CN116031993A - 备电管理系统和备电管理方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及备电管理系统和备电管理方法。备电管理系统包括供电电源单元、后备电源单元、系统控制单元和电源监控单元。供电电源单元利用外部电源对用电设备供电。后备电源单元在供电电源单元无法对用电设备供电时对用电设备供电。电源监控单元监视供电电源单元和后备电源单元的状态以在供电电源单元能正常供电且后备电源单元的剩余电量低于预设补充电量阈值时将补充充电信息传输至系统控制单元以供其确定供电电源单元对后备电源单元的补充充电策略。系统控制单元基于外部电源负载率与预设负载率阈值的比较确定补充充电策略。电源监控单元从系统控制单元接收补充充电策略并根据补充充电策略控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电。

Description

备电管理系统和备电管理方法

技术领域

本公开总体上涉及供电技术领域，并且更具体地涉及一种备电管理系统和一种备电管理方法。

背景技术

在很多应用场景中，由于对用电设备的供电连续性要求较高，因此为了避免因外部电源出现诸如波动或中断等故障情况而导致用电设备无法正常操作，需要为用电设备配备后备电源(在本文中，也称为备电)。作为一个典型示例，数据中心对于其信息技术(IT)设备的供电连续性要求就较为苛刻，因此数据中心通常使用大量的不间断电源(UPS)和/或高压直流系统(HVDC)等后备电源来为IT设备提供较为连续的供电，防止因市电或柴油发电机等外部电源断电造成重大损失。

当外部电源从故障情况恢复为正常时，不再需要后备电源对用电设备供电，而此时后备电源处于亏电状态，需要进行补充充电以便应对外部电源的下次故障情况。通常，在外部电源恢复正常时，外部电源会直接自动同时对用电设备供电并且对后备电源进行补充充电，但是外部电源对后备电源的补充充电可能会影响外部电源对用电设备的供电。因此，期望一种改进的备电管理系统和备电管理方法。

发明内容

根据本公开的一方面，提供了一种备电管理系统，包括：供电电源单元，被配置为利用外部电源对用电设备供电；后备电源单元，被配置为当供电电源单元无法对用电设备供电时对用电设备供电；系统控制单元，被配置为确定供电电源单元对后备电源单元的补充充电策略；以及电源监控单元，被配置为：监视供电电源单元和后备电源单元的状态，以在供电电源单元能够正常供电并且后备电源单元的剩余电量低于预设补充电量阈值时，将补充充电信息传输至系统控制单元以供其确定所述补充充电策略；以及从系统控制单元接收所述补充充电策略并且根据所述补充充电策略控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电，其中，所述补充充电信息包括供电电源单元所连接的外部电源的负载率和后备电源单元的剩余电量，以及其中，系统控制单元被配置为确定外部电源的负载率是否超过预设负载率阈值，并且：当外部电源的负载率没有超过预设负载率阈值时，确定并向电源监控单元传输第一补充充电策略，所述第一补充充电策略指示直接开始进行补充充电；当外部电源的负载率超过预设负载率阈值时，确定并向电源监控单元传输第二补充充电策略，所述第二补充充电策略指示经过补充充电等待时段之后再开始进行补充充电。

在一些实施例中，系统控制单元被配置为识别外部电源的用电场景并基于所识别的用电场景确定预设负载率阈值。

在一些实施例中，所述预设负载率阈值被确定为在默认负载率阈值的基础上调整与所识别的用电场景对应的调整量，并且其中，所述用电场景基于用电价格、用电时段、用电设备需求中的一者或多者的组合。

在一些实施例中，电源监控单元被配置为响应于接收到所述第二补充充电策略而在经过所述补充充电等待时段之后：控制供电电源单元直接开始对后备电源单元进行补充充电；或者将当前的补充充电信息传输至系统控制单元以供其重新确定补充充电策略。

在一些实施例中，系统控制单元还被配置为确定后备电源单元的剩余电量是否低于预设警告电量阈值，并且当后备电源单元的剩余电量低于预设警告电量阈值时，确定并向电源监控单元传输所述第一补充充电策略而不论外部电源的负载率是否超过预设负载率阈值，所述预设警告电量阈值被设置为使得后备电源单元能够维持用电设备操作的时间量达基于供电电源单元的历史故障时间量确定的预设参考时间量。

在一些实施例中，系统控制单元被配置为当后备电源单元的剩余电量低于预设警告电量阈值并且外部电源的负载率超过预设负载率阈值时，确定并向电源监控单元传输第三补充充电策略，所述第三补充充电策略指示直接开始进行补充充电直到后备电源单元的剩余电量不低于预设警告电量阈值；电源监控单元被配置为响应于接收到所述第三补充充电策略而控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电直到后备电源单元的剩余电量不低于预设警告电量阈值，然后继续监视供电电源单元和后备电源单元的状态，以在供电电源单元能够正常供电并且后备电源单元的剩余电量仍低于预设补充电量阈值时，将当前的补充充电信息传输至系统控制单元以供其重新确定补充充电策略。

在一些实施例中，所述补充充电策略指示对后备电源单元进行补充充电达后备电源单元的亏损电量的预设百分比，电源监控单元被配置为响应于接收到所述补充充电策略而控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电达后备电源单元的亏损电量的所述预设百分比，然后继续监视供电电源单元和后备电源单元的状态，以在供电电源单元能够正常供电并且后备电源单元的剩余电量仍低于预设补充电量阈值时，将当前的补充充电信息传输至系统控制单元以供其重新确定补充充电策略。

在一些实施例中，所述补充充电策略包括多对补充充电开始时间与补充充电时长，并且系统控制单元被配置为依次向电源监控单元传输所述多对补充充电开始时间与补充充电时长中的每一对，使得电源监控单元每次响应于接收到所述多对补充充电开始时间与补充充电时长中的相应一对而在所述相应一对中的补充充电开始时间控制供电电源单元开始对后备电源单元进行补充充电达所述相应一对中的补充充电时长。

