CN115085381A - 用电异常监控方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用电异常监控方法、装置及系统，电能监测节点对用电负载对象的用电异常状态进行监控：当负载对象处于潜在异常状态时，启动安全监测模式；当异常状态变量符合临界异常条件时，立即启动临界监测模式；当所述异常状态变量符合瞬态异常条件时，则获得瞬态异常响应。当负载对象处于临界异常状态时，通过临界实时跟踪处理获得瞬态异常特征参数；通过临界反馈监测，调整与瞬态异常条件对应的前置触发条件；当被跟踪监测的前端输入信号符合前置触发条件时，即获得瞬态异常响应。所述装置为电能监测节点；所述系统由若干电能监测节点所构成。本发明面向用电安全监控，具有安全性高、监测模式灵活、对瞬态异常响应快速准确的有益效果。

Description

用电异常监控方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及无线物联网边缘智能与测控的技术领域，主要涉及面向电能监测及安全监控的边缘协同感知网络及智能硬件设备，尤其涉及一种用电异常监控方法、装置及系统。

背景技术

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、深入地涵盖到分布式用电节点的用电全过程，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。

随着无线通信、物联网及监测控制等技术的快速发展，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。

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。

现有电能监测技术对于用电过程的安全监控，主要存在以下缺陷：

1)安全保护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，动态调整电能监测策略预案的灵活性。

2)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。

3).节能性与安全监控能力的平衡问题：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。

4)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，若对瞬态监测值进行响应，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。

因此，如何对用电负载对象的监测模式进行弹性调整，以对处于异常状态的负载对象具备更加安全的监控能力，如何对瞬态异常特征参数进行跟踪监控，以能够快速、准确地获得瞬态异常的触发响应，成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，电能监测节点根据当前负载对象的异常状态等级，通过调整监测模式使得当异常状态变量符合瞬态异常条件时，能够快速获得瞬态异常响应，以此解决节能性与安全监控能力的平衡问题；通过对瞬态异常特征参数进行临界实时跟踪处理和临界反馈监测，在瞬态异常时能够快速获得与前置触发响应，从而解决实时性与稳定性之间的平衡问题。

为解决上述问题，本发明提出了一种用电异常监控方法、装置及系统。

第一方面，本发明公开了一种用电异常监控方法，某一电能监测节点作为目标监测节点，对其关联绑定的用电负载对象的用电异常状态进行监控，所述方法包括以下步骤：根据分级异常条件对当前的目标监测信息进行状态评估处理，获得所述负载对象的异常状态信息；根据所述异常状态信息，当所述负载对象处于潜在异常状态时，启动安全监测模式：对所述负载对象的异常状态变量进行安全跟踪监测；当所述异常状态变量符合临界异常条件时，则启动临界监测模式；当所述异常状态变量符合瞬态异常条件时，即获得瞬态异常响应。

第二方面，本发明公开了另一种用电异常监控方法，某一电能监测节点作为目标监测节点，对其关联绑定的用电负载对象的用电异常状态进行监控，所述方法包括以下步骤：当所述负载对象处于临界异常状态时，通过临界实时跟踪处理获得所述负载对象的瞬态异常特征参数；基于所述瞬态异常特征参数，通过临界反馈监测，调整与瞬态异常条件对应的前置触发条件；当被跟踪监测的前端输入信号符合所述前置触发条件时，即获得瞬态异常响应。

可选地，所述电能监测节点在获得瞬态异常响应时，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；所述电能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，选择适当的瞬态保护模式。

可选地，所述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；所述电能监测节点根据所述分级异常条件进行所述状态模式解析，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。

可选地，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。

可选地，所述电能监测节点根据瞬态保护模式，采取以下至少一种方式进行瞬态异常保护：方式一，单点瞬态保护方式：所述电能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；方式二，联动瞬态保护方式：所述电能监测节点通过无线场景联动，触发关联保护节点对所述负载对象进行所述瞬态异常保护。

