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kok体育娱乐官网注册AIoT之智能表计计划浅析

发布时间:2022-08-27 06:19:44 人气:7

  kok体育在线平台水表、燃气表、热量表和电表是家家户户几乎在用的计量器具,也是国家重点管理的计量器具。这些计量器具我们可以统称为表计,传统的表计产品需人工挨家挨户的抄表,统计和月结的周期就拉得特别长,现在随着技术和产品的更新换代,家家户户用上了联网表计,支付宝或微信就可以线上缴费了,这就是智能物联AIoT的落地场景之一。智能水表、智能燃气表、智能热量表、智能电表的出现,完美解决抄表难、收费难、监管难、缴费难等问题。

  图1、智能表计产品(图源:国信证券)AIoT是下一代ICT产业发展的制高点和经济增长的驱动力。在水、气、电、热表计中,智能化产品覆盖率已经超越传统表计。据仪表网数据,我国四大表计产品智能化水平差异较大,其中,智能电表的渗透率最高,超过90%;智能燃气表渗透率约 50%,仍有一半市场被传统膜式燃气表所占据;智能水表下游水务公司客户分散,当前渗透率较低,约30%;智能热量表市场主要集中于黑龙江、吉林、辽宁等北方15个供暖地区,季节性明显,渗透率也较低。

  NB-IoT技术的优势,已经有目共睹,NB-IoT智能表计的应用,是物联网、智慧城市组件中不可或缺的场景。渗透度较低的智能燃气表和智能水表,是当前NB-IoT技术应用成熟且发展最迅速的应用场景。

  既然是计量器具,与车规芯片类似,除了需要通过计量器具国家标准,还需通过专业认证,例如智能电表的R46电能表认证;智能燃气表的EN 16314认证;智能热量表的JJF1434-2013热量表(热能表)认证等。

  智能电表是配电网络的基本组成部分。除了监测能耗外,智能电表还能收集有关供电质量的数据。例如kok体育娱乐官网注册,它能测量无功电能、总谐波失真、谐波成分、电压浪涌和瞬变是否存在以及频率的变化,所有这些都是电网状态的指标。图6中的框图显示了单相系统和三相系统电表的主要组成部分。

  在智能电表中,基本电力质量是从电压和电流测量获得的。这些测量结果由一个特殊的模拟前端(AFE)处理并提供给微控制器,微控制器显示结果或将其提供给通信节点以进行远程传输。完整结构还包括一个电源管理单元。

  电表的一个关键方面是电流测量。在电压测量中,测量结果与标称值可能只有很小的偏差,但电流测量不同,电流具有非常宽的动态范围,从几毫安到数百安,整个范围内都必须以尽可能高的精度进行测量。使用简单的电阻分压器(较少情况下使用变压器)就可以进行电压测量,但用于读取电流的传感器则有很多种类。一般使用以下四种传感器:分流器、电流互感器(CT)、霍尔效应传感器和罗氏线圈。这些传感器各有其优缺点。

  搭配传感器必须有计量芯片,国外原厂有亚德诺、恩智浦、SAMES、瑞萨/艾迪悌、Cirrus Logic、微芯等,国内则有锐能微、钜泉光电、贝岭、复微、芯易德、合力为、万高、昊昱等。在单、三相计量芯片市场,钜泉光电和上海贝岭一同占据了绝大部分市场份额,其中钜泉光电在三相计量芯片领域出货量常年稳居第一,在单相计量芯片领域排名第二。

  国内有众多MCU厂商针对智能表计芯片布局,例如有将计量芯片集成在主控内的,例如贝岭的IR46计量芯片+计量 MCU一体集成的计量芯SoC;新唐智能电表解决方案是采用基于Armv8-M TrustZone® 架构的NuMicro® M2351/ M2354微控制器;钜泉光电凭借高算力32位MCU产品直接切入市场,不断占据德州仪器、矽力杰和瑞萨电子的市场空间,占有率逐步攀升至第一位;复微是国内较早起步进入智能电表专用MCU芯片设计企业,其MCU芯片累计出货超过5亿颗;矽力杰的智能电表MCU来自买来的美信Maxim智慧电表及能源监控芯片业务;小华半导体的超低功耗MCU在智能水表领域已经拥有30%左右的市场占有率,优势在于nA级超低待机功耗、μS级高速唤醒、μA/MHz级高能效比;中国移动旗下芯异科技自有的MCU主控芯片、NB模组和安全芯片,研发了高精度、低成本、超低功耗的无磁水表解决方案;国家电网旗下子公司北京智芯微也有推出自研MCU产品;物奇的WQ3021电量计量与通信SoC芯片;国民技术针对表计应用开发的N32L4xx低功耗系列MCU,可广泛应用于智能水表、智能燃气表等对功耗和安全非常敏感的场景。

  国内的载波芯片/模组原厂有海思、智芯微、东软载波、创耀、晓程、贝岭、濎通芯、力合微、钜泉光电、瑞斯康、思凌科、慧信、北京中宸、深圳智微、芯云科技、江苏米特kok体育娱乐官网注册、航天中电、矽久、四季豆、前景无忧、鼎信通讯、芯珑电子、飞利信、深圳中创、溢美四方、愿景科技等。

  智能表计智能化的关键还仰赖于无线通讯模块,国内的模组原厂有芯翼、移芯通信、桑锐、云程、广和通、汇顶、涂鸦智能、中移物联、龙尚、四信、吾爱易达、移柯通信、智联安等。

  智能燃气表的测量传感器主要是用气体传感器或超声波传感器,智能热量表的测量传感器通常用温度传感器,智能水表的测量传感器则可用电磁传感器和超声波传感器。

  智能物联AIoT万亿规模级的庞大市场,智能表计是长尾市场之一,笔者在网上搜集和整理资料的过程中,明显感觉芯片和方案资料相对较少,所以研发选型和设计相对就更难。拍明芯城是快速撮合的元器件交易平台,过去数年已积累了物联网芯片的优势货源。我们聚焦服务元器件长尾客户群,让每一家芯片原厂或分销商的每一款芯片,在Design In、Design Win和流通中更高效,帮助工程师的方案选型、试样及采购,为电子产业供需略尽绵薄之力。

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