在一些实施例中，电源监控单元还被配置为：在将所述补充充电信息传输至系统控制单元之后进行自循环等待；当在自循环等待达预设自循环等待时长之前从系统控制单元接收到所述补充充电策略时，根据所述补充充电策略控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电；以及当自循环等待达预设自循环等待时长但未从系统控制单元接收到所述补充充电策略时，根据本地控制逻辑控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电。

在一些实施例中，电源监控单元还被配置为：如果无法将补充充电信息传输至系统控制单元，则进行延时等待；并且当延时等待达预设延时等待时长时，根据本地控制逻辑控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电。

根据本公开的另一方面，提供了一种备电管理方法，包括：监视用于用电设备的供电电源单元和后备电源单元的状态，以在供电电源单元能够正常供电并且后备电源单元的剩余电量低于预设补充电量阈值时，传输补充充电信息以用于确定供电电源单元对后备电源单元的补充充电策略，所述补充充电信息包括供电电源单元所连接的外部电源的负载率和后备电源单元的剩余电量；当外部电源的负载率没有超过预设负载率阈值时，响应于接收到第一补充充电策略而控制供电电源单元直接开始对后备电源单元进行补充充电；以及当外部电源的负载率超过预设负载率阈值时，响应于接收到第二补充充电策略而控制供电电源单元在经过补充充电等待时段之后再开始对后备电源单元进行补充充电。

在一些实施例中，备电管理方法还包括识别外部电源的用电场景并基于所识别的用电场景确定预设负载率阈值。

在一些实施例中，所述预设负载率阈值被确定为在默认负载率阈值的基础上调整与所识别的用电场景对应的调整量，并且其中，所述用电场景基于用电价格、用电时段、用电设备需求中的一者或多者的组合。

在一些实施例中，备电管理方法还包括响应于接收到所述第二补充充电策略而在经过所述补充充电等待时段之后：控制供电电源单元直接开始对后备电源单元进行补充充电；或者传输当前的补充充电信息以用于重新确定补充充电策略。

在一些实施例中，备电管理方法还包括：当后备电源单元的剩余电量低于预设警告电量阈值时，响应于接收到所述第一补充充电策略而控制供电电源单元直接开始对后备电源单元进行补充充电，而不论外部电源的负载率是否超过预设负载率阈值，所述预设警告电量阈值被设置为使得后备电源单元能够维持用电设备操作的时间量达基于供电电源单元的历史故障时间量确定的预设参考时间量。

在一些实施例中，备电管理方法还包括：当后备电源单元的剩余电量低于预设警告电量阈值并且外部电源的负载率超过预设负载率阈值时，响应于接收到第三补充充电策略而控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电直到后备电源单元的剩余电量不低于预设警告电量阈值，然后继续监视供电电源单元和后备电源单元的状态，以在供电电源单元能够正常供电并且后备电源单元的剩余电量仍低于预设补充电量阈值时，传输当前的补充充电信息以用于重新确定补充充电策略。

在一些实施例中，所述补充充电策略指示对后备电源单元进行补充充电达后备电源单元的亏损电量的预设百分比，并且备电管理方法还包括：响应于接收到所述补充充电策略而控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电达后备电源单元的亏损电量的预设百分比，然后继续监视供电电源单元和后备电源单元的状态，以在供电电源单元能够正常供电并且后备电源单元的剩余电量仍低于预设补充电量阈值时，传输当前的补充充电信息以用于重新确定补充充电策略。

在一些实施例中，所述补充充电策略包括多对补充充电开始时间与补充充电时长，并且备电管理方法还包括：依次接收所述多对补充充电开始时间与补充充电时长中的每一对，使得每次响应于接收到所述多对补充充电开始时间与补充充电时长中的相应一对而在所述相应一对中的补充充电开始时间控制供电电源单元开始对后备电源单元进行补充充电达所述相应一对中的补充充电时长。

在一些实施例中，备电管理方法还包括：在传输所述补充充电信息之后进行自循环等待；当在自循环等待达预设自循环等待时长之前接收到所述补充充电策略时，根据所述补充充电策略控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电；以及当自循环等待达预设自循环等待时长但未接收到所述补充充电策略时，根据本地控制逻辑控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电。

在一些实施例中，备电管理方法还包括：如果无法传输补充充电信息，则进行延时等待；并且当延时等待达预设延时等待时长时，根据本地控制逻辑控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得更为清楚。

附图说明

从结合附图示出的本公开的实施例的以下描述中，本公开的前述和其它特征和优点将变得清楚。附图结合到本文中并形成说明书的一部分，进一步用于解释本公开的原理并使本领域技术人员能够制造和使用本公开。其中：

图1是示出根据本公开的实施例的备电管理系统的示意框图；

图2是示出图1的备电管理系统的说明性备电管理过程的流程图；

图3是示出根据本公开的实施例的备电管理方法的流程图。

注意，在以下说明的实施方式中，有时在不同的附图之间共同使用同一附图标记来表示相同部分或具有相同功能的部分，而省略其重复说明。在一些情况中，使用相似的标号和字母表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于理解，在附图等中所示的各结构的位置、尺寸及范围等有时不表示实际的位置、尺寸及范围等。因此，本公开并不限于附图等所公开的位置、尺寸及范围等。

具体实施方式

下面将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。也就是说，本文中的结构及方法是以示例性的方式示出，来说明本公开中的结构和方法的不同实施例。然而，本领域技术人员将会理解，它们仅仅说明可以用来实施的本公开的示例性方式，而不是穷尽的方式。此外，附图不必按比例绘制，一些特征可能被放大以示出具体组件的细节。

另外，对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

在下文中，主要将以数据中心作为非限制性示例应用场景进行说明，但是可以理解，本文的实施例并不限于应用到数据中心，而是可以应用到任何涉及后备电源的应用场景。

图1示出了根据本公开的一些实施例的备电管理系统100。如图1所示，备电管理系统100包括供电电源单元102、后备电源单元104、系统控制单元106和电源监控单元108。

