发送所述对象识别信号，所述目标监测节点对所述对象识别信号进行对象匹配核验。
[0114]
所述对象识别信号由所述负载对象内置或外置绑定的对象识别标签所发送；
[0115]
所述对象匹配核验包括。基于对象识别信号的无线信号强度(rssi)，对其距离/位置的空间范围的判断。
[0116]
所述负载对象通过电能信号耦合，对电能时序信号(作为一种核验触发信号)的响应，以应答方式而反馈发送对象识别信号。
[0117]
当所述负载对象接入所述电能监测节点的通电瞬态，所述负载对象(或对象识别标签)通过电能信号耦合(如峰值相位耦合)，发送具有与电能时序关联的对象识别信号。
[0118]
所述负载对象包括以嵌入或外置方式绑定的对象识别标签，基于电能信号耦合而发送与电能时序信号关联的对象识别信号，所述对象识别信号由所述对象识别标签所发送；
[0119]
所述电能监测节点根据所述对象识别信号所包含的与所述电能时序信号的关联信息，进行对象匹配核验。
[0120]
所述负载对象(或关联绑定的对象识别标签)通过电能信号耦合，通过对电能时序信号(作为一种核验触发信号)的响应，以应答方式而反馈发送对象识别信号。
[0121]
所述负载对象或对象识别标签基于电能时序信号的关联触发，以主动或应答方式发送包含对象识别信息的对象识别信号；
[0122]
所述电能监测节点基于所述对象识别信息进行所述对象匹配核验，与所述负载对象建立关联绑定关系，并通过对所述对象识别信息的关联索引获得所述监测模式参数。
[0123]
所述电能监测节点作为无线协同感知网络中的协同感知节点，为周边的目标对象设备进行监测数据处理(作为有限敏感处理)：
[0124]
所述负载对象包含(内置或外贴的)对象识别标签，通过接近式物理感应(如信号强度侦测、霍尔传感触发、rfid)，使得所述电能监测节点/电能监测适配器的形式与所述负载对象快速绑定。
[0125]
电能监测节点的形式：适配器、插座、缆线、标签、保险管。
[0126]
所述监测模式包括节能监测模式、安全监测模式和临界监测模式；
[0127]
所述电能监测节点根据当前的监测模式代码，以调整当前对应的监测模式参数，具体包括：1)当负载对象处于正常运行状态，采取节能监测模式(第一监测模式)；2)当所述负载对象处于潜在异常状态，采取安全监测模式(第二监测模式)；3)当所述负载对象进入
临界异常状态，则采取临界监测模式(第三监测模式)。
[0128]
从所述节能到临界监测模式分别被定义为从低到高级的监测模式；必要时，可对上述三种基本的监测模式可再细分为不同的子模式；
[0129]
需要说明的是，对于处于任何相对低级的监测模式，当判断符合任何更高级的异常条件(包括直接获得硬件触发响应)时，可以直接进入任何相应高级的监测模式；
[0130]
例如，在节能或安全监测模式，判断符合瞬态异常条件时，当然无需先进入临界监测模式，即直接获得瞬态异常触发响应。
[0131]
用电异常状态包括潜在异常状态、临界异常状态及显性异常状态：
[0132]
1)潜在异常状态：即一种潜在的或隐性的非正常运行状态，但尚未达到临界或显性异常状态；
[0133]
2)临界异常状态：指处于在瞬态可能即将出现显性异常状态的临界状态；
[0134]
3)显性异常状态：已发生且尚未解除的异常状态。
[0135]
所述正常运行状态包括当前负载对象处于正常的保养、停机(负载开路)或指定运行参数范围的状态；
[0136]
所述潜在异常状态可以包括：不安全隐患、接近异常、趋势异常以及其它需要采取安全监测/追踪监测的状态。
[0137]
所述临界异常状态为一种不稳定状态，在瞬态内很可能进入显性异常状态，也可能恢复到潜在异常状态或正常运行状态。
[0138]
所述电能监测节点根据当前目标状态信息对应的场景状态代码ns导出所述监测模式代码，以调整相应的监测模式；
[0139]
所述监测模式代码为与目标状态信息/场景状态代码ns对应的、反映当前与目标场景关联的目标对象运行状态的潜在风险区间范围的代码。
[0140]
例如，目标对象为用电负载对象，所述运行状态可以指相对能耗状态，所述相对能耗状态为当前能耗状态与基准或历史同比能耗状态的比值)。
[0141]
在当前的负载对象处于正常运行状态下，在没有出现任何一种异常状态之前，所述监测模式默认为节能监测模式(第一监测模式)，所述节能监测模式为一种节能取向的监测模式；
[0142]
一旦所述电能监测节点判断当前负载对象出现任何等级的异常状态，则立即进入对应的非节能取向的异常监测模式，所述异常监测模式包括安全监测模式与临界监测模式。
[0143]
所述监测模式包括安全监测模式，所述电能监测节点在判断当前负载对象处于潜在异常状态时则执行所述安全监测模式；
[0144]
所述安全监测模式介于节能与临界监测模式之间，需要比节能监测模式消耗更多的资源(如算力、功耗、数据保存及上传)，用以解决实时敏感响应、监测记录和异常处理等问题。
[0145]
相比节能监测模式，所述安全监测模式的目的及需要解决的主要问题包括：
[0146]
1)敏感响应：通过对异常状态变量进行安全跟踪监测/处理，对于更高级的临界或瞬态异常触发，具有更敏感的响应速度、更强的资源处理能力；
[0147]
2)监测记录：保存更完整、更连续的异常监测信息：如异常敏感点变量跟踪(第一
监测信息)、异常段统计(第二监测信息)、异常处理日志；
[0148]