可选地，周边关联保护节点根据接收到的异常触发信号，按触发响应优先级启动所述瞬态异常保护：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。

第三方面，本发明还公开了一种用电异常监控装置，所述装置为电能监测节点作为目标监测节点，对其关联绑定的用电负载对象的用电异常状态进行监控，所述装置由以下模块构成：状态模式解析模块：用于根据分级异常条件对当前的目标监测信息进行状态评估处理，获得所述负载对象的异常状态信息；潜在异常监测模块：用于根据所述异常状态信息，当所述负载对象处于潜在异常状态时，启动安全监测模式：对所述负载对象的异常状态变量进行安全跟踪监测；临界异常监测模块：用于当所述异常状态变量符合临界异常条件时，则启动临界监测模式；瞬态异常响应模块：用于当所述异常状态变量符合瞬态异常条件时，即获得瞬态异常响应。

第四方面，本发明还公开了另一种用电异常监控装置，所述装置为电能监测节点作为目标监测节点，对其关联绑定的用电负载对象的用电异常状态进行监控，所述装置由以下模块构成：临界实时跟踪模块：用于当所述负载对象处于临界异常状态时，通过临界实时跟踪处理获得所述负载对象的瞬态异常特征参数；临界反馈监测模块：用于基于所述瞬态异常特征参数，通过临界反馈监测，调整与瞬态异常条件对应的前置触发条件；前置触发响应模块：当被跟踪监测的前端输入信号符合所述前置触发条件时，即获得瞬态异常响应。

第五方面，本发明还公开了一种用电异常监控系统，所述系统为利用第一方面、第二方面所述的用电异常监控方法建立的系统，所述系统由若干电能监测节点所构成；其中，不同的电能监测节点作为目标监测节点与/或协同感知节点，对关联绑定的用电负载对象的用电异常状态进行监控；所述系统为一种边缘协同感知网络系统，至少包括目标监测模块与协同处理模块。

从上述本发明提供的技术方案可知，本发明电能监测节点对用电负载对象的用电异常状态进行监控，当负载对象处于潜在异常状态时，启动安全监测模式，当异常状态变量符合临界异常条件时，则启动临界监测模式；以此避免在负载对象处于正常状态时，电能监测对于敏感性资源的过多占用，从而解决监测模式对于节能性与安全监控能力的平衡问题。

本发明电能监测节点对用电负载对象的用电异常状态进行监控，当负载对象处于临界异常状态时，通过临界实时跟踪处理获得瞬态异常特征参数和临界反馈监测，调整与瞬态异常条件对应的前置触发条件，使得当被跟踪监测的前端输入信号符合前置触发条件时，快速获得瞬态异常响应，从而解决实时性与稳定性之间的平衡问题。

因此，相对于现有技术，本发明面向用电异常监控，解决了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、灵活性问题；因此具有安全性高、监测模式灵活、对瞬态异常响应快速准确的有益效果；具体表现在以下几个方面：

1)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。

2)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。

3)基于目标场景状态感知及监测信息处理，通过状态模式评估对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。

4)电能监测节点在负载对象处于临界异常状态时，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。

5)电能监测节点在临界异常监测模式下，通过对状态变量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，仍可对瞬态异常获得快速准确的响应，解决了实时性与稳定性之间的平衡问题。

6)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，对负载对象接入接出(插拔)的瞬态，有更有针对性的有效保护。

7)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。

8)本发明系统具有面向应用的边缘协同计算的协同服务能力：协同感知节点不仅提供无线网络通信服务、还具有针对感知监测应用(如定位追踪、能源监测、灯光控制)提供作为边缘协同计算的协同数据处理的服务能力、协同并发服务能力强、网络配置便利性好、自愈能力、稳定性高。