供电电源单元102被配置为利用外部电源对用电设备供电。后备电源单元104被配置为当供电电源单元102无法对用电设备供电时(例如，当供电电源单元102所连接的外部电源出现诸如波动或中断等故障时)对用电设备供电。此处所述的外部电源是相对于用电设备来说的。例如，在数据中心中，用电设备可以是IT设备，外部电源可以是市电和/或数据中心的柴油发电机等，供电电源单元102可以是接收市电和/或柴油发电机的电力并向IT设备供电的电源装置，后备电源单元104可以是UPS和/或HVDC设备，由此当市电和/或柴油发电机的电力出现诸如波动或中断等故障导致供电电源单元102无法对IT设备供电时，后备电源单元104可以对IT设备供电以维系IT设备操作，从而防止因数据中心无法正常提供服务而造成重大损失。当市电和/或柴油发电机的电力恢复正常时，供电电源单元102重新能够正常对IT设备供电。此时，不再需要后备电源单元104对IT设备供电，并且后备电源单元104出现电力亏损。为了确保后备电源单元104能有充足电量应对未来的外部电源故障，因此需要给后备电源单元104补充充电。在本文的实施例中，在供电电源单元102能够正常利用外部电源的情况下通过供电电源单元102对后备电源单元104进行补充充电，而具体的补充充电策略将由系统控制单元106和电源监控单元108协同确定与执行。

电源监控单元108被配置为监视供电电源单元102和后备电源单元104的状态。例如，电源监控单元108可以实时监视供电电源单元102能否正常供电、供电电源单元102所连接的外部电源的负载率情况等，电源监控单元108还可以实时监视后备电源单元104的剩余电量、亏损电量、寿命情况等。电源监控单元108进一步被配置为在供电电源单元102能够正常供电并且后备电源单元104的剩余电量低于预设补充电量阈值时，将补充充电信息传输至系统控制单元106以供其确定供电电源单元102对后备电源单元104的补充充电策略。预设补充电量阈值可以根据具体情况合理设置，例如可以在50％～70％之间，或者在55％～65％之间，或者为60％。补充充电信息可以包括供电电源单元102所连接的外部电源的负载率和后备电源单元104的剩余电量。电源监控单元108还被配置为从系统控制单元106接收其确定的补充充电策略并且根据接收到的补充充电策略控制供电电源单元102对后备电源单元104进行补充充电。

系统控制单元106被配置为确定供电电源单元102对后备电源单元104的补充充电策略。系统控制单元106可以是专属于备电管理系统100的控制单元，也可以是备电管理系统100所应用的场景中使用的任何合适控制单元，例如在数据中心中，系统控制单元106可以是数据中心的中央控制系统或其部件。

具体地，系统控制单元106可以被配置为确定外部电源的负载率是否超过预设负载率阈值。预设负载率阈值可以根据具体情况合理设置，例如可以在60％～80％之间，或者在65％～75％之间，或者为70％。当外部电源的负载率没有超过预设负载率阈值时，系统控制单元106可以确定并向电源监控单元108传输第一补充充电策略，所述第一补充充电策略指示直接开始进行补充充电。此时，电源监控单元108可以响应于从系统控制单元106接收到第一补充充电策略而控制供电电源单元102直接开始对后备电源单元104进行补充充电。在一些实施例中，第一补充充电策略可以指示直接开始进行补充充电直到后备电源单元104的剩余电量不低于预设止充电量阈值。预设止充电量阈值可以大于预设补充电量阈值，并且可以根据具体情况合理设置，例如可以在90％～100％之间，或者在93％～97％之间，或者为95％。当外部电源的负载率超过预设负载率阈值时，系统控制单元106可以确定并向电源监控单元108传输第二补充充电策略，所述第二补充充电策略指示经过补充充电等待时段之后再开始进行补充充电。此时，电源监控单元108可以响应于从系统控制单元106接收到第二补充充电策略而在经过系统控制单元106指定的补充充电等待时段之后控制供电电源单元102直接开始对后备电源单元104进行补充充电。在一些实施例中，第二补充充电策略可以指示在经过补充充电等待时段之后开始进行补充充电直到后备电源单元104的剩余电量不低于预设止充电量阈值。或者，电源监控单元108也可以响应于从系统控制单元106接收到第二补充充电策略而在经过补充充电等待时段之后将当前的补充充电信息传输至系统控制单元106以供其重新确定补充充电策略(例如，尤其当补充充电等待时段较长导致外部电源的负载率或预设负载率阈值可能变化较大时，或者在补充充电等待时段又发生过断电等导致供电电源单元102无法正常供电的情况)。

在一些实施例中，系统控制单元106可以被配置为识别外部电源的用电场景并基于所识别的用电场景确定预设负载率阈值。作为非限制性示例，用电场景可以基于用电价格、用电时段、用电设备需求中的一者或多者的组合。例如，在一些示例中，在确定补充充电策略的时刻，如果当时的用电价格越高，则可以将预设负载率阈值设置得越低，使得越不容易在用电价格高时触发第一补充充电策略，以免造成不必要的用电成本。另外，在一些示例中，可以设置使得用电高峰时段(例如8：30-11：30、18：00-23：00)的预设负载率阈值<用电平时段(例如7：00-8：30，11：30-18：00)的预设负载率阈值<用电低谷时段(例如23：00-次日7：00)的预设负载率阈值，从而使得越不容易在用电较高峰时段触发第一补充充电策略，以免造成不必要的用电紧张。另外，在一些示例中，在确定补充充电策略的时刻，如果当时的用电设备需求越高，则可以将预设负载率阈值设置得越低，使得越不容易在用电设备需求高时触发第一补充充电策略，以免影响用电设备的正常操作。例如，人们需要数据中心提供服务的时段往往集中在19：00-24：00，此时数据中心需要启用大量IT设备进行高功率操作以提供人们所需的IT服务，此时应优先保证IT设备供电，而不是后备电源单元的补充充电。在一些示例中，预设负载率阈值可以被确定为在默认负载率阈值的基础上调整与所识别的用电场景对应的调整量。默认负载率阈值可以根据需要合适地设定，例如可以被设置为不超过外部电源能承受的最大负载率的任何合适值，或者被设置为不超过外部电源的最优负载率的任何合适值。作为说明性非限制性示例，在确定补充充电策略的时刻，如果用电场景在此时既存在高用电价格，又落入用电高峰时段和用电设备高需求时段内，则可以将预设负载率阈值确定为在默认负载率阈值的基础上减去与高用电价格对应的调整量、减去与用电高峰时段对应的调整量、减去与用电设备高需求时段对应的调整量；如果用电场景在此时既存在低用电价格，又落入用电低谷时段和用电设备高需求时段内，则可以将预设负载率阈值确定为在默认负载率阈值的基础上加上与低用电价格对应的调整量、加上与用电低谷时段对应的调整量、减去与用电设备高需求时段对应的调整量。可以将用电场景与对应的预设负载率阈值、或者默认负载率阈值以及用电场景与对应的调整量以表等合适数据结构的形式存储在系统控制单元106中或系统控制单元106可访问的存储设备中，以便系统控制单元106检索。