3)异常处理：根据当前不同异常等级进行预定先期(在更高级异常状态之前)的异常处理(或预处理)：如数据保护(对优先级较高的数据)、异常指示及告警。
[0149]
所述监测模式包括临界监测模式，所述电能监测节点在判断当前负载对象处于临界异常状态时则执行所述临界监测模式；
[0150]
相比于安全监测模式，所述临界监测模式，需要集中资源算力，基于对异常状态变量的安全跟踪监测/处理，通过对瞬态异常特征的实时预测，而对前置触发条件进行反馈调整，从而获得以对瞬态异常触发具有更快(更低延时)的敏感响应。
[0151]
临界监测模式指，通过对异常状态变量进行临界实时跟踪处理，根据当前瞬态异常特征参数与瞬态异常条件的趋近程度，通过向前级(包括前级节点与/或本节点前端)动态反馈调整前置触发条件，使得在符合瞬态异常条件时，可以更加敏感地获得相应的瞬态异常触发响应。
[0152]
所述用电异常状态包括以下异常状态的任一或组合：
[0153]
1)瞬态异常状态：指任一状态变量在一次或短时间内如n个采样周期，数据采集的变量值出现的异常状态；
[0154]
2)累积异常状态：某个时间段内对一个或多个状态变量组合的评估而出现指标异常状态。
[0155]
所述电能监测节点基于信号采集数据通过第一监测数据处理获得第一监测信息；再(由节点自身或周边协同感知节点)基于所述第一监测信息，通过第二监测数据处理(一种有限敏感处理)获得第二监测信息。
[0156]
所述电能监测节点自身与/或周边协同感知节点基于场景状态响应，面向目标场景对象，通过对目标监测信息进行目标状态评估，获得目标状态信息；所述目标监测信息包括第一监测信息和第二监测信息。
[0157]
所述目标状态评估为一种有限敏感处理，包括对第一监测信息和第二监测信息的筛选引用、评估处理。
[0158]
电能信号采集处理包括通过对电能信号输入的耦合采集与数据处理，获得若干状态变量xi(在时域)的第一监测信息(即实时采集监测数据)。
[0159]
所述数据处理包括对电能信号的采集数据进行第一监测数据处理，包括：前置数字滤波、特征变量提取、变量跟踪处理。
[0160]
所述耦合采集为对直流或交流(单相或多相中的一相)电能(输电或供电)进行的信号耦合及ad采集；所述信号耦合包括以下方式之一或组合：
[0161]
1)电流耦合：直接取样耦合(如合金电阻)、电流互感器耦合，2)电压耦合：检测互感器/变压器、降压/分压单元，3)前置信号隔离耦合，4)信号放大、滤波单元。
[0162]
当所述电能监测节点(作为目标监测节点)内部包含对前置信号输入进行多选的信号耦合回路，通过控制多选开关/多掷联动，使得被监测的负载对象接入到不同状态的信号耦合回路；
[0163]
所述信号耦合回路在不同状态下，包括不同的负载保护电阻rp与/或信号取样电阻rs。
[0164]
当所述负载保护电阻rp为高阻抗时，对负载对象接入形成瞬态保护。
[0165]
当所述电能监测节点内部包含多掷继电开关，在所述多掷继电开关处于“通态”或“断态”时，分别对于负载对象接入不同的信号耦合回路；
[0166]
当所述多掷继电开关处于“断态”时，在所述负载对象的接入端串接一个超高阻抗的负载保护电阻rp；反之，当所述继电开关处于“通态”时，所述负载保护电阻rp为接近为零的低阻抗。
[0167]
相应地，所述信号耦合回路在不同状态下，包含不同的信号取样电阻ri，及相应不同的前置衰减增益；例如：
[0168]
负载保护电阻rp，断态：500mω(兆欧)，通态：0；
[0169]
信号取样电阻rs，断态：500ω(欧)，通态：5mω(毫欧)。
[0170]
通过信号耦合回路接入超高的负载保护电阻rp，当所述多掷继电开关处于“断态”时，仍可监测负载对象的开机/关机或接入/接出的负载状态变化；
[0171]
在负载关机或断开时，所述多掷继电开关自动断开；而在负载开机或接入后，所述多掷继电开关自动恢复接通。
[0172]
其有益性在于，以此避免热插拔带来的电弧问题，提高安全性，并延长电器开关触点寿命。
[0173]
所述电能监测节点根据当前监测模式对所述第一监测信息进行第二监测数据处理获得第二监测信息，再通过(基于场景状态解析的)状态模式解析导出(与所述用电场景状态代码ns)对应的监测模式代码及其模式参数(与用电场景状态代码所对应)，并根据所述监测模式代码(及其关联的模式参数pi)执行与监测模式代码对应的监测模式及模式处理。
[0174]
所述电能监测节点对当前的目标状态信息，根据(与负载对象匹配的)分级异常条件进行状态模式解析(一种用电场景状态解析)，当评估所述负载对象处于潜在异常状态时，启动安全监测模式。
[0175]
所述状态模式解析为，所述电能监测节点根据当前的目标状态信息，基于能效评估反馈(以动态平衡方式/策略)对监测模式在安全性、节能性、实时响应能力及系统数据需求方面进行平衡取向评估；所述目标状态信息由对当前的目标监测信息通过状态评估处理而得到；所述目标状态信息由对当前目标监测信息(中的若干状态变量)通过状态评估处理而得到。
[0176]
基于所述目标状态信息进行动态的状态模式解析获得的监测模式代码(一种场景状态代码)，并根据对监测模式代码的索引，获得相应的监测模式参数。
[0177]
所述异常状态包括电网供电异常与/或负载用电异常；所述异常条件指不同异常状态等级所对应的判断条件；
[0178]