附图说明

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。

图1为本发明实施例公开的用电异常监控方法的第一种流程图；

图2为本发明实施例公开的用电异常监控方法的第二种流程图；

图3为本发明实施例公开的用电异常监控装置的第一种模块结构示意图；

图4为本发明实施例公开的用电异常监控装置的第二种模块结构示意图；

图5为本发明实施例公开的用电异常监控系统中电能监测节点与各类感知节点的角色关系示意图，其中，G1、G2表示通用无线基站(作为协同感知节点)，R1至R4表示复用无线基站(作为协同感知节点)，E1至E5表示电能监测节点(目标与/或协同感知节点)，S1至S9为目标对象设备(目标感知节点)：包括电能监测节点(作为目标监测节点)及其它各类目标定位/监测设备；

图6为本发明实施例公开的一种用电异常监控系统的软件架构图；

图7为本发明实施例公开的运行于电能监测节点(作为目标监测节点)中的目标监测模块的软件结构图；

图8为本发明实施例公开的电能监测节点中的协同处理模块的软件结构图(运行于目标感知节点或协同感知节点)；

图9为本发明实施例公开的电能监测节点中边缘协同信息处理模块的软件结构图(运行于目标感知节点或协同感知节点)。

所述电能监测节点作为目标感知节点与/或协同感知节点时，其内部分别运行不同的软件模块配置，请参考图7、图8、图9中对应的软件模块结构图。

具体实施方式

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，而不是全部的实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明。

实施例一，请参考图1，为本发明实施例公开的的第一种用电异常监控方法的流程图，物联网边缘域中某一电能监测节点作为目标监测节点与/或协同感知节点，对其关联绑定的用电负载对象的用电异常状态进行监控，所述方法包括以下步骤：

步骤S101，所述电能监测节点根据分级异常条件对当前用电负载对象的目标监测信息进行状态评估处理与状态模式解析，获得所述负载对象的异常状态信息；

步骤S102，根据所述异常状态信息，当所述负载对象处于潜在异常状态时，启动安全监测模式(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；

步骤S103，当所述异常状态变量符合临界异常条件时，所述电能监测节点则启动临界监测模式(即第三监测模式)：对所述异常状态变量进行临界实时跟踪监测；

步骤S104，当所述异常状态变量(处于被跟踪监测状态)符合瞬态异常条件时，所述电能监测节点即获得瞬态异常响应。

对以上步骤的实施，进一步说明如下：

所述电能监测节点以节能监测模式获得所述负载对象的目标状态信息。

用电场景中至少一个电能监测节点(作为一种能源测节点)基于当前监测模式，通过对用电负载对象的电能信号输入，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在时域的第一监测信息(即实时采集监测数据)。

所述电能监测节点作为一种目标监测节点，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；当移动用电插座与负载对象绑定时，所述用电插座作为目标追踪/监测节点，具有以下节点角色特征：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)；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；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。

由若干能源/电能监测节点(作为目标感知节点与/或协同感知节点)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，面向周边目标场景对象提供能源/能效监测与监控管理的信息服务。

所述能源/能效监测监测包括对能耗/用电设备(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。

所述电能/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。

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)。

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；

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；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。

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；

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。

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。

所述电能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。

用电场景状态即指与用电场景及所包含的负载对象关联的各种物理状态，涉及当前供电参数、能耗、安全性及周边环境等方面；

用电场景状态包括电能信号状态与/或负载对象状态；还可以包括与用电安全相关的环境状态，包括用电设备内部环境、周边环境(如温度、湿度、烟雾、气体浓度等)。

电能信号状态：指电能(交流、直流、空中耦合)输入/输出及其耦合信号的物理状态；对于交流供电，电能信号状态即指交流信号状态。

负载对象状态：指用电负载对电能使用瞬态及累积消耗以及由此导致的与用电负载及用电环境关联的其它物理状态。

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。

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。

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。

所述安全保护回路指，在用电负载接入所述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。

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；所述安全回路/安全电压用于所述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。