通过预设负载率阈值，可以适当地判断是即时执行补充充电还是延时执行补充充电，由此可以灵活根据负荷动态需求变化，对后备电源单元104的补充充电进行分时管理，有效避免在高用电价格、高峰用电时段、高用电设备需求时段等用电场景下对后备电源单元104进行补充充电并且可以将原本用于对后备电源单元104进行补充充电的电能有效转移用于用电设备，从而可以合理优化用电成本，优化充电功率的利用率，为用电设备提供更多电力保障，优化外部电源的电能分配率，增加每单位用电量产出的效益或者说电的产出率。

除了预设负载率阈值之外，在一些实施例中，系统控制单元106还可以被配置为确定后备电源单元104的剩余电量是否低于预设警告电量阈值，并且当后备电源单元104的剩余电量低于预设警告电量阈值时，确定并向电源监控单元108传输指示直接开始进行补充充电的第一补充充电策略而不论外部电源的负载率是否超过预设负载率阈值。预设警告电量阈值可以小于预设补充电量阈值，并且可以根据具体情况合理设置，例如可以在10％～30％之间，或者在15％～25％之间，或者为20％。

预设警告电量阈值可以被设置为使得后备电源单元104能够维持用电设备操作的时间量达预设参考时间量。预设参考时间量可以根据具体情况合理设置，例如可以在10秒至30分钟之间，或者在20秒至10分钟之间，或者在30秒至5分钟之间，或者在1分钟至2分钟之间。在一些实施例中，预设参考时间量可以基于供电电源单元102的历史故障时间量确定。历史故障时间量是指供电电源单元102过去每次出现无法对用电设备供电的情况持续的时间量。例如，预设参考时间量可以是历史故障时间量的合适统计量，比如可以是所有历史故障时间量的平均值，或者是所有历史故障时间量在去掉最大值和最小值之后的平均值，或者可以是所有历史故障时间量的四分之一位数、中位数、四分之三位数，等等，这可以根据具体需要确定，在此不受特别限制。在一些实施例中，可以将历史故障时间量先按故障发生场景分类再分别进行统计，并且根据每类故障发生场景的历史故障时间量确定与故障发生场景对应的预设参考时间量进而确定与预设参考时间量对应的预设警告电量阈值，然后可以将故障发生场景与对应的预设参考时间量、预设警告电量阈值以表等合适数据结构的形式存储在系统控制单元106中或系统控制单元106可访问的存储设备中，以便系统控制单元106在预测供电电源单元102未来可能发生的故障的场景后查询对应的预设警告电量阈值。作为非限制性示例，故障发生场景可以是故障发生的时段，例如，某个月或季度发生的故障可能类似于往年同一月或季度的情况，因此可以基于往年同一月或季度的历史故障时间量确定该月或季度的预设参考时间量进而确定预设警告电量阈值。

系统控制单元106也可以结合预设警告电量阈值与预设负载率阈值进行补充充电策略决策。在一些实施例中，系统控制单元106可以被配置为当后备电源单元104的剩余电量低于预设警告电量阈值并且外部电源的负载率超过预设负载率阈值时，确定并向电源监控单元108传输第三补充充电策略，所述第三补充充电策略指示直接开始进行补充充电直到后备电源单元的剩余电量不低于预设警告电量阈值。在这种情况下，电源监控单元108可以被配置为响应于从系统控制单元106接收到第三补充充电策略而控制供电电源单元102对后备电源单元104进行补充充电直到后备电源单元104的剩余电量不低于预设警告电量阈值，然后继续监视供电电源单元102和后备电源单元104的状态，以在供电电源单元102能够正常供电并且后备电源单元104的剩余电量仍低于预设补充电量阈值时，将当前的补充充电信息传输至系统控制单元106以供其重新确定补充充电策略。

进一步地，在一些实施例中，系统控制单元106还可以被配置为当后备电源单元104的剩余电量低于预设警告电量阈值并且外部电源的负载率没有超过预设负载率阈值时，确定并向电源监控单元108传输指示直接开始进行补充充电直到后备电源单元104的剩余电量不低于预设止充电量阈值。在这种情况下，电源监控单元108可以被配置为响应于从系统控制单元106接收到上述补充充电策略而控制供电电源单元102对后备电源单元104进行补充充电直到后备电源单元104的剩余电量不低于预设止充电量阈值，然后继续监视供电电源单元102和后备电源单元104的状态。当后备电源单元104的剩余电量不低于预设警告电量阈值时，情况可以类似于前述仅考虑外部电源的负载率是否超过预设负载率阈值的情况，在此不再赘述。