所述异常状态等级包括潜在异常状态(隐性异常状态)、临界异常状态及显性异常状态。
[0179]
需要说明的是，所述分级异常条件包含当前变量特征参数范围及其时域变化特征参数范围的判断条件；典型地，对于进入或退出不同等级的异常状态的判断条件，具有在时域与/或值域上的非对称性；例如，从正常到异常状态(或从低级异常到高级异常状态)，在符合当前特征参数条件时即可立即生效；反之，从异常恢复到正常状态(或从高级异常到低级异常状态)，则在符合当前特征参数条件之后，仍需要一定观察期的冷却时间作为异常解
除的条件。
[0180]
分级异常条件包括潜在异常条件、临界异常条件和瞬态异常条件：
[0181]
所述电能监测节点根据所述分级异常条件对当前的目标监测信息进行状态模式解析，包括：根据所述分级异常条件对所述负载对象关联的目标场景状态进行判断：1)符合所述潜在异常条件时，进入所述潜在异常状态；2)符合所述临界异常条件时，进入所述临界异常状态；3)当符合所述瞬态异常条件时立即触发瞬态异常保护处理。
[0182]
依据所述分级异常条件，判断异常状态的分类/等级：
[0183]
所述分级异常条件还包括对所述电能监测节点(或系统)自身运行状态进行的判断，如对断网、重启上电、通信超时、自检异常等状态进行判断的异常条件。
[0184]
所述临界异常条件为对当前状态变量及其瞬态预期值判断负载对象是否进入临界异常状态所依据的条件，所述状态变量包含于第一监测信息；
[0185]
所述潜在异常条件为进行状态模式解析时判断负载对象是否处于潜在异常状态所依据的条件。
[0186]
当负载对象处于潜在异常状态(进入临界异常状态之前)，所述电能监测节点以安全监测模式(即第二监测模式)对所述负载对象的异常状态变量进行安全跟踪监测；根据临界异常条件，当所述负载对象处于进入所述临界异常状态时，立即启动临界监测模式进行临界异常响应处理。
[0187]
所述安全跟踪监测包括以下方式之一或组合：1)基于对所述异常状态变量进行实时采集与跟踪处理，判断是否进入临界异常状态；2)根据临界触发条件以临界反馈监测方式设置前置触发条件以在符合所述临界触发条件时获得临界异常触发响应。
[0188]
所述电能监测节点根据异常处理预案，通过对当前场景状态代码的索引获得模式参数pi，并执行与所述模式参数对应的临界异常响应处理；
[0189]
所述临界异常响应处理为对即将可能发生的瞬态异常脉冲，以临界反馈监测进行实时监控处理，以获得瞬态异常触发响应。
[0190]
所述异常处理预案指临界异常状态(一种临界触发状态)的场景响应预案；
[0191]
临界异常响应处理为一种临界响应处理(基于临界响应的异常处理)；在设置临界反馈监测的同时，可并行进行数据保护、异常告警、异常保护的任一或组合。
[0192]
所述临界反馈监测为当前协同感知节点或其前置感知节点在临界触发状态下，(基于当前感知监测模式)根据对目标状态变量在时域的监测采集信息基于对瞬态触发响应的趋近程度的判断(包括计算或查询)，对(自身节点或前置节点的)信号前端进行反馈调整，以对当前前端输入信号进行实时比较监测，在符合前置触发条件时获得瞬态触发响应。
[0193]
所述前端输入信号为对目标状态变量进行数据采集前的耦合信号；
[0194]
所述反馈调整包括信号耦合调整(如调整耦合回路、衰减增益)与/或对额定比较信号(的参考值或额定值)进行调整；
[0195]
所述反馈调整的途径方式包括以下方式之一或组合：1)协同感知节点对作为前置节点的目标监测节点进行反馈控制(如发送主动控制信息)；2)目标监测节点的后级处理单元对自身信号前端(处理模块)的反馈设置。
[0196]
所述目标感知/监测节点基于临界信号反馈单元(包含于信号前端处理模块)，对所述前端输入信号与当前额定比较信号进行实时比较，以在符合前置触发条件时获得瞬态
触发响应。
[0197]
所述协同感知节点(以无线扫描侦测方式)对(当前评估周期)接收到的所述电能监测节点作为目标对象设备，以状态信标发送的(若干)状态变量xi(或第一监测信息)，评估计算敏感偏离度
△
s，按
△
s值的大小进行前置预选(如设置预选条件、优先级顺序
‑‑
排序置入缓冲区)，对
△
s值较大的状态变量xi优先进行所述监测数据处理。
[0198]
所述分类异常处理包括数据保护处理：
[0199]
所述数据保护处理，按以下不同的监测数据类型，对未保护(未离线保存且未确认上传成功)的数据，按优先级顺序进行所述数据保护处理：
[0200]
第一优先级：当前时钟、设备硬件状态、数据区管理指针；
[0201]
第二优先级：当前实时监测数据缓冲区数据、当前日志(如时钟校正日志、异常处理日志)；
[0202]
第三优先级：当前历史监测数据缓冲区数据。
[0203]
在以下异常状态下，启动所述数据保护处理：1)断网离线状态，对未上传的异常状态数据，定时进行数据保护处理；2)通过掉电检测中断响应或其它瞬态异常响应，立即启动数据保护处理。
[0204]
所述数据保护处理指将待保护数据备份保存到非易失性存贮器之中。
[0205]
所述数据保护包括对时钟校正日志的离线保护：
[0206]
当所述目标监测节点因断电或故障复位重启时，在上电时之后立即生成一个开机id，并在此后连续时间段内至少生成一个对应的时间校正记录添加到时钟校正日志；如果一个开机id不能成功对应一个时间校正记录，则按不可校正时间进行处理。
