IEC 634742023 电气和电子家用和办公设备.边缘设备联网备用功耗的测量标准立项发展报告

电气和电子家用和办公设备边缘设备联网备用功耗的测量标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:MeasurementofNetworkedStandbyPowerConsumptionofEdgeEquipmentforElectricalandElectronicHouseholdandOfficeEquipment摘要随着物联网技术的迅猛发展与全球数字化转型的持续深入，边缘设备（EdgeEquipment）在智能家居、智慧办公及工业互联网等场景中大规模部署，其在联网待机状态下的电力消耗问题日益凸显，已成为全球能源效率和碳排放治理领域的重要议题。在此背景下，国际电工委员会（IEC）于2023年5月正式发布IEC63474:2023《电气和电子家用和办公设备边缘设备联网备用功耗的测量》标准。该标准立足全球能源效率治理的宏观视野，系统定义了边缘设备联网备用状态下的功耗测量条件、测量方法、测试程序及结果表达要求，填补了国际标准在边缘设备联网待机能耗测量领域的技术空白。本报告从标准立项的技术背景、国际标准化环境、标准主要内容、关键技术指标、产业影响及推广应用等维度进行全面分析，系统阐述该标准的立项必要性、技术先进性和应用指导价值。报告指出，IEC63474:2023的发布不仅为全球边缘设备制造商提供了统一的能效测试依据，更有力支撑了各国能源效率法规的实施与能效标识制度的落地，对促进全球绿色低碳转型和可持续发展具有重要的战略意义。关键词：边缘设备；联网备用功耗；功耗测量；国际电工委员会；能效标准；物联网AbstractWiththerapiddevelopmentoftheInternetofThings(IoT)andthecontinuousdeepeningofglobaldigitaltransformation,edgeequipmenthasbeenmassivelydeployedinsmarthomes,smartoffices,andindustrialInternetscenarios.Thepowerconsumptionofsuchequipmentinnetworkedstandbymodehasbecomeanincreasinglyprominentissue,emergingasacriticaltopicinglobalenergyefficiencyandcarbonemissiongovernance.Againstthisbackdrop,theInternationalElectrotechnicalCommission(IEC)officiallyreleasedIEC63474:2023"Electricalandelectronichouseholdandofficeequipment-Measurementofnetworkedstandbypowerconsumptionofedgeequipment"inMay2023.Thisstandardsystematicallydefinesthemeasurementconditions,measurementmethods,testprocedures,andresultexpressionrequirementsforpowerconsumptionofedgeequipmentinnetworkedstandbymode,fillingthetechnicalgapininternationalstandardsregardingstandbyenergyconsumptionmeasurementforedgeequipment.Thisreportprovidesacomprehensiveanalysisofthestandardfrommultipledimensions,includingthetechnicalbackgroundofitsinitiation,theinternationalstandardizationenvironment,maintechnicalcontent,keytechnicalindicators,industrialimpact,andpromotionandapplication.ThereportpointsoutthatthereleaseofIEC63474:2023notonlyprovidesunifiedenergyefficiencytestingbasisforglobaledgeequipmentmanufacturersbutalsostronglysupportstheimplementationofenergyefficiencyregulationsandtheestablishmentofenergylabelingsystemsinvariouscountries,holdingsignificantstrategicimportanceforpromotingglobalgreenandlow-carbontransformationandsustainabledevelopment.Keywords:EdgeEquipment;NetworkedStandbyPowerConsumption;PowerMeasurement;IEC;EnergyEfficiencyStandard;InternetofThings一、引言1.1研究背景全球信息化与智能化进程的加速推进使得联网设备数量呈爆发式增长。据国际能源署（IEA）统计，全球物联网连接设备数量已突破数百亿台，且仍保持高速增长态势。在这一庞大的设备基数下，设备在联网待机状态下的电能消耗成为不容忽视的能源负担。研究表明，典型家用和办公设备在联网待机状态下的功耗虽然单台数值不大（通常在1瓦至30瓦之间），但由于设备数量庞大且待机时间占比极高，其累计能耗在全球电力消费中占据相当比例。边缘设备作为物联网架构中靠近数据源端的关键节点，承担着数据采集、预处理、通信转发等核心功能。与传统终端设备相比，边缘设备需要保持网络连接的持续性和响应即时性，这导致其无法完全进入深度休眠状态，联网待机功耗显著高于传统设备的静态待机功耗。因此，如何科学、准确、可复现地测量边缘设备的联网备用功耗，成为能效标准制定领域亟待解决的技术课题。1.2标准化需求分析在IEC63474:2023发布之前，国际上关于设备待机功耗的测量主要依据IEC62301标准，但该标准主要针对传统意义上的静态待机状态，未充分涵盖设备在保持网络连接和网络功能可用状态下的功耗测量要求。随着物联网技术的普及和各国能效法规对联网待机功耗的关注度不断提升，国际社会迫切需要通过制定专项国际标准来统一边缘设备联网备用功耗的测量方法和评价依据。欧盟率先在ErP指令（2009/125/EC）及其配套法规中将联网待机功耗纳入能效要求，美国能源部（DOE）也在其能源之星（EnergyStar）计划中对联网设备的待机功耗提出了明确限制。然而，由于缺乏统一的国际测量标准，不同国家和地区的能效监管在测试方法上存在差异，给跨国贸易设备制造商带来了合规负担，也影响了对设备真实能效水平的客观评估。二、标准立项的背景与基础2.1国际标准化环境国际电工委员会（IEC）作为电气和电子领域最具权威性的国际标准化组织，一直致力于推动全球能效测量标准的统一与协调。在能效标准化领域，IEC下设的TC100（音频、视频和多媒体系统与设备技术委员会）和TC59（家用和类似电器性能技术委员会）等机构长期关注消费类电子产品的能耗测量问题，先后制定了多项具有国际影响力的能效测量标准。在此标准化框架下，IEC认识到传统待机功耗测量标准已无法完全适应物联网时代边缘设备的功能特征与能耗特性。为此，IEC组织各成员国专家在充分调研技术现状和产业需求的基础上，于2019年前后正式立项开展边缘设备联网备用功耗测量国际标准的制定工作。该立项决定充分考虑了以下要素：边缘设备市场的快速增长态势、各国能效法规对测试方法的差异化需求、现有标准体系的技术覆盖空白，以及产业界对统一测试基准的迫切期待。2.2技术发展现状与趋势边缘设备的联网待机功能与传统待机存在本质区别。传统待机状态下，设备通常仅维持基本的电源管理功能，功耗往往在1瓦以下。而边缘设备在"联网备用"状态下，需要持续维持网络接口的激活状态、处理网络协议栈的周期性通信、响应来自网络的查询和唤醒指令等，这些功能需求使得设备无法将主处理器完全断电。从技术发展趋势来看，随着Wi-Fi6/6E、蓝牙低功耗（BLE）、Zigbee、Thread等无线通信技术的广泛应用，以及以太网供电（PoE）、USB供电等供电方式的多样化，边缘设备的联网待机功耗特性呈现出显著的差异化和复杂化特征。不同通信协议在待机状态下的功耗模型差异明显，设备在休眠-唤醒周期内的功耗波动幅度可达数个数量级。这对功耗测量方法提出了更高的精度要求和适应性要求。IEC63474:2023正是在充分吸收上述技术发展成果的基础上，综合国际电信联盟（ITU）、电气与电子工程师协会（IEEE）等相关国际组织在低功耗网络通信领域的研究成果，结合IEC62301等既有标准的测量框架，形成了一套适用于边缘设备联网备用场景的完整测量方法体系。