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编者按:智能电表是智能电网的终端,代表着未来节能型智能电网最终用户智能化终端发展方向。鉴此,电子发烧友网特别策划《智能电表技术方案》,以期在工程师设计较为常见智能电表技术领域,如MCU、通信、计量、安全等方案中提供有价值的参考。
《智能电表技术专题》调查问卷

智能电表技术

  1. MCU
    作为智能电表的大脑,MCU一直都是最重要的模块,它负责采样数据的处理、显示,也负责对外数据流的交换,可以说它的性能直接决定了智能电表的性能。
  2. 目前智能电表通信方案用得最多的是 RS485 或者是 PLC 载波通信方式,而载波通信国内完全是窄带的 FSK 载波。对于无线方案,各家基本以 ZigBee 为主。
  3. 智能电表除了要有传统电表基本电量计量功能外,为适应智能电网和新能源使用还要有双向多钟费率计量功能、用户端控制功能等。
  4. 安全主要包括两方面:一是如何保证电表数据安全,如何能防止篡改;二是如何保证传输安全,以及保证数据在传输时如何保证用户的隐私安全。

主要厂商技术比较

技术 / 厂商 总结
MCU 针对低、中、高端智能电表要求,提供了 8 位、32 位微控制器解决方案。主要有 S08MZ、S08GW 系列、MCF51EM 系列、Kinetis K30 系列 8 位、32 位 MCU 解决方案,STM8L 低功耗主攻低端市场,STM32 系列负责中高端市场 tinvAVR,megaAVR,AVRXMEGA,32 位的 AVR,Cortex-M3、ARM7 以及 400MHz ARM9 等众多 8 位和 32 位微控制器。 MSP430 系列,是超低功耗的 16 位微控制器解决方案。 从各家推出的方案来看,基本都是用8位控制器来做低端市场,中高端市场用32位控制器来做。
通信 针对 OFDM、S-FSK 两种载波方式的 MC13260 通信芯片 针对 OFDM 方式芯片:ST7590,针对 B-FSK 方式:ST7538Q、ST7540,针对 S-FSK:ST7570,针对 B-FSK、B-PSK、Q-PSK、8-PSK 多钟方式:ST7580 针对 OFDM 以及完全兼容 PRIME 通信模块的 ATPL2xx 系列 G3 通信方案:MAX2992,针对 OFDM 方式:MAX2990 基于 C2000 这个 MCU 平台,为客户定制针对SFSK、FSK、G3、PRIME、P1901.2 OFDM 等标准方案 通信方案中,各家基本以ZigBee为主,当然很多MCU本身就SoC无线模块在里面了。
计量 FXOS8700CQ:6 轴数字传感器,MAG3110:Xtrinsic 高精度 3D 磁力计,MCF51EM256:智能电表 32 位 MCU 和计量专用外设 LIS331EB:3D 高性能加速度计和信号处理器,STPM32:带有电能源计量的电表 IC 90E36A:多相高性能大跨度计量 IC,ATM90E25:单相高效计量 IC,ATSENSE:多通道∑-△模拟前端 78M6631:3 相功率测量和检测 SoC,MAX78630+PPM:针对多相检测系统的能源检测处理器,MAX78700:隔离数模转换器 ADS131E06:用于电源监视、控制和保护的模拟前端,单相电能计量 EVM-MSP430FE427A 多相仪表片上计量系统 各厂家均推出了32位电能计量IC,比如飞思卡尔的MCF51EM256、意法半导体的STPM32。
安全 防篡改方面,加速度传感器 NMA745x,接近传感器 MC33941,压力传感器 MP3V5004 等 RTC 有专用的管理芯片 M41ST87W 德州仪器的 ZigBee 无线通信芯片是带有 AES128 加密模块的,而且其给用户提供了多种加密算法,客户可以灵活的选用和配置。 在防篡改方面,飞思卡尔有多种传感器可供选择,各大厂家推出的MCU本身都带有加密模块。

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智能电表发展背后的阴影——是节能?还是耗能?

近年来,智能电表作为智能电网未来用户智能化终端的发展方向开始了新一轮的市场开拓热潮,但是,面对如此迅速的发展热潮,隐忧却不断涌现。 对于居民来说,智能电表最大的一个实质性的好处就是能够随时查看家里的用电量和电费情况,便于自己计划用电,便于节省电费开支。然而,事实却不尽如意,在安装智能电表之后,传来的不是说节省用电,而是用电量猛增、智能电表会偷电这样的负面消息...【详情】

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