[0207]
所述分类异常处理包括通过无线广播发送异常触发状态信标推送异常触发信息。由周边的协同感知节点基于无线感知响应进行异常告警与/或异常保护；
[0208]
当所述负载对象处于异常状态时，所述电能监测节点将异常状态标识(及关联的若干状态变量)植入异常触发状态信标(一种包含异常等级信息的场景服务信标)。
[0209]
所述异常保护包括：以直接或联动方式对用电负载的供电线路或用电回路进行各种异常保护(闪断保护、延时保护或断电保护)。
[0210]
当周边的协同感知节点接收到所述异常触发状态信标，以多重角色模式进行以下任一或组合的模式处理：1)角色1.追踪监测：所述协同感知节点作为协同定位基站，对作为目标追踪节点的电能监测节点进行追踪监测的服务；2)角色2联动响应：所述协同感知节点作为联动响应节点，对作为前置感知节点的电能监测节点进行联动响应的服务；3)角色3异常告警：所述协同感知节点作为无线报警终端，对所述电能监测节点发送的包括异常状态标识的触发状态信标，以无线联动告警方式执行相应的场景模式控制/群控。
[0211]
当所述协同感知节点为一种多角色复用节点设备，如：灯控感知节点、智能插座、声音报警终端，当接收到所述异常触发状态信标，以多重角色模式进行所述模式处理；所述模式处理即场景模式控制/群控，包括以场景服务信标/定向服务信标方式发送联动告警信息。
[0212]
在临界异常状态下，所述目标监测节点基于对电能信号状态变量的跟踪采集，识别到当前监测的负载对象处于临界异常状态时，通过临界异常响应处理对瞬态异常特征参数进行实时监控处理：在符合所述瞬态异常条件时获得瞬态异常触发响应，并立即触发自
身与/或关联节点的瞬态保护控制模块，对处于瞬态异常状态的所述负载对象进行瞬态异常保护。
[0213]
所述瞬态异常条件即与瞬态异常特征参数匹配、符合瞬态异常条件的状态。
[0214]
所述目标监测节点根据瞬态保护模式，采取单点瞬态保护与/或联动瞬态保护的方式进行所述瞬态异常保护：
[0215]
方式一单点瞬态保护：所述目标监测节点立即触发自身节点装置的瞬态保护控制模块对所述负载对象进行所述瞬态异常保护；
[0216]
方式二联动瞬态保护：所述电能监测节点(基于当前场景状态代码)通过无线场景联动，触发关联保护节点(作为电能监测节点或一般协同感知节点)对所述负载对象进行所述瞬态异常保护。
[0217]
所述瞬态保护模式包含于异常处理预案信息，或取决于自身节点属性对应的缺省模式。
[0218]
在临界异常状态下，所述临界异常响应指某一电能信号状态变量对应的瞬态脉冲即将达到指定异常值而获得的响应。
[0219]
所述临界异常响应指，所述瞬态脉冲达到临界异常值但尚未达到指定异常值时，所获得的具有一定瞬态时间提前量的预备性响应。
[0220]
所述电能监测节点在用电负载对象接入或运行过程中，通过对电能信号状态变量的临界实时跟踪处理，包括对当前值与/或预测值计算/判断，根据当前临界异常状态对所述瞬态异常特征参数的趋近程度，动态调整所述临界反馈监测的前置触发条件。
[0221]
所述前置触发条件指所述电能监测节点对其监测信号前端设置的触发条件，无需通过进一步的监测数据处理即可直接形成触发的条件。
[0222]
根据分级异常条件反馈设置不同异常级别的前置触发条件，即可在符合所述分级异常条件时，获得对应级别的异常触发响应。
[0223]
所述电能监测节点通过动态反馈调整与所述分级异常条件对应的前置触发条件，而对不同级别的异常状态进行跟踪监测；所述电能监测节点通过设置额定比较信号与/或追踪监测时间步长，而反馈调整所述前置触发条件。
[0224]
所述前端输入信号为经过信号耦合调整之后的信号，通过预先的比较信号校正，使所述前端输入信号与所述额定比较信号为可比信号。
[0225]
所述目标监测节点根据当前对关联负载对象的保护需求的紧急性及覆盖范围，根据所述保护需求与保护代价的平衡评估，选择与所述评估相匹配适当的瞬态保护模式及对应的覆盖范围，所述瞬态异常保护解除或缓和当前的瞬态异常状态。
[0226]
所述保护代价指对关联负载对象进行瞬态保护将导致的直接或风险成本代价；所述覆盖范围指关联保护节点对用电负载对象的覆盖范围。
[0227]
选择某一瞬态保护模式的保护代价为，所述覆盖范围的关联保护节点进行瞬态异常保护，按所选择的瞬态保护模式对所有关联用电负载对象的保护代价的总和。
[0228]
所述关联保护节点指对所述目标监测节点当前监测的部分或所有负载对象具有关联保护能力的节点；即所述关联保护节点能保护的负载对象与所述电能监测节点当前监测的用电负载对象具有关联子集。
[0229]
关联保护节点指能够对关联对象节点当前的瞬态异常状态进行保护的节点；所述
关联对象节点包括供电节点、用电节点、监测节点及其它保护节点，所述用电节点包括用电负载设备及其用电支路节点。
[0230]
所述关联保护节点对所述关联对象节点不同的瞬态异常特征采取不同方式、层次及时序的瞬态保护方式，包括：减缓(如减少支路负载或非重要负载对象设备用电)、抑制(如增强对瞬态异常脉冲信号的抑制能力)、切换(如切换到备用或安全回路)、断电(如切断关联负载或其上位供电或下位支路)等。
[0231]
所述关联保护节点包括开关类、设备(智能插座、智能开关)、保护器等对供电线路/节点、用电支路/节点进行瞬态保护的设备；所述关联保护节点可以是或不是目标监测节点、协同感知节点。