由此，既可以及时给后备电源单元104适当补充充电以免其电量过低无法应对后续突发情况，又可以兼顾负荷动态需求。

在一些实施例中，由系统控制单元106确定的补充充电策略还可以指示一个或多个补充充电等待时段与一个或多个补充充电时段交替的补充充电时间序列，比如(补充充电等待时段，补充充电时段)或(补充充电时段，补充充电等待时段，补充充电时段)或(补充充电等待时段，补充充电时段，补充充电等待时段，补充充电时段)等。补充充电时间序列中的不同补充充电等待时段的时长不一定需要相同，不同补充充电时段的时长也不一定需要相同。这种情况可能是系统控制单元106根据当前时间预判未来不久会发生外部电源的负载率的变化和/或预设负载率阈值的变化和/或预设警告电量阈值的变化等(例如，即将从用电平时段进入用电高峰时段)，而将供电电源单元102对后备电源单元104的补充充电分时进行。替代地，在一些实施例中，补充充电策略可以包括多对补充充电开始时间与补充充电时长，并且系统控制单元106可以被配置为依次向电源监控单元108传输所述多对补充充电开始时间与补充充电时长中的每一对，使得电源监控单元108每次响应于接收到所述多对补充充电开始时间与补充充电时长中的相应一对而在所述相应一对中的补充充电开始时间控制供电电源单元102开始对后备电源单元104进行补充充电达所述相应一对中的补充充电时长。例如，电源监控单元108可以从系统控制单元106接收到(补充充电开始时间t₁，补充充电时长Δt₁)从而在t₁时刻控制供电电源单元102开始对后备电源单元104进行补充充电达Δt₁，在此次补充充电完成后电源监控单元108可以向系统控制单元106反馈本次充电完成信息，然后电源监控单元108继续等待一会儿后从系统控制单元106接收到(补充充电开始时间t₂，补充充电时长Δt₂)从而在t₂时刻控制供电电源单元102开始对后备电源单元104进行补充充电达Δt₂，在此次补充充电完成后电源监控单元108又可以向系统控制单元106反馈本次充电完成信息，如此直到全部完成供电电源单元102对后备电源单元104的补充充电。在一些实施例中，所述多对补充充电开始时间与补充充电时长中的每一对不是由系统控制单元106一次性确定的，而是依次根据当时的情况确定的。这样可以更灵活地应用补充充电策略。

在一些实施例中，由系统控制单元106确定的补充充电策略可以指示对后备电源单元104进行补充充电达后备电源单元104的亏损电量(相当于后备电源单元104的满电量减去剩余电量)的预设百分比。预设百分比可以被视为补充充电步长，其可以是固定的也可以是可变的。预设百分比可以根据具体情况合理设置，例如可以在1％～15％之间，例如为3％、5％或10％。电源监控单元108可以被配置为响应于从系统控制单元106接收到上述补充充电策略而控制供电电源单元102对后备电源单元104进行补充充电达后备电源单元104的亏损电量的所述预设百分比，然后继续监视供电电源单元102和后备电源单元104的状态，以在供电电源单元102能够正常供电并且后备电源单元104的剩余电量仍低于预设补充电量阈值时，将当前的补充充电信息传输至系统控制单元106以供其重新确定补充充电策略。由此，系统控制单元106可以灵活根据实时情况逐步实施供电电源单元102对后备电源单元104的补充充电。

以上描述的系统控制单元106确定补充充电策略的过程可以是全自动的，在其它实施例中系统控制单元106确定补充充电策略的过程也可以是半自动或全手动的。例如，在半自动情况下，系统控制单元106可以在确定补充充电策略后将所确定的补充充电策略显示给操作人员以供其进行审核和/或调整；在全手动情况下，系统控制单元106可以将收集的信息显示给操作人员以供其决定补充充电策略并接收操作人员输入的补充充电策略。

另外，以上描述的补充充电策略的确定与执行过程依赖于电源监控单元108与系统控制单元106之间的畅通通信。但是，有时电源监控单元108与系统控制单元106之间的通信可能会不稳定甚至失败。为此，本公开的备电管理系统100还可以配备有应对电源监控单元108与系统控制单元106之间的通信故障的机制。在一些实施例中，电源监控单元108还可以被配置为：如果无法将补充充电信息传输至系统控制单元106(例如，可以基于通信协议或确收回执等确定是否传输成功)，则进行延时等待；并且当延时等待达预设延时等待时长时，根据本地控制逻辑控制供电电源单元102对后备电源单元104进行补充充电。在又一些实施例中，电源监控单元108还可以被配置为：在将补充充电信息传输至系统控制单元106之后进行自循环等待；当在自循环等待达预设自循环等待时长之前从系统控制单元106接收到补充充电策略时，根据补充充电策略控制供电电源单元102对后备电源单元104进行补充充电；以及当自循环等待达预设自循环等待时长但未从系统控制单元106接收到补充充电策略时，根据本地控制逻辑控制供电电源单元102对后备电源单元104进行补充充电。这样，可以避免后备电源单元104出现长时间的深度亏电，进而影响用电设备的供电安全。电源监控单元108的本地控制逻辑例如可以是基于后备电源单元104的剩余电量等信息自行决定是否对后备电源单元104进行补充充电。电源监控单元108的本地控制逻辑可以相比于系统控制单元106的控制逻辑更简单，从而可以简化电源监控单元108的结构、降低电源监控单元108的功耗等。当然，也可以配置使得电源监控单元108的本地控制逻辑也能执行以上描述的系统控制单元106确定补充充电策略那样的过程。预设延时等待时长和预设自循环等待时长各自可以根据具体情况合理设置，例如可以为几分钟、十几分钟、几十分钟或几小时。

