通过物联网实现更智能的电网

TI已经提高了其现场测试计量评估套件的可用性，并扩大其计量IC的产品线，让它们内存更大、安全性和精确度更高。例如，作为其MCU产品组合的一部分，TI新的多相电表工具包基于MSP430F6679 SoC，为广大开发人员提供一流的精确度、更大的集成内存和更先进的防篡改保护。这些SoC所实现的电表精确度达到甚至超过了世界许多智能多相电表的许多标准，包括IEC 62053-22和ANSI C12.20 Class 0.2标准。另外，高达512KB的集成闪存内存可实现更多复杂的电表功能，例如：动态计价表、DLMS/COSEM或者网络接入堆栈。

TI致力于满足不同网络接入解决方案的需求，为智能电网网络接入提供业界最为丰富的产品组合，包括Sub-1 GHz、2.4 GHz、Wi-Fi®、ZigBee、NFC和PLC等。除为各主要PLC联盟的积极创立成员以外，TI还利用其丰富的专业知识和大量现场试验，开发出业界第一个PLC器件，在同一块芯片上同时集成了对PRIME、G3和试行版IEEE P1901.2窄带OFDM PLC的支持。该器件让开发人员可以轻松地开发出面向未来需求的智能电表，其可以通过全世界任何国家的现有输电线高效地传输数据。如“智能电表板3.0”视频中所展示的那样，TI提供许多独特的系统解决方案，它们把模拟和数字硬件组件与相关软件堆栈组合，以支持世界各种智能电表架构。

下一步是智能电表的部署

尽管网络型计量表的部署最初始于电力行业，但流量表市场(气、水、热和暧气使用分配器)也正获得发展的动力，在不远的将来，有望会部署数百万台这类设备。派克研究公司2012年报告预测，全球智能水表保有量不断增长，到2017年，将从2011年的1030万台增长近2倍至2990万台。对于气表更是如此，其年出货量将从2010年的190万台，增加至2016年的780万台(派克研究公司2011年报告)。欧洲《能效标准》(EED)推动发展“20-20-20”计划，其目的是解决这个行业长期面临的挑战，维持低成本、安全和可持续的能源供应。作为该计划的组成部分，20%的能效目标正推动英国(部署数量最多，达2200万台)等国家大规模使用智能气表，而意大利(2100万台)和法国(1100台)则紧随其后(数据来源于2011年范·戴克公司和2010年因创公司报告)。

另外，从简单计量表转向智能流量表涉及通信和跨设备网络连接。

图2 TI拥有多种网络接入方案的智能流量表解决方案

图2显示了一个通用流量表拓扑的不同网络接入方法。LPRF无线电通常用于电池供电型气表或者水表，与另一个网状网络内计量表或者传统有线解决方案(例如：有线MBUS)顶部数据采集器之间通信。这种计量表还可以接收价目表信息、固件更新或者关闭阀门激活指令，其通常与预付功能(有时基于NFC系统)一起使用。电池预期寿命从10年到15年以上不等，这给流量表制造厂商带来了一个挑战。使用正确的电源设计来维持规定功率输出和无线电性能，并且电池不出现漏电现象，这样便可在系统层解决电源需求问题。例如，把TPS62730降压转换器和MSP430™微控制器一起用于TI不断增长的Sub-1 GHz wM-Bus解决方案系列产品，例如：SimpleLink™ CC1120 RF收发器，便可完美提供业界最佳的选择性和阻隔性能。这种系统级解决方案还拥有最低的系统功耗，保证计量表在户外工作许多年，无需更换电池。

流量表或是任何电池供电型终端节点(例如：无线传感器)的网络接入功能，都要求把模拟及数字硬件与软件相结合的系统级方法。例如，TI已经演示过，使用结合了RPL路由协议的TSCH和IPv6的802.15.4e MAC层，可极大提高传感器网络应用的寿命、可靠性、覆盖范围和可扩展性(请参看视频)。物联网要求给未来网络设备带来了冲击，但是设备和应用决定了物联网的可行性。

除此以外，模块化、更具风险规避能力的方法往往带来更高的材料费用(BOM)，而设计复用可为那些面向多个市场的复杂智能计量表设计带来节省成本的可能性。例如，使用基于超低功耗MSP430F5435A MCU的相同MCU平台，面向Sub-1 GHz和2.4GHz市场，或者使用基于TI的SimpleLink CC1200 Sub-1 GHz收发器的相同RF模块，同时用于气表和水表解决方案。IC供应商通常还会提供引脚兼容型MCU或者RF系列产品，其拥有更大的内存及(或)更高的系统性能(Stefanov公司2012年报告)。这些灵活性可极大减少后续设计修改所需的资源。对于计量表制造厂商来说，这就意味着更低的制造成本以及更大的投资回报。对于智能电网而言，它还意味着更快的网络接入设备部署，符合相关规定，并且标准也已确定。

规定和标准是大规模部署网络设备的关键所在

规定影响智能计量表使用率和确定计量表功能的规范。例如，美国国防部似乎正在寻求取得由总务管理局(GSA)负责管理的政府基础设施，意在获得联邦预算费用。与美国一样，中国大陆也正通过启动“智能城市”项目，以在节能方面发挥核心作用。特别值得注意的是，Sub-1 GHz频带更适合于大型公寓楼的信号覆盖。