1.技术背景
多模式能效监测技术（即弹性能效监测技术）主要解决物联网监测节点面向用电负载对象进行电能监测时对监测模式模式的弹性调整问题，属于蓝奥声核心技术--边缘协同感知(EICS）技术的关键支撑性技术之一。该项技术涉及无线物联网边缘智能与测控的技术领域，主要涉及面向能效监测的边缘协同感知网络及协同数据管理系统。
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，能源监测与安全监控管理不仅面向能源生产、存储、传输、配送环节，还需要更广泛地、深入地涵盖到分布式能源节点的能源使用消耗的全过程，基于对用户范围内不同目标场景中能源负载对象及关联终端设备进行监测监控。
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。决定目标场景状态的是与目标场景关联的若干目标对象及其关联的状态变量，其中大部分状态变量往往源自作为目标对象设备的无线传感器或其它感知监测设备，这些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。
考虑物联网场景智能服务的无线覆盖问题，随着周边环境场景目标对象设备数量的增加，如果边缘域面向低功耗目标对象设备的感知服务能力，完全或过多地依赖于专用服务节点或基站设备（如物联网主机、路由器、网关/中继、定位基站等），则将导致感知服务能力的无线覆盖性与算力的不足或者更高的资源成本消耗。
目标感知节点具有面向特定物理对象的感知监测能力，但考虑到功耗、资源、算力、安装数量或技术兼容性等问题，通常并不需要它们复用于网络服务节点，但在必要性时在功耗资源允许时，它们也可以履行网络服务节点角色的部分职责，以提升边缘网络系统硬件设备的复用性及性价比。
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。
电能监测节点为一种能源监测节点，对分布式设备用电时段及电能状态进行监测，根据预案进行安全预警及保护的监控。系统可根据实时监测数据与分段记录数据进行在线统计，为用户提供在线可视化监控及信息服务。
用电监测的基础信息包括：1)设备状态：设备匹配绑定、使用时段、位置区域及关联信息；2)实时电能监测数据：实时采集与定时上报数据；3）历史数据记录：包括正常分段记录与异常日志记录；4)用电量、用电状况及用电异常（预警及保护日志）等统计信息。
根据用户需求形成应用管理报表：1)设备节能环保及能源利用效率管理；2)设备使用效率及安全隐患报表；3)用电管理改善指导信息；4）安全监控及调度管理等。
2.2蓝奥声多模式能效监测技术针对解决现有物联网感知监测技术进行能效监测时存在的以下几方面缺陷：
1) 能效监测的协同性问题：现场网络服务节点之间缺乏灵活的协同服务配合，分布式能源监测节点仅仅作为目标监测节点，分别将采集数据上传给上位主机；监测节点之间缺乏必要的协同监测能力，包括协同监测数据处理、协同保护、以及对不同目标场景状态，动态调整监测策略及预案。
2) 能效监测与评估的场景关联性问题：电能监测与场景状态之间缺乏必要的关联性，能效监测模式缺乏针对性及灵活性，导致能效评估信息缺乏对于用电场景及管理改善环节的针对性。
3)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。
4)面向低功耗对象设备问题：现有边缘无线网络通信技术主要包括无线连接（点对点或点对多点）与Mesh网络两大类型。面向低功耗目标对象设备的无线互操作仍然缺乏快速高效机制。其中，无线连接需要预先基于握手协议进行无线通信参数交换；而Mesh网络节点在响应外围低功耗对象设备时，尚未有效解决快速场景触发响应及应答机制问题。
5)能源/电能监测设备的安全性：能源/电能监测节点设备（如水电气计量表、计量传感器、电能计量插座等）可支持能源/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，但在负载设备匹配、瞬态异常响应及保护等方面，其安全性仍需要进一步提升。
6).节能性与安全性的平衡问题：在负载对象处于不同运行状态（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。
7)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。
8)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负载对象运行过程，而对负载对象接入接出（如插拔）的瞬态过程，缺乏更有针对性行的有效保护。例如对于特殊工业环境的用电负载热插拔，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。
因此，电能监测节点如何根据当前场景状态及目标监测信息，根据当前负载对象的异常状态，通过弹性调整监测模式进行能效监测，成为亟待解决的技术问题。
2.关于蓝奥声无线追踪监测技术
2.1蓝奥声无线追踪监测技术所解决的技术问题
该项技术要解决的技术问题在于，电能监测节点根据与所述负载对象匹配的分级异常条件，通过状态模式解析对监测模式在安全性、节能性及系统数据需求方面进行平衡取向评估；当监测模式代码发生跳变时，按照对应更新的监测模式参数，启动执行对所述负载对象进行能效监测，以针对目标场景及负载对象状态对监测模式进行弹性调整，从而以更加灵活、有效的模式进行能效监测，在保证安全性的前提下减少数据冗余及无谓资源占用，提升面向能效监测的系统数据效率。