下面结合图2描述备电管理系统100的说明性备电管理过程200。如S201所示，电源监控单元108监视供电电源单元102和后备电源单元104的状态，以判断供电电源单元102是否能够正常供电(如S202所示)以及判断后备电源单元104的剩余电量是否低于预设补充电量阈值(如S203所示)。当电源监控单元108确定供电电源单元102能够正常供电(S202：是)并且后备电源单元104的剩余电量低于预设补充电量阈值(S203：是)时，电源监控单元108将补充充电信息传输至系统控制单元106(如S204所示)以供其确定供电电源单元102对后备电源单元104的补充充电策略。在成功将补充充电信息传输至系统控制单元106(S205：是)后，电源监控单元108进行自循环等待，如S206所示。当在自循环等待达预设自循环等待时长之前电源监控单元108从系统控制单元106接收到补充充电策略(进入“S207：否”与“S208：否”的循环直到“S208：是”离开循环)时，电源监控单元108根据补充充电策略控制供电电源单元102对后备电源单元104进行补充充电，如S209所示。当自循环等待达预设自循环等待时长但电源监控单元108未从系统控制单元106接收到补充充电策略(进入“S207：否”与“S208：否”的循环直到“S207：是”离开循环)时，电源监控单元108根据本地控制逻辑控制供电电源单元102对后备电源单元104进行补充充电，如S210所示。当电源监控单元108无法将补充充电信息传输至系统控制单元106时(S205：否)，电源监控单元108进行延时等待，如S211所示。当延时等待达预设延时等待时长(S212：是)时，电源监控单元108根据本地控制逻辑控制供电电源单元102对后备电源单元104进行补充充电，如S213所示。在S209、S210、S213完成供电电源单元102对后备电源单元104的补充充电后，备电管理过程200返回到S201，电源监控单元108继续监视供电电源单元102和后备电源单元104的状态。

如图2所示，备电管理系统100的备电管理过程200具有一条正常备电管理路径“S201-S202-S203-S204-S205-S206-S207-S208-S209”和两条应急备电管理路径“S201-S202-S203-S204-S205-S206-S207-S208-S210”、“S201-S202-S203-S204-S205-S211-S212-S213”，正常备电管理路径可在电源监控单元108与系统控制单元106通信正常情况下使用，应急备电管理路径可在电源监控单元108与系统控制单元106通信故障情况下使用，从而更完善地保障后备电源单元104的及时维护与用电设备的供电安全。

本公开在另一方面还提供了一种备电管理方法。这样的备电管理方法例如可由前述电源监控单元108实施，也可以由其它合适的监控装置来实施。如图3所示，备电管理方法300包括：在步骤S302处，监视用于用电设备的供电电源单元和后备电源单元的状态，以在供电电源单元能够正常供电并且后备电源单元的剩余电量低于预设补充电量阈值时，传输补充充电信息以用于确定供电电源单元对后备电源单元的补充充电策略，所述补充充电信息包括供电电源单元所连接的外部电源的负载率和后备电源单元的剩余电量；在步骤S304处，当外部电源的负载率没有超过预设负载率阈值时，响应于接收到第一补充充电策略而控制供电电源单元直接开始对后备电源单元进行补充充电；以及在步骤S306处，当外部电源的负载率超过预设负载率阈值时，响应于接收到第二补充充电策略而控制供电电源单元在经过补充充电等待时段之后再开始对后备电源单元进行补充充电。

在一些实施例中，备电管理方法300还包括识别外部电源的用电场景并基于所识别的用电场景确定预设负载率阈值。在一些实施例中，所述预设负载率阈值被确定为在默认负载率阈值的基础上调整与所识别的用电场景对应的调整量。在一些实施例中，所述用电场景基于用电价格、用电时段、用电设备需求中的一者或多者的组合。

在一些实施例中，备电管理方法300还包括响应于接收到所述第二补充充电策略而在经过所述补充充电等待时段之后：控制供电电源单元直接开始对后备电源单元进行补充充电；或者传输当前的补充充电信息以用于重新确定补充充电策略。

在一些实施例中，备电管理方法300还包括：当后备电源单元的剩余电量低于预设警告电量阈值时，响应于接收到所述第一补充充电策略而控制供电电源单元直接开始对后备电源单元进行补充充电，而不论外部电源的负载率是否超过预设负载率阈值，所述预设警告电量阈值被设置为使得后备电源单元能够维持用电设备操作的时间量达基于供电电源单元的历史故障时间量确定的预设参考时间量。在一些实施例中，备电管理方法300还包括：当后备电源单元的剩余电量低于预设警告电量阈值并且外部电源的负载率超过预设负载率阈值时，响应于接收到第三补充充电策略而控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电直到后备电源单元的剩余电量不低于预设警告电量阈值，然后继续监视供电电源单元和后备电源单元的状态，以在供电电源单元能够正常供电并且后备电源单元的剩余电量仍低于预设补充电量阈值时，传输当前的补充充电信息以用于重新确定补充充电策略。

在一些实施例中，所述补充充电策略指示对后备电源单元进行补充充电达后备电源单元的亏损电量的预设百分比，并且备电管理方法300还包括：响应于接收到所述补充充电策略而控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电达后备电源单元的亏损电量的预设百分比，然后继续监视供电电源单元和后备电源单元的状态，以在供电电源单元能够正常供电并且后备电源单元的剩余电量仍低于预设补充电量阈值时，传输当前的补充充电信息以用于重新确定补充充电策略。

在一些实施例中，所述补充充电策略包括多对补充充电开始时间与补充充电时长，并且备电管理方法300还包括：依次接收所述多对补充充电开始时间与补充充电时长中的每一对，使得每次响应于接收到所述多对补充充电开始时间与补充充电时长中的相应一对而在所述相应一对中的补充充电开始时间控制供电电源单元开始对后备电源单元进行补充充电达所述相应一对中的补充充电时长。

在一些实施例中，备电管理方法300还包括：在传输所述补充充电信息之后进行自循环等待；当在自循环等待达预设自循环等待时长之前接收到所述补充充电策略时，根据所述补充充电策略控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电；以及当自循环等待达预设自循环等待时长但未接收到所述补充充电策略时，根据本地控制逻辑控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电。

在一些实施例中，备电管理方法300还包括：如果无法传输补充充电信息，则进行延时等待；并且当延时等待达预设延时等待时长时，根据本地控制逻辑控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电。

备电管理方法300的实施例可以类似于前述备电管理系统100的实施例，在此不多赘述。

在说明书及权利要求中的词语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“上”、“下”、“高”、“低”等，如果存在的话，用于描述性的目的而并不一定用于描述不变的相对位置。应当理解，这样使用的词语在适当的情况下是可互换的，使得在此所描述的本公开的实施例，例如，能够在与在此所示出的或另外描述的那些取向不同的其它取向上操作。例如，在附图中的装置倒转时，原先描述为在其它特征“之上”的特征，此时可以描述为在其它特征“之下”。装置还可以以其它方式定向(旋转90度或在其它方位)，此时将相应地解释相对空间关系。