[0232]
所述电能监测节点获得所述瞬态异常响应时，通过发送异常触发信号触发关联保护节点对所述负载对象(或子集)进行联动瞬态保护。
[0233]
所述异常触发信号包括异常状态、异常等级信息；所述异常触发信号为一种包含异常状态标识的异常触发状态信标；所述异常状态标识为一种包含异常/场景状态代码的状态标识。
[0234]
所述关联保护节点(以载波解调/无线扫描侦测方式)接收到关联的目标监测节点发送的异常触发信号(包含目标多选信息
‑‑
群控多选码)，并根据与所述临界异常状态对应的场景状态代码及其模式参数，进行协同/关联异常处理(如无线联动报警或保护)。
[0235]
关联保护节点(基于当前场景状态代码)，以无线(扫描侦测)感知获得关联的目标监测节点的包含于异常触发状态信标及其中的异常状态标识，以进行协同保护处理。
[0236]
所述关联保护节点根据接收到的所述异常触发信号，按触发响应优先级启动所述瞬态异常保护：
[0237]
当所述保护等级较低时，仅需要所述优先级较高的关联保护节点启动瞬态异常保护；而当所需保护等级较高时，则需要所述优先级较低的关联保护节点启动瞬态异常保护；直至必要时所有的关联保护节点启动瞬态异常保护。
[0238]
所述异常触发信号包含(与场景状态代码关联的)瞬态保护模式(或具有对应关系)；
[0239]
所述瞬态保护模式包括当前所需的保护等级代码(或具有对应关系)。
[0240]
所述目标监测节点基于临界异常响应，对所述电能信号状态变量的临界实时跟踪处理(索引/计算/判断)，在瞬态脉冲的冲击上升沿时，对瞬态冲击量通过临界反馈监测进行实时预判监控：若所述瞬态冲击量px将达到或超过其预设的瞬态冲击额定值pm时，立即获得瞬态异常触发响应(而触发所述瞬态异常保护)。
[0241]
所述瞬态冲击量px指根据处于临界异常状态的电能信号状态变量的时域变化特征，按照算法预测(与负载对象特性参数关联)的电能信号具有破坏性的冲击量(能量)；在实际实施过程，按照超过临界值xr的瞬态冲击时间δt计算所述瞬态冲击量px或其增量。
[0242]
所述电能监测节点基于临界异常响应，通过对(瞬态脉冲的)瞬态冲击量px进行临界反馈监测：当符合瞬态异常条件时，获得瞬态异常触发响应，并立即触发对所述负载对象进行瞬态异常保护。
[0243]
其有益性在于，基于临界异常响应，通过对异常特征的实时预测(对前置触发条件进行反馈调整)，从而在即将达到瞬态过载之前，更快地触发瞬态异常保护，使得可以更及
时地(以最小的瞬态延迟)触发所述瞬态异常保护。
[0244]
在瞬态脉冲的冲击上升沿时，通过临界实时跟踪处理，当判断状态变量x(t)达到临界值xr(作为临界异常条件)而获得临界异常响应；
[0245]
基于对瞬态冲击量px的实时预测进行临界反馈监测，在符合所述前置触发条件(作为瞬态异常条件)时，获得所述瞬态异常触发响应。
[0246]
其有益性在于，若仅靠直接对瞬态异常实时判断，很可能因对电能信号采集的时域分辨率不够(与/或软件延时问题)，而无法及时准确地判断过载，导致触发瞬态异常保护之前的额外延时。
[0247]
基于临界异常响应，(根据所获得的与所述临界值xr对应的临界相位φr或对应的临界时间，通过反馈设置追踪监测时间步长δt与/或额定比较信号xm，从而对前端输入信号进行所述临界反馈监测，以在符合所述前置触发条件时，无需再经任何监测数据处理而直接获得瞬态异常触发响应。
[0248]
根据所述状态变量x(t)已形成的瞬态冲击量px及追踪监测时间步长δt，由所述瞬态冲击量px的瞬态增量，计算导出所述额定比较信号xm；
[0249]
所述瞬态冲击量px以所述状态变量x(t)达到临界值xr为基准，即在临界时间，设瞬态冲击量px＝0，此后逐次计算瞬态增量，在未达到瞬态异常触发响应之前，重复反馈设置追踪监测时间步长δt与/或额定比较信号xm，直到退出临界异常状态。
[0250]
对于当前周期为t的交流电能信号，所述电能监测节点在获得临界异常响应时，通过对临界瞬态函数p(φr)的索引，按px＝t*p(φr)预测计算瞬态冲击量；
[0251]
所述临界瞬态函数p(φr)为反映所述瞬态冲击量与临界相位φr关联的单调(单减)函数，在单个瞬态脉冲的上升沿区间之内(φr(0,π/2))。
[0252]
一旦给定所述临界值xr即可预先(如初始化时)计算所述临界瞬态函数p(φr)形成对应的可实时快速索引的数组；以此反馈设置追踪监测时间步长δt与/或额定比较信号xm，以对前端输入信号进行所述临界反馈监测，无需再经任何监测数据处理，可直接获得对符合所述瞬态异常条件的快速触发响应。
[0253]
在临界监测模式下，根据对某个电能信号状态变量给定的瞬态额定值xm，计算获得对应的允许最小的临界相位φr以及对应的追踪监测时间步长δt；
[0254]
在所述追踪监测时间步长δt之内，一旦所述电能监测变量达到所述瞬态额定值xm，则直接获得瞬态异常触发响应。
[0255]
而在所述追踪监测时间步长δt以外，即便获得所述临界异常响应，也不能直接获得所述瞬态异常触发响应。
[0256]
通过电压比较器，对额定比较信号xm与前端输入信号x(t)进行比较，以快速获得与前置触发条件对应的所述触发响应。
[0257]
所述额定比较信号xm为通过d/a转换生成的瞬态电压波形信号，用于与前端输入信号x(t)进行比较，以形成快速比较的硬件触发信号；
