通過物聯網實現更智能的電網

TI已經提高了其現場測試計量評估套件的可用性，并擴大其計量IC的產品線，讓它們內存更大、安全性和精確度更高。例如，作為其MCU產品組合的一部分，TI新的多相電表工具包基于MSP430F6679 SoC，為廣大開發人員提供一流的精確度、更大的集成內存和更先進的防篡改保護。這些SoC所實現的電表精確度達到甚至超過了世界許多智能多相電表的許多標準，包括IEC 62053-22和ANSI C12.20 Class 0.2標準。另外，高達512KB的集成閃存內存可實現更多復雜的電表功能，例如：動態計價表、DLMS/COSEM或者網絡接入堆棧。

TI致力于滿足不同網絡接入解決方案的需求，為智能電網網絡接入提供業界最為豐富的產品組合，包括Sub-1 GHz、2.4 GHz、Wi-Fi®、ZigBee、NFC和PLC等。除為各主要PLC聯盟的積極創立成員以外，TI還利用其豐富的專業知識和大量現場試驗，開發出業界第一個PLC器件，在同一塊芯片上同時集成了對PRIME、G3和試行版IEEE P1901.2窄帶OFDM PLC的支持。該器件讓開發人員可以輕松地開發出面向未來需求的智能電表，其可以通過全世界任何國家的現有輸電線高效地傳輸數據。如“智能電表板3.0”視頻中所展示的那樣，TI提供許多獨特的系統解決方案，它們把模擬和數字硬件組件與相關軟件堆棧組合，以支持世界各種智能電表架構。

下一步是智能電表的部署

盡管網絡型計量表的部署最初始于電力行業，但流量表市場(氣、水、熱和曖氣使用分配器)也正獲得發展的動力，在不遠的將來，有望會部署數百萬臺這類設備。派克研究公司2012年報告預測，全球智能水表保有量不斷增長，到2017年，將從2011年的1030萬臺增長近2倍至2990萬臺。對于氣表更是如此，其年出貨量將從2010年的190萬臺，增加至2016年的780萬臺(派克研究公司2011年報告)。歐洲《能效標準》(EED)推動發展“20-20-20”計劃，其目的是解決這個行業長期面臨的挑戰，維持低成本、安全和可持續的能源供應。作為該計劃的組成部分，20%的能效目標正推動英國(部署數量最多，達2200萬臺)等國家大規模使用智能氣表，而意大利(2100萬臺)和法國(1100臺)則緊隨其后(數據來源于2011年范·戴克公司和2010年因創公司報告)。

另外，從簡單計量表轉向智能流量表涉及通信和跨設備網絡連接。

圖2 TI擁有多種網絡接入方案的智能流量表解決方案

圖2顯示了一個通用流量表拓撲的不同網絡接入方法。LPRF無線電通常用于電池供電型氣表或者水表，與另一個網狀網絡內計量表或者傳統有線解決方案(例如：有線MBUS)頂部數據采集器之間通信。這種計量表還可以接收價目表信息、固件更新或者關閉閥門激活指令，其通常與預付功能(有時基于NFC系統)一起使用。電池預期壽命從10年到15年以上不等，這給流量表制造廠商帶來了一個挑戰。使用正確的電源設計來維持規定功率輸出和無線電性能，并且電池不出現漏電現象，這樣便可在系統層解決電源需求問題。例如，把TPS62730降壓轉換器和MSP430™微控制器一起用于TI不斷增長的Sub-1 GHz wM-Bus解決方案系列產品，例如：SimpleLink™ CC1120 RF收發器，便可完美提供業界最佳的選擇性和阻隔性能。這種系統級解決方案還擁有最低的系統功耗，保證計量表在戶外工作許多年，無需更換電池。

流量表或是任何電池供電型終端節點(例如：無線傳感器)的網絡接入功能，都要求把模擬及數字硬件與軟件相結合的系統級方法。例如，TI已經演示過，使用結合了RPL路由協議的TSCH和IPv6的802.15.4e MAC層，可極大提高傳感器網絡應用的壽命、可靠性、覆蓋范圍和可擴展性(請參看視頻)。物聯網要求給未來網絡設備帶來了沖擊，但是設備和應用決定了物聯網的可行性。

除此以外，模塊化、更具風險規避能力的方法往往帶來更高的材料費用(BOM)，而設計復用可為那些面向多個市場的復雜智能計量表設計帶來節省成本的可能性。例如，使用基于超低功耗MSP430F5435A MCU的相同MCU平臺，面向Sub-1 GHz和2.4GHz市場，或者使用基于TI的SimpleLink CC1200 Sub-1 GHz收發器的相同RF模塊，同時用于氣表和水表解決方案。IC供應商通常還會提供引腳兼容型MCU或者RF系列產品，其擁有更大的內存及(或)更高的系統性能(Stefanov公司2012年報告)。這些靈活性可極大減少后續設計修改所需的資源。對于計量表制造廠商來說，這就意味著更低的制造成本以及更大的投資回報。對于智能電網而言，它還意味著更快的網絡接入設備部署，符合相關規定，并且標準也已確定。

規定和標準是大規模部署網絡設備的關鍵所在

規定影響智能計量表使用率和確定計量表功能的規范。例如，美國國防部似乎正在尋求取得由總務管理局(GSA)負責管理的政府基礎設施，意在獲得聯邦預算費用。與美國一樣，中國大陸也正通過啟動“智能城市”項目，以在節能方面發揮核心作用。特別值得注意的是，Sub-1 GHz頻帶更適合于大型公寓樓的信號覆蓋。