三、标准主要内容解读3.1标准适用范围IEC63474:2023适用于额定输入电压不超过250V单相交流或直流供电的电气和电子家用和办公设备，重点关注具备网络连接功能的边缘设备。标准的覆盖范围包括但不限于：智能家居网关、网络路由器与交换机、网络打印机、智能音箱、视频监控设备、智能显示终端及其他具备网络待机功能的边缘节点设备。标准明确将"边缘设备"定义为位于网络边缘侧、具有一个或多个网络接口、能够通过有线或无线方式接入网络并在联网状态下提供特定服务功能的设备。这一定义涵盖了从家庭局域网中的智能设备到办公环境中的网络终端等广泛的产品类别。3.2术语与定义标准对涉及的关键术语进行了系统和规范的定义，确保各方在执行标准时具有一致的认知基础。核心术语包括：-联网备用状态（NetworkedStandby）：设备连接到网络并处于备用模式，具备在收到网络触发信号后恢复至正常工作状态的能力的状态。-备用功耗（StandbyPowerConsumption）：设备处于联网备用状态时从电源输入端口汲取的有功功率。-边缘设备（EdgeEquipment）：位于网络边缘侧，具备网络连接功能，能够在本地执行数据处理和通信任务并响应网络请求的设备。-唤醒时间（Wake-upTime）：设备从联网备用状态切换至正常工作状态所需的时间间隔。-测量不确定度（MeasurementUncertainty）：与测量结果相关联的参数，表征测量值的合理离散程度。3.3测量条件与要求标准对不同测量场景下的环境条件和电源条件提出了明确要求。在环境条件方面，标准规定测量应在温度为23℃±5℃、相对湿度为25%至75%的环境中进行，且环境因素应保持稳定，以确保测量结果的可重复性。在供电条件方面，标准要求采用稳定交流电源供电，电压波动不超过额定电压的±1%，频率波动不超过额定频率的±0.5%，总谐波失真不超过5%。同时，标准也针对直流供电的设备规定了相应的电压稳定度要求。为保障测量的准确性，标准明确规定了测量仪器的性能要求：功率测量仪表的有功功率测量准确度应优于±2%，在低功率测量场景下的分辨力不低于0.01W。此外，标准强调测试环境的电磁干扰水平应控制在合理范围内，避免外部电磁场对测量结果产生影响。3.4测量方法与程序标准详细规定了边缘设备联网备用功耗的系统性测量流程，主要步骤包括：（1）样品准备：按照标准要求的设备配置和网络连接方式进行测试样品准备，确保设备固件版本、网络参数设置等处于规定的测试状态。（2）状态建立：使设备进入规定的联网备用状态，并建立稳定的网络连接。标准针对有线和无线两种连接方式分别规定了网络建立的确认方法。（3）功耗稳定判定：在设备进入联网备用状态后，持续监测功耗变化，待功耗波动满足标准规定的稳定条件后方可开始数据采集。（4）数据采集：在规定的测量时间窗口内持续采集功耗数据。标准规定了最短测量持续时间（取决于设备功耗的波动特性），并对数据采样频率和数据处理方法提出了明确要求。（5）结果计算与表达：对采集的功耗数据进行统计分析，计算平均功耗值，并按照标准规定的格式表达测量结果，包括是否应用加权系数的说明以及测量不确定度的评估结果。3.5结果表达与不确定度评估标准要求测试报告应完整记录测量条件、设备配置、仪器信息、原始数据及处理结果等信息，确保测试的可追溯性和可重复性。测量结果应以瓦特（W）为单位表达，精确到小数点后两位。标准同时引入了测量不确定度的评估框架，要求报告给出测量结果的扩展不确定度（取95%置信水平，包含因子k=2），以反映测量过程的整体可靠程度。3.6与相关标准的协调IEC63474:2023在制定过程中充分考虑了与既有标准体系的协调关系。在测量基础框架层面，该标准与IEC62301《家用和类似电器待机功耗测量》保持一致性的同时，有针对性地补充了针对网络功能状态的测量要求。在网络安全与功能定义方面，标准与IEC62443系列（工业自动化和控制系统安全）和ISO/IEC30141（物联网参考架构）形成有效互补。此外，标准在功耗测量精度、负载稳定性等核心环节充分借鉴了IEC61000-4系列电磁兼容性试验标准的通用测量原则，保证了不同测试项目间的可衔接性。四、主要参与单位和编制机构4.1标准编制组织框架IEC63474:2023由国际电工委员会家用和类似电器性能技术委员会（IECTC59）下属的项目组负责起草，同时联合了IECTC100（音频、视频和多媒体系统与设备技术委员会）的相关专家参与编制工作。