2.2类似竞争技术的缺陷问题（→见前述）
3.技术解决方案
3.1概述
若干电能监测节点对关联的用电负载对象进行能效监测，所述方法包括以下步骤：某一电能监测节点以当前的监测模式通过电能信号采集及监测数据处理获得关联负载对象的目标监测信息；根据与负载对象匹配的分级异常条件，通过状态模式解析，对安全性、节能性及系统数据需求方面进行平衡取向评估，获得对应的监测模式代码；当所述监测模式代码发生跳变时，所述电能监测节点按照对应更新的监测模式参数，启动执行对所述负载对象进行能效监测。
3.2 主要技术特征
1)节能取向：所述监测模式至少包括节能监测模式和异常监测模式；在当前的负载对象处于正常运行状态下，在没有出现异常状态之前，所述监测模式默认为节能监测模式，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异常状态，则立即进入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。
2)监测模式：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；2)当用电负载处于潜在异常状态，采取安全监测模式；3)当负载对象处于临界异常状态，则采取临界监测模式。
3)状态评估：所述电能监测节点自身与/或周边协同感知节点通过对目标监测信息进行目标状态评估，获得所述目标状态信息。
4)模式解析：所述目标监测节点对第一监测信息进行第一监测数据处理，再通过状态模式解析导出对应的监测模式代码，并根据所述监测模式代码执行对应的监测模式。
5)场景状态：所述监测模式为与用电场景状态对应的、反映当前用电场景中所述负载对象的相对能效状态与/或用电风险指数的区间范围的代码；当所述场景状态发生状态跳变时，周边的协同感知节点通过对所述场景状态代码Ns的索引获得相应的监测模式参数，并根据所述监测模式参数启动执行对应监测模式的监测数据处理。
6)耦合回路：所述电能监测节点在不同的监测模式下，通过切换其内部的信号耦合回路将所述负载对象接入不同的信号耦合回路，使得对所述负载对象是处于不同状态时，具有不同监测模式的节能性、安全性及响应实时性。
7)监控管理：系统包括协同数据管理系统，对所述能效监测的数据采集过程进行协同管理；所述管理系统至少包括数据采集管理模块与能效监控信息服务模块；所述管理系统通过分类采集数据处理获得的分类监测数据，并基于所述分类监测数据通过敏感对比评估提供能效监控信息服务。
8)能效指数：所述管理系统通过分类差异性对比计算获得各类差异性参数，并根据对应类别的差异性指数进行敏感对比评估；所述敏感对比评估包括：根据差异性指数D(i)与设定的能效及隐患的分类评估权重W(i)相对于不同运行状态或运行参数之间，计算出某一能耗目标对象的能效指数与/或隐患指数，即：能效指数Ki=∑W(i)*D(i)，对不同运行状态进行加权评估；隐患指数Kj=∑W(j)*D(j)，对不同运行参数进行加权评估。
4.技术效果
4.1解决的技术问题
该项技术电能监测节点根据与负载对象匹配的分级异常条件，通过状态模式解析，对安全性、节能性及系统数据需求方面进行平衡取向评估，获得对应的监测模式代码，启动执行对所述负载对象进行能效监测，以针对目标场景及负载对象状态对监测模式进行弹性调整，从而解决能效监测模式的灵活性、过程的问题
因此，相对于现有技术，该项技术可针对当前用电场景及负载对象的目标状态，对能效监测模式进行反馈调整，以使当前监测模式对安全性、节能性及系统数据需求方面达到动态最优化平衡；对能源监测数据采集的协同监测数据处理过程进行协同管理，使得针对能源监测场景对象状态具有更好的数据采集实时性及综合效率，解决能源监测过程的安全性、实时性、节能性及灵活性问题。
4.2技术效果
该项技术具有监测数据解析处理效率高、节点互操作协同性好、异常触发响应快且安全性高等有益效果；具体体现在以下几个方面：
1)电能监测节点根据与所述负载对象匹配的分级异常条件，通过状态模式解析对监测模式在安全性、节能性及系统数据需求方面进行平衡取向评估，以针对目标场景及负载对象状态对监测模式进行弹性调整，从而以更加灵活、有效的模式进行能效监测，在保证安全性的前提下减少数据冗余及无谓资源占用，提升面向能效监测的系统数据效率。
2)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。
3)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。
4)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。
5）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。
5）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。
7)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。
8）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。
9）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。
10)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。