在具体实施过程，所述安全电压可以为降压信号输出、分压检测回路，直流检测回路；所述高阻弱信号指在安全保护回路上串接保护器件(如简单保护电阻，即可防止瞬态接触不良、瞬态电弧等)；所述过载保护包括短路保护、功率保护、过流保护、漏电保护。

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)。

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。

所述用电插座为一种电能监测节点(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。

当目标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。

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。

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。

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。

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；

所述电能/目标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Pi。

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；

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)。

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；

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；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。

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：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；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；3)显性异常状态：已发生且尚未解除的异常状态。

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；

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。

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。

所述能源/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；

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。

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)。

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；

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。

需要说明的是，节能监测模式的模式参数调整方法包括：

1)设置与较低功耗对应的数据采集/处理的模式参数(如降低数据采集周期、处理周期)；

2)减少数据采集量或计算量：如时间段滑动统计，减少对状态变量跟踪计算；

3)设置低功耗无线模式参数Pi(如降低无线扫描活跃度、广播频度及功率)，定时开启其它无线模式(如WiFi、以太网、4G/5G)或减少其占空比；

4)降低数据上传频率(如延长定时上传周期)或减少数据上传量(如：加大变量数据时间间隔、剔除变化小的变量数据)。

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；

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。

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：

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；

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；

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。

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；

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临界实时跟踪处理，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。

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。

所述用电异常状态包括以下异常状态的任一或组合：

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；

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。

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所述第一监测信息；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))获得所述第二监测信息。

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。

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。

所述电能监测节点通过电能信号采集处理获得当前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)；

所述电能监测节点(作为一种目标监测节点)根据临界异常条件对所述第一监测信息进行实时判断：所述负载对象是否处于临界异常状态。

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)。

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。

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：

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。

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。

所述电能监测节点根据与负载对象匹配的分级异常条件进行状态模式解析，当评估所述负载对象处于异常状态时，则立即启动对应的异常监测模式，包括：1)当所述负载对象处于潜在异常状态时，启动安全监测模式；2)当所述负载对象处于临界异常状态时，启动临界监测模式。

对于进入或退出不同等级的异常状态的判断条件，具有非对称(在时域与/或值域上)的判断条件：从正常到异常状态，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，需要一定观察期的冷却时间作为异常解除的判断条件。

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进行平衡取向评估；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。

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。

所述平衡取向评估指，在对当前监测模式选择时，根据平衡取向参数，对资源功耗、响应速度及数据处理能力等因素之间平衡的权重取向策略。

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。

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。

所述协同感知节点即面向周边目标对象及其它感知节点的协同服务节点，可以是无线基站设备或一般的感知节点；所述感知节点即可以对目标对象进行感知监测的网络节点。

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。

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。

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。

目标状态信息即描述目标场景状态及其变化的信息；

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。

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)；

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。

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；

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。

所述灯控感知节点/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。

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；

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。

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；

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。

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。

实施示例：场景触发响应的数据结构：

1)传感器(未知类)：[查找]设备名/设备ID或MAC-->设备类型码；

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]；

所述传感器即指目标感知节点。

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。

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。

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。

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；

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。

在具体实施过程中，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。

所述感知节点/目标监测节点通过对以下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)。

需要说明的是，典型地，所述监测模式包括：

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；

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；

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)；

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；

实施例二，请参考图2，为本发明实施例公开的的第二种用电异常监控方法的流程图，物联网边缘域中某一电能监测节点作为目标监测节点与/或协同感知节点，对其关联绑定的用电负载对象的用电异常状态进行监控，所述方法包括以下步骤：