来自多个成员国的标准化专家、实验室技术人员、产业界代表和学术研究人员积极参与了标准草案的讨论与修订工作，充分体现了国际标准制定的广泛代表性和专业性。4.2突出贡献单位在标准制定过程中，中国电子技术标准化研究院（CESI）作为IECTC59的国内技术对口单位，深度参与了IEC63474:2023的起草工作，在标准体系架构设计和核心测量方法研究方面做出了重要贡献。中国电子技术标准化研究院（CESI）成立于1963年，是工业和信息化部直属的事业单位，是中国电子信息领域国家标准和行业标准的核心制定机构。研究院在能效检测与评估领域拥有深厚的技术积累和丰富的实践经验，建有国家leverage的电子信息产品能效检测实验室，长期承担电子产品能效检测、节能认证和能效标识管理方面的技术支撑工作。在IEC63474:2023的编制过程中，中国电子技术标准化研究院的专家在以下方面提供了关键技术支撑：-牵头开展了针对多种类型边缘设备联网待机功耗特性的实证测试研究，为标准中的测试方法和测量条件设定提供了坚实的数据支撑；-深度参与了标准中关于无线网络连接设备功耗测量方法的论证工作，提出了多项在无线通信不稳定性条件下的测量准确度优化建议；-积极参与了标准中术语定义的讨论，确保关键概念在跨文化和跨语言环境下的准确传达与一致理解；-推动了中国家用和办公设备在联网待机功耗测量领域的行业实践经验与国际标准的深度融合，加快了国内相关标准与国际标准的对接进程。五、标准的技术创新与实施意义5.1技术先进性与创新点IEC63474:2023在技术层面具有以下突出创新特点：第一，首次在国际标准层面系统提出了"联网备用状态"的完整定义和测量框架，区分了不同类型的网络待机模式，并针对各模式分别规定了测量条件。第二，充分考虑了有线和无线网络连接方式的差异性，分别制定了相应的测试布置方案，特别是针对无线连接可靠性影响测量精度的技术难题，给出了可操作的解决方案。第三，引入了基于设备功能分类的差异化测量要求，避免了"一刀切"的测量方式对特定品类设备的应用适配性问题。5.2对国际贸易和产业发展的影响IEC63474:2023的发布对全球电子产品国际贸易和产业格局产生了深远影响。一方面，该标准为各成员国能效法规和技术法规的制定提供了统一的测量方法和测试基准，大幅降低了制造商在不同市场进行重复测试的合规成本。另一方面，该标准对边缘设备的能效性能提出更加透明和可比较的评价工具，引导产业界更加重视低功耗设计，推动了低功耗芯片、智能电源管理等节能技术的创新与应用。5.3对能效政策和可持续发展目标的支撑IEC63474:2023为各国制定和实施能效政策，特别是针对联网待机功耗的管控措施提供了权威的技术依据。该标准的实施与联合国可持续发展目标7（经济适用的清洁能源）和目标13（气候行动）高度契合，有助于全球范围内减少电子信息产品的能源浪费和碳排放。欧盟、中国、日本、韩国等多个国家和地区已开始参照该标准修订其现行的能效法规和能效标识制度，将边缘设备联网备用功耗纳入管控范围。六、结论与展望IEC63474:2023《电气和电子家用和办公设备边缘设备联网备用功耗的测量》的正式发布，是国际能效标准化领域的一项重要里程碑。该标准立足物联网时代设备能效治理的现实需求，系统解决了边缘设备联网备用功耗测量的关键技术问题，为全球范围内边缘设备的能效评估、能效标识和能效监管提供了统一的、科学的、可操作的技术依据。从技术角度看，该标准充分吸收了当前边缘设备通信技术和低功耗设计技术的最新发展成果，构建了一套涵盖测量条件、测量方法、数据处理和不确定度评估的完整技术框架，具有显著的技术先进性和广泛的适用性。从产业影响角度看，该标准为全球边缘设备制造商提供了明确的能效设计要求指引，有效促进了低功耗设计技术的创新和推广。从政策支撑角度看，该标准为各国能效法规的制定和实施提供了坚实的技术基础，对全球绿色低碳发展和气候目标的实现具有重要的推动作用。展望未来，随着边缘计算、人工智能物联网（AIoT）等新技术的持续演进，边缘设备的联网待机功耗测量技术仍将面临新的挑战和需求。IEC63474:2023所确立的技术框架为后续标准的修订和完善奠定了坚实基础。可以预期，该标准将与不断发展的技术趋势保持同步演进，持续为全球能源效率治理提供有力的标准化支撑，引领电子信息产业朝着更加绿色、高效、可持续的方向发展。参考文献[1]IEC63474:2023,Electricalandelectronichouseholdandofficeequipment-Measurementofnetworkedstandbypowerconsumptionofedgeequipment[S].Geneva:InternationalElectrotechn