在说明书及权利要求中，称一个元件位于另一元件“之上”、“附接”至另一元件、“连接”至另一元件、“耦合”至另一元件、“耦接”至另一元件、或“接触”另一元件等时，该元件可以直接位于另一元件之上、直接附接至另一元件、直接连接至另一元件、直接耦合至另一元件、直接耦接至另一元件或直接接触另一元件，或者可以存在一个或多个中间元件。相对照的是，称一个元件“直接”位于另一元件“之上”、“直接附接”至另一元件、“直接连接”至另一元件、“直接耦合”至另一元件、“直接耦接”至另一元件或“直接接触”另一元件时，将不存在中间元件。在说明书及权利要求中，一个特征布置成与另一特征“相邻”，可以指一个特征具有与相邻特征重叠的部分或者位于相邻特征上方或下方的部分。

如在此所使用的，词语“示例性的”意指“用作示例、实例或说明”，而不是作为将被精确复制的“模型”。在此示例性描述的任意实现方式并不一定要被解释为比其它实现方式优选的或有利的。而且，本公开不受在技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中所给出的任何所表述的或所暗示的理论所限定。

如在此所使用的，词语“基本上”意指包含由设计或制造的缺陷、器件或元件的容差、环境影响和/或其它因素所致的任意微小的变化。词语“基本上”还允许由寄生效应、噪声以及可能存在于实际的实现方式中的其它实际考虑因素所致的与完美的或理想的情形之间的差异。

另外，仅仅为了参考的目的，还可以在本文中使用“第一”、“第二”等类似术语，并且因而并非意图限定。例如，除非上下文明确指出，否则涉及结构或元件的词语“第一”、“第二”和其它此类数字词语并没有暗示顺序或次序。

还应理解，“包括/包含”一词在本文中使用时，说明存在所指出的特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件，但是并不排除存在或增加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元和/或组件以及/或者它们的组合。

在本公开中，术语“提供”从广义上用于涵盖获得对象的所有方式，因此“提供某对象”包括但不限于“购买”、“制备/制造”、“布置/设置”、“安装/装配”、和/或“订购”对象等。

如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。本文中使用的术语只是出于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本公开。如本文中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外清楚指示。

本领域技术人员应当意识到，在上述操作之间的边界仅仅是说明性的。多个操作可以结合成单个操作，单个操作可以分布于附加的操作中，并且操作可以在时间上至少部分重叠地执行。而且，另选的实施例可以包括特定操作的多个实例，并且在其它各种实施例中可以改变操作顺序。但是，其它的修改、变化和替换同样是可能的。可以以任何方式和/或与其它实施例的方面或元件相结合地组合以上公开的所有实施例的方面和元件，以提供多个附加实施例。因此，本说明书和附图应当被看作是说明性的，而非限制性的。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。在此公开的各实施例可以任意组合，而不脱离本公开的精神和范围。本领域的技术人员还应理解，可以对实施例进行多种修改而不脱离本公开的范围和精神。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (20)

1.一种备电管理系统，包括：

供电电源单元，被配置为利用外部电源对用电设备供电；

后备电源单元，被配置为当供电电源单元无法对用电设备供电时对用电设备供电；

系统控制单元，被配置为确定供电电源单元对后备电源单元的补充充电策略；以及

电源监控单元，被配置为：

监视供电电源单元和后备电源单元的状态，以在供电电源单元能够正常供电并且后备电源单元的剩余电量低于预设补充电量阈值时，将补充充电信息传输至系统控制单元以供其确定所述补充充电策略；以及

从系统控制单元接收所述补充充电策略并且根据所述补充充电策略控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电，

其中，所述补充充电信息包括供电电源单元所连接的外部电源的负载率和后备电源单元的剩余电量，以及

其中，系统控制单元被配置为确定外部电源的负载率是否超过预设负载率阈值，并且：

当外部电源的负载率没有超过预设负载率阈值时，确定并向电源监控单元传输第一补充充电策略，所述第一补充充电策略指示直接开始进行补充充电；

当外部电源的负载率超过预设负载率阈值时，确定并向电源监控单元传输第二补充充电策略，所述第二补充充电策略指示经过补充充电等待时段之后再开始进行补充充电。

2.根据权利要求1所述的备电管理系统，其中，系统控制单元被配置为识别外部电源的用电场景并基于所识别的用电场景确定预设负载率阈值。

3.根据权利要求2所述的备电管理系统，其中，所述预设负载率阈值被确定为在默认负载率阈值的基础上调整与所识别的用电场景对应的调整量，并且其中，所述用电场景基于用电价格、用电时段、用电设备需求中的一者或多者的组合。

4.根据权利要求1所述的备电管理系统，其中，电源监控单元被配置为响应于接收到所述第二补充充电策略而在经过所述补充充电等待时段之后：

控制供电电源单元直接开始对后备电源单元进行补充充电；或者

将当前的补充充电信息传输至系统控制单元以供其重新确定补充充电策略。

5.根据权利要求1所述的备电管理系统，其中，系统控制单元还被配置为确定后备电源单元的剩余电量是否低于预设警告电量阈值，并且当后备电源单元的剩余电量低于预设警告电量阈值时，确定并向电源监控单元传输所述第一补充充电策略而不论外部电源的负载率是否超过预设负载率阈值，所述预设警告电量阈值被设置为使得后备电源单元能够维持用电设备操作的时间量达基于供电电源单元的历史故障时间量确定的预设参考时间量。

6.根据权利要求5所述的备电管理系统，其中，

系统控制单元被配置为当后备电源单元的剩余电量低于预设警告电量阈值并且外部电源的负载率超过预设负载率阈值时，确定并向电源监控单元传输第三补充充电策略，所述第三补充充电策略指示直接开始进行补充充电直到后备电源单元的剩余电量不低于预设警告电量阈值；