步骤S201，当所述负载对象处于临界异常状态时，所述电能监测节点通过临界实时跟踪处理获得所述负载对象的瞬态异常特征参数；

步骤S202，所述电能监测节点基于所述瞬态异常特征参数，通过临界反馈监测，调整与瞬态异常条件对应的前置触发条件；

步骤S203，当被跟踪监测的前端输入信号符合所述前置触发条件时，所述电能监测节点即获得瞬态异常响应。

对以上步骤的实施，进一步说明如下：

所述电能监测节点(作为协同感知节点)根据与所述临界异常状态对应的(与场景触发响应关联的)异常/场景响应预案，通过对所述场景状态代码Ns索引获得相应的模式参数Pi，并基于所述模式参数(模式处理流程)进行所述临界异常响应处理。

所述异常响应处理作为一种模式处理，包括场景模式控制/群控、监测数据处理/有限敏感处理及其它场景关联信息服务(如服务信标广播、协同定位追踪、异常告警)。

对于前述图1、图2的流程图步骤的实施，进一步说明如下：

所述电能监测节点在获得瞬态异常响应时，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。

所述瞬态异常状态包括；1)供电异常：如欠压、过压、掉电、三项不平衡、失真、闪变及干扰等；2)过载异常：如过流、过压、过载功率；3)漏电异常：地线漏电流、火线对零线的电流差、关机火线漏电流；4)用电环境异常：如用电设备内部过热、周边空气温度或湿度过高。

所述瞬态异常状态即符合所述瞬态异常条件(与所述瞬态异常特征参数匹配)的状态；所述瞬态异常条件包含于所述分级异常条件；

根据所述瞬态异常特征参数及其对应的分类，采取闪断保护或延时保护方式的瞬态异常保护。

所述闪断保护指对供电线或用电回路，以最小的瞬态延迟切断供电，或切换至安全保护回路；

所述延时保护指对供电电压异常时在通过备用电源(如逆变电源)使供电恢复正常的保护手段。

所述电能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。

在具体实施过程，目标监测节点自身对其关联的负载对象具有较弱的异常保护能力，而需要关联保护节点对所述负载对象进行异常保护；

目标监测节点(无论是否具有较强的异常保护能力)根据当前的用电异常状态没有必要采取较高保护代价的瞬态保护方式(例如停止其用电负载运行可能付出连带风险代价)，但有必要先采取更适宜的瞬态保护方式(如仅对某个支路或附件设备进行断电保护即可解除或缓和当前的临界异常状态)。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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；

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。

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。

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。

目标监测节点通过接收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分级异常条件与/或异常处理预案；

所述监测模式参数包括所述目标监测节点对所述负载对象进行监测数据处理的模式参数Pi，以及基于当前监测信息进行状态模式解析的分级异常条件。

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；

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。

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。

所述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；

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)进行所述状态模式解析，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。

依据所述分级异常条件，判断异常状态的分类/等级：

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。

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；

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。

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；

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。

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。

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；

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；

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。

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。

在临界异常状态下，所述临界异常响应指某一电能/目标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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

所述额定比较信号指通过D/A转换反馈输出的参考信号，由所述监测信号前端(如电压比较器)通过对前端输入信号与所述额定比较信号进行比较监测，以在符合前置触发条件时获得对应的异常触发响应。

所述分类异常处理包括数据保护处理：

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：

第一优先级：当前时钟、设备硬件状态、数据区管理指针；

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)；

第三优先级：当前历史监测数据缓冲区数据。

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。

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。

所述数据保护包括对时钟校正日志的离线保护：

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。

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；

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)。

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)。

当灯控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：所述灯控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：所述灯控感知节点作为协同感知节点，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：所述灯控感知节点作为照明负载，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。

基于所述模式处理--场景模式控制/群控，

以场景服务信标/定向服务信标方式发送联动告警信息。

在临界异常状态下，所述目标监测节点基于对电能/目标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。

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。

所述电能监测节点根据瞬态保护模式，采取以下至少一种方式进行瞬态异常保护：

方式一，单点瞬态保护方式：所述电能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；

方式二，联动瞬态保护方式：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协同感知节点)对所述负载对象进行所述瞬态异常保护。