[0258]
通过预先的比较信号校正(例如，按信号增益反向校正的)，使前端输入信号(经信号耦合调整)与额定比较信号为可比信号。
[0259]
所述电能监测节点根据所述瞬态冲击量px，按照当前给定的追踪监测时间步长δt内预测允许的瞬态冲击增量pm
–
px，设置调整所述额定比较信号的瞬态额定值xm：
[0260]
pm
–
px＝q((x(t)+xm)/2)δt，其中q(x)为瞬态冲击模拟计算函数；
[0261]
近似地，pm
–
px＝((x(t)+xm)/2
–
xr)δt，其中xr为所述状态变量x(t)形成瞬态冲击的临界值，pm为瞬态冲击额定值。
[0262]
由所述瞬态额定值xm(φ)通过等效换算得到瞬态电压额定值vm(φ)或瞬态电流额定值im(φ)，再通过d/a转换生成与所述瞬态电压额定值按信号增益反向对应的额定比较信号；通过比较器对前端输入信号x(t)与所述额定比较信号进行比较，以快速获得与所述瞬态额定值xm对应的触发响应。
[0263]
当所述瞬态冲击量px为超过预设的功率临界值wr的冲击量时，
[0264]
对瞬态功率额定值xm(φ)的监控可近似地转化为分别监控瞬态电压额定值vm(φ)与/或瞬态电流额定值im(φ)；实施过程中，可按以下近似判断：vm(φ)＝xm(φ)/i(φ)，im(φ)＝xm(φ)/v(φ)。
[0265]
在临界异常状态下，所述瞬态冲击量px指所述电能信号状态变量x(t)在超过预设的临界值xr的冲击时间δt内形成的(具有破坏性的)冲击量：
[0266]
px＝∫q(x(t))dt，其中q(x)为瞬态冲击模拟计算函数；
[0267]
可近似表达为：px＝∫(x(t)-xr)dt，其中x-xr为x(t)在冲击时间δt内超过临界值xr的平均冲击量。
[0268]
所述状态变量x(t)可以指电流i(t)、电压u(t)、功率w(t)等变量；
[0269]
需要说明的是，在不同相位区间均取绝对值(或等效地调整所述临界值xr与x(t)同相)；
[0270]
所述瞬态冲击时间δt指所述状态变量从达到临界值xr的上升沿到回落到xr的下降沿的(破坏性的)瞬态脉宽时间。
[0271]
若所述瞬态脉冲近似为交流正弦脉冲，所述瞬态冲击量px为超过预设的电流临界值xr在瞬态冲击时间δt内形成的冲击量；以过零相位φ代替过零时间t，可得到对所述瞬态冲击量px的预测值：
[0272]
px＝∫(x(t)-xr)dt，其中，x(t)＝xp*sin(ωt)，因此，
[0273]
px＝1/ω∫
φrπ-φr
(xp*sinφ-xr)dφ＝1/ω*xr*(2cotφr+2φr-π)，
[0274]
其中，φ＝ωt，ω＝2π/t，ω、t分别为交流信号的角频率与周期；xr＝xp*sinφr，xp为交流电流信号幅值。
[0275]
设所述瞬态脉冲近似为交流正弦脉冲，所述瞬态冲击量px为超过预设的功率临界值xr在瞬态冲击时间δt内形成的冲击量，以过零相位φ代替过零时间t，可得到对所述瞬态冲击量的预测值：
[0276]
px＝∫(x(t)-xr)dt，其中，x(t)＝xp*sin2(ωt)，
[0277]
因此，
[0278]
px＝1/ω∫
φrπ-φr
(xp*sin2φ-xr)dφ
[0279]
＝1/ω*(xp(π/2-φr)+xr(cotφr+2φr-π))；
[0280]
其中，φ＝ωt，ω＝2π/t，ω、t分别为交流信号的角频率与周期；xr＝xp*sin2φr，xp为交流功率信号幅值。
[0281]
设临界值xr逼近(或等于)瞬态峰值时，基于对瞬态峰值进行临界反馈监测：当所述瞬态峰值的预测值xp超过预设值xp'，则提前获得瞬态异常触发响应；
[0282]
若所述瞬态脉冲近似为交流峰值脉冲，设所述临界异常响应时对应临界过零相位φr，则所述瞬态峰值的预测值为：xp＝xr/sinφr。
[0283]
所述临界过零相位φr为与临界异常响应时相对于过零点(正向或负向过零点)的相位差(0《φr《π/2)，
[0284]
预测的瞬态值：x(φ)＝xp*sinφ＝xp*sin(ωt)，
[0285]
其中，xp为所述瞬态峰值的预测值：
[0286]
xp＝xr/sinφr，
[0287]
若临界异常响应发生在交流峰值或之后，即φ》＝π/2，则不会再获得瞬态异常触发响应。
[0288]
所述异常状态标识包括异常等级信息，所述异常等级为根据对某个异常状态变量进行判断所依据的分级异常条件的异常上限x1和异常下限x2，进行等级化转换所获得的信息。
[0289]
例如：设异常状态变量x＝x1时为0级，设x＝x2时为n级，
[0290]
则，对异常状态变量x线性等级化转换对应的等级为：
[0291]
g(x)＝int(n*(x-x1)/(x2-x1))+0.5)。
[0292]
无线协同感知网络(简称感知网络)为物联网边缘域内一种由协同感知节点(作为网络服务节点)构成的，面向周边目标对象设备提供(包括对象识别、定位追踪、状态监测、控制监控及信息推送等)协同感知服务的无线网络。
[0293]
若干协同感知节点通过协同感知，获得当前指定的目标场景对象的目标状态信息。
[0294]
目标感知节点设备为一种目标对象设备(简称对象设备)，一种与目标场景或其目标对象关联绑定的感知监测设备(如被动定位设备、可穿戴设备、分布式传感器、监测监控及外围执行设备等)。
[0295]