电源监控单元被配置为响应于接收到所述第三补充充电策略而控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电直到后备电源单元的剩余电量不低于预设警告电量阈值，然后继续监视供电电源单元和后备电源单元的状态，以在供电电源单元能够正常供电并且后备电源单元的剩余电量仍低于预设补充电量阈值时，将当前的补充充电信息传输至系统控制单元以供其重新确定补充充电策略。

7.根据权利要求1所述的备电管理系统，其中，所述补充充电策略指示对后备电源单元进行补充充电达后备电源单元的亏损电量的预设百分比，电源监控单元被配置为响应于接收到所述补充充电策略而控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电达后备电源单元的亏损电量的所述预设百分比，然后继续监视供电电源单元和后备电源单元的状态，以在供电电源单元能够正常供电并且后备电源单元的剩余电量仍低于预设补充电量阈值时，将当前的补充充电信息传输至系统控制单元以供其重新确定补充充电策略。

8.根据权利要求1所述的备电管理系统，其中，所述补充充电策略包括多对补充充电开始时间与补充充电时长，并且系统控制单元被配置为依次向电源监控单元传输所述多对补充充电开始时间与补充充电时长中的每一对，使得电源监控单元每次响应于接收到所述多对补充充电开始时间与补充充电时长中的相应一对而在所述相应一对中的补充充电开始时间控制供电电源单元开始对后备电源单元进行补充充电达所述相应一对中的补充充电时长。

9.根据权利要求1所述的备电管理系统，其中，电源监控单元还被配置为：

在将所述补充充电信息传输至系统控制单元之后进行自循环等待；

当在自循环等待达预设自循环等待时长之前从系统控制单元接收到所述补充充电策略时，根据所述补充充电策略控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电；以及

当自循环等待达预设自循环等待时长但未从系统控制单元接收到所述补充充电策略时，根据本地控制逻辑控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电。

10.根据权利要求1所述的备电管理系统，其中，电源监控单元还被配置为：

如果无法将补充充电信息传输至系统控制单元，则进行延时等待；并且

当延时等待达预设延时等待时长时，根据本地控制逻辑控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电。

11.一种备电管理方法，包括：

监视用于用电设备的供电电源单元和后备电源单元的状态，以在供电电源单元能够正常供电并且后备电源单元的剩余电量低于预设补充电量阈值时，传输补充充电信息以用于确定供电电源单元对后备电源单元的补充充电策略，所述补充充电信息包括供电电源单元所连接的外部电源的负载率和后备电源单元的剩余电量；

当外部电源的负载率没有超过预设负载率阈值时，响应于接收到第一补充充电策略而控制供电电源单元直接开始对后备电源单元进行补充充电；以及

当外部电源的负载率超过预设负载率阈值时，响应于接收到第二补充充电策略而控制供电电源单元在经过补充充电等待时段之后再开始对后备电源单元进行补充充电。

12.根据权利要求11所述的备电管理方法，还包括：识别外部电源的用电场景并基于所识别的用电场景确定预设负载率阈值。

13.根据权利要求12所述的备电管理方法，其中，所述预设负载率阈值被确定为在默认负载率阈值的基础上调整与所识别的用电场景对应的调整量，并且其中，所述用电场景基于用电价格、用电时段、用电设备需求中的一者或多者的组合。

14.根据权利要求11所述的备电管理方法，还包括响应于接收到所述第二补充充电策略而在经过所述补充充电等待时段之后：

控制供电电源单元直接开始对后备电源单元进行补充充电；或者

传输当前的补充充电信息以用于重新确定补充充电策略。

15.根据权利要求11所述的备电管理方法，还包括：

当后备电源单元的剩余电量低于预设警告电量阈值时，响应于接收到所述第一补充充电策略而控制供电电源单元直接开始对后备电源单元进行补充充电，而不论外部电源的负载率是否超过预设负载率阈值，所述预设警告电量阈值被设置为使得后备电源单元能够维持用电设备操作的时间量达基于供电电源单元的历史故障时间量确定的预设参考时间量。

16.根据权利要求15所述的备电管理方法，还包括：

当后备电源单元的剩余电量低于预设警告电量阈值并且外部电源的负载率超过预设负载率阈值时，响应于接收到第三补充充电策略而控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电直到后备电源单元的剩余电量不低于预设警告电量阈值，然后继续监视供电电源单元和后备电源单元的状态，以在供电电源单元能够正常供电并且后备电源单元的剩余电量仍低于预设补充电量阈值时，传输当前的补充充电信息以用于重新确定补充充电策略。

17.根据权利要求11所述的备电管理方法，其中，所述补充充电策略指示对后备电源单元进行补充充电达后备电源单元的亏损电量的预设百分比，并且所述备电管理方法还包括：

响应于接收到所述补充充电策略而控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电达后备电源单元的亏损电量的预设百分比，然后继续监视供电电源单元和后备电源单元的状态，以在供电电源单元能够正常供电并且后备电源单元的剩余电量仍低于预设补充电量阈值时，传输当前的补充充电信息以用于重新确定补充充电策略。

18.根据权利要求11所述的备电管理方法，其中，所述补充充电策略包括多对补充充电开始时间与补充充电时长，并且所述备电管理方法还包括：

依次接收所述多对补充充电开始时间与补充充电时长中的每一对，使得每次响应于接收到所述多对补充充电开始时间与补充充电时长中的相应一对而在所述相应一对中的补充充电开始时间控制供电电源单元开始对后备电源单元进行补充充电达所述相应一对中的补充充电时长。

19.根据权利要求11所述的备电管理方法，还包括：

在传输所述补充充电信息之后进行自循环等待；

当在自循环等待达预设自循环等待时长之前接收到所述补充充电策略时，根据所述补充充电策略控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电；以及

当自循环等待达预设自循环等待时长但未接收到所述补充充电策略时，根据本地控制逻辑控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电。

20.根据权利要求11所述的备电管理方法，还包括：

如果无法传输补充充电信息，则进行延时等待；并且

当延时等待达预设延时等待时长时，根据本地控制逻辑控制供电电源单元对后备电源单元进行补充充电。

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