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。

周边关联保护节点根据接收到的异常触发信号，按触发响应优先级启动所述瞬态异常保护：

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。

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)；

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)。

所述电能监测节点基于临界异常响应，对所述电能/目标状态变量X(t)进行临界实时跟踪处理(索引/计算/判断)，在瞬态脉冲的冲击上升沿时，对瞬态冲击量Px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)。

所述瞬态冲击量Px指根据处于临界异常状态的电能/目标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。

所述目标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，并立即触发对负载对象进行瞬态异常保护。

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。

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；

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。

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。

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。

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；

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。

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；

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))。

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。

在临界监测模式下，根据对某个电能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；

在所述时间步长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。

而在所述时间步长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。

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。

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；

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。

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：

Pm–Px＝Q((X(t)+Xm)/2)Δt，其中Q(X)为瞬态冲击模拟计算函数；

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。

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；通过比较器对被监测的前端输入信号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。

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，

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)。

在临界异常状态下，所述瞬态冲击量Px指所述电能/目标状态变量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：

Px＝∫Q(X(t))dt，其中Q(X)为瞬态冲击模拟计算函数；

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。

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；

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)；

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。

在临界异常状态下，对于交流电能信号，所述瞬态脉冲为给定的周期性瞬态脉冲，所述瞬态冲击量Px为单周期内超过预设的临界值Xr在瞬态冲击时间δt内形成的冲击量；以瞬态相位φ代替瞬态时间t，可得到对所述瞬态冲击量的预测值：

Px＝∫Q(X(φ)-Xr)dφ＝Px＝T*P(φr)，

对于设定临界值Xr，在当前交流信号周期T，所述瞬态冲击量的预测值仅与临界瞬态函数P(φr)相关，其中φr为瞬态脉冲上升沿与所述临界值Xr对应的临界相位φr。

根据当前计时体系，所述瞬态相位与当前定时值或计数值具有一定的线性对应关系；典型地，所述瞬态相位为过零相位。

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：

Px＝∫(X(t)-Xr)dt，其中，X(t)＝Xp*sin(ωt)，

因此，

Px＝1/ω∫_φr ^π-φr(Xp*sinφ-Xr)dφ＝T/2π*Xr*(2cotφr+2φr-π)。

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。

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Px的预测值：

Px＝∫(X(t)-Xr)dt，其中，X(t)＝Xp*sin²(ωt)，因此，

Px＝1/ω∫φrπ-φr(Xp*sin²φ-Xr)dφ

＝1/ω*(Xp(π/2-φr)+Xr(cotφr+2φr-π))；

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。

当临界值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。

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。

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)，

预测的瞬态值：X(φ)＝Xp*Sinφ＝Xp*Sin(ωt)，

其中，Xp为所述瞬态峰值的预测值：Xp＝Xr/Sinφr，

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。

瞬态保护控制模块包括临界异常响应单元、冲击量反馈单元、闪断保护控制单元。

所述冲击量反馈单元指在回路切换之前的瞬态，对脉冲信号过载冲击量的进行反馈的单元。

在临界异常状态下，当所述目标监测节点判断电能信号状态变量的瞬态冲击量达到或超过其预设的临界值时，输出临界脉冲(与临界参考电压)，并启动冲击量反馈单元。

所述冲击量反馈单元通过对临界脉冲的响应，对所述电能状态变量(的瞬态冲击量)进行电性反馈，使得在所述状态变量(的瞬态冲击量)超过过载额定值的瞬态，立即(以最小的瞬态延迟)触发闪断保护控制单元。

例如，基于对电能/目标状态变量的监测进行过载保护，所述X(t)可以是：交流过流保护：i(t)→X(t)、交流过压保护：u(t)→X(t)、交流功率过载保护：w(t)→X(t)、过温保护：T(t)→X(t)。

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。

例如：设异常状态变量X＝X1时为0级，设X＝X2时为N级，

则，对异常状态变量X线性等级化转换对应的等级为：

G(X)＝INT(N*(X-X1)/(X2-X1))+0.5)。

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；

场景状态：如指定区域/房间内的人员(有人/无人)。

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。

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。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。