所述协同感知节点为具有协同感知服务能力的网络节点角色，即协同感知网络中具有对周边的目标对象设备提供协同感知服务能力的无线网络节点。
[0296]
所述协同感知指无线网络中多个感知节点，面向共同的目标场景或其子集(含目标对象)，通过协同感知处理所进行的感知监测及关联服务的过程。
[0297]
所述目标场景对象即与目标场景关联的目标对象；所述目标场景(简称场景)为一个给定物理时空内若干目标对象及其位置环境的关系组合；所述目标场景可以包含若干目标场景子集。
[0298]
感知监测设备即具有无线感知监测能力的设备，包括直接面向目标场景对象进行感知监测的目标感知节点(作为目标对象设备或场景传感器)，或面向前置感知节点进行感知监测的协同感知节点。
[0299]
目标场景状态简称场景状态，为与目标场景关联的(可以由若干子集或对象状态组合的)反映指定目标场景的某种物理状态；
[0300]
例如，场景状态为指定区域/房间内的人员(有人/无人)。
[0301]
目标状态信息即描述目标场景状态及其变化的信息；
[0302]
所述协同感知节点通过对目标场景关联的(无线覆盖范围内的)目标对象设备(以无线扫描侦测的方式)进行感知监测，获得目标状态信息。
[0303]
协同定位基站为具有无线协同定位服务能力的无线网络节点(基站设备)；
[0304]
协同定位基站为构成所述协同感知网络的一种设备角色，其物理形态包括但不限于灯控感知节点。
[0305]
所述电能监测节点可复用于目标/协同感知节点，基于无线数据接收响应，面向周边目标对象提供协同感知服务；
[0306]
所述灯控感知节点/电能监测节点具备面向目标场景及其目标对象(灯光负载/用电负载)提供多角色、多模式的服务能力；例如包括：协同感知/监测、定位追踪、调光控制及/或电能监测。
[0307]
所述场景状态代码(简称场景代码)指与目标场景关联的，为反映场景状态跳变而预设的识别代码。
[0308]
目标感知节点/目标监测节点为一种网络节点角色，对目标对象直接(以内置传感器)进行感知监测；
[0309]
目标感知节点作为协同感知网络及其协同感知节点所服务的目标对象设备，包括目标定位/追踪/监控节点，与其服务的目标对象建立了关联或绑定关系的感知监测设备。
[0310]
目标状态变量(简称状态变量)为包含于目标状态信息之中，与目标场景对象关联的反映目标对象及其关联环境的物理状态变量；
[0311]
目标状态变量包括与环境状态、目标对象、事件触发等预定场景相关联的直接变量或间接索引。
[0312]
目标状态变量为构成判断目标场景状态及其变化要素的物理量或中间控制状态变量；
[0313]
当一个场景需要由多个目标状态变量来描述时，不同的状态变量可以包含于同一或多个状态信标之中，即并非所有目标状态变量必须包含于同一状态信标之中。
[0314]
前置感知节点指协同感知节点当前无线接收响应所来自的前级的协同感知节点，可以是最前端的目标感知节点或中间感知节点；
[0315]
所述前置感知节点指获得并发送状态变量给当前协同感知节点的感知监测设备。
[0316]
所述前置感知节点包括以直接或间接感知方式获得目标状态变量xi的目标感知节点或数据接收处理的中间感知节点；
[0317]
所述前置感知节点为相对于当前协同感知节点而言，可以具有多设备角色，既可以指作为网络服务节点的动态的前级协同感知节点，也可以指作为无线网络外围被服务的目标监测节点(场景传感器或目标对象设备)。
[0318]
所述目标状态变量xi来自于对本次触发状态信标的解析，也可包括前期已获得的目标状态变量xi(t)(及时域变化值)。
[0319]
所述协同感知节点通过无线扫描侦测，接收来自周边的目标对象设备以无线广播发送的状态信标。
[0320]
所述状态信标即对象状态信标，为目标对象设备发送的反映设备自身状态及关联目标对象状态的无线信标或载波信标；包括源自目标对象设备所发送的无线信标或载波信标，包含一个或多个目标状态变量。
[0321]
所述有限敏感处理(简称敏感处理)为面向多个目标对象设备的服务资源具有敏感冲突时的模式处理；
[0322]
所述有限敏感处理指具有价值资源(如功耗、内存、运算量、通信数据量、时间占用等)敏感冲突的模式处理
‑‑
监测数据处理(例如：数据监测、数据保存、异常监控、数据上传等处理)。
[0323]
若所述感知节点隶属于所述目标多选信息，则通过对所述场景状态代码ns的索引，获得对应的模式参数。
[0324]
所述目标多选信息指对特定目标对象群(集合)中任意目标对象进行多选的编码信息；例如：多选码与/或枚举码。
[0325]
所述用电插座为一种具有安全保护能力的智能插座，也是一种计量监测插座，面向用电对象负载进行电能监测的目标监测节点。
[0326]
所述用电插座包括多个用电插口，所述用电插座通过检测识别发现某一用电插口有用电负载接入时，通过对象匹配核验，对所述用电插口与用电负载对象之间建立动态的用电节点配对。所述用电插座中的每个用电插口为一个独立的目标监测节点。
[0327]
所述配对操作包括下任一或组合的方法：1)无线配对操作：通过硬件触发(如按键)、无线触发(如发起连接)进入配对模式，与/或通过接近识别式(如无线扫描判断rssi或rfid感应)进行自动配对；2)使用授权工具软件(如app)读取或输入所述对象识别信息，并写入(发送给)所述电能监测节点/用电插座；3)上位主机或协同服务器将所述id信息配置写入所述目标监测节点/用电插座。