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。

对象状态信标(简称状态信标)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。

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；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。

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。

场景响应预案为将不同的所述场景状态代码分别与一个或一组模式参数/模式处理流程及模式处理关联的数据结构。

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。

所述模式处理流程包括基于本机或多机协同的数据计算及通信的处理流程，如模式调整、数据配置、联动处理、数据保存与上传等。

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。

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。

任一边缘节点对每一个连续的时间段序码TSSN，需要做一次网络时间校正，并将其保存到时钟校正日志之中；

所述TSSN指与每一次有限连续时间对应的序码；任何连续时间中断(主动或被动中断，重新上电或断电重启、分段时间校正)均导致所述TSSN的改变(通常+1)。

实施例三，本发明实施例公开了第一种用电异常监控装置，请参考图3，所述装置为电能监测节点作为目标监测节点(与/或协同感知节点)，对其关联绑定的用电负载对象的用电异常状态进行监控，所述装置包括状态模式解析模块301、潜在异常监测模块302、临界异常监测模块303及瞬态异常响应模块304，具体说明如下：

状态模式解析模块301：用于根据分级异常条件对当前的目标监测信息进行状态评估处理与状态模式解析，获得所述负载对象的异常状态信息；

潜在异常监测模块302：用于根据所述异常状态信息，当所述负载对象处于潜在异常状态时，启动安全监测模式(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；

临界异常监测模块303：用于当所述异常状态变量符合临界异常条件时，(所述电能监测节点)则启动临界监测模式(即第三监测模式：对所述异常状态变量进行临界实时跟踪监测)；

瞬态异常响应模块304：用于当所述异常状态变量(处于被跟踪监测状态)符合瞬态异常条件时，(所述电能监测节点)即获得瞬态异常响应。

实施例四，本发明实施例公开了第二种用电异常监控装置，请参考图4，所述装置为电能监测节点作为目标监测节点，对其关联绑定的用电负载对象的用电异常状态进行监控，所述装置包括：临界实时跟踪模块401、临界反馈监测模块402及前置触发响应模块403，具体说明如下：

临界实时跟踪模块401：用于当所述负载对象处于临界异常状态时，通过临界实时跟踪处理获得所述负载对象的瞬态异常特征参数；

临界反馈监测模块402：用于基于所述瞬态异常特征参数，通过临界反馈监测，调整与瞬态异常条件对应的前置触发条件；

前置触发响应模块403：用于当被跟踪监测的前端输入信号符合所述前置触发条件时，即获得瞬态异常响应。

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用电异常监控装置的实施例。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。

实施例五，本发明实施例还公开了一种用电异常监控系统，所述系统为利用所述的用电异常监控方法建立的系统；

所述系统由(物联网边缘域中)若干电能监测节点所构成；其中，不同的电能监测节点作为目标监测节点与/或协同感知节点，对关联绑定的用电负载对象的用电异常状态进行监控；

所述系统为一种边缘协同感知网络系统，至少包括目标监测模块与协同处理模块。

对上述系统的实施，进一步说明如下：

所述目标监测模块运行于目标监测节点之中，所述协同处理模块中不同子模块运行于目标监测节点与/或若干协同感知节点之中，基于无线协同感知所述负载对象在指定的监测模式下进行安全监控。

所述目标监测模块信号前端处理、异常响应处理模块；所述协同处理模块包括目标监测数据处理、状态监测模式管理模块。

所述系统还包括边缘协同信息处理(运行于目标监测节点与/或协同感知节点)，所述边缘协同信息处理包括分类异常处理、边缘监测数据管理模块。

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。本申请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。

Claims (10)