[0328]
在具体实施过程，所述对象识别标签包括以下形式之一或组合：1)无线信标(如蓝牙信标)：如集成于内部芯片、加装适配器模块于设备供电插口、开关、缆线之处；2)电子标签：如射频标签(rfid)；3)图形标签：如条形码、二维码(打印或显示)；4)数字标签：如直接代码输入，授权生成，识别生成(如图像识别生成)、引用生成(如位置/部门等标签属性的引用)。
[0329]
所述目标监测节点通过无线扫描侦测接收到所述对象识别标签以无线信标方式发送的对象识别信号，对所述负载对象进行对象匹配核验。
[0330]
所述负载对象(或关联绑定的对象识别标签)根据所述核验触发信号与对象识别信息(如对象id、关联属性及模式参数)按照给定的识别核验算法生成所述对象识别信号。
[0331]
所述目标监测节点/用电插座根据用电负载对象(绑定的对象识别标签)以无线信标方式发送的对象识别信号进行节点负载核验；
[0332]
所述对象识别标签通过电能信号耦合，以无线信标方式发送与电能时序信号关联的对象识别信号。
[0333]
所述信号耦合的物理方式：
[0334]
1)内置或外置于设备供电关联单元，通过串接耦合或互感耦合方式获得耦合信号的输入；
[0335]
所述供电关联单元示例：插头/插座、开关、保险管、ac/dc电源、适配器/转接头、缆线及附件等；
[0336]
2)耦合取电方式：交流互感、无线接近耦合、串联取电、并联取电、分支取电、调制信号。
[0337]
(可选地)所述无线识别信标与开机上电瞬态或开机载波脉冲(作为所述电能时序信号)相关联，所述无线识别信标可以包括与开机相关时序信息(如开机时间、脉冲数、相位
关系等)。
[0338]
在数据上传的网络性能异常(如断网或达不到预定要求)时，对上传缓冲区的实时监测数据进行筛选提取保存的处理，(按当前数据保存模式)保存为历史监测数据。
[0339]
在网络性能恢复后，(根据数据上传模式)作为边缘节点以先进先出方式(通过数据标记或数据指针的管理)向上位主机/协同服务其或管理系统上传所述历史监测数据。
[0340]
实施例三，本发明实施例还公开了一种电能监测装置，请参考图3，所述装置即电能监测节点装置，通过对用电负载对象的识别匹配进行感知监测，具体包括以下模块：
[0341]
核验触发模块301：用于(在检测到有负载对象接入时)通过发送核验触发信号，获得当前用电负载对象或与其关联绑定的对象识别标签，对所述核验触发信号以应答响应方式发送(包含对象识别信息的)的对象识别信号；
[0342]
对象核验模块302：用于对接收到的(负载对象发送的)所述对象识别信号(及其对应包含的对象识别信息)进行对象匹配核验，以配置调整与当前接入的负载对象相匹配的监测模式参数，所述监测模式参数至少包括对应的状态异常条件与/或异常处理预案；
[0343]
采集处理模块303：用于对所述负载对象的电能信号输入，基于所述监测模式参数(以指定的信号耦合采集模式)进行耦合采集与数据处理，获取所述负载对象的(若干)状态变量xi在时域的第一监测信息(即实时采集监测数据)。
[0344]
通过配对操作使所述电能监测节点/用电插座获得所述负载对象的识别id信息(并保存与/或上传)，建立目标监测节点与用电负载之间的配对关系。
[0345]
所述对象识别信息可以包括对象id、关联属性及模式参数等信息；
[0346]
所述对象识别信息来自于所述负载对象的内置与/或外置的对象识别标签(虚拟数字标签或硬件电子标签)模块/装置。
[0347]
实施例四，本发明实施例还公开了另一种电能监测装置，请参考图4，所述装置即电能监测节点装置，在用电负载对象处于临界异常状态时进行异常响应处理，具体包括以下模块：
[0348]
临界异常判断模块401：用于根据临界异常条件基于当前监测模式参数，对第一监测信息进行实时判断：当前用电负载对象是否处于临界异常状态；
[0349]
临界异常跟踪模块402：用于当所述负载对象处于临界异常状态时，启动临界监测模式：对(电能/目标)状态变量xi以临界实时跟踪处理获得瞬态异常特征参数；
[0350]
异常状态信标模块403：用于根据所述异常特征参数，发送包括异常状态标识的异常触发状态信标(即将异常状态标识置入异常触发状态信标)，以被周边的协同感知节点所接收并进行相应的异常处理。
[0351]
对于前述参考图3、图4所包含的模块的实施，进一步说明如下：
[0352]
所述装置对关联用电负载对象通过电能信号耦合进行电能监测，所述信号耦合包括直接取样耦合与/或互感耦合的方式；
[0353]
所述装置以嵌入或外置方式与所述负载对象的以下单元或附件的任一或组合，进行所述信号耦合：1)电源输入缆线、电源适配器；2)电源输入连接部件：包括电源插头/插座、开关及类似连接件；3)电源输入模块或转换单元。
[0354]
在实际实施过程中，所述装置为一种计算机装置，处理器通过执行计算机指令，从而实现前述所公开的所述电能监测方法及装置的实施例。本领域技术人员可以理解，实现
上述实施例中的全部或部分流程或模块，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中。
[0355]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。