1.一种用电异常监控方法，其特征在于，某一电能监测节点作为目标监测节点，对其关联绑定的用电负载对象的用电异常状态进行监控，所述方法包括以下步骤：

根据分级异常条件对当前的目标监测信息进行状态评估处理，获得所述负载对象的异常状态信息；

根据所述异常状态信息，当所述负载对象处于潜在异常状态时，启动安全监测模式：对所述负载对象的异常状态变量进行安全跟踪监测；

当所述异常状态变量符合临界异常条件时，则启动临界监测模式；

当所述异常状态变量符合瞬态异常条件时，即获得瞬态异常响应。

2.一种用电异常监控方法，其特征在于，某一电能监测节点作为目标监测节点，对其关联绑定的用电负载对象的用电异常状态进行监控，所述方法包括以下步骤：

当所述负载对象处于临界异常状态时，通过临界实时跟踪处理获得所述负载对象的瞬态异常特征参数；

基于所述瞬态异常特征参数，通过临界反馈监测，调整与瞬态异常条件对应的前置触发条件；

当被跟踪监测的前端输入信号符合所述前置触发条件时，即获得瞬态异常响应。

3.如权利要求1或2所述的用电异常监控方法，其特征在于，所述电能监测节点在获得瞬态异常响应时，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；

所述电能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，选择适当的瞬态保护模式。

4.如权利要求1或2所述的用电异常监控方法，其特征在于，所述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；

所述电能监测节点根据所述分级异常条件进行所述状态模式解析，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，进入潜在异常状态；2)符合所述临界异常条件时，进入临界异常状态；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。

5.如权利要求1或2所述的用电异常监控方法，其特征在于，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。

6.如权利要求1或2所述的用电异常监控方法，其特征在于，所述电能监测节点根据瞬态保护模式，采取以下至少一种方式进行瞬态异常保护：

方式一，单点瞬态保护方式：所述电能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；

方式二，联动瞬态保护方式：所述电能监测节点通过无线场景联动，触发关联保护节点对所述负载对象进行所述瞬态异常保护。

7.如权利要求1或2所述的用电异常监控方法，其特征在于，周边关联保护节点根据接收到的异常触发信号，按触发响应优先级启动所述瞬态异常保护：

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。

8.一种用电异常监控装置，其特征在于，所述装置为电能监测节点作为目标监测节点，对其关联绑定的用电负载对象的用电异常状态进行监控，所述装置由以下模块构成：

状态模式解析模块：用于根据分级异常条件对当前的目标监测信息进行状态评估处理，获得所述负载对象的异常状态信息；

潜在异常监测模块：用于根据所述异常状态信息，当所述负载对象处于潜在异常状态时，启动安全监测模式：对所述负载对象的异常状态变量进行安全跟踪监测；

临界异常监测模块：用于当所述异常状态变量符合临界异常条件时，则启动临界监测模式；

瞬态异常响应模块：用于当所述异常状态变量符合瞬态异常条件时，即获得瞬态异常响应。

9.一种用电异常监控装置，其特征在于，所述装置为电能监测节点作为目标监测节点，对其关联绑定的用电负载对象的用电异常状态进行监控，所述装置由以下模块构成：

临界实时跟踪模块：用于当所述负载对象处于临界异常状态时，通过临界实时跟踪处理获得所述负载对象的瞬态异常特征参数；

临界反馈监测模块：用于基于所述瞬态异常特征参数，通过临界反馈监测，调整与瞬态异常条件对应的前置触发条件；

前置触发响应模块：用于当被跟踪监测的前端输入信号符合所述前置触发条件时，即获得瞬态异常响应。

10.一种用电异常监控系统，其特征在于，所述系统为利用权利要求1至7任一项所述的用电异常监控方法建立的系统，所述系统由若干电能监测节点所构成；其中，不同的电能监测节点作为目标监测节点与/或协同感知节点，对关联绑定的用电负载对象的用电异常状态进行监控；

所述系统为一种边缘协同感知网络系统，至少包括目标监测模块与协同